Розробка контролера автоматики «Кінцевики» верстата АТПР800

ВСТУП Освоєння нового обладнання з програмним управлінням та його налагодження потребують від обслуговуючого персоналу широкого кола знань у різних областях техніки. Особливо відповідальна роль наладчика в сучасному високоавтоматизованому виробництві. Наладчик повинний уміти виявляти недоліки в керуючих програмах і корегувати їх, домагаючись при мінімальних витратах часу найкращих результатів по продуктивності і точності обробки. Наладчик повинний у найкоротший термін відшукати причину несправності і вжити заходів до її усунення самотужки чи з залученням фахівців з відповідних служб.

Варто враховувати, що верстати з програмним керуванням і промисловими роботами безупинно удосконалюють шляхом розширення технічних можливостей електронних пристроїв програмного керування і електроавтоматики, при цьому істотно змінюються методи експлуатації і настроювання верстатів та роботів.

Верстати з ЧПУ розвиваються в двох напрямках:

— верстати з оперативним управлінням, пристосовані для роботи в одиничному і дрібносерійному виробництві;

— гнучкі виробничі модулі, призначені для вбудовування в гнучкі виробничі системи автоматизованих виробництв.

Пристрій числового програмного управління WL4M призначений для управлінням складними верстатами різних типів.

Пристрій не призначений для роботи в умовах наявності агресивного середовища, тряски та поштовхів.

Технічний прогрес сьогодні нерозривно пов’язаний із широким впровадженням у виробництво засобів обчислювальної техніки. На машинобудівних заводах працюють десятки тисяч верстатів з ЧПУ. На їх основі створюються виробничі системи і ділянки, керовані від ЕОМ. Життя вимагає переходу від автономно працюючих верстатів з ЧПУ до роботизованих технологічних комплексів, гнучких виробничих систем та гнучкого автоматизованого виробництва.

Числове програмне керування (ЧПУ) означає комп’ютеризовану систему управління, що прочитує інструкції спеціалізованої мови програмування (наприклад, G-код) і керуючу приводами метало-, дерево-та пластмасообрабативающіх верстатів і верстатної оснащенням.

На верстатах з ПУ доцільно виготовляти деталі складної конфігурації, при обробці яких необхідне переміщення робочих органів по декількох координатах одночасно, а також деталі з великою кількістю переходів обробки. На цих верстатах можна виготовляти деталі, конструкція яких часто видозмінюється.

Як CNC-контролерів в даний час зазвичай використовується обладнання на основі DSP-процесорів або програмованих логічних контролерів. Важливою характеристикою CNC-контролера є кількість осей (каналів), які він здатний синхронізувати (управляти) — для цього потрібна висока продуктивність і відповідне ПЗ. Для передачі даних між виконавчим механізмом та системою керування верстатом зазвичай використовується промислова мережа (наприклад, CAN, Profibus, Industrial Ethernet). В якості виконавчих механізмів використовують сервоприводи, крокові двигуни.

1. ОПИС РОБОТИ ВУЗЛА ВЕРСТАТА Ми розглянемо верстат АТПР800, з системою управління WL4М. На верстаті даного виду знаходяться чотири види кінцевих датчиків: «Аварія», «Обмеження переміщення», «Гальмування перед нулем» і «Обнулення». Кінцевики верстата використовуються для обмеження перемішення столу верстата по осях координат і служать для точної оброботки деталі.

Датчик «Аварія» — відповідає за повне відключення верстата в разі неспрацьовування інших датчиків, що приведе до його спрацьовування.

Датчик «Обмеження переміщення» — відповідає за переміщення столу, він визначає і показує де знаходитися стіл в (+) або (-). І використовується для того щоб не вийшла з ладу шарова пара.

Датчик «Гальмування перед нулем» — працює при функції обнулення верстата, відключаючи прискорення тому що обнулення верстату проводитися в прискореному режимі. Використовується для того, щоб стіл не проїхав датчик «Обнулення верстата», який відповідає за обнулення верстата.

