Атоматизация технологических процессов и производств

Инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

· Никогда не повреждайте, не удаляйте и не переставляйте любые детали защитных устройств и замков безопасности станка. Никогда не работайте со станком, если сняты защитные крышки.

· Перед началом работы в автоматическом режиме убедитесь, что внутри станка, на станке и в его рабочей зоне нет посторонних предметов.

· При работе в автоматическом режиме всегда соблюдайте следующие правила.

-не прикасайтесь к движущимся и вращающимся частям станка.

-исключите доступ в рабочую зону.

-не зажимайте и не измеряйте заготовку во время работы станка.

-не удаляйте стружку с заготовки и рабочего стола во время работы станка.

-не открывайте крышки и дверцы.

-исключите доступ к станку детей и домашних животных.

· При внезапной остановке станка во время работы никогда не запускайте его снова, пока не выявлена причина остановки. Повторный запуск станка без выявления причины остановки опасен.

· При снятии заготовки со станка после завершения работы убедитесь, что лампа на кнопке CYCLE START не горит, шпиндель остановлен и работа в автоматическом режиме полностью закончена.

Типы систем автоматического управления

Обобщенная схема САУ

Система автоматического управления, как правило, состоит из двух основных элементов — объекта управления и управляющего устройства.

По цели управления

Объект управления — изменение состояния объекта в соответствии с заданным законом управления. Такое изменение происходит в результате внешних факторов, например вследствие управляющих или возмущающих воздействий.

Системы автоматического регулирования

Системы автоматической стабилизации. Выходное значение поддерживается на постоянном уровне (заданное значение — константа). Отклонения возникают за счёт возмущений и при включении.

Системы программного регулирования. Заданное значение изменяется по заранее заданному программному закону f. Наряду с ошибками, встречающимися в системах автоматического регулирования, здесь также имеют место ошибки от инерционности регулятора.

Следящие системы. Входное воздействие неизвестно. Оно определяется только в процессе функционирования системы. Ошибки очень сильно зависят от вида функции f(t).

Системы экстремального регулирования

Способны поддерживать экстремальное значение некоторого критерия (например минимальное или максимальное), характеризующего качество функционирования объекта. Критерием качества, который обычно называют целевой функцией, показателем экстремума или экстремальной характеристикой, может быть либо непосредственно измеряемая физическая величина (например, температура, ток, напряжение, влажность, давление), либо КПД, производительность и др.

Выделяют:

Системы с экстремальным регулятором релейного действия. Универсальный экстремальный регулятор должен быть хорошо масштабируемым устройством, способным исполнять большое количество вычислений в соответствии с различными методами.

Сигнум-регулятор используется как аналоговый анализатор качества, однозначно характеризующий лишь один подстраиваемый параметр систем. Он состоит из двух последовательно включенных устройств:

Сигнум-реле (D-триггер) и исполнительный двигатель (интегратор).

Экстремальные системы с безинерционным объектом

Экстремальные системы с инерционным объектом

Экстремальные системы с плавающей характеристикой.

Используется в случае, когда экстремум меняется непредсказуемым или сложно идентифицируемым образом.

Системы с синхронным детектором (экстремальные системы непрерывного действия). В прямом канале имеется дифференцирующее звено, не пропускающее постоянную составляющую. Удалить или зашунтировать по каким-либо причинам это звено невозможно или неприменимо. Для обеспечения работоспособности системы используется модуляция задающего воздействия и кодирование сигнала в прямом канале, а после дифференцирующего звена устанавливают синхронный детектор фазы.

Адаптивные системы автоматического управления

Служат для обеспечения желаемого качества процесса при широком диапазоне характеристик изменения объектов управления и возмущений.

По виду информации в управляющем устройстве

Замкнутые САУ

В замкнутых системах автоматического регулирования управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины. Связь входа системы с его выходом называется обратной связью. Сигнал обратной связи вычитается из задающего воздействия. Такая обратная связь называется отрицательной.

Разомкнутые САУ

Сущность принципа разомкнутого управления заключается в жестко заданной программе управления. То есть управление осуществляется «вслепую», без контроля результата, основываясь лишь на заложенной в САУ модели управляемого объекта. Примеры таких систем: таймер, блок управления светофора, автоматическая система полива газона, автоматическая стиральная машина и т. п.

В свою очередь различают:

-разомкнутые по задающему воздействию;

-разомкнутые по возмущающему воздействию.

Характеристика САУ

В зависимости от описания переменных системы делятся на линейные и нелинейные. К линейным относятся системы, состоящие из элементов описания, которые задаются линейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями.

Если все параметры уравнения движения системы не меняются во времени, то такая система называется стационарной. Если хотя бы один параметр уравнения движения системы меняется во времени, то система называется нестационарной или с переменными параметрами.

Системы, в которых определены внешние (задающие) воздействия и описываются непрерывными или дискретными функциями во времени относятся к классу детерминированных систем.

