Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных
Предприятий
.
Методические указания к выполнению
Контрольных работ по дисциплине
«Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов»
(ГОС-2000)
для студентов всех форм обучения
по направлению подготовки дипломированного специалиста
14060465 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии
специальности 140604 – Электропривод и автоматика промышленных
установок и технологических комплексов
Екатеринбург 2012
Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов » для студентов всех форм обучения по направлению подготовки дипломированного специалиста 14060465 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии специальности 140604 – Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов. Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.- пед. ун-т», 2012. 47 с.
Составители: докт.техн.наук, профессор Зюзев А.М.
ст. преподаватель Ипполитов В.В.
Методические указания к выполнению лабораторных работ обсуждены на заседании кафедры электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий. Протокол № 10 от 12 января 2012 г.
Заведующий кафедрой И. Л. Щеклеина
Рекомендованы к печати методической комиссией электроэнергетического факультета ЭлИн РГППУ. Протокол № ___ от «___» __________ 2012 г.
Зам. председателя методической
комиссии ЭлИн РГППУ А.А. Карпов
ã ФГАОУ ВПО «Российский государственный
профессионально-педагогический
университет », 2012
ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ
Контрольная работа состоит из одной или двух задач. Варианты номеров задач сведены в табл. 2. В левом столбце таблиц указана предпоследняя цифра, в верхней строке – последняя цифра номера зачетной книжки. На пересечении строки и столбца каждый студент найдет свой номер задачи.
Для выполнения контрольной работы необходимо:
- ознакомиться с условиями работы базового механизма и отнесенного к данному механизму объекта управления;
- для объекта управления разработать схему управления автоматизации с заданными условиями техпроцесса, представив ее одним из трех видов: таблицей истинности, циклограммой, таблицей состояний;
- на основе схемы управления разработать и графически представить управляющую программу, используя команды языка программирования STEP-7 MicroWin в формате LAD.
Механизм: токарный станок
Одной из задач системы управления станка (системы ЧПУ) является управление устройствами электроавтоматики в ручном и автоматическом режиме работы станка. Эта задача, как правило, возлагается на программируемый логический контроллер (далее - контроллер), который в том или ином варианте реализации присутствует в системе управления станка. Предлагается разобраться в том, как работают несколько типичных устройств автоматики токарного станка и написать управляющие программы для них, которые будут отрабатываться контроллером. Команды на отработку тех или иных действий могут поступать как с пульта управления станка, так и от устройства ЧПУ (УЧПУ) в автоматическом режиме работы станка.
Стенд устройства автоматики токарного станка изображен на рис.1.
Рис. 1. Внешний вид стенда токарного станка
1.1. Коробка скоростей. Объект управления «коробка скоростей» имеет два вала. Передача движения от входного к выходному валу осуществляется одной из двух зубчатых пар. Одна из шестерен каждой пары сопряжена с валом с помощью электромагнитной муфты. Цепи коммутации электромуфт управляются через выходы контроллера: Q1.0 – первая ступень, Q1.1 – вторая. Включение 1-ой и 2-ой ступеней контролируется датчиками, подключенными соответственно к входам I1.4 и I1.5 контроллера. Например, чтобы включить 1-ую ступень, необходимо подать на выход контроллера Q1.0 логическую единицу. При этом, если включение действительно будет иметь место, на вход I1.4 контроллера также поступит логическая единица.
На макете включение муфт индицируется зажиганием соответствующих светодиодов. Срабатывание датчиков необходимо имитировать переключением тумблеров.
Задача 1. Разработать схему управления коробкой скоростей, работающей следующим образом. УЧПУ передает команду включения 1-ой или 2-ой ступени сигналами, постоянно поступающими на входы контроллера I0.0 или I0.1 соответственно. Схема управления должна включить соответствующую электромуфту. После того как датчик подтвердит включение заданной ступени, схема управления должна ответить УЧПУ сигналом готовности, подаваемым логической единицей на выход Q0.0 контроллера. Сигнал готовности подается всегда, когда заданная УЧПУ ступень соответствует реально включенной. Сигнал готовности снимается, если поступившая от УЧПУ команда не соответствует включенной ступени и схема управления должна произвести переключение электромуфт. Если устройство УЧПУ ошибочно выдаст сразу две команды включения обоих ступеней, ни одна ступень не должна быть включена, сигнал готовности должен быть снят.
1.2. Патрон электромеханический. Губки патрона приводятся в движение от реверсивного привода постоянного тока. Включение мотора привода для зажима и разжима патрона осуществляется подачей выходных сигналов контроллера Q0.3 и Q0.4 соответственно. У патрона есть один датчик усилия зажима и окончания разжима. Датчик подключен к входу I0.5 контроллера. В процессе зажима и разжима датчик выдает импульсы, которые подсчитывает схема управления для определения момента окончания зажима или разжима.
На макете вращение мотора в одном или другом направлении индицируется зажиганием соответствующего светодиода. Импульсы с датчика усилия зажима-разжима имитируются кратковременным нажатием соответствующей кнопки.