" Обнулення верстата" - це функція яку виконує верстат для того щоб, вевести стіл в координати 0 по всім осям координат, для проведення наступних операцій. Виконується в прискореному режимі.

2. ПОБУДОВА ЛОГІЧНОЇ СХЕМИ PLC «КІНЦЕВИКИ» ДЛЯ ЧПУ ВЕРСТАТА АТПР800

Схему контролера автоматики ''Кінцевики'' (Рис. 2.1) верстата АТПР800 ми будемо будувати на логічних елементах «І» .

Рисунок.2.1 '' Кінцевики''

Схема (Рис. 2.1.) працюэ на елементах «І», «АБО» та «ТАЙМЕР» де:

«І» — виконує логічну функцію «І». До цього елементу дозволяється підключати декілька виводів драйверів або виводів драйверів. І можна залишати непідключеними входи і виходи.

«АБО» — виконує логічну функцію «АБО». До цього елементу дозволяється підключати до входів і виходів кілька виводів драйверів або виходів елементів.

«ТАЙМЕР» — використовуэться для контролю послідовності події чи процесу Рис. 2.2 Подача по Z

Якщо на кінцевики '' Зона 0 по Z'' відсутній сигнал, система розуміє, що стіл знаходитися в мінусі. Подібний принцип дії і для осей (У, X).

При подачі сигналу на кінцевик, а також при появі сигналу на кінцевиках '' Зона нуля'' ЧПУ зрозуміє що верстат обнулився.

3. РОБОТА ГРАФІЧНОГО РЕДАКТОРА ЛОГІКИ КОНТРОЛЕРА АВТОМАТИКИ KAEDITOR

Програма призначена для створення функціональних схем роботи контролера автоматики. Вона дозволяє в зручній графічній формі будувати логіку роботи контролера автоматики, використовуючи стандартні логічні елементи. В програмний продукт входять наступні файли:

— «Graphic.exe» — виконуваний файл;

— «Graphic.ini» — конфігураційний файл;

— Файл даних про використовувані контролери і драйвери;

— Файл таблиці бітів — розширення *.btb;

— «Syscom.btb» — визначення бітів системного драйвера (псевдо-драйвера);

— «Ge.hlp» — файл допомоги.

Також при інсталяції можуть бути за вибором користувача встановлені:

програма для ручної трансляції спеціальних файлів, що описують роботу КА, і файли прикладів для графічного середовища. В результаті трансляції створюється файл, що описує логіку роботи контролера автоматики. — Він використовується контролером електроавтоматики.

3.1 Інтерфейс

Інтерфейс програми (Pис. 3.1) є багатодокументний інтерфейс користувача. Це дозволяє створювати і редагувати кілька документів (схем)одночасно.

У верхній частині вікна є меню, нижче панель інструментів для роботи з файлами. У лівій частині вікна є панель інструментів для роботи зі схемою. В нижній частині вікна є рядок статусу.

Програма дозволяє працювати як з окремими файлами, так і з групою файлів що входять в проект.

Рисунок 3.1 — Зображення загального виду програми KAEDITOR

При роботі з проектом в лівій частині програми виводиться панель

управління проекту. У її верхній частині виводяться імена файлів, які входять в проект. Також там є кнопки управління проектом. У її верхній частині виводяться імена файлів, які входять в проект. Також там є кнопки управління проектом. Вони призначені для вставки, видалення і відкриття файлів у проекті. Відкрити файл для редагування можна подвійним натисканням лівої клавіші миші на імені потрібного файлу, або з меню викликається по правій кнопці на панелі управління проектом.

У нижній частині панелі виводиться список схем і елементів проекту, в яких був знайдено даний сигнал (пошук сигналу по імені). Панель управління проектом Менеджер проекту можна прибрати або візуалізувати за допомогою пункту меню «Вид» підменю «Менеджер проекту» .

