Методические указания к курсовому проекту по курсу (стр. 1 из 5)

Министерство образования

Российской Федерации

Тульский государственный университет

Кафедра: “Автоматизированные станочные системы”

Методические указания

к курсовому проекту по курсу

"Компьютерные системы управления в производстве и бизнесе" для подготовки инженеров по специальности: 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств".

Тула 2005

Разработали:

д.т.н., доцент В.С. Сальников

Заведующий каф. АСС: А.Н. Иноземцев

Редактор:

Регистратор:

Оформитель:

Содержание

1.Цель и порядок выполнения курсового проекта…………………	3
2. Содержание и оформление курсового проекта………………….	3
3. Методические указания по выполнению курсового проекта…..	7
3.1. Анализ кинематики станка……………………………………...	7
3.2. Функциональная схема СЧПУ………………………………….	8
3.3. Функциональная и электрическая принципиальные схемы узла сопряжения СЧПУ ос станком………………………………...	12
3.3.1. Узел связи с приводом………………………………………...	13
3.3.2. Узел связи с аналоговыми датчиками………………………..	16
3.3.3. Узел связи с датчиком обратной связи………………………	17
3.3.4. Узел связи с электроавтоматикой станка…………………….	22
3.4. Схемы электроавтоматики и подключение СЧПУ к станку….	26
3.5. Разработка алгоритма и программы цикла позиционирования	31
Список литературы………………………………………………….	37

1.ЦЕЛЬ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Целью данного курсового проекта является привитие у студентов навыков общего подхода к задачам проектирования СЧПУ металлорежущими станками, а также навыков самостоятельной инженерной работы при решении конкретных задач по их разработке и эксплуатации. Курсовой проект выполняется по одной из профилирующих дисциплин специальности 210200 и рассчитан на применение студентами знаний и навыков, полученных при изучении таких дисциплин как “Управление процессами и объектами машиностроения”, “Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов”, “Электроника и микропроцессорная техника систем управления”, “Схемотехника”, “Теория автоматического управления” и др.

Организация выполнения курсового проекта строится по принципу консультаций и самостоятельной работы студентов. Преподаватель осуществляет поэтапный контроль графика выполнения курсового проекта.

2. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Объектом курсового проекта является собственно СЧПУ, ее компоненты и связи с механическим модулем станка. Проект носит учебный характер и включает в себя следующие этапы:

1. Анализ кинематики станка и обоснование типа и числа управляемых и контролируемых параметров.

2. Уточнение функциональной схемы УЧПУ.

3. Разработка функциональной и электрических принципиальных схем узла сопряжения УЧПУ с приводом, датчиками или электроавтоматикой.

4. Обоснование необходимости построения контура адаптации и выбор контролируемого параметра.

5. Расчёт диаграммы нагружения одного из приводов станка при выполнении конкретной технологической операции.

6. Разработка электрических принципиальных схем узла измерения контролируемого для целей адаптации параметра.

7. Разработка блок-схемы алгоритма и программное обеспечение для одного из циклов интерполяции.

По результатам курсового проектирования в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД оформляется пояснительная записка объемом 30-40 страниц рукописного текста и графический материал объемом 2,5-3 листа формата А1.

Графическая часть должна содержать:

-функциональную схему УЧПУ;

-функциональную схему интерфейса связи со станком;

-электрические принципиальные схемы интерфейса связи со станком (буферную схему и дешифратор адреса, внутренние регистры данных и оптронные развязки и т. д.);

-электрическую принципиальную схему канала измерения контура адаптации;

-диаграмму нагружения одного из приводов;

-блок-схему алгоритма цикла интерполяции.

Задание на курсовой проект выдается типом конкретного станка и вариантом задания (n), который равен порядковому номеру студента в общем списке группы.

Задание выдается в виде бланка задания, в котором указаны модель станка, тип привода подачи, цикл интерполяции, контролируемый параметр требующим своей реализации в курсовом проекте, код ее равен номеру задания (N). Необходимо

Для систем с мультиплексированной шиной адрес внешнего устройства принять равным А₈=А_Б+Х₈, где А_Б – начальный адрес, закрепленный за внешними устройствами в данной СЧПУ, а Х₈ = N₈.