Задача 2. Разработать схему управления патроном, работающую следующим образом. УЧПУ передает импульсные сигналы зажима или разжима патрона на входы контроллера I0.2 и I0.3 соответственно. В зависимости от команды схема должна включить вращение мотора привода патрона в нужном направлении. Выключиться вращение мотора должно после считывания схемой управления трех импульсов с датчика зажима-разжима. После выполнения команды от УЧПУ проектируемая схема управления должна выдать сигнал готовности на УЧПУ через выход контроллера Q0.1. Сигнал готовности снимается, когда поступает команда, несоответствующая текущему состоянию патрона.
1.3. Ограждение. Кожух ограждения перемещается вручную по направляющим влево и вправо, открывая и закрывая доступ к зоне резания. Когда ограждение закрывает доступ к зоне обработки, срабатывает конечный выключатель и с него на вход I1.3 контроллера подается сигнал логической единицы.
Задача 3. Составить схему управления, которая будет передавать УЧПУ через выход Q0.2 контроллера сигнал логической единицы, если датчик ограждения не сработал.
1.4. Револьверная головка. Состоит из двух узлов. Первый - непосредственно резцедержатель, рассчитанный на установку до 8 инструментов. В рабочем положении в каждый момент времени может находиться только один инструмент, закрепленный в резцедержателе. Номер позиции резцедержателя, находящейся в текущий момент в рабочем положении фиксируется датчиком, выдающем сигнал в двоичном коде по трем сигнальным линиям, подключенным к входам [ I1.0, I0.7, I0.6]=IД контроллера, где вход I0.6-младший разряд датчика. Соответствие сигналов датчика и позиции резцедержателя описано в табл. 1.
Позиция резцедержателя, находящегося в рабочем положении.
Таблица 1
| I0.6 | ||||||||
| I0.7 | ||||||||
| I1.0 |
Вращение резцедержателя осуществляется реверсивным приводом постоянного тока. Коммутация цепей мотора вращения осуществляется выходными сигналами Q0.5 и Q0.6 контроллера: Q0.5 – вращение в сторону увеличения номера позиции резцедержателя, находящегося в рабочем положении; Q0.6 – вращение в обратную сторону.
На макете включение вращения мотора по часовой или против часовой стрелки индицируется зажиганием одного из двух светодиодов. Показания датчика положения резцедержателя задаются вручную тремя переключателями.
Вторым узлом револьверной головки является механизм зажима-разжима резцедержателя. Соответствующая функция осуществляется стопором, перемещаемым штоком гидроцилиндра, который управляется двухпозиционным электрогидрозолотником. При подаче напряжения на обмотку золотника с выхода Q0.7 контроллера, шток гидроцилиндра перемещается, осуществляя фиксацию резцедержателя. При «выключении» выхода Q0.7 происходит расфиксация резцедержателя. Зажим-разжим обслуживают два датчика, подключенные к входам I1.1 и I1.2 контроллера. Подача сигнала логической единицы на вход I1.1 с одного датчика соответствует окончанию процесса разжима, а подача сигнала логической единицы на вход I1.2 с другого датчика – окончанию зажима резцедержателя.
На макете подача напряжения на обмотку электрогидрозолотника индицируется зажиганием светодиода, а срабатывание путевых конечных выключателей штока гидроцилиндра имитируется двумя тумблерами.
Задача 4. Спроектировать схему управления револьверной головкой, работающей в двух режимах: ручном и автоматическом. Выбор режима осуществляется тумблером пульта управления, подключенным к входу I0.0 контроллера. Логический ноль на этом входе соответствует заданию ручного режима работы, логическая единица – автоматического. Индикацию режима вывести на пульт управления через два выхода Q0.0 и Q0.1 контроллера. В ручном режиме схема управления принимает сигналы управления с кнопок, подключенных к входам I0.1 и I0.2 контроллера. Если нажата первая из этих кнопок, то резцедержатель должен повернуться на одну позицию в сторону увеличения номера инструментального гнезда, попадающего в рабочее положение. Если нажата кнопка, соединенная с входом I0.2 контроллера, то резцедержатель поворачивается на одну позицию в другую сторону - в сторону уменьшения номера инструментального гнезда, попадающего в рабочее положение. Схема управления должна вырабатывать сигнал готовности, который отсутствует все время, пока она выполняет полученную команду. Таким образом, сигнал готовности снимается, когда поступает любая из двух команд и выставляется, когда резцедержатель зафиксирован в новом положении. Сигнал готовности вывести на индикацию на цифровом пульте через выход Q0.2 контроллера. Переход из ручного режима управления в автоматический может происходить только при наличии сигнала готовности.
В автоматическом режиме сменой инструмента управляет УЧПУ. Во-первых, УЧПУ подает на входы [ I0.3, I0.4 и I0.5]=Iу контроллера в двоичном коде номер гнезда инструмента, которое необходимо вывести в рабочее положение. Во-вторых, УЧПУ подает на вход I1.3 короткий импульс положительной полярности, во время которого схема управления должна считать с входов I0.3 - I0.5 контроллера информацию о том, куда перемещать резцедержатель. Схема управления, считав код гнезда, снимает сигнал готовности, расфиксирует и начинает вращать резцедержатель (если это требуется) по кратчайшему пути, чтобы выполнить задание УЧПУ. После позиционирования резцедержателя схема управления фиксирует его и выдает сигнал готовности на УЧПУ. Теперь схема управления готова выполнять следующую команду УЧПУ или отрабатывать команду перехода в ручной режим работы.