Этапы проектирования систем управления
Проектирование самих систем управления состоит из основных шести этапов.
1-й этап – технико-экономическое обоснование, целью которого является формулирование с позиции заказчика предложения по разрабатываемой системе управления, содержащего основные функции и технические характеристики данной системы управления.
2-й этап – разработка технического задания (ТЗ) на проектируемую систему управления, в котором обосновывается возможность создания системы управления, удовлетворяющей исходным техническим требованиям. Указывают основание для разработки системы управления, ее назначение, область применения, условия эксплуатации, технические данные системы управления и др. Планируют все необходимые научно-исследовательские, опытно-конструкторские, проектные и монтажно-наладочные работы. Проводят подготовку материалов, необходимых для проведения проектных работ.
На этой стадии выполняют в общем случае следующие работы:
а) предварительное обследование объекта управления (станка или группы станков) с тем, чтобы обосновать целесообразность и возможность создания системы управления, удовлетворяющей исходным техническим требованиям;
б) предпроектные научно-исследовательские работы, в ходе которых проводится исследование наиболее сложных задач управления станком и выбор способов их решения. При этом составляют структурную схему системы управления, математические модели, анализируют информационные потоки, формируют критерии управления и ограничения, определяют содержание функций, которые должны реализовать система управления, и др.;
в) эскизную разработку системы управления, включающую в себя разработку функциональных и алгоритмических структур системы управления, синтез основных алгоритмов регулирования, управления и контроля; выбор технических средств, разработку общего программного обеспечения системы управления; выбор алгоритмических и программных модулей, пакетов и библиотек прикладных программ из соответствующих фондов и др. После выполнения эскизной разработки производят при необходимости корректировки технико-экономического обоснования.
3-й этап – разработка технического проекта, в ходе которой проводят общесистемный и структурный синтез системы управления, разработку ее специального программного обеспечения, разработку проектно-сметной документации, составление при необходимости заявок на разработку новых технических средств. Осуществляют расчет ожидаемого технико-экономического эффекта.
4-й этап – разработка рабочего проекта системы управления, когда разрабатывается рабочая документация на систему управления (схемы, чертежи, программные и текстовые документы).
5-й этап – изготовление и внедрение системы управления, которое включает сначала изготовление экспериментального (опытного) образца, комплексную отладку программного обеспечения, испытание и отработку технической документации и программного обеспечения, а затем уже серийное изготовление и внедрение системы управления в промышленную эксплуатацию.
6-й этап - анализ функционирования внедренной системы управления с целью получения объективных и систематизированных данных о качестве созданной системы управления и реальном эффекте от ее применения.
Рассмотренный выше порядок проектирования систем управления характерен при разработке и изготовлении основной части системы управления – УЧПУ, производимой специализированными предприятиями и фирмами, или при разработке специальных систем управления для уникальных станков с ЧПУ.
При проектировании и изготовлении станков с ЧПУ на станкостроительных предприятиях и фирмах системы управления комплектуют (с последующей стыковкой и отладкой) на основе выбора из имеющейся разработанной и изготовленной специализированными предприятиями и фирмами номенклатуры составных элементов системы ЧПУ.
При этом может быть три варианта комплектации и создания систем управления.
При первом варианте предприятия и фирмы – изготовители систем управления (в частности, УЧПУ) осуществляют исходя из требований заказчика полную комплектную поставку систем ЧПУ применительно к конкретно выпускаемым станкам: УЧПУ, устройства программируемой логики и адаптивного управления, регулируемые электроприводы подач и главного движения, ИП, монтажные и кабельные устройства и соединения, электрошкафы с повышенной степенью защиты и вентиляцией. При этом по желанию заказчика возможна комплектация системы ЧПУ как элементами, производимыми данной фирмой, так и элементами, производимыми другими фирмами.
Это наиболее прогрессивный способ проектирования и изготовления систем ЧПУ, так как при этом легче обеспечить согласование УЧПУ с остальными составными элементами системы управления. Кроме того, значительно сокращается время отладки и пуска системы ЧПУ и станка.
При втором варианте предприятия и фирмы – изготовители станков с ЧПУ сами осуществляют комплектацию необходимой системы управления из элементов, имеющихся на рынке. Это менее эффективный способ создания системы ЧПУ.
При третьем варианте станкостроительные предприятия и фирмы сами разрабатывают и изготовляют системы ЧПУ, включая разработку и изготовление собственного УЧПУ и других элементов. Применение этого варианта объясняется более полным учетом и согласованием всех возможностей и особенностей выпускаемых металлорежущих станков и их систем ЧПУ. В других случаях этот вариант применяется при выпуске станкостроительными предприятиями и фирмами уникальных металлорежущих станков.
В случае комплектации системы ЧПУ из имеющихся элементов в техническом задании на станок с ЧПУ в первую очередь указываются требования к выбираемому УЧПУ.