Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 29 из 32)

Контрольные вопросы:

1) Типы бесконтактных путевых переключателей.

2) Основные элементы бесконтактных путевых переключателей.

3) Разновидности аналоговых коммутаторов.

Глава 11 Специальные узлы и элементы

На многопозиционных станках и автоматических линиях для привода самотормозящихся приспособлений, производящих зажим заготовок в ячейках и спутниках, применяют электромеханические ключи (рис. 11-1). От электродвигателя 1 движение через две пары зубчатых колёс 2 – 9 и 8 – 3 передаётся однозубой муфте 5 с зубом 7, который зацепляется с зубом 4 на колесе 3, и далее на шпиндель и накидную головку 6. Этой муфтой вал электродвигателя 1 сцепляется со шпинделем лишь после того, как электродвигатель разгонится. Этим облегчается преодоление момента сил трения покоя, значительно превышающего момент сил трения движения.

Рис.11-1 - Кинематическая схема электромеханического ключа

На рисунке показаны цепи управления электромеханическим ключом. При нажатии на кнопку SB1(рис. 11-2, а) ток проходит через катушку контактора KM1, и электродвигатель включается. Его большой пусковой ток вызывает срабатывание реле тока KS и размыкание его контакта. Контактор KM1 при этом не отключается, так как кнопка SB1 нажата. Когда начинается процесс зажима, кнопка SB1 отпущена. При нарастании силы тока двигателя до определённого значения реле KS срабатывает и отключает контактор KM1. Отжим может быть произведён при нажатии на кнопку SB2(рис. 11-2, б), причём он продолжается до тех пор, пока кнопка остаётся нажатой.

Рис. 11-2 - Схемы управления электрическим ключом

Устройства ЧПУ

Рис.11-3 - Типовая структурная схема устройства ЧПУ

Вычислитель состоит из микропроцессора МП, ППЗУ для хранения ПМО, ОЗУ, блока прерываний БПР и таймера ТМ, объединённых магистралью, являющейся продолжением общей магистрали (рис. 11-4). В зависимости от принятых размеров печатных плат и применяемой элементной базы (степени применяемых микросхем) вычислитель может быть выполнен либо на одной плате, либо на нескольких платах, соединённых с магистралью.

Рис. 11-4 - Структурная схема вычислителя

Контроллер ЗУ ЦМД (рис. 11-5) осуществляет запись и считывание информации в штатное и внешнее ЗУ ЦМД. Его выполняют, как правило, на отдельной печатной плате. Запись и считывание в ЗУ ЦМД происходит последовательным кодом – с каждым тактом 1бит информации при частоте тактов порядка 100 кГц. Поэтому данные, поступающие из магистрали в параллельном

16- разрядном коде, через блок СМ связи с магистралью, попадают в узел преобразования кодов

УПД, откуда уже в последовательном виде записываются в буферное ОЗУ (по каждому адресу

ОЗУ 1 бит). После того как в ОЗУ записан необходимый объём информации – страница (например, 1К бит), происходит последовательная перепись информации из ОЗУ в штатное (Ш ЗУ ЦМД) или внешнее (В ЗУ ЦМД) запоминающее устройство.

При чтении информации из ЗУ ЦМД требуемая страница (по номеру) перепи-

сывается в ОЗУ, а оттуда через УПД и СМ поступает в магистраль в параллельном виде.

Организация процессов записи и чтения осуществляется блоком управления БУ.

Рис. 11-5 - Структурная схема контроллера на цилиндрических магнитных доменах

Контроллер приводов и измерительных преобразователей (рис. 11-6) осуществляет управление приводами станка и связь с путевыми датчиками. Рассчитанный микропроцессором код скорости двигателя через магистраль М и блок связи с магистралью СМ поступает в регистр РГ, откуда через схему оптронной гальванической развязки ОП подаётся на цифро-аналоговый преобразователь ЦАП. Напряжение на выходе преобразователя в зависимости от величины подаваемого кода может быть установлено в пределах от -10 до +10 В. Применяемые в настоящее время 12-разрядные ЦАП при изменении подаваемого на них кода на единицу младшего разряда меняют входное напряжение на 5 мВ. Напряжение, выдаваемое на ЦАП, пропорционально скорости двигателя: при напряжении +10 В максимальная частота вращения (порядка 1/1000 мин) в одном направлении, при -10 В – в другом. При напряжении, равном нулю, двигатель стоит.