В расчетах принять допущение, что система управления с разомкнутой главной обратной связью описывается передаточной функцией, имеющей первый порядок астатизма

(2.1)

где К- коэффициент усиления системы по одной из координат, 1/c;

Т – постоянная времени системы, с.

С целью сохранения устойчивости и обеспечения колебательного прехода процесса принять:

К=100 + 5n, 1/с; Т=0,5(l+1)×10^-2, c

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

3.1. Анализ кинематики станка

Если в качестве базового предложен какой либо универсальный станок, то необходимо произвести его модернизацию с целью обеспечения управления его от ЧПУ. Если тип приводов подач в задании не соответствует приводам базовой модели, то студент самостоятельно вносит изменения в кинематическую схему.

Во всех случаях необходимо из общих соображений дать обоснование

применения имеющихся приводов подачи и главного движения, если они не

соответствуют заданию, предложить свои типы приводов (мощность, крутящий момент, максимальная скорость, диапазон регулирования, режим работы).

На основании проведенной работы делается заключение о количестве и типе управляемых и контролируемых параметров, делаются рекомендации по их обработке и формирования. Формируются требования по входам и выходам СЧПУ.

3.2. Функциональная схема СЧПУ

В качестве базовой модели СЧПУ в курсовом проекте берется одна из известных систем: “Электроника НЦ-31”, “Электроника НЦ-80” (МС2101), 2С32 (2Р32). Их функциональные схемы приведены в [8]. Интерфейсная часть приведенной в проекте СЧПУ должна четко отражать вариант задания по:

количеству ЦАП и АЦП;

интерфейсу ДОС;

Количеству входов/выходов интерфейса ЭА.

При этом необходимо определить:

область ОЗУ;

закрепить ячейки памяти за соответствующей информацией;

закрепить выходные каналы ЦАП и АЦП за соответствующими координатами.

Рекомендуется область памяти оформить в виде архива, рассчитанного на несколько управляющих программ. Для обработки корпусной детали (3-х координатная СЧПУ) средней сложности требуется до 300-1000 кадров программы.

Для записи кода (адреса) команд технологической группы достаточно одной ячейки памяти. Для записи числовой информации после кода этих команд (G, N, M, S) достаточно двух десятичных разрядов.

По адресам координатных перемещений (X, Y, Z) необходимо определить величину максимального перемещения в дискретах

N_max = X_max /D (3.1)

где D - цена одной дискреты, мм;

X_max – максимальное перемещение по координате Х, мм.

При этом рекомендуется брать максимальное число, соответствующие полученному количеству разрядов (например, если N_max = 80000, то необходимо принять

= 99999 = 10⁵ - 1)

= 10ⁿ – 1

где n – число разрядов N_max.

При представлении числа необходимо учитывать знаковый разряд, тогда для записи Х_max необходимо n + 1 десятичный разряд, один из которых знаковый.

Емкость одной ячейки памяти – 1 байт двоичной информации. Если принять восьмеричную систему счисления, то в две последовательные ячейки (16 бит) могут быть записаны 5 разрядов восьмеричного числа (16/3 = 5+1/3). Для записи

необходимо m ячеек памяти

(3.2)

Стандартный кадр управления программы круговая интерполяция без указания скорости подачи имеет вид:

G02 X + X_max Y + Y_max I + X_max J + X_max (3.3)

и занимает объем

1 + 1 + 1 +

+ 1 + + 1 + + 1 + = 6 + 4

ячеек памяти. Таким образом, если ввести пересчет управляющей программы через кадры круговой интерполяции, то объем памяти необходимый для ее хранения

V_ОЗУ = (300¼1000)×(6 + 4

)

Например, при X_max = 800 мм, D = 0,01 мм,

= 3

V_ОЗУ = 300×18 = 5400 байт =5,4 Кбайт

Необходимо также задать адреса всех периферийных устройств: регистров ЦАП и АЦП, ЭКА и ДОС.

Следует учитывать, что начальная область ПЗУ используется для размещения векторов прерываний и резидентных тестов, в системах с общей шиной адреса периферийных устройств располагаются начиная с адреса 176000₈, данные и адреса представлены в восьмеричной системе. Кроме управления приводами перемещений СЧПУ организует и формирует сигналы управления электроавтоматикой станка. Поэтому необходимо определить входные и выходные сигналы и емкость входных и выходных регистров, учитывая двоично-десятичный формат представления функций.