Сделай Сам Свою Работу на 5

Позиционная счетно-импульсная СЧПУ





Используется в позиционных системах ЧПУ роботов и станков (рис. 10.2). Система использует импульсный датчик положения, т.е. она реализует относительную систему отсчета координат. В связи с этим в таких системах после включения источников питания осуществляется «нулирование». При этой операции осуществляется движение до точки, координаты которой определены в координатах объекта. Проходя через эту точку, можно от нее отсчитывать координаты всех задаваемых в программе позиционных точек. После отключения и повторного включения питания информация о положении, где же произошла остановка по координатам, теряется.
Поэтому снова требуется производить «нулирование».

Рис. 10.2. Структура позиционной счетно-импульсной СЧПУ

Счетчик здесь работает на вычитание импульсами обратной связи. Задание должно быть в приращениях к предыдущему состоянию позиции.

  1. Контурные фазовые системы ЧПУ. (Т.10 АТПП).

В СЧПУ типа CNC индикаторный режим реализуется по структуре, показанной на рис. 10.7, где ПКФ, ЦАП, ФД (ПФН) – преобразователи информации, принципы работы которых описаны в предыдущих главах. В этом случае a*, ω* – двоичный код, поступающий с интерполятора и блока задания скорости.



Делители частоты ДЧ имеют коэффициент деления N.

Режим работы датчика положения в фазовом индикаторном режиме называют режимом фазовращателя. Это основной режим работы в большинстве аппаратных стоек ЧПУ.

Данная же структура используется и при унитарном коде (перемещение – количество импульсов и задание скорости – частота по данной координате), но вместо ПКФ и ЦАП используются ПЧФ и ПЧН.

Рис. 10.7. Структура следящего электропривода
с фазовым индикаторным регулятором положения

Фазовый разностный режим работы устройства связи с электроприводом представлен на рис. 10.8. В данной структуре за счет уменьшения зоны работы ФД и того, что ФД работает на постоянной частоте w, итоговая точность СЧПУ возрастает.

Недостаток данной структуры – датчик положения не дает информации об истинном положении привода (для индикации, например), а сразу рассогласование по положению.

Есть системы связи, работающие при амплитудно-индика­торном или амплитудно-разностном режиме работы измерителей рассогласования и датчиков положения*. Такие СЧПУ не нашли распространения, хотя обеспечивают повышенную точность в фазо­импульсных СЧПУ.



Рис. 10.8. Структура следящего электропривода
с фазовым разностным регулятором положения

В амплитудно-индикаторном режиме на датчик подают

Uc1= U1sinωt, Uc2 = 0.

C датчика получаем Up1 = U2 sinj sinωt, Up2 = U2cosj sinωt.

В амплитудно-разностном режиме

Uc1 = U1sinasinωt, Uc2 = U1cosasinωt,

Up1 = U2sin(j–a)sinωt, Up2 = U2 cos(j–a)sinωt.

  1. Контурные системы ЧПУ с микроЭВМ. (Т.10 АТПП).

Первоначально микропроцессорные СЧПУ, проведя интерполяцию программным путем, выдавали задание в двоичном коде на фазовую систему связи с электроприводом (см. рис. 10.7, 10.8).

В дальнейшем от фазовых устройств связи с электроприводом отказались, возложив такие операции, как сравнение задания и сигнала обратной связи, реализацию пропорционального регулятора положения, скоростную компенсацию задающего сигнала (частичная инвариантность по управлению), на ЭВМ.

Структура одного канала связи с приводом представлена на рис. 10.9. В обратной связи по положению с фазовращателем обычно используют как ПЧК при высоких скоростях, так и ПФК при малой скорости.

Рис. 10.9. Структура следящего электропривода
с микропроцессорным регулятором положения

Если используется фотоимпульсный датчик положения, структура еще более упрощается. В канале обратной связи используется тогда ПЧК, а иногда и ПЧН для получения сигнала обратной связи по скорости (см. рис. 10.9).

  1. Частичная инвариантность по управлению в системах с ЧПУ. (Т.10 АТПП).

На рис. 10.3 представлена структурная схема САУ с корректирующим звеном для инвариантности по управлению.



