При разработке мощных источников электропитания и приводов электродвигателей всегда приходится решать вопросы выбора схемотехники управления затворами силовых транзисторов мостовых и полумостовых инверторов. В этой связи можно выделить три основных положения:
Необходимость обеспечения требуемого пикового тока драйвера для перезаряда входной емкости силового транзистора.
Необходимость обеспечения надежной развязки между верхним и нижним плечами полумоста.
Необходимость обеспечения хорошей гальванической развязки по сигналам управления.
В настоящее время фирмы-производители электронных компонентов предлагают ряд решений, позволяющих в конкретных случаях повысить надежность и упростить схемотехнику управления силовыми ключами.
На рисунке 5.3 приведена схема силового транзисторного ключа.
Рисунок 5.3 - Функциональная схема транзисторного ключа
Программное управление станком является типичной задачей управления в реальном масштабе времени. Это требует правильного сочетания аппаратных и программных ресурсов системы с внешними устройствами. В общем случае управление оборудованием сводится к обмену информацией между управляющей ЭВМ и внешними устройствами, входящими в его состав.
Блок-схема головного модуля программы управления станком представлена на рисунке 6.1.
Он представляет собой диспетчер, направляющий работу системы по одному из двух путей, соответствующих двум возможным режимам работы станка: автоматическая обработка (АUТО), ручное управление (НAND). Перед селекцией режима производится инициализация системы управления подпрограммой SYSINIT. При инициализации выполняются следующие действия: подготовка силовой части приводов и электроавтоматики, установка рабочих органов в нулевое положение, сброс системы управления приводами и информационной системы. После инициализации следует подтверждение начала работы, в противном случае программа завершается с выдачей соответствующего сообщения.
Режим автоматической обработки начинается с подпрограммы RDPRG, которая позволяет вводить программу обработки с клавиатуры или считать готовую с диска. Программа вводится покадрово, каждый кадр соответствует какой-либо технологической операции (например, включение шпинделя или обработка круглого контура с заданными координатами). Для проверки и преобразования входной программы во внутренний формат данных системы используется подпрограмма-транслятор CHECK. После преобразования данных следует запрос на начало обработки. В случае утвердительного ответа на данный запрос, начинается циклическое выполнение программы обработки.
Рисунок 6.1 – Блок-схема головного модуля программы управления станком
Выполняется считывание кадра управляющей программы подпрограммой RD_КАDR и его анализ (определение типа интерполяции, рабочего квадранта, определение величины перемещения, в направлении каких осей оно должно производиться и т.д.), т.е. подготавливается информация для подпрограмм нижнего уровня (интерполятора, регулятора и т.п.). Перед отработкой кадра выполняется анализ станка на аварийные ситуации подпрограммой SYSSCAN. В случае возникновения аварийной ситуации (ALARM=1) происходит анализ неисправности и анализируется возможность ее устранения, что выполняет подпрограмма ANALYSE, в случае успешного завершения которой управление передается подпрограмме выполнения кадра управляющей программы EXE_КАDR. Данная подпрограмма включает в себя программы интерполяции (линейной и круговой), программы чтения и вычисления положения и скорости исполнительных органов, программы регуляторов и другие программы нижнего уровня.
Ручной режим работы начинается подпрограммой INITHAND, производящей требуемую настройку параметров системы. Далее следует собственно рабочий цикл, начинающийся чтением состояния пульта оператора (RD_КАDR). Проверка корректности введенной команды производится подпрограммой CHECK. В случае, если проверка пройдена успешно, в действие вступает программа SYS_SCAN, затем действия аналогичны действиям, описанным в автоматическом режиме работы
Процедуры основной программы и выполняемые ими действия приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 – Процедуры головного модуля
Процедура
Выполняемые действия
SYSINIT
Подготовка системы к работе, установка рабочих органов в нулевое положение, сброс блока управления приводами и информационной системы, включение силовых цепей и цепей защиты.
RDPRG
Ввод управляющей программы.
CHECK
Проверка корректности команд. Трансляция входной программы в формат, используемый при обмене информацией в системе. Формирование массива кадров.
RD_KADR
Чтение и анализ кадра: определение вида интерполяции, рабочего квадранта, величин перемещения и скоростей по координатам. Определение технологических функций
EXE_KADR
Отработка кадра управляющей программы. Формирование кодов управления, отработка заданных перемещений.
HANDINIT
Подготовка системы к работе в ручном режиме
AUTOINIT
Подготовка системы к работе в автоматическом режиме
SYS_SCAN
Чтение состояния электроавтоматики станка: состояния конечных выключателей, контактов реле защит и силовых контакторов.
