 Федеральное государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования “Казанский авиационно-технический колледж” им. П.В. Дементьева Специальность 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»
«УТВЕРЖДАЮ» Зам. директора по учебной работе
Л.Н. Самолдина
«_____» _______200 г.
ЗАДАНИЕ
На дипломное проектирование по специальности 220301
«Автоматизация технологических процессов и производств»
(повышенный уровень среднего профессионального образования)
Студенту Иванову Дмитрию Юрьевичу группы 6А14
( Фамилия Имя Отчество)
1.Тема проекта: Разработать технологический процесс диагностики и наладки (блока автоматизированного устройства либо системы управления автоматизированным оборудованием) Интерфейса И2 .
Исходные данные: Руководство по эксплуатации УЧПУ 2Р22
2.Специальное задание
Дата выдачи задания Срок сдачи работы
« » 200 г. «___»__________ 200_г
Задание рассмотрено и одобрено цикловой комиссией специальности 220301
Председатель ПЦК /./
Протокол № __________ от «_________» _______г.
\
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
 ГРАФИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
1. Структурная схема автоматизированного устройства либо его составляющих частей УЧПУ_2Р22
2. Электрическая принципиальная схема заданного автоматизированного устройства либо его составных частей Интерфейса И2
3. Алгоритм проверки и наладки заданного автоматизированного устройства Интерфейса И2
4. Структурная схема Интерфейса И2
Текстовый документ:
- Пояснительная записка;
- Задание;
- Ведомость документов проекта;
- Содержание (оглавление);
- Введение.
1 Анализ исходных данных
1.1 Назначение, характеристики автоматизированного устройства, его составляющих частей УЧПУ_2Р22
1.2 Принцип работы заданного для диагностики и наладки устройства УЧПУ_2Р22
2 Анализ заданного узла автоматизированного устройства
2.1 Описание элементной базы заданного для наладки устройства.
2.2 Принцип работы составных частей