Децентрализованные системы автоматизации

В машинах-автоматах децентрализованной называется система управления, обеспечивающая требуемую согласованность перемещений исполнительных органов в зависимости от выполнения предыдущих операций, сигналов путевых датчиков и других указаний (команд). Программа для децентрализованной системы управления задается обычно в виде тактограммы (сетевой график положений исполнительных органов и их переходов от одного положения к другому). Перспективное графическое представление команд и переходов {Grafset) разработано по рекомендации Агентства Национального развития продукции автоматизации Франции.

Децентрализованная автоматизированная система имеет две части (см. рис. 8.1):

• 1. Управляющая часть, которая выдает указания на выполнение определенных операций в зависимости от информации, которую она получает или извне (от оператора, ЭВМ и т. п.), или по цепи обратной связи от путевых датчиков, контактирующих с исполнительными органами (датчики перемещения, положений, размеров и т. п., которые информируют управляющую часть о выполнении определенных операций и перемещений исполнительных органов).
• 2. Исполнительная часть, которая обеспечивает выполнение операций (движение вверх или вниз, вращение и т.и.) согласно указаниям (командам), получаемым от управляющей части, воздействуя на различные серводвигатели, связанные с исполнительными органами (подвижные столы, резцы, зажимы деталей и т. п.) и выполняет необходимые перемещения деталей, органов и т. п.

Сетевой график (Grafset) разбивается на этапы или такты операций, положений или движений исполнительных органов. Этапом или тактом является промежуток времени, в течение которого не меняется состояние исполнительных органов (наличие или отсутствие движения органа не имеет значения). В отличие от циклограммы на Grafset не указывается время выполнения этапа или операции, время выполнения разных этапов может быть различным в зависимости от условий выполнения технологического процесса.

Каждый этап (который обозначен цифрами в квадратах Grafset) соответствует неизменному состоянию указаний (команд), которые записаны справа в прямоугольнике. Этапы (такты) нумеруются и соединяются последовательно линией со стрелкой, указывающей на последовательность их исполнения. Па линии, соединяющие отдельные этапы, указываются поперечной чертой переходы из одного состояния автоматизированной системы в другое состояние, а также описываются одно или несколько условий, при которых происходит переход системы из одного состояния в другое. Эти условия сначала описываются подробно как в технологической карте, а затем в виде символов (а, 6, с, d) с указанием датчиков информации о состоянии исполнительно части системы. Первый этап, соответствует исходному состоянию автоматизированной системы (состоянию ожидания) и соединен с последним выполняемым этапом, образуя цикл. Grafset может быть дополнен рабочими параметрами автоматизированной системы, такими как напряжение питания, давление, температура, а также указаниями на включения предупредительных аварийных сигналов и т. п. Условия перехода системы из одного состояния в другое могут определяться сигналами от нескольких датчиков или логическими операциями над этими сигналами по правилам алгебры логики. Исполнительные органы могут работать и последовательно или параллельно, что отмечается на Graf set, который может также разбиваться на параллельные цепи.

В качестве примера станка, автоматизация которого выполнена по децентрализованной системе, выберем специализированный автомат (рис. 8.8) для сверления отверстий в деталях.

Станок предназначен для автоматизации сверлильных работ и оснащается следующими исполнительными механизмами:

• Сверлильная головка (СГ) с двигателем М;

+М — двигатель включен (состояние вращения);

• -М — двигатель выключен;
• • Пневматический цилиндр опускания СГ с возвратной пружиной;

+Н2 — механизм подача сжатого воздуха в цилиндр и опускание СГ.

• -Н2 — возвращение СГ вверх пружиной.
• • Подвижный стол Н, оснащенный пневматическим цилиндром с возвратной пружиной и штоком для перемещения влево под СГ и для зажима детали.

Управление исполнительными механизмами станка осуществляется с помощью датчиков:

• •а - датчик присутствия детали на подвижном столе Н,;
• • b — датчик информации зажима детали;
• • с — датчик опускания СГ и окончания операции сверления;
• • d — датчик подъема СГ и освобождения сверла из детали;
• • е — датчик возвращения подвижного стола в исходное положение и разжима детали;
• • ВКЛ — кнопка включения станка.

Работа станка в автоматическом режиме происходит следующим образом. Оператор нажимает на кнопку включения станка (ВКЛ). Автоматический питатель (не показан на схеме) подает заготовку детали на подвижный стол. Деталь воздействует на датчик а. По сигналу датчика, а подается сжатый воздух в цилиндр Н, который перемещает подвижный стол влево и зажимает деталь. Датчик b дает информацию о зажиме детали, и в цилиндр Н₂ подается сжатый воздух, СГ опускается, начинается вращение сверла двигателем (+М). После окончания опускания СГ и сверления датчик с дает информацию окончания сверления детали. Подача сжатого воздуха в цилиндр Н₂ отключается, СГ поднимается. Датчик d после подъема СГ дает сигнал о выходе сверла из детали. После этого отключается двигатель (—М) вращения СГ и и прекращается подача сжатого воздуха в цилиндр Н, подвижный стол возвращается в исходное правое положение. Датчик е дает информацию о разжиме детали. Автоматизированные питатели станка передают обработанную деталь в накопитель и подают на подвижный стол новую заготовку, которая воздействует на датчик а. Цикл повторяется до тех пор, пока не иссякнет запас заготовок или оператор не выключит станок, воздействуя на ВКЛ. Станок в этом случае некоторое время работает до окончания цикла и останавливается в исходном положении — «состоянии ожидания». Неисправность датчиков и механизмов так же приводят к остановке автоматизированного станка в каком либо промежуточном положении при отсутствии сигнала датчика о выполненной операции.

В компактном и емком виде работа автоматизированного станка представлена сетевым графиком {Grafset на рис. 8.9), отражающем положение исполнительных механизмов и положение датчиков состояния станка.

Рис. 8.9. Графическое представление команд и переходов: а -.

состояние системы; б — указания системе Первый сетевой график {Grafset-1) автоматизированной машины представляет последовательность работы отдельных ее исполнительных органов указаний на выполнение определенных операций рабочих органов (движение вниз или вверх, вращение и т. п.).

Второй сетевой график {Grafset-2) указывает датчики, которые дают информацию на выполнение этих указаний (команд) управляющей части. Сетевой график указывает только последовательность перемещений исполнительных органов, которая определяется началом и концом движения каждого исполнительного органа. Поэтому законы движения исполнительных органов не оговариваются, иногда вообще не показывают графики перемещений, а только записывают названия отдельных операций и этапов движения (подача заготовки, выстой и т. д.) как показано на рис. 8.9. Сетевой график показывается в пределах одного цикла машины-автомата, т. е. промежутка времени, по истечении которого повторяется последовательность перемещений всех исполнительных органов.

Децентрализованная система управления получила широкое распространение так как обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с централизованной СУ:

• • высокая надежность;
• • низкая стоимость;
• • легкость переналадки на другую аналогичную продукцию;
• • возможность быстрого устранения неисправностей;
• • низкий расход энергии;
• • Возможность автоматизированного проектирования с применением стандартных или нормализированных узлов (датчиков и исполнительных органов).