Оператор Лапласа по ошибке из рис 10.3:

δ = ХЗ Хвых = ХЗWК W2 ХЗW1 W2 δ.

Передаточная функция ошибки по управлению:

Чтобы была полная инвариантность по управлению, требуется

WК(p)= .

Рис. 10.3. Структурная схема САУ с корректирующим
звеном для инвариантности по управлению

Применим этот общий вывод к следящему электроприводу, структурная схема которого приведена на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Структурная схема следящего электропривода
с корректирующим звеном для инвариантности по управлению

Регулятор положения в следящем электроприводе может быть только пропорциональным для исключения перерегулирования по выходной координате. Применение ПИ-регулятора положения приводит к недопустимому в траекторных задачах перерегулированию. Однако П-регулятор положения не позволяет исключить скоростную ошибку Xвых1 (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Переходный процесс в следящем
электроприводе при линейной заводке:
Хвых1 – с П-регулятором положения без коррекции;
Хвых2 – с П-регулятором положения с коррекцией

Чтобы получить полную инвариантность по управлению, требуется корректирующее звено

WK (p) = ,

где передаточная функция контура скорости при настройке на «симметричный оптимум»

WKC(p)= ×(1/Kдс),

где Tc – малая постоянная контура скорости. Тогда

WK(p)= Kдс × (p+4Tcp2+8Tc 2p3+8Tc 3p4).

Реализация корректирующего звена в микропроцессорной системе приведена на рис. 10.6, где ВЧС – рассчитывает задание XЗ' и корректирующий сигнал Хк по координатам , , , с учетом их ограничений, т.е.

Рис. 10.6. Реализация полной инвариантности по управлению
в микропроцессорной следящей системе

Реально можно ввести в цифровых системах первую производную (скорость), вторую производную (ускорение), третью производную (рывок), существенно снизив ошибку по управлению. В ряде случаев вводится коррекция по 1-й и 2-й производным или только по 1-й производной.

В аппаратных стойках ЧПУ унитарный код уже несет в себе информацию о скорости.

После введения коррекции скоростная ошибка исключается (см. рис. 10.5).

  1. Отечественные и зарубежные СЧПУ (структура, характерные особенности)(Т.12 АТПП)

Структура промышленных МПС постоянно совершенствовалась. Вначале развивались однопроцессорные МПС с одним вычислителем, решающим все задачи. Ресурсов вычислительной системы обычно не хватает, что ограничивает развитие функциональных возможностей системы управления, накладывая ограничения на число управляемых координат, минимальную дискретность по уровню и времени перемещения, максимальную скорость интерполируемой подачи, уровень сервиса для оператора и т.д.

Есть несколько путей повышения вычислительных ресурсов. Возможен переход на 32-разрядные МП. Однако централизованная иерархическая архитектура оказалась в промышленных системах не единственной. Быстродействующий вычислитель требует быстродействующих магистралей и периферийных устройств. В однопроцессорных системах оказался востребованным способ использования интеллектуальных микропроцессорных контроллеров периферии, автоматики, приводов подач, составляющих соответственно интерфейсы периферии. Интеллектуальные контроллеры разгружают вычислитель от операций ввода-вывода, решают локальные задачи управления периферией: управление приводами, электроавтоматикой (ПК) и т.д.

Многопроцессорные МПС являются дальнейшим развитием вычислительных возможностей. В этом случае две или более микроЭВМ работают относительно независимо друг от друга, каждая решает свои задачи. Обмен между ЭВМ осуществляется на уровне обмена информацией, использования общей памяти, т.е. МПС приближается к локальной вычислительной сети. Данные системы незаменимы при построении ГПС, когда требуется объединить в работе ряд технологических модулей.

Рассмотрим конкретные примеры архитектурных вариантов МПС 80-х годов прошлого века. На рис. 11.1 приведена структура СЧПУ КМ-85 (аналог 2Р32М). СЧПУ имеет многие элементы от аппаратных строк ЧПУ (перфоратор, фотосчитыватель). Контуры положения для приводов подач выполнены аппаратным способом на основе реверсивного счетчика и фазового детектора (фазовый детектор работает на рассогласовании одного периода фазы). ЦАП на каждый канал выполнены как преобразователи двоичного кода в частоту (унитарный код).