Керування програмою відбувається через меню або панель інструментів, розташовану у верхній частині основного вікна програми

3.2 Опис меню

верстат контролер програма файловий Меню складається з наступних пунктів

— «Файл»

— «Проект»

— «Редагувати»

— «Вид»

— «Елементи — діалогове вікно створення драйвера»

— «Конфігурація — змінення конфігурації програми»

— «Вікна»

— «Допомога»

Меню «Файл» призначено для роботи з файлами схеми. Воно дозволяє відкрити, закрити, створити нову схему.

Меню «Проект» призначено для роботи з поточним проектом. Тут можна:

створити новий проект;

відкрити існуючий проект;

зберегти або закрити поточний проект;

транслювати поточний проект Експорт файлів;

змінити властивості поточного проекту.

Меню «Редагувати» дозволяє маніпулювати елементами на схемі (вирізати або копіювати в буфер виділені елементи на схемі, здійснювати вставку з буфера цих елементів в іншому місці схеми або іншому аркуші схеми). Меню «Вид» дає можливість перемалювати активну схему, змінити її масштаб, переглянути список елементів активної схеми, дивись менеджер проекту, включати і відключати панелі інструментів. Меню «Вікна» дозволяє вибудовувати відкриті вікна схем.

3.3 Вікно схеми

Вікно схеми являє собою робочу область, на якій є можливість розміщувати елементи схеми та проводці зв’язків між ними. Побудова схеми полягає в проводці зв’язків між елементами схеми. Елементами схеми є блоки і висновки драйверів. Блок являє собою прямокутник з висновками. Вгорі над прямокутником показано назву блоку. Вгорі всередині блоку, посередині виведений тип блоку. Є кілька основних типів блоку (елементів схеми).

«Or» Елемент АБО

«And"Елемент І

«Xor"Елемент викл. АБО

«Trigger» Тригер

«Timer» Таймер

«DTriggerD» — Тригер

«Counter» Лічильник

«RCounter» Реверсивний лічильник

«Decoder» Дешифратор

«DRS Counter DRS» Лічильник

«D8 Trigger D8» Тригер

«ByteCompare» Компарінг

«DRSTrigger DRS» — Тригер

«Case» Матриця

«Case16» Матриця 16

«PredTimer» Таймер з передустановом Зв’язок являє собою лінію, що сполучає два висновки елемента або зв’язку. Для проводки зв’язку необхідно вибрати режим «Зв'язок». Після цього необхідно підвести покажчик миші до висновку, від якого необхідно провести зв’язок. Натиснути ліву клавішу миші. Далі переміщаючи покажчик миші, підводимо його до висновку, до якому необхідно підвести зв’язок. При цьому за покажчиком миші буде тягнутися гумова нитка.

Далі натиснувши кнопку миші, зв’язок з'єднається з висновком, до якого підвели покажчик. Зв’язок також можна проводити не безпосередньо, а через проміжні точки. Для цього при проводці зв’язку, натискаємо кнопку миші в тому місці, де необхідно зробити вигин зв’язку. Зв’язок можна також підбивати і до іншої лінії зв’язку. При цьому з’явиться точка, що сигналізує про те, що дві зв’язку з'єднані.

3.4 Менеджер проекту

Менеджер проекту (Рис 3.2) призначений для управління файлами, що входять до проекту. Він відображає список файлів-схем входять в проект.

Рисунок 3.2 — Менеджер проекту графічного редактора «KAEDITOR»

Він дозволяє вставляти, видаляти і відкривати схеми. Для цього є три кнопки, які дозволяють це зробити. Також подвійний клік по вибраному файлу відкриває його. Менеджер проекту можна викликати або прибрати за допомогою меню «Вид» і підменю «Менеджер проекту». У нижній частині менеджера проекту виводиться список елементів для сигналу, по яким здійснюється пошук (кнопка «Пошук» додаткової панелі додаткова панель). Подвійний клік по назві елементу в цьому списку відкриває відповідну схему і центрує цей елемент на екрані. В діалозі пошуку сигналу можна вибрати назву сигналу і параметри пошуку — шукати за всіма схемами у проекті, або тільки по відкритим.

