Глава 7 Автоматизация оборудования

  Для автоматизации оборудования создан огромный арсенал средств и элементов. Познакомимся с некоторыми из них.
Устройство, представленное на рис. 7.1 получило название "путевой переключатель" .
По способу замыкания контактов различают путевые переключатели простого действия (рис.
7.1, а), срабатывающие постепенно по мере воздействия на них движущихся частей управляемого объекта, и моментные (рис. 7.1, б), у которых контакты переключаются с одной и той же высокой скоростью, независимо от скорости перемещения управляемого объекта.

Контакты путевого переключателя включают в цепь управления так, что при нажатии на шток переключателя подается сигнал на остановку или пуск исполнительного механизма. Эти переключатели могут работать как датчики для измерения больших перемещений в системах управления станками, роботами, транспортом и др.



В настоящее время широко распространены бесконтактные переключатели различных типов. На рис. 7.1, в показан переключатель типа БВК. Принципиальная схема такого переключателя включает в себя генератор и усилитель на транзисторах. При введении в щель металлической пластины между базовой и коллекторной обмотками,

коэффициент обратной связи уменьшается, генерация срывается и переключатель срабатывает.
Реле — устройство, а котором при достижении известного значения входной величины Х выходная величина Y изменяется скачкообразно.

Рис. 7.2. Электромагнитное реле


Реле предназначены для фиксирования определенных значений входной величины, усиления входного сигнала или одновременной передачи сигнала в несколько цепей. Электромагнитные реле постоянного тока разделяются на нейтральные и поляризованные.
Электромагнитное нейтральное реле (рис. 7.2) состоит из корпуса 1, на котором установлен неподвижный сердечник 2 с катушкой 3, а также поворотный якорь 4. Сердечник и якорь выполнены из магнитомягкого материала. Катушка 3 включается в цепь постоянного тока с помощью включателя К (в автоматических системах могут быть помещены контакты другого реле или датчика). При замыкании контакта К по катушке реле пройдет ток, помещенный внутри катушки сердечник 2 намагничивается, притягивает к себе якорь 4 (реле срабатывает). Перемещение якоря замыкает или размыкает контакты 6. При выключении тока якорь возвращается в исходное положение под действием пружины 5.
Контакты реле включены в цепь другого источника, питающего какой-либо другой элемент системы, например нагрузку R. Контакты реле бывают следующих трех
видов: нормально открытые (н.о.), нормально закрытые (н.з.) и работающие на переключение.
Нормально открытые контакты при срабатывании реле замыкаются (рис. 7.3, а), нормально закрытые — размыкаются (рис. 7.3, б). Подвижная пластина контактов реле, работающих на переключение, при срабатывании реле размыкает левый контакт, а замыкает правый (рис. 7.3, в). Контактная группа реле обычно состоит из нескольких контактов: нормально открытых, нормально закрытых и работающих на переключение.



Рассмотрим применение реле в схеме управления пуском и остановом однофазного электродвигателя Д (рис. 7.4). Для пуска нажимают кнопку пуска КП, тем самым запитывается обмотка реле Р, нормально открытый контакт 1Р замыкается и запитывает обмотку Р так, что отпускание кнопки пуска КП не приводит к обесточиванию обмотки Р и реле остается включенным. Замыкается также н.о. контакт 2Р реле Р. Двигатель запускается. Для остановки двигателя Д нужно нажать кнопку "Стоп" КС. При этом разрывается цепь катушки реле Р, размыкаются контакты 1Р и 2Р реле Р тем самым размыкается цепь двигателя Д. Двигатель останавливается.