На рис. 11.2 приведена структурная схема СЧПУ 2С42-65. Структура, в принципе, не отличается от предыдущей, однако контуры положения уже реализованы программным способом. Имеется блок умножения для операций с плавающей запятой, ВЗУ КНМЛ. Однако управлять более чем тремя осями одновременно данная структура не может – не хватает ресурсов.

На рис. 11.3 приведена структурная схема СЧПУ «Нейрон Н3.611». Данная СЧПУ является аналогом СЧПУ «Вектор» фирмы Olivetti. Это единственная отечественная МПС до 90-х годов для управления позиционными и контурными системами, выполненная на элементах Intel-й ветви МП. В системе основной вычислитель выполнен на МП К580ВМ1А и арифметическом процессоре АП. Дополнительный ведомый процессор ДП является интеллектуальным контроллером, обеспечивает обмен с приводами и электроавтоматикой и первоначальную обработку информации в том числе для выполнения роли регуляторов положения в фазово-импульсных контурах. СЧПУ управляет двумя приводами подач и главным приводом. Данная СЧПУ нашла малое применение в России.

На рис. 11.4 приведена структурная схема СЧПУ 3С-150 (третье поколение СЧПУ). Данная стойка имеет модульную конструкцию и большие возможности за счет:

¨ большого объема памяти энергонезависимого динамического ОЗУ, защищенного по коду Хемминга, и ППЗУ, управляемых диспетчером памяти МРАП;

¨ большого набора интеллектуальных контроллеров, выполненных с применением МП К580ВМ80А;

¨ модуля расширенной арифметики МРА как сопроцессора для операций с плавающей запятой.

Однако данная СЧПУ и другие из этой серии (3С-120, 3С-180), созданные в конце 80-х годов, не успели стать отлаженными до начала разрушительных процессов в России. СЧПУ получилась габаритной, с большим числом плат и недостаточно надежной.

 

На рис. 11.5 приведены некоторые из модулей ЧПУ типа S8600MC фирмы Allen Bradley. Эту СЧПУ отличают большие возможности наращивания, большой объем памяти (адресное пространство до 1 Мб), большой набор интеллектуальных контроллеров, в том числе контроллеры электроавтоматики (ПК), электроприводов, периферии, сетевой контроллер. Возможны различные типы датчиков: ФЭД, линейные индуксины, резольверы, кодовые, контроллеры входа-выхода дискретных сигналов имеют 32 входа и 32 выхода (24 В, 0,2 А).

До 1990 года выпускались и другие микропроцессорные СЧПУ: МС2106, МС2109, CNC600, CNC645, SINUMERIK 8E, BOSCH микро8, BOSCH Alfa2, РС2000, TESLA и др.

Из обзора микропроцессорных систем ЧПУ следует, что тенденцией развития локальных МПС является все более широкое применение микропроцессорных контроллеров, которые берут на себя решение определенных задач управления, обработки информации, освобождая от рутинных (повторяющихся) задач ведущий вычислитель. Роль контроллеров непрерывно возрастает и иногда может стать доминирующей. Контроллеры уже включают в себя кроме МП-го буфера для согласования с СМ локальную шину, буфер для согласования МП с локальной шиной, модули ввода-вывода для связи с объектом управления. Таким образом, интеллектуальный контроллер есть управляющая микроЭВМ, но без прямой связи с оператором и без средств отображения. МикроЭВМ контроллера всегда является ведомой. ЦП принимает аварийные и другие ответственные прерывания и оперативно обрабатывает их. Интеллектуальные контроллеры и основной вычислитель обмениваются между собой информацией, как правило, через программно-аппаратное окно – общую память.

Способы организации окна (общей памяти – почтового ящика) даны на рис. 11.6.

В схеме на рис. 11.6, а роль почтового ящика играют буферные регистры канала передачи информации: последовательные или параллельные. В этом случае модули ЭВМ могут располагаться на достаточном удалении друг от друга.