Двигателем управляет привод ПР, представляющий собой управляемый ) выпрямитель (обычно тиристорный), напряжение с которого питает якорь двигателя ДВ. Тахогенератор ТГ, закреплённый на валу двигателя, развивает напряжение, пропорциональное частоте вращения двигателя, а полярность этого напряжения соответствует направлению движения. Управляющее устройство привода сравнивает напряжение ЦАП и ТГ, по результатам сравнения определяет необходимое напряжение на якоре и в соответствии с этим устанавливает требуемую фазу зажигания тиристоров выпрямителя.

Связь с путевыми датчиками ПД осуществляется в целях слежения по пути режима работы привода, что необходимо для взаимосвязанной работы нескольких приводов подач при обработке заготовки. Устройство ЧПУ сравнивает заданный и реально отработанный каждым приводом путь по каждой из осей координат и в соответствии с этим через ЦАП регулирует скорость.

Рис.11-6 - Структурная схема контроллера приводов и измерительных преобразователей

Фотоимпульсные датчики

Наибольшее распространение в настоящее время получили фотоимпульсные круговые

датчики, кинематически связанные с ходовыми винтами станков. Принцип действия таких датчиков показан на рисунке рис. 11-7,а. Основным узлом датчика является вращающийся на его валу стеклянный диск с нанесёнными на нём тёмными штрихами, так называемый растровый диск (РД). Наиболее распространены диски с количеством штрихов 1000 и 2500. Источником сигналов с такого датчика являются два фотодиода ФД1 и ФД2, засвечиваемых через РД от светодиода СД. ФД1 и ФД2 сдвинуты относительно друг друга на одну четверть шага штрихов. В соответствии с этим поступающие от фотодиода сигналы при вращении датчика сдвинуты относительно друг друга на 90 градусов (рис. 11-7, б). Один из этих сигналов называется основным ОСН, другой – смещённым СМ. Можно выделить четыре последовательных комбинации сигналов от датчиков: 10, 11, 01, 00. При вращении диска в обратном направлении – последовательность обратная.

Ближе к центру диска расположен ещё один (на всю окружность) штрих, называемый нуль - меткой. Связанный с этим штрихом фотодиод выдаёт сигнал лишь при одном (нулевом) положении датчика. Этот сигнал используют при установке координат станка в исходное состояние.

Рис.11-7 - Принцип работы фотоэлектрического датчика

Контроллер электроавтоматики

Контроллер электроавтоматики предназначен для выполнения циклов электроавтоматики станка путём выдачи команд управления исполнительным механизмам и обработки сигналов, получаемых от станка. Команды, выдаваемые на исполнительные механизмы ИМ станка, связаны, прежде всего, с прохождением управляющей программы – команды групп Т и М. По командам Т устройство ЧПУ организует цикл смены режущего инструмента: поиск нужного инструмента в инструментальном магазине станка, его замену в шпинделе и размещение в магазине заменённого инструмента. При этом необходимы команды на движение самого магазина, манипулятора, производящего замену, разжим и зажим шпинделя и т.п. Каждая из этих команд вырабатывается микропроцессором во время отработки им программ управления электроавтоматикой и через магистраль М и блок связи с магистралью СМ размещается в определённом разряде выходного регистра РГ. Сигнал логической единицы с каждого разряда РГ через схему оптронной гальванической развязки ОП и усилитель сигналов УС попадает на усилитель мощности УМ, запускающий исполнительный механизм включением определённого электродвигателя или клапана гидравлической системы станка. Усилитель мощности располагают вне контроллера; получая от контроллера сигнал силой тока не более 0,2 А, обеспечивает в нагрузке силу тока до 2 или 5 А при напряжении +24 В. УМ строят на мощных транзисторах, в качестве УМ могут использоваться реле. При управлении циклами необходимо иметь информацию о выполнении выданной команды. Для этого исполнительные механизмы оснащают системой дискретных датчиков ДД, в качестве которых используют конечные выключатели, бесконтактные выключатели, реле давления. Информация от этих датчиков в виде напряжения +24 В поступает на оптроны ОП контроллера и через СМ в магистраль. Через этот же контроллер организуется связь со станочным пультом оператора СПО. Контроллер электроавтоматики состоит обычно из двух, трёх плат, каждая из которых имеет 32 выхода и 64 входа. Контроллер электроавтоматики, в состав которого входит свой микропроцессор, называют программируемым контроллером. Все функциональные блоки устройства ЧПУ через магистраль обеспечиваются стабилизированным напряжением блоком питания БП. При включении БП сразу же формирует и выдаёт в магистраль сигнал общего сброса, который ставит в положение «ноль» все регистры функциональных блоков и микропроцессоров.