По автоматизации типовых производственных процессов

Кафедра ЭАПУ

Курс лекций

По автоматизации типовых производственных процессов

Автор – Соснин Олег Михайлович

Москва, 2010

Лекция 1

Лекция 2

Лекция 3

Лекция 4

Алгоритмы управления АСУТП

 

4.1. Задачи управления в АСУТП

Для решения основной задачи АСУТП, заключающейся в оптимизации функционирования технологического объекта (ТО), необходимо обеспечить решение ряда частных задач, которые подразделяются на три типа:

1) стабилизация параметров техпроцесса при различных возмущениях;

2) программное управление технологическим циклом;

3) автоматическая оптимизация техпроцесса в ходе выполнения производственной программы.

Решение этих задач описывается алгоритмами, которые мы будем называть алгоритмами управления. Алгоритмы управления определяют порядок подачи управляющих воздействий на исполнительные устройства АСУТП. Они должны обеспечивать программирование работы АСУТП в соответствии с заданным критерием оптимальности (целевой функцией) функционирования управляемого ТО. В зависимости от характера функционирования ТО и его составных частей алгоритмы управления АСУТП делятся на три группы:

1) алгоритмы стабилизации значений управляющих параметров на уровнях, обеспечивающих оптимальный ход техпроцесса;

2) алгоритмы оптимального программно-следящего управления в рамках технологического цикла;

3) алгоритмы автоматической оптимизации техпроцесса в процессе его реализации.

Последние применяются в тех случаях, когда оптимальные параметры техпроцесса не могут быть определены и заданы заранее.

 

4.2. Алгоритмы стабилизации управляющих параметров

Алгоритмы стабилизации предназначены для поддержания значений параметров АСУТП на заданном уровне. Известны два основных приема стабилизации: по отклонению и по возмущению. При стабилизации по отклонению измеряется отклонение регулируемого параметра от заданного значения, а затем вырабатывается управляющее воздействие, обеспечивающее ликвидацию возникшего по той или иной причине отклонения. Если регулирующее воздействие достаточно действенно, то возникшее отклонение будет в конце концов ликвидировано, но предотвратить отклонение таким способом невозможно, так как регулирующее воздействие формируется только после возникновения отклонения.

При стабилизации по возмущению сигнал, пропорциональный возмущающему воздействию, подается в регулирующее устройство, где преобразуется таким образом, чтобы в месте воздействия возмущения было сформировано управляющее воздействие, равное по величине и противоположное по знаку возмущающему воздействию. В таком случае возмущение может быть полностью скомпенсировано и тогда не сможет вызвать отклонение регулируемого параметра от заданного значения. Однако такое отклонение может иметь место в силу наличия возмущений какой-либо иной природы. Скажем, если скомпенсировано возмущение электропривода нагрузкой, то отклонение регулируемого параметра данного электропривода от заданного значения может быть вызвано, например, изменением температуры окружающей среды и многими другими факторами. Кроме того, стабилизация параметров АСУТП осложняется дополнительно тем обстоятельством, что АСУТП являются многосвязными системами, у которых изменение одного параметра приводит к изменению многих других взаимно влияющих друг на друга параметров.

Будем считать, что каждый управляемый параметр АСУТП задается особым задающим воздействием (уставкой). Совокупность звеньев АСУТП, ведущих от задающего воздействия к месту формирования параметра, для управления которым предназначено данное задающее воздействие, будем называть каналом управления. Управляемые координаты АСУТП зависят, как правило, не только от значения «своего» управляющего воздействия и внешних возмущений, но и от других управляющих воздействий, предназначенных для управления другими параметрами АСУТП. Управляющие воздействия других каналов управления являются для рассматриваемого канала внутренними (в рамках АСУТП) возмущающими воздействиями. Также и внешние возмущения могут воздействовать на различные каналы управления по-разному. Взаимное влияние каналов управления друг на друга принято учитывать в виде перекрестных связей этих каналов. Модели многоканальных объектов с перекрестными связями представляют собой многомерные системы, описываемые алгебраическими и дифференциальными уравнениями. Задача стабилизации параметров в многомерной системе решается как путем учета и компенсации возмущений, являющихся причиной отклонения параметров от заданных значений, так и путем ликвидации возникших отклонений.