Рис. 11. 6. Архитектура многопроцессорных СЧПУ

В схеме на рис. 11.6, б используется память с двойным доступом – 2-пор­товая память. Если идет обмен с общей памятью с одной магистрали, то другая при обращении на запись или чтение ожидает окончания обмена.

В схеме на рис. 11.6, в рассматривается случай, когда локальная и системная магистрали не совпадают. Переход адаптера в логическое соединение в определенном направлении возможен при наличии запроса на СМ со стороны ЭВМ и готовности СМ к обмену (ее незанятости).

Фактически структуры, представленные на рис. 11.6, являются структурами распределенной многомашинной архитектуры, организованной по принципу микролокальной вычислительной сети. Пример такой системы – СЧПУ «Электроника МС2101». Данная система допускает гибкую комплектацию машин (2–3 ЭВМ), связанных по любой топологии последовательными телеграфными каналами, а также гибкую комплектацию модулей внутри отдельной машины.

Мультиплексорные СЧПУ и системы управления, организованные по принципу ЛВС, перспективны, поскольку в этом случае достигается:

¨ унификация оборудования;

¨ расширение возможностей наращивания по заказу потребителя;

¨ простота подключения инструментальной ЭВМ для эпизодического подключения в цепях наладки, программирования.

31. Типовая архитектура МП. Структура, входные и выходные сигналы микропроцессора К1801ВМ1(Т.3 МПУ)

Входные и выходные сигналы МП почти полностью соответствуют сигналам системной магистрали (далее СМ) МПИ (магистрального системного интерфейса - Q-bus - упрощённый вариант «Общая шина»), которые даны в прил. 3.

Совмещённая 16-разрядная шина адреса/данных AD00¸AD15, питание UCC, общий провод GND, тактовая частота CLK, сигнал начальной установки всех регистров в нуль INIT имеют общий характер.

 

 

           
   
 
 
 
   
Программное представление МП

 

 

 
 


Приложение1.

 

Приложение 2

 
 

Приложение 3

Технич. литература ВЧС МС 2101 ВЧС МС 1201 Электро- ника 60 Назначение
AD 00- AD 15 AD 00- AD 15 AD 00- AD 15 AD 00- AD 15 Совмещенная шина адресов/данных. Разрядность: адреса до 22, данных до 32.
SYNC MSA СИА ОБМ Синхронизация пассивного устройства (начало и длительность цикла обмена с пассивным устройством).
RPLY ASW СИП ОТВ Синхронизация пассивного устройства (данные приняты (выставлены)- синхронизирующий сигнал при асинхронном обмене данных)
DIN MSR ВВОД ДЧТ Активное устройство готово принять данные или вектор прерываний
DOUT MSW ВЫВОД ДЗП Активное устройство поместило данные на СМ
WIBT WBT БАЙТ ПЗП Активное устройство сопровождает 1) адрес при вводе; 2)данные при выводе байта
VIRQ INT ТПР ЗПР Запрос на векторное прерывание
IAKI INT1 ППР1 ППР Предоставление прерывания (вход)
IAKO INT0 ППР0   Предоставление прерывания (выход)
IRQ1,2,3   ТПР1,2,3   Запросы радиальных прерываний
EVNT   ПРТ ПВС Запрос на прерывание по внешнему событию (таймеру)
DCLO PSB ПОСТ АИС Авария источника питания
ACLO PSB ПИТ АСП Авария сети питания
INIT CLR УСТ Сброс Начальная установка
DMR RQB ТПД ЗМ Требования ПДП (запрос на захват СМ)
DMG1   ППД1 РЗМ Предоставление ПДП (вход)
DMG0   ППД2   Предоставление ПДП (выход)
SACK ERQ ПВ ПЗ Подтверждение выбора (СМ занята)
  VU1,2 ВУ ВУ Выбор ВУ (выявляются адреса 16ХХХХ-17ХХХХ)
BSY       Сигнал занятости СМ
CLC CLC     Тактовые импульсы
  ST     Ответ ВУ, что адрес распознан
    ОСТ ОСТ Перевод ЦП в режиме связи с пульт. Терминалом
UCC   +5   Напряжение питания
GND   общий   Общий

 

Параметры интерфейса:»1» -- 0…0,4в.

«0» - -2,4.. 5в.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.