3.5 Панель інструментів

Є декілька панелей інструментів:

Панель файлових інструментів:

Панель схем;

Панель драйверів;

Додаткова панель;

Вони призначені для зручності користування редактором. Вони в основному повторюють часто використовувані дії з меню.

3.6 Панель файлових інструментів

Рисунок 3.3 — Панель файлових інструментів графічного редактора логіки контролера автоматики «KAEDITOR»

Панель призначена для відкриття, закриття та створення схем та управління вікнами програми (Рис 3.3).

Стандартні файлові операції - створити новий файл, відкрити існуючий файл, збереження файлу.

Операції з буфером — вирізати (виділені на схемі елементи), скопіювати, вставити (на іншому аркуші схеми, або в іншому місці цієї ж схеми).

Операції з вікнами (схем) — вибудувати каскадом, горизонтально, вертикально.

3.7 Панель схем

Рисунок 3.4 — Панель схем графічного редактора логіки контролера автоматики"KAEDITOR"

Панель призначена для редагування схем (Рис 3.4). Перша кнопка призначена для виходу в режим «Вибір» — звичайний режим. Наступні кнопки (по порядку) служать для вставки: елемента виводу драйвера зв’язку (між елементами) виводу (зв'язки між схемами).

Рисунок 3.5 — Додаткова панель графічного редактора логіки контролера автоматики «KAEDITOR»

Додаткова панель (Рис. 3.5) призначена для додаткових дій при малюванні схем. Перемальовування схеми — призначена для перемальовування схеми при появі різних перешкод. Пошук сигналу по імені Показує в якому режимі працюватиме відладчик: вкл — тільки активна схема, викл — весь проект. Транслює для налагодження активну схему Список елементів і драйверів — показує вікно, в якому виводиться список використовуваних на схемі елементів і їх порядок обробки або список висновків драйверів (на вибір користувача). Перевірка зв’язку. Трансляція проекту.

3.8 Діалогові вікна

Панель призначена для створення і редагування елементів типу драйвер, а також налагодження схеми. Викликає вікно редагування.

Діалогове вікно створення драйвера параметрів драйверів і висновків плат (Рис 3.6). Викликає вікно візуального налагодження параметрів драйверів і висновків плат. Викликає вікно налагодження за коментарями до сигналів Налагодження з коментарями до сигналам.

Діалогове вікно вибору і створення імені драйвера (Рис 3.7). За допомогою цього діалогового вікна описуються використовувані плати в контролері автоматики. Типи драйверів визначають процедуру обробки підключаються плат контролера.

Рисунок 3.6 — Діалогове вікно створення драйвера Рисунок 3.7 — Діалогове вікно вибору і створення імені драйвера Діалогове вікно вибору виведення драйвера (Рис 3.8) За допомогою цього вікна є можливість створювати і вставляти в схему висновок драйвера. Зліва показується список створених висновків. Справа можна задати інформацію про новостворюваних висновках. Є можливість додати інформацію про параметри висновків з інших файлів опису бітів. Для цього треба поставити галочку в полі «Додати». При цьому назва кнопки «Відкрити» змінитися на «Додати». Натиснувши цю кнопку і вибравши потрібний файл, інформація додатися в список бітів.

Рисунок 3.8 — Діалогове вікно вибору виведення драйвера

3.9 Створення елементів

При вставці елементу в схемах є можливість змінити кількість висновків (вхідних) у елементів «І», «АБО» і вхідних у елементів «Лічильник» і «Дешифратор».