ANALYSE
Анализ аварийной ситуации, определение возможности продолжения работы станка.
Программа управления приводом подачи консоли в автоматическом режиме должна выполнять следующие функции:
- прием информации с датчика положения;
- вычисление значения скорости методом числового дифференцирования;
- цифровое регулирование скорости и положения;
- интерполяционные расчеты.
Блок-схема процедуры управления приводом подачи консоли представлена на рисунке 6.2. Данная процедура является подпрограммой головного модуля программы управления станком.
Процедура начинается обнулением счетчика периодов дискретности и записью в стек начальных значений скорости и сигнала управления, необходимых для процедуры регулирования скорости. Далее производится запуск таймера, необходимого для обеспечения работы системы в реальном масштабе времени.
После включения таймера выполняется процедура чтения датчиков SENSOR, выходными параметрами которой являются значения перемещений рабочих органов за данный интервал дискретности N[k] и величины перемещений относительно начала кадра N1. Далее следует процедура определения скорости рабочего органа в данном интервале дискретности.
Рисунок 6.2 - Блок-схема программы управления приводом подач консоли
Отслеживание положения рабочего органа производится путем сравнения текущего значения положения N1 с заданным в кадре управляющей программы (N3). Если N1 < N3, т.е. требуемое положение еще не отработано, в действие вступает подпрограмма интерполяционных расчетов INTER. Далее производится цифровое регулирование скорости в соответствии с разностным уравнением регулятора скорости (процедура REGUL). Если N1 > N3, т.е. по каким-либо причинам произошел перебег рабочего органа, подается сигнал реверса на двигатель привода и выполняются вышеназванные процедуры интерполяции и регулирования скорости, после завершения которых определяется состояние таймера. Если время, прошедшее с начала цикла меньше, чем период дискретности системы Т0, то реализуется цикл ожидания пока t<Т0. При t=Т0 происходит выход из цикла ожидания, инкремент счетчика периодов и переход на инициализацию таймера.
Данный цикл повторяется до тех пор, пока текущее значение перемещения N1 не сравняется с заданным N3. В этом случае происходит выход из процедуры управления приводами (конец кадра).
Блок-схема процедуры обслуживания датчиков приведена на рисунке 6.3.
Рисунок 6.3 - Блок-схема процедуры обслуживания датчиков
Для приема информации о перемещении по трем координатам организован цикл, начинающийся с анализа состояния ИС.
Как было сказано выше, единичное значение разряда СОМ_Р1С разрешает чтение кода перемещения в ЦЭВМ.
Процедура SPEED выполняет вычисление значения скорости вращения двигателя методом числового дифференцирования.
Блок-схема процедуры определения скорости вращения вала двигателя приведена на рисунке 6.4.
Рисунок 6.4 - Блок-схема процедуры определения скорости
ВЫВОДЫ
В ходе выполнения курсового проекта была разработана система управления приводом продольной подачи токарно-винторезного станка. Особенностью данной СУЭП является применение высокопроизводительного контроллера LPC2138 на базе ядра ARM7. Этот контроллер обладает развитой периферией, поэтому его ресурсов хватит для выполнения любых задач, связанных с управлением станками вышеупомянутого типа.
Применение в системах управления электроприводами микропроцессорной системы позволило повысить гибкость станка, обеспечивает возможность стыковки с ЭВМ высокого уровня, который работает в режиме деления времени и разрешает оптимально может построить управление большой технологической задачей.
В курсовом проекте выполнен расчет электромеханической системы, выбран двигатель постоянного тока по рассчитанным данным.
Разработана структурная и функциональная схемы системы управления приводом подачи, выбраны средства соединения исполнительного механизма с системой управления. Также выполнено математическое описание системы управления и синтез ПИД-регулятора. Управления осуществляется с помощью ШИП, что является более уместным, чем тиристорный преобразователь. Заключительным этапом курсового проекта является разработка блок - схемы управления, которая характеризует работу системы управления в ручном, наладочном и автоматическом режимах работы.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине "Цифровые системы управление и обработка информации" (для специальности 7.092501)Сост. А. А. Сердюк. - Краматорск: ДГМА, 2006.-108с.
2. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами: Учебное пособие для вузов / Б. Е. Коровин, Г. И. Прокофьев, Л. Н. Рассудов. Л.: Энергоатомиздат, Ленинград. Отд., 1990 – 352с.
3. Точность и надежность станков с числовым программным управлением (Под ред. А. С. Проникова). М.: Машиностроение, 1982.-356с.
4. Станки с числовым программным управлением (специализированные). Под ред. В. А. Лещенко - М.: Машиностроение,1988.-592с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