Рис. 7.4. Применение реле в схеме автоматики


Электромагнитное поляризованное реле отличается от нейтрального тем, что направление срабатывания реле зависит от полярности тока, поступающего на вход. Конструкция поляризованного реле, помимо катушки с сердечником и поворотного

якоря, содержит постоянный магнит, который поляризует реле, т. е. делает его чувствительным к направлению тока. На рис. 7.5 показана одна из наиболее распространенных конструктивных схем поляризованного реле.
Сердечник 1 реле имеет подковообразную форму, который раздваивает один из полюсов постоянного магнита 2. На плечи сердечника надеты катушки 3 и 3'. Эти катушки соединены последовательно так, что при одном направлении тока в правой половине магнитное поле усиливается, а в левой — ослабляется, а при другом — наоборот. В зависимости от направления тока якорь 4 замыкает либо контакт 5, либо 5'. Поляризованное реле обладает высокой чувствительностью и быстродействием (время срабатывания составляет 1-5 мс).
Следящие системы широко применяются в различном оборудовании. Рассмотрим следящую систему, построенную на сельсинах — трехфазных электрических машинах, имеющих одну статорную обмотку и трехфазный ротор. Сельсины могут работать в индикаторном и трансформаторном режимах.



В индикаторном режиме (рис. 7.6) обмотки фаз роторов Р1, Р2, Р3 сельсина- датчика (СД) и сельсина-приемника (СП) соединены. Обмотки статоров СД и СП включены в цепь переменного тока. При повороте ротора СД на некоторый угол ротор СП поворачивается на тот же угол. В трансформаторном режиме (рис. 7.7) обмотка статора СП через усилитель У подключена к электродвигателю Д. Вал СП соединяется с валом, поворачивающим, например, пушку П. При повороте вала СД СП не может преодолеть большой момент на его валу (например, необходимый для поворота ствола пушки на угол, заданный СД (прицел, наводимый наводчиком на цель)). Но из-за рассогласования угловых положений валов роторов СД и СП в обмотке статора СП возникает напряжение, которое, будучи усиленным, заставляет электродвигатель через редуктор Р вращать ствол пушки до тех пор, пока угловые положения валов СД и СП не станут одинаковыми.
Таким образом, наводчик вручную поворачивает прицел, ориентируя его на цель, и тем самым заставляет электродвигатель наводить на цель пушку.

Рис. 7.7. Трансформаторный режим сельсина


Кроме электрических следящих систем большое распространение получили гидравлические, примером одной из них может служить гидрокопировальный суппорт (см. главу 5).
Рассмотрим принцип работы систем числового программного управления (ЧПУ). В схеме ЧПУ фиксированному положению управляемого объекта соответствует сигнал управления в виде напряжения определенной величины. Для фиксирования таких сигналов управления применяют, например, магазины сопротивлений (рис. 7.8).
Е