Многоканальные управляющие системы, в которых с заданной точностью достигается компенсация действия возмущений, называются инвариантными по отношению к компенсируемым возмущениям. Рассмотрим пути достижения инвариантности стабилизируемых параметров АСУТП по отношению к внешним и внутренним возмущениям, считая модель системы автоматизации линеаризованной.

В общем виде систему линейных уравнений, описывающих функционирование технологического объекта удобно (см. §3.2) представлять в матричном виде:

AY=BoX+DоF, (4.1)

где: X – совокупность задающих воздействий , отображенных в виде матрицы-столбца;

Y – совокупность управляемых параметров ТО , задаваемых уставками и отображенных также в виде матрицы-столбца;

F – матрица-столбец внешних возмущений , воздействующих на ТО;

A, Bo и Dо – матрицы исходных коэффициентов, полученных при записи системы уравнений ТО.

При записи системы уравнений (4.1) мы полагали, что каждый параметр y_i управляется посредствам собственного задающего сигнала x_i, но одновременно испытывает возмущающие воздействия как от некоторых “соседних” задающих воздействий, так и от “соседних” управляемых координат и некоторых внешних возмущений. Следовательно, в рассматриваемом случае количество управляемых координат равно количеству задающих воздействий и исходные матрицы А и В₀ являются квадратными матрицами ранга n , где n – количество управляемых координат (параметров). Что касается количества m внешних возмущений f_i, то оно не зависит от количества управляемых параметров и определяется лишь свойствами ТО. По этой причине исходная матрица Dо имеет размер n × m.

Для решения матричного уравнения(4.1) относительно управляемых параметров Y домножим обе части его на обратную матрицу A^-1 и после некоторых преобразований получим:

Y=BX+DF (4.2),

где B=A^-1B_o , a D=A^-1D_o – матрицы того же размера, что и исходные матрицы В_о и D_o.

Полная инвариантность параметров Y, описываемых уравнением (4.2), к любому возмущению из учтенных нами с помощью матриц B и D или, иными словами, абсолютная стабилизация всех параметров Y будет достигнута, если каждый параметр y_i будет строго пропорционален управляющему им задающему воздействию x_i. Следовательно, для реализации полной инвариантности параметров Y необходимо соблюдение двух условий:

1) матрица В должна быть диагональной;

2) матрица D должна быть нулевой, т.е. все ее элементы должны быть равны нулю.

Матрица В есть совокупность коэффициентов, связывающих значения управляемых параметров, составляющих вектор Y, с задающими воздействиями, составляющими вектор Х. Ее диагональность означает, что не равны нулю только коэффициенты, связывающие управляемые параметры с собственными задающими воздействиями. Действительно, если выполняются условия инвариантности, то уравнение (4.2) разлагается на следующие простейшие равенства:

 

y₁=b₁₁x₁, y₂=b₂₂x₂, … y_n=b_nny_n , (4.2’)

 

свидетельствующие о независимости значений управляемых параметров как от сигналов, управляющих соседними каналами, так и от внешних возмущений. В этих равенствах коэффициенты b₁₁, b₂₂, … b_nn – это элементы матрицы В, расположенные по ее диагонали начиная с элемента b_11, расположенного в начале первой строки и первого столбца, и до элемента b_nn, расположенного в конце последних строки и столбца матрицы В.

В реальных ТО условия инвариантности обычно не соблюдаются. Достижение в необходимых случаях инвариантности по отношению к тем или иным видам возмущений является одной из основных задач проектирования АСУТП. Принцип достижения инвариантности состоит в том, что для компенсации возмущения, действующего в каком-либо канале, формируется дополнительный управляющий канал, по которому проходит компенсирующее воздействие, равное по величине и противоположное по знаку компенсируемому возмущению в точке его приложения. Рассмотрим с помощью рис. 4.1,

 

Рис.4.1 Схема реализации i-того канала управления с обратными связями по возмущению и по отклонению:

x_i – основное управляющее воздействие i-того канала;

x_j – основное управляющее воздействие j-того канала;