Системы, в которых имеет место случайные сигнальные или параметрические воздействия и описываются стохастическими дифференциальными или разностными уравнениями относятся к классу стохастических систем.

Если в системе есть хотя бы один элемент, описание которого задается уравнением частных производных, то система относится к классу систем с распределенными переменными.

Системы, в которых непрерывная динамика, порождаемая в каждый момент времени, перемежается с дискретными командами, посылаемыми извне, называются гибридными системами.

Примеры систем автоматического управления

В зависимости от природы управляемых объектов можно выделить биологический, экологический, экономические и технические системы управления. В качестве примеров технического управления можно привести:

Системы дискретного действия или автоматы (торговые, игровые, музыкальные).

Системы стабилизации уровня звука, изображения или магнитной записи. Это могут быть управляемые комплексы летательных аппаратов, включающие в свой состав системы автоматического управления двигателя, рулевыми механизмами, автопилоты и навигационные системы.

Список механизмов защиты и блокировки

Кнопка АВАРИЙНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ – нажмите на эту кнопку, если хотите немедленно остановить работу оборудования в случае сбоев в его работе.

Дверь, защищающая от брызг – защищает от брызг.

Главный автомат – при увеличении тока автомат защищает электрические устройства и предотвращает повреждения, автоматически отрубая подачу электропитания.

Переключатель блокировки дверей – В автоматическом режиме двери закрываются на магнитный замок. Операции в автоматическом режиме или режиме ручного ввода данных не могут быть начаты при открытых дверях.

Переключатель защиты данных – этот переключатель защищает данные от вторжения при операциях программирования и редактирования в случае, если установлен режим «ЗАЩИТА».

Программные ограничения – этот переключатель предотвращает путем установки параметров КЧПУ лишнее продвижение по всем трем осям подвижного элемента станка.

Вывод сообщений – в случае ошибки, явившейся результатом неправильной работы с оборудованием, ошибок в программе или технических неполадок на экране высвечиваются сообщения.

Замок дверей электронной секции – фиксирует двери в электронную секцию в закрытом положении.

Система автоматизации проектных работ

Система автоматизации проектных работ, или система автоматизированного проектирования, САПР (англ. CAD, Computer-Aided Design) — программный пакет, предназначенный для автоматизированного проектирования (CAD), разработки (CAE) и производства (CAM) конечного продукта, а также оформления конструкторской и/или технологической документации(PDM).

Данные из CAD-систем передаются в CAM (англ. Computer-aided manufacturing — система автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем)).

Работа с САПР обычно подразумевает создание геометрической модели изделия (двумерной или трёхмерной, твердотельной), генерацию на основе этой модели конструкторской документации (чертежей изделия, спецификаций и проч.) и последующее его сопровождение.

Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем CAD — он включает в себя CAD, CAM, CAE.

Составляющие САПР

САПР включает в себя следующие технологии:

CAD (англ. Computer-aided design) — технология автоматизированного проектирования;

CAM (англ. Computer-aided manufacturing) — технология автоматизированного производства;

CAE (англ. Computer-aided engineering) — технология автоматизированной разработки;

CALS (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support) - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла.

Компоненты САПР

Выделяют следующие виды обеспечения:

математическое обеспечение САПР — математические модели, методики и способы их получения;

лингвистическое обеспечение САПР;

техническое обеспечение САПР — устройства ввода, обработки и вывода данных, средства поддержки архива проектных решений, устройства передачи данных;

информационное обеспечение САПР — информационная база САПР, автоматизированные банки данных, системы управления базами данных (СУБД);

программное обеспечение САПР;

программные компоненты САПР (примером может служить Геометрический решатель САПР);

методическое обеспечение;

организационное обеспечение.

САПР используется в работе конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, то есть с обработкой графических изображений. Реализуют функции:

-коллективная работа в сети;

-экспорт — импорт файлов различных форматов;

-масштабирование объектов;

-группировка объектов, передвижение, растяжка, поворот, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

-перерисовка;

-управление файлами;

-использование чертёжных инструментов, позволяющих рисовать кривые, эллипсы, линии произвольной формы, многоугольники и т. п.;

-работа с цветом;

-автоматизация отдельных процедур с использованием встроенного макроязыка.

Примерами пакетов этого класса являются: AutoCAD (Autodesk), DesignCAD, Grafic CAD Professional, DrawBase, MicroStation (Bentley Systems), TurboCAD, JULIVI — система для конструирования и моделирования одежды.

Выбор САПР

Правильный выбор САПР — надёжное условие эффективного проектирования.

Критерии выбора:

-распространённость САПР (если это действительно первый критерий для выполнения данной задачи);

-цена САПР, её сопровождения и модификации;

-широта охвата задач проектирования;

-удобство работы САПР и её «дружественность»;

-наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений;

-возможность и простота стыковки с другими САПР;

-возможность коллективной работы.