Для створення нового елемента у вікні «Ім'я елемента» необхідно ввести його ім'я. Далі необхідно вибрати тип елемента. Це робиться за допомогою випадаючого меню «Тип». Далі необхідно вибрати кількість входів. Після цього натискається кнопка «Вставити». Якщо після цього користувачеві необхідно відредагувати створений елемент, необхідно в схемі вибрати редагований елемент і натиснути кнопку «Властивості». З’явиться діалогове вікно для зміни властивостей елемента. Тут є можливість змінити ім'я елемента, його тип, властивості кожного виводу (інверсний / не інверсний) і кількість виводів.

3.10 Створення драйверів

Драйвер є опис плати вводу виводу. Вибираємо в меню «Елементи» підменю «Сигнали від верстата».

З’явиться діалогове вікно для створення драйверів. Три закладки визначають послідовність опису драйвера. На першій закладці показуються типи драйверів. На другий закладці показуються описи самих драйверів. На третій закладці показаний список висновків драйверів. Якщо необхідно створити новий драйвер, то натискаємо кнопку «Додати» і заповнюємо необхідні поля і натискаємо кнопку «Застосувати». Новий драйвер додається до списку. Якщо необхідно змінити які-небудь параметри існуючого драйвера, необхідно подвійним клацанням миші на змінюваному драйвері і у вікні внести інформацію в поля для редагування. Після проведених змін натискаємо кнопку «Застосувати». Якщо необхідно видалити драйвер зі списку, необхідно клацанням миші вибрати в списку видаляємий драйвер і натиснути кнопку «Видалити».

Наступна закладка дозволяє описати висновки драйверів плат.

Для створення висновків драйверів обираємо в меню «Елементи» підменю «Висновок драйвера». З’явиться діалогове вікно для створення висновку драйвера. В лівій частині вікна показано список створених раніше висновків. В правій частині вікна знаходяться поля для редагування, вставки нових драйверів. Мається можливість відкривати новий файл з описом бітів або додавати із існуючого. Для цього використовується кнопка «Відкрити». Якщо треба додати, то ставимо галочку в полі «Додати». Після цього з’явиться можливість обирати, що додавати в списки про драйвера. Після натиснення клавіші «Додати» необхідно обрати файл, що містить описи драйверів. Він має розширення «btb»

Кожний висновок має ім'я, драйвер до якого належать номер біту та коментар. Список виводів має дві закладки.

В параметри драйверу плат входять:

— Назва;

— Тип плати (драйверу);

— Тип плати (вхід/вихід);

— Адрес порту;

— Номер переривання.

3.11 Зміна конфігурації програми

Для зручності користування програмою є можливість налаштування параметрів проекту Зміна налаштувань проекту (пункт «Властивості», меню «Проект»), а також налаштування конфігурації графічного інтерфейсу проекту (пункт «Налаштування», меню «Конфігурація»). Вікно налаштування конфігурації графічного інтерфейсу (Рис 3.9).

Рисунок 1.10 — Вікно налаштування конфігурації графічного інтерфейсу

4. ПРИНЦИП РОБОТИ ЛОГІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ У «KA EDITOR»

4.1 Таймер з попередньо установкою

Таймер — це прилад виробничо-технічного призначення, який в заданий момент часу видає певний сигнал, включення-виключення деякого обладнання через свої пристрої комутації електроланцюга. В більшості під таймером розуміють пристрій, що виміряє заданий інтервал часу с моменту запуску (вручну або електричним імпульсом) із секундоміром оберненого обліку. Таймери застосовуються для керування внутрішнім та зовнішнім освітленням, а також може застосовуватись в якості формувача періодичної послідовності імпульсів затримки при керуванні технологічними процесами.

Таймер має два незалежних канали керування. Для кожного з цих каналів можна встановити свої часові параметри: на включення та на виключення електромагнітного реле. В таймері використовуються реле с перекидними контактами, тож відповідно можна використовувати або нормально-замкнені, або нормально-розімкнені. Тож при досягнені встановленого значення часу, починається спрацьовування одного з двох вихідних реле таймеру.