X – совокупность остальных управляющих воздействий;

b_ii – коэффициент передачи i-того канала по основному управляющему воздействию;

b_ij - коэффициент паразитной перекрестной связи от j-того на i-тый канал управления;

B_i – i-тая строка матрицы B кроме элементов b_ii и b_ij, см. соотношения (4.2) и (4.3);

f_k – k-тое внешнее возмущение, действующее на ТО;

F – совокупность остальных внешних возмущений;

d_ik – коэффициент передачи возмущения f_k на i-тый канал управления;

D_i – i-тая строка матрицы D кроме элемента d_ik, см. соотношения (4.2) и (4.3);

k_j – коэффициент компенсирующей перекрестной связи от j-того на i-тый канал управления;

k_fk – коэффициент компенсирующей обратной связи по внешнему возмущению f_k;

k_i – коэффициент отрицательной обратной связи по регулируемому параметру y_i.

 

каким образом можно организовать компенсацию возмущений, действующих в i-том канале АСУТП, обеспечивающей управление ТО, модель которого представлена матричным уравнением (4.2). В соответствии с (4.2) уравнение i-того канала управления может быть представлено в виде

; i=1, 2, …n. (4.3)

Любой из коэффициентов b_ij (j ≠ i, b_ij ≠ 0) уравнения (4.3) отображает влияние других каналов управления на i-тыйканал, а коэффициенты d_ik≠ 0 (k=1, 2…m) отображают влияние на этот канал внешних возмущений. Допустим, что на i-тыйканал управления наибольшее нежелательное влияние оказывают управляющее воздействие x_j (через j-тый канал управления) и внешнее возмущение f_k (см. рис. 4.1). Действие возмущений на i-тыйканал показано на рис. 4.1 сплошными линиями, так же как и действие основного управляющего воздействия х_i через звено прямой связи b_ii. Компенсацию возмущения от j-тогоканала проведем посредством формирования компенсирующей перекрестной связи на i-тый канал через звено с коэффициентом передачи k_j, а компенсирующее воздействие от возмущения f_k подадим через дополнительный канал обратной связи с коэффициентом передачи k_fk. Компенсирующие связи, также как канал обратной связи по отклонению с коэффициентом обратной связи k_i, показаны на рис. 4.1 штриховыми линиями.

После введения компенсирующих связей по x_j и f_k, показанных на рис 4.1, уравнение (4.3) преобразуется к виду:

; i=1, 2, …n; d_ik= d_i1, d_i2, ... d_im. (4.4)

Чтобы добиться инвариантности i-того канала к возмущениям x_j и f_k, необходимо обеспечить равенство возмущающих и компенсирующих сигналов, которое выражается, согласно (4.4), соотношениями:

и , (4.4’)

где: k_j – коэффициент передачи компенсирующей перекрестной связи от j-того на i-тый канал;

k_fk – коэффициент передачи компенсирующей обратной связи по k-тому внешнему возмущению, действующему в i-том канале связи.

Поскольку не было наложено никаких ограничений на номер k внешнего возмущения и на номер j соседнего канала управления (кроме j ≠ i), то соотношения (4.4’) пригодны для организации компенсации любых возмущений, воздействующих, согласно уравнению (4.3), на i-тый канал управления. Равным образом, поскольку не были наложены ограничения на номер i рассматриваемого канала управления, то соотношения (4.3) и (4.4) пригодны для организации инвариантного управления любым каналом в рамках АСУТП, управляющей любым ТО, описываемым системой линейных уравнений (4.2).

Общей трудностью при построении инвариантной системы управления является нелинейность как внутренних, так и внешних связей, приводящих к нежелательным отклонениям параметров ТО от заданных значений. Проектирование каналов управления, инвариантных к внешним возмущающим воздействиям, осложняется кроме того трудностями выделения и измерения воздействий такого рода. В качестве примера можно привести трудности учета влияния температуры окружающей среды в различных точках ТО, где она может быть различной и зависеть от различных факторов.

Иногда причины, вызывающие отклонения параметров от заданных значений, обусловлены случайными факторами, влияние которых трудно учесть заранее. Практически невозможно добиться полной инвариантности управляемого техпроцесса по отношению ко всем внешним возмущениям. Поэтому обычно ограничиваются компенсацией основных возмущений, а для нейтрализации остальных возмущающих воздействий вводят отрицательную обратную связь по отклонению управляемого (регулируемого) параметра от заданного значения.

