WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |

Во многих приложениях микропроцессорное управление способно вытеснить релейные электрические системы, обеспечивая тем самым переход на программируемую и перепрограммируемую бесконтактную аппаратуру автоматического управления со свойственной ей эксплуатационной гибкостью и высокой надежностью.

Если функции управления сводятся только к переключению электроприводов, например, машин-автоматов литейного производства (стержневых, формовочных и др.), т.е. машин, циклически повторяющих движения своих элементов, то здесь все более широкое применение находят программируемые логические микропроцессорные контроллеры (ЛОМИКОНТЫ). Один такой контроллер выполняет функции комплекта релейной аппаратуры – электромагнитных реле и контакторов, обычно занимающих целый крупногабаритный шкаф.

11. Промышленные манипуляторы и роботы Автоматизация производственных операций, связанных со сложными пространственными перемещениями объектов – порций металлошихты в бадью для последующей загрузки в плавильную печь, элементов литейной формы в процессе ее сборки, заливочного ковша для подачи расплава в машину литья под давлением и пр.

– базируется на использовании специальных устройств, называемых манипуляторами и роботами.

Манипулятор является многозвенным механизмом с числом степеней подвижности (степеней свободы движений звеньев кинематической цепи относительно звена, принятого за неподвижное) от трех до девяти. Управление манипулятором может производиться как вручную, так и автоматически – по заданной программе движений, определяемой конструкцией манипулятора. Автоматический манипулятор называют также автооператором.

Выходным звеном манипулятора служит захватное устройство (рабочий орган) для схватывания и удержания переносимого объекта, включая и сменный технологический инструмент.

Каждая степень подвижности оснащается электрическим, гидравлическим, пневматическим или комбинированным приводом.

Пневмопривод, как правило, обеспечивает наиболее высокое быстродействие манипулятора.

Промышленный робот принципиально отличается от манипулятора возможностью гибкого изменения программы движений в соответствии с технологическими потребностями производства. Промышленный робот определен как автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и оснастки.

Перепрограммирование робота может производиться при помощи обслуживающего персонала или автоматически.

Роботы первого поколения известны под названием “механическая рука”. Они явились по существу переходной ступенью между манипуляторами и собственно роботами.

Роботы второго поколения получили наименование “глаз – рука”, причем функции технического зрения выполняют фотоэлементы или телевизионные камеры.

Современные роботы третьего поколения характеризуются как “глаз – мозг – рука”, в составе которых роль технического мозга возложена на микропроцессорную систему или компьютер, управляющие роботом.

В состав промышленного робота (рис. 11.1) могут входить путепровод 1, основание 2, корпус 3, рука 4, захватное устройство 5. На этом же рисунке показана система координат хуz основных движений: поступательного движения корпуса робота уу и его руки хх, zz, а также вращательного движения корпуса и руки,. Симxy yz xz волом обозначено направление движения захвата.

Системы управления промышленными роботами в зависимости от способа задания движения рабочего органа подразделяются на позиционные и контурные. В позиционных системах программой управления предусматривается задание координат отдельных точек траектории перемещения объекта, а в контурных – для повышения точности – вся траектория.

Промышленные роботы второго и третьего поколений обладают способностью к обучению. В процессе обучения в памяти микропроцессорной системы или компьютера запоминаются операции, выполняемые при ручном управлении роботом, которые затем могут воспроизводиться в автоматическом режиме неограниченное число раз.

Несмотря на то, что современные промышленные роботы значительно уступают человеку по числу степеней подвижности (у руки Рис.11.1. Пример структурной схемы промышленного робота человека их 27), роботы могут заменить человека при выполнении широкого спектра работ. Роботизация обеспечивает значительную экономию людских и материальных ресурсов, повышает производительность труда и сменность работы оборудования. Объединение прогрессивных форм оборудования, систем автоматизации и робото-технологических линий ведет к созданию гибких автоматизированных производств (ГАП).

К настоящему времени для автоматизации отдельных литейных процессов могут быть использованы универсальные роботы общепромышленного назначения с числом степеней подвижности не менее 6, способные переместить объект по любой траектории с любой его переориентацией в пространстве, и роботы, которые разработаны с учетом конкретной специфики литейного производства.