Рис. 7.8. Схема ЧПУ


Программа записана на носителе информации 1. С помощью считывающего релейного блока 2 включаются соответствующие секции магазина сопротивлений 3, и в результате на выходе устройства появляется напряжение, пропорциональное заданной величине перемещения, которое подается в элемент сравнения 4. С другой стороны к элементу сравнения подведено напряжение от скользящего контакта 5, связанного с управляемым объектом 6.
При перемещении управляемого объекта скользящий контакт 5 перемещается по поверхности потенциометрического датчика обратной связи 7. Напряжение на скользящем контакте 5 такого датчика пропорционально пути, пройденному контактом, а, следовательно, и управляемым объектом.
Перемещение управляемого объекта продолжается до тех пор, пока задающее напряжение и напряжение обратной связи не станут равными по абсолютной величине. В этот момент элемент сравнения отключает питающее напряжение от исполнительного двигателя 8 и объект управления останавливается в заданном положении. Затем программоноситель переводится на следующую позицию считывания, выдается следующий сигнал управления и т. д.
Металлорежущие станки с программным управлением представляют собой разнообразную и наиболее совершенную группу машин, в которой широко используют средства автоматики и электроники, электрические, механические, гидравлические, пневматические и другие устройства. Программное управление станками стало основным направлением автоматизации металлообработки. Программу записывают на перфоленту или магнитный носитель (диск или дискету). Это существенно ускоряет переналадку станка по сравнению с заменой кулачков или копиров, перестановкой упоров и конечных выключателей и пр. В принципе кулачковые автоматы, копировальные станки и тому подобные автоматы тоже являются программными, однако их переналадка сложна. Поэтому станки с такими системами автоматического управления выгодно использовать лишь в массовом и крупносерийном производстве.
Программное управление дает возможность создавать экономически выгодные системы автоматизации для мелкосерийного и единичного производства.
Станки с программным управлением оснащают системами циклового или числового программного управления. В основном распространены станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Применение станков с числовым программным управлением — одно из наиболее прогрессивных направлений автоматизации металлообработки на промышленных предприятиях, повышающее производительность в 3-6 раз и более.
Дальнейшее развитие станков с ЧПУ привело к созданию многоцелевых станков. Отличительная особенность этих станков — возможность комплексной обработки деталей (точение, сверление, фрезерование, резьбонарезание и т. д.) с автоматической сменой режущих инструментов без перебазирования деталей. Широко применяют металлорежущие станки, оснащенные оперативной системой программного управления. Она позволяет рабочему вести диалог со встроенным управляющим устройством — многопроцессорной мини-ЭВМ. Оперативная система избавляет от необходимости обращаться к услугам специалистов вычислительных центров для составления программы. Программу вводят прямо на станке с пульта управления.
Благодаря этому появляется реальная возможность использования таких станков на предприятиях с мелкосерийным и единичным характером производства. Отработанная программа хранится в оперативной памяти мини-ЭВМ (или переносится на внешнюю память для длительного хранения). Это позволяет рабочему обрабатывать детали в автоматическом цикле.
Числовое программное управление станком — управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление станком, называют системой числового программного управления.
Числовое программное управление станками по технологическим признакам подразделяют на позиционное, контурное, адаптивное и групповое.
Позиционное управление (обозначается Ф2) — числовое программное управление станком, при котором его рабочие органы перемещаются в заданные точки, причем траектории движения не задаются. Далее происходит прямолинейное перемещение (подача) инструмента. Такое управление применяют в основном в сверлильных и расточных станках для обработки плоских и корпусных деталей с большим числом отверстий.
Контурное управление (обозначается Ф3) — числовое программное управление станком, при котором его рабочие органы перемещаются по заданной траектории и с определенной скоростью для получения необходимого контура обработки. ЧПУ для контурной обработки обеспечивает автоматический обход режущего инструмента по заданному контуру. Для плоских деталей используют системы контурной двухкоординатной, а для объемных — трехкоординатной обработки. Система контурного управления позволяет обрабатывать фасонные поверхности. Система ЧПУ, обозначаемая Ф4, позволяет работать как в контурном, так и в координатном режимах. 
<< |
Источник: В. А. Салтыков, В. П. Семенов, В. Г. Семин, В. К. Федюкин. Машины и оборудование машиностроительных предприятий. 2012

Еще по теме Глава 7 Автоматизация оборудования:

  1. Глава 23. Основные требования безопасности к промышленному оборудованию
  2. Перспективы автоматизации камнеобработки.
  3. 4.6. Автоматизация формирования математических моделей ОКП
  4. Глава 21. Безопасность работы оборудования под давлением выше атмосферного
  5. Статьи в «Энциклопедии автоматизации». Ультраинтуиционизм
  6. В. А. Салтыков, В. П. Семенов, В. Г. Семин, В. К. Федюкин. Машины и оборудование машиностроительных предприятий, 2012
  7. И, УХОД ЗА ОБОРУДОВАНИЕМ
  8. 7.Оборудование архивохранилищ
  9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
  10. III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
  11. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
  12. 1.1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ
  13. Стандартное оборудование
  14. Мониторинг загрязнения оборудования и транспорта
  15. СЕЛЕН ИЗ УТИЛЬНОГО КСЕРОГРАФИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
  16. Основные понятия — оборудование и программное обеспечение (ПО)
  17. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ
  18. Радиационное обследование транспортных средств (оборудования), предназначенных для разделки на металлолом
  19. 1.2. Влияние структурно-компоновочных особенностейавтоматизированных производственных систем на эффективность загрузки оборудования
  20. 1.7 Влияние вида теплового оборудования и способа нагрева на качество кулинарной продукции