На рис. 4.1 отрицательная обратная связь по управляемому параметру y_i реализована посредством звена с коэффициентом передачи k_i. Будем считать, что возмущающие воздействия x_i и f_k скомпенсированы, как показано на рис. 4.1, а остальные возмущения нейтрализуются отрицательной обратной связью. Внешние возмущения представлены на рис.4.1 в виде столбца F, действующего через строку D_i матрицы D в соответствии с соотношением (4.3). Аналогично действует столбец Х через строку B_i матрицы В.

Действие отрицательной обратной связи по параметру y_iсоответствует добавлению члена -b_iik_iy_i в правую часть уравнения (4.3). После перенесения этого члена в левую часть уравнения (4.3) получим с учетом введенных обозначений B_i и D_i:

 

,

откуда получим

 

. (4.5)

Таким образом, благодаря введению отрицательной обратной связи по отклонению действие возмущений в любом канале управления может быть уменьшено в1+b_iik_i раз. При этом нужное значение управляемого параметра y_i может быть достигнуто соответствующим увеличением управляющего воздействия x_i.

В конечном итоге синтез системы управления, обеспечивающей стабилизацию параметров управляемого ТО, приводит к созданию многомерного регулятора, обеспечивающего необходимое качество поддержания заданных значений регулируемых параметров.

 

Лекция 5

Лекция 6

То окажется, что

.

Поэтому достаточно реализовать функции а и b по формулам (6.1), а выражения и , необходимые, как видно из формулы (5.5), для реализации функции Y₄, получить путем простой инверсии.

Функция а реализована на элементах И-НЕ D2/1, D2/2 и D3/1. На выходах D2/1 и D2/2 получены соответственно инверсии произведений входных сигналов X₁ и , а также и X₃. На выходе D3/1 получена, в свою очередь, инверсия произведений входных сигналов схемы D3/1, т.е. получено:

.

Аналогично на выходе D3/4 получено:

.

На выходах элементов D3/2 и D5/1, на входы которых поступают сигналы b и а, получены, соответственно, сигналы .и . Далее, с учетом того, что из формулы (5.5) следует

,

реализуем функцию Y₄ аналогично тому, как ранее реализовали функции а и b Однако на выходе структуры, реализующей Y₄, ставим вместо элемента И-НЕ усилительный элемент И (элемента D6). Поэтому на первом выходе D6 получаем . Аналогично на втором сверху выходе D6 получаем , подав на его вход сигнал X₄, в то время как Y₃ .

Инверсные сигналы на выходах нашей схемы позволяют организовать индикацию посредством сигнальных ламп. Действительно, если имеет место, например, Y₄=1, то =0. Выходной потенциал элемента D6/1 близок к нулю и к лампочке HL4 приложено почти все напряжение питания. Следовательно, при Y₄=1 лампочка HL4 будет светиться. Так же будут светиться остальные сигнальные лампы. Если же необходимо получить на выходах схемы проектируемого преобразователя прямые сигналы Yi, то полученные сигналы следует дополнительно инвертировать.

Функция Y₂ легко реализуется подобно функции а, если обратить внимание на то, что выражение (5.6) преобразуется к виду

.

При реализации функции Y₂ инверсию произведения берем с выхода D2/3, а инверсию произведения аХ₄ формируем на выходе элемента D4/2. Далее формируем выходной сигнал на первом выходе элемента D7 аналогично тому, как формировался выходной сигнал на первом выходе D6.

Реализация функции Y₁ проводится аналогично, но с учетом того, что выходной сигнал элемента D2/3 – это

,

а инвертируя его на элементе D4/1, получаем .

Вход C1 используется для синхронизации работы преобразователя кода с остальной системой управления.