Рисунок 4.1 — Таймер з попередньо установкою

4.2 Логічні елементи І та АБО

Логічні елементи — це пристрої призначені для обробки інформації в цифровій формі (послідовності сигналів високого рівня — «1» та низького — «0» рівня в двійковій логіці, послідовність «0», «1» і «2» в троїчній логіці, послідовність «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8"і «9» у логіці). Логічні елементи виконують логічну функцію (операцію) над вхідними сигналами (даними).

Елемент «І», принципом роботи цього елемента, полягає в тому щоб отримати на виході логічний рівень потрібно подати на всі входи логічні одиниці, тобто І на перший І на другий вхід. Якщо подати одиницю лише на один вхід, то з виходу не буде протікати напруга, і на виході в результаті буде логічний нуль.

Для того, щоб зрозуміти як він працює, потрібно намалювати таблицю, у якій будуть перераховані стани на виході при будь-якій комбінації вхідних сигналів. Така таблиця називається «таблицею дійсності», які широко застосовуються в цифровій техніці для опису роботи логічних схем. десятковій Таблиця 4.1 — Таблиця дійсності елемента «І»

Елемент «АБО», для того щоб на виході з’явився логічний рівень, потрібно щоб на будь-якому вході, АБО на всі входи подати логічну одиницю.

Таблиця 4.1 — Таблиця дійсності елемента «АБО»

При побудові схеми в KAEDITOR до даних елементів дозволяється підключити декілька виводів драйверів (рисунок 4.2), або виходів драйверів, а також можна залишати непідключеними входи та виходи драйверів.

а) б) Рисунок 4.2 Зображення логічних елементів на схемі:

а — елементу АБО; б — елементу І

5. ПОБУДОВА СХЕМИ PLC ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОГРАМИ"КА EDITOR"

Для того щоб створити PLC схему потрібно відкрити KA Editor. Потім у верхній частині даного вікна вибрати «Проект», потім «Новий Проект».

Щоб створити даний елемент потрібно на робочому місці натиснути праву кнопку мишки і вибрати функцію «Добавити». Потім вибираємо «Прилад «і тиснемо лівою кнопкою по робочому місці, з’являється вікно з даними елементами які потрібні для створення PLC схеми. Вибираємо елемент «І» і тиснемо «Вставити «.

На Робочому місці з’являється елемент який вибрали. Вибравши всі елементи які необхідні для створення PLC схеми. З'єднуємо ці елементи таким чином: Підводимо курсор до ніжки елементу і з'єднуємо його з іншими елементами, так створюємо PLC схему.

Рисунок 5.1 — Схема контролера автоматики «кінцевики»

ВИСНОВОК В результаті виконання розглянутого курсового проекту розв’язані всі задачі, що обумовлені темою роботи. Під час її виконання на підставі вихідних даних складені функціональна принципова схем контролера автоматики «Кінцевики» для ЧПУ верстата АТПР 800 та її опис за допомогою програми КА Editor, визначені елементи схеми. Отримані результати дозволили виконати проектування контролера та зобразити його на за допомогою програми KA Editor.

Робота з літературою надала змогу знайти основні параметри всіх частин схеми та детально їх описати і використати їх в проектуванні електричної принципової схеми.

Виконання курсового проекту сприяло набуванню навиків проектування схем і роботи із довідковою літературою, а також поглибленню і закріпленню теоретичних відомостей, що отримані в результаті вивчення дисципліни «Будова і налагодження систем з ПУ».

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Акимова Н. А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования. — М.: Мастерство, 2001 — 296с.

2. Елисеев В. А., Шинянский А. В. Справочник по автоматизированному электроприводу. — М.: Энергоатомиздат — 1983 — 816с.

3. Зимин Е. Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок в машиностроении. — М.: Энергия, 1987 — 526с.

4. Зюзин А. М. Техническая эксплуатация и ремонт электрооборудованияМ.: Энергоатомиздат, 1980 — 530с.

5. Коновалова Л. Г., Рожкова Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций: учебник для техникумов — М.: Энергия, 1981 — 600с.