Освоена роботизация таких процессов, как литье под давлением (с объемным дозированием заливаемого металла, съемом отливок и подачей их в пресс для обрубки литников), литье в кокиль, литье по выплавляемым моделям, дробеструйная очистка отливок, вспомогательные работы, транспортные операции. Кроме того, возможно и в ряде случаев практически осуществлено применение достаточно совершенных роботов для автоматизации операций окраски форм и стержней, установки стержней в формы, извлечения отливок из сырых песчано-глинистых форм, снятия горячих отливок с конвейера и манипулирования ими в процессе рентгеновской или гамма-дефектоскопии, сортировки и разбраковки отливок, осторожной (без боя) укладки отливок в тару и др.

Фирма SCRATA (Великобритания) разработала и выпускает роботизированную установку для огневой отрезки прибылей от стальных отливок, некоторые ее модификации служат для абразивной зачистки отливок в условиях интенсивного тепло-, газо- и пылевыделения.

Консольный манипулятор модели “Scobotman-500” (Швеция) при температуре 700…8000С снимает отливки блоков цилиндров массой до 200 кг с выбивной виброрешетки и подвешивает на крюки охладительного конвейера. Один из промышленных роботов той же фирмы снимает отливки массой 2,6 кг с 42-местной тележки и последовательно подает их на позиции отрезки литников абразивным кругом, удаляет остатки формовочной смеси из “карманов” пневмозубилом, зачищает остатки питателей абразивной лентой.

Становится технически возможным включение промышленных роботов и автооператоров в автоматические линии литейного производства.

12. Автоматизированные системы управления В отличие от систем автоматического управления (САУ) системы автоматизированного управления (АСУ) представляют собой человеко–машинные системы, где на долю человека – оператора различных рангов приходится творческая часть решения задачи управления – принятие оптимальных решений в изменяющейся производственной ситуации, а компьютер используется в качестве помощника человека, предоставляя в распоряжение последнего свою огромную память и очень высокое быстродействие.

АСУ способны решать значительно более сложные задачи, чем САУ.

Автоматизированные системы управления служат мощным средством научно – технического процесса во всех сферах промышленного производства, в частности в такой его сложной и трудоемкой отрасли, как литейное производство.

Применение АСУ обеспечивает дальнейший рост техникоэкономической эффективности процессов производства отливок.

Различают две типичные разновидности автоматизированных систем управления:

- автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП);

- автоматизированные системы управления предприятием (АСУП).

12.1. Автоматизированные системы управления технологическими процессами литейного производства В общей структуре АСУ ТП (рис. 12.1) объектом служит как отдельный производственный агрегат, так и некоторый взаимосвязанный их комплекс (поточная линия, участок цеха или цех). На выходах объекта располагаются датчики Д1 … Дn измерения технологических параметров как источники оперативной информации о состоянии объекта. Входы объекта оборудуются исполнительными механизмами ИМ1…ИМк для ввода управляющих воздействий.

В простых случаях программируемый микропроцессорный контроллер или более совершенное управляющее звено в виде компьютера (а также – управляющего вычислительного комплекса УВК) работает как обычный многоканальный регулятор. Однако с целью повышения надежности системы в процессе ее эксплуатации возможен вариант, когда управляющие воздействия на объект вводятся не непосредственно, а на задатчики локальных стабилизирующих регуляторов.

Изображенный на рис. 12.1 коммутатор служит для переключения входных (информационных) и выходных (управляющих) каналов связи, а специальное устройство сопряжения с объектом (УСО) предназначено для преобразования информационных и управляющих сигналов.

Для компьютера как цифрового вычислительного устройства входные и выходные сигналы имеют вид цифровых кодов. В то же время от датчиков поступают сигналы в аналоговой форме, то есть ИМ1 ДИМ2 ДИМ3 ДО Б Ъ Е К Т ИМк Дn У С О ЦАП КОММУТАТОР АЦП Д А Н Н Ы Е П Р О Г Р А М М Ы У В К Данные О П Е Р А Т О Р Рис.12.1. Пример структурной схемы АСУ ТП в виде непрерывно изменяющихся токов или напряжений. Для преобразования таких сигналов в цифровую форму служат аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а преобразование цифровой информации с выхода компьютера в аналоговые силовые воздействия (достаточно мощные токи и напряжения для привода исполнительных механизмов) существуют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) [1], с. 115…118.