 

Рис. 6.3. Схема преобразователя кода на логических элементах

 

6.2. Синтез алгоритмов последовательностных автоматов

Последовательностными автоматами называют управляющие устройства, выходные сигналы которых зависят не только от комбинации входных сигналов, имевших место в текущем такте технологического цикла, но и от комбинаций входных сигналов, имевших место в предыдущих тактах и повлиявших на внутреннее состояние автомата. Так, при перемещении рабочего органа станка по линейной траектории и достижении заданной точки рабочей зоны станка, система программного управления переходит к выполнению нового кадра программы, в котором может быть задано опять же перемещение по линейной траектории, но в другом направлении и с другой скоростью. Сигналом к переходу на отработку нового кадра программы является в этом случае совокупность сигналов датчиков положения о достижении заданной точки в пространстве.

В простейших последовательностных автоматах, которые далее будем называть просто автоматами, программа работы жестко закладывается в конструкцию автомата и определяет последовательность смены его состояний, или тактов. Каждое состояние автомата характеризуется отличным от соседнего состояния способом реагирования на поступающие входные сигналы. Переход от одного состояния к другому определяется как комбинацией входных сигналов, так и конкретным состоянием, в котором находится автомат. Самым простым способом смены состояний является случай, когда все состояния (или такты) пронумерованы и их смена производится в порядке возрастания (или уменьшения) номеров. Запоминание состояний автомата обычно производится с помощью двоичных элементов памяти, таких как электронный триггер или электромагнитное реле. Число состояний, которые можно запомнить с помощью совокупности из m таких элементов достигает

М=2^m,

так что количество запоминающих элементов m выбирается исходя из неравенства

m ≥ log₂M, (6.2)

где M – количество состояний, которые подлежат запоминанию.

 

Рис.6.4. Общая структура последовательностного автомата

 

Если обозначить через Х совокупность сигналов обратной связи (входных сигналов), поступающих от ТО, через Y- совокупность сигналов управления (выходных сигналов), подаваемых на ТО, через Z – совокупность внутренних управляющих сигналов, отображающих текущее состояние автомата, то окажется, что одним и тем же значениям Х соответствуют различные значения Y, если при тех же Х значения Z различны.

Общая структура последовательностного автомата приведена на рис. 6.4. Видно, что автомат состоит из двух основных блоков: арифметико-логического устройства (АЛУ) и устройства формирования состояний (УФС). Блок АЛУ является комбинационной частью последовательностного автомата. Он производит заданные арифметические и логические операции над входными сигналами Х^t и управляющими сигналами Z^t-1, причем у простейших автоматов производятся только логические операции. Устройство формирования состояний автомата (УФС), действуя посредством совокупности управляющих сигналов Z^t-1, задает операции которые должно произвести АЛУ над входными сигналами Х^t в текущем рабочем такте. Выходные сигналы АЛУ подразделяются на две группы: Y^t и Z^t, причем индекс t означает момент времени или номер такта, в котором были выработаны данные сигналы. Сигналы Y^t – это управляющие сигналы, подаваемые на технологический объект, а сигналы Z^t - это внутренние управляющие сигналы, характеризующие внутреннее состояние автомата. Они подаются, совместно с некоторыми сигналами Y^t, в УФС и там запоминаются. Далее эти сигналы обрабатываются в соответствии с действиями, предусмотренными очередным кадром управляющей программы УП, и подаются на вход АЛУ после прихода очередного тактового импульса С на вход синхронизации. Синхронизация предотвращает подачу управляющих сигналов Z^t-1 до того, как они будут полностью сформированы в УФС. После того, как они сформируются и будут поданы в АЛУ, в УФС смогут поступить новые сигналы Z^t и Y^t, сигналы следующего такта управления. Следовательно, управляющие сигналы Z^t-1 на входе АЛУ относятся к предыдущему такту работы АЛУ, что и отражается индексом t-1.

У простейших автоматов внешняя УП после задания режима работы в УФС не поступает. Их поведение в технологическом цикле целиком определяется распределением сигналов Y^t и Z^t, которые поступают в УФС и там запоминаются. После подачи тактового импульса на вход С совокупность сигналов Z (часть которых может совпадать с выходными сигналами Y) поступает на входы АЛУ, задавая логические операции, которые оно должно совершить в течение нового рабочего такта. У очень простых автоматов, работающих по принципу асинхронного управления, особый генератор тактовых импульсов отсутствует, а гонка импульсов предотвращается тем, что при любых переходах из одного состояния в другое допускается изменение значения только одного сигнала из всей совокупности внутренних управляющих сигналов Z. В этом случае изменение очередного сигнала z_i из совокупности Z является как бы синхронизирующим импульсом, задающим функционирование АЛУ в новом такте t_i+1 работы автомата.