Обзор локальных САУ и АСУ ТП на различных стадиях литейного производства приведен в работе [1], где подробно описаны системы автоматизации шихтовки, плавки в вагранках, дуговых и индукционных печах, смесеприготовления, формообразования, заливки расплавов в формы и др.

Помимо чисто управляющих функций компьютер в составе АСУ ТП в период между выдачей управляющих воздействий на объект может выполнять ряд расчетов, например - определения оптимального состава плавильных шихт, оптимального освежения оборотных литейных материалов, оптимальных значений технологических параметров на основании статистического анализа производственных данных и пр. Результаты этих расчетов оперативно используются в процессе управления.

Особыми расчетами является реализация специальных методов оптимального управления, чему посвящен следующий раздел.

Здесь же отметим, что при значительной расчётной загрузке управляющей системы с целью борьбы с её усложнением применяют приём её декомпозиции. Одним из ее решений служит переход от одноуровневой к многоуровневой (иерархической) структуре АСУ ТП, при которой на нижнем уровне осуществляется непосредственное управление объектами, а верхний уровень на базе отдельных компьютеров, связанных с нижним уровнем, загружается задачами, обеспечивающими наиболее благоприятные условия функционирования АСУ ТП в целом.

Устройства цифровой вычислительной техники, действующие в составе АСУ ТП, используются также для фиксации всей оперативной информации и её наглядного отображения в документах, экранных окнах, табло. Эти же устройства приводят в действие предупредительную и аварийную сигнализацию.

В отличие от чисто технической направленности рассмотренных АСУ ТП автоматизированные системы управления предприятием АСУП предназначены для управления работой коллективов людей, обеспечивающих производство, в том числе и нижестоящий уровень управления в виде АСУ ТП.

АСУ управления таким сложным предприятием, как литейное, строится по иерархической схеме (рис. 12.2). Эта схема выработана практикой и является результатом декомпозиции (разложения) сложной задачи управления на систему подзадач по определенным уровням иерархии.

На высшем уровне 1 осуществляется планирование работы предприятия в соответствии с директивами вышестоящих организаций и с учетом научно-технического прогресса, развития предприятия и его подразделений, тенденций к изменению спроса на продукцию.

На уровне 2 согласно содержанию портфеля заказов производится оформление заказов, организация снабжения сырыми материалами и сбыта готовой продукции, учет простоев оборудования и технико-экономических показателей, планирование текущих ремонтов, составление оптимальных графиков грузопотоков и загрузки оборудования, выбор рациональной технологии и оптимальных режимных параметров оборудования.

Рис.12.2. Иерархическая структура АСУП литейного предприятия На уровне 3 в соответствии с материалами вышестоящего уровня решаются задачи координации действий отдельных подразделений предприятия и готовится база для оптимального управления путем моделирования ситуаций и обработки массивов специальной информации.

Низшим уровнем 4 в иерархической структуре АСУП является уровень АСУ ТП, к которому примыкают системы автоматизированного проектирования САПР литейной технологии и автоматизированные системы научных исследований АСНИ, сопряженные с теми же технологическими объектами управления (ТОУ).

АСНИ призваны систематически контролировать технологические параметры производственных процессов, осуществлять статистические исследования, прогнозировать тенденции динамики технико-экономических показателей и, в особенности, - качества продукции на основе пооперационного контроля, синтезировать математические модели и путём моделирования (вычислительного экс перимента) выявлять возможные режимы оптимизации технологии на различных участках литейного производства.

САПР с использованием математических моделей, стандартов и технических условий, мощных графопостроителей и других средств призваны оказывать помощь производственному персоналу в оперативной разработке технологических процессов и всей необходимой документации, включая рабочие чертежи и схемы, обеспечивая быструю переналадку автоматических линий при переходе к новым видам продукции. Типовые задачи САПР конструкторско-технологического проектирования охарактеризованы в работе [1], с. 128…133.

Рис.12.3. Структурная схема интегрированной АСУ литейным предприятием Наметилась тенденция к объединению специализированных АСУ ТП отдельных производств и АСУП в форме интегрированной АСУ (рис. 12.3).

Подобная интеграция, кроме непосредственных функций – координирования работы составляющих АСУ, позволяет на основе информационного обмена между компьютерами резко уменьшить объёмы массивов информации, сократить время её поиска, сократить необходимость дублирования информации и снизить численность обслуживающего персонала.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.