Алгоритм последовательностного автомата удобно составлять исходя из структурной схемы, приведенной на рис. 6.4. На этой схеме АЛУ является комбинационной частью автомата, а УФС включает в себя запоминающие устройства (ЗУ), задающие посредством сигналов Z^t-1 режим работы АЛУ в каждом рабочем такте автомата в течение технологического цикла. В простейших автоматах сигналы Z^t-1 – это сигналы Z^t и, возможно, часть сигналов Y^t, сформированные в предыдущем такте автомата и запомненные в УФС. Следовательно, составление алгоритма простого автомата естественным образом разделяется на два этапа. На первом этапе составляется алгоритм функционирования АЛУ в виде

Y^t = f1(X^t, Z^t-1); Z^t = f2(X^t, Z^t-1)

по правилам составления комбинационных схем, а затем на втором этапе уточняется структура ЗУ в составе УФС и порядок формирования синхронизирующих импульсов. Функцию Y^t принято называть функцией выходов, а функцию Z^t – функцией переходов от состояния к состоянию автомата.

В качестве примера синтеза простого автомата рассмотрим составление схемы триггерной ячейки, являющейся основой микропроцессорных запоминающих устройств. Простейшей триггерной ячейкой является асинхронный RS-триггер. Это ячейка с двумя входами, R и S, и с двумя выходами: прямым выходом Q и инверсным выходом . По сигналу S =1 (Set – установка) RS-триггер устанавливается в единичное состояние, которому соответствует . По сигналу R=1 (Reset – сброс) RS-триггер сбрасывается в нулевое состояние, которому соответствует . Когда на одном из входов RS-триггера имеется единичный сигнал, на другой вход должен быть подан нулевой сигнал. Одновременная подача единичных сигналов на оба входа RS- триггера не допускается. При наличии на обоих входах RS-триггера нулевых сигналов, его состояние не изменяется. Таким образом RS-триггер является последовательностной управляющей ячейкой, характеризующейся двумя различными внутренними состояниями, каждое из которых целесообразно обозначать сигналом на прямом выходе: Q=1 и . В такую ячейку можно записать и в ней хранить информацию, не превышающую 1 бит (см. §2.1). Триггер – это стандартная ячейка ОЗУ для хранения информации в 1 бит.

Таблица 6.1

Таблица выходов RS-триггера

Rt	St	Qt-1	Qt		Режим
					Хранение информации Qt=Qt-1
					Запись 1 Qt=1
					Запись 0 Qt=0
			*(1) *(1)	*(1) *(1)	Запретная комбинация =Qt

 

Функционирование RS-триггера может быть отображено таблицей выходов 6.1. В табл. 6.1 видно, что при R=0 и S=0 RS-триггер сохраняет свое состояние неизменным, т.е. хранит ранее записанную информацию: либо Q=0, либо Q=1. При подаче сигнала S^t=1 на выходе устанавливается Q^t=1, вместо Q^t=0 или сохраняется Q=1. Аналогично при подаче R^t=1 на выходе устанавливается Q =0. Запретность комбинации R=1 и S=1 (одновременно) означает, что клетки со звездочками можно заполнять произвольно, так как при нормальной эксплуатации RS-триггера одновременное поступление R=1 и S=1 исключено. При реализации RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ наиболее простая схема получается, если вместо звездочек проставить нули, а при реализации на элементах И-НЕ из тех же соображений лучше поставить вместо всех звездочек единицы, что и сделано. Составление по таблице 6.1 логических формул (см. §5.2) для функций Q^t и приводит к следующим выражениям:

(6.3)

(6.4)

Вторые части формул (6.3) и (6.4) позволяют непосредственно по ним получить схему RS-триггера на элементах И-НЕ, приведенную на рис. 6.5. Действительно, на выходе имеем:

,

а на выходе Q^t соответственно получим

,

что соответствует выражению (6.3).

 

&

&

Q^t

 

 

 

 

Рис. 6.5. Схема RS-триггера на элементах И-НЕ

 

Аналогично проверяется правильность выражения (6.4) относительно выхода схемы рис.6.5.

 

Лекция 7

Лекция 8

N1 G90 G01 X21000 Y33000 F100 LF

N2 G01 X63500 Y60000 LF

N3 G01 X52500 Y14000 LF

N4 G01 X21000 Y33000 LF

N5 G01 X0 Y0 M02 LF

Здесь слово G90 в кадре N1 задает отсчет перемещений в абсолютных размерах, и это задание действует и в последующих кадрах, так же как и задание скорости подачи F100. Слово G01, задающее отработку перемещений с заданной скоростью по прямой (линейная интерполяция), должно быть задано в каждом кадре, в котором программируется перемещение по прямой. В кадре N1 запрограммировано перемещение из начала координат в точку P₁ с координатами X=21 мм и Y=33 мм. Аналогично формируются перемещения в остальных кадрах, т.е. указываются координаты точки, в которую должен переместиться рабочий орган в конце кадра. В кадре N5 кроме того имеется слово М02, указывающее на завершение отработки и останов путем выключения производственного оборудования.

Та же программа, записанная в относительных размерах, т.е. когда начало координат устанавливается в точке, в которой находится механизм перед началом отработки кадра, имеет вид:

%1 LF

N1 G91 G01 X 21000 Y33000 F 100 LF

N2 G01 X 42500 Y27000 LF

N3 G01 X-11000 Y-46000 LF

N4 G01 X-31500 Y+19000 LF

N5 G01 X-21000 Y-33000 М 02 LF

Рис. 8.3. Траектория движения расчетной рабочей точки

В УП траектория центра режущего инструмента (эквидистанта) должна быть сдвинута относительна заданного в чертеже контура детали на величину радиуса фрезы или радиуса закругления режущей кромки резца (см. рис. 7.7). Поэтому в управляющую программу надо вводить коррекцию (т.е. поправку) на радиус инструмента, что позволяет составлять УП непосредственно по чертежу независимо от размеров инструмента.

Коррекция положительная (отрицательная) задается функцией G43 (G44) и словом D, задающим величину коррекции, которые записываются в указанной выше последовательности перед каждой корректируемой координатой.

Отмена коррекции производится функцией G40 или заданием D00. Функция G40 отменяет все виды коррекции по всем координатам, а слово D00 отменяет коррекцию только по той координате, перед которой оно задано, и не аннулирует задание G43 (G44).

Коррекция отрицательна (G44), если координата центра инструмента меньше координаты контура. В противном случае устанавливают положительную коррекцию G43. Приведем пример программирования обработки с учетом коррекции на радиус инструмента в соответствии с рис. 7.7:

 

N…00 G90 G00 G44D01X30000 G44D01Y40000 LF

N…01 G01 G43 Y100000 F100 LF

N…02 G01 G43 X120000 LF

N…03 G01 G44 Y40000 LF

N…04 G01 G44 X30000 LF

N…05 G00 D00 X0 D00 Y0 LF

Коррекция на радиус инструмента D01=5000.

 

Литература

1. Соснин О. М. Основы автоматизации технологических процессов и производств: Учебное пособие для вузов.- М.: ИЦ «Академия», 2009.

2. Автоматизированный электропривод промышленных установок ∕ Под общ. ред. Онищенко Г.Б.: Учебное пособие для вузов.- М.: РАСХН, 2001.

3. Анашкин А. С., Кадыров Э. Д., Харазов В. Г. Техническое и программное обеспечение распределенных систем управления: Учебное пособие для вузов.- СПб.: «Р-2», 2004.

4. Гук М. Ю. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия.- СПб.: Питер, 2002.

5. Коровин Б.Г., Прокофьев Г.И., Рассудов Л.Н. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами: Учебное пособие для вузов.- Л.: Энергоатомиздат, 1990.

6. Оливер В. Г., Оливер Н. А. Компьютерные сети.- СПб.: Питер, 2005.

 

Приложение 1. Таблицы кодов обмена информацией в АСУТП

123456789Следующая ⇒

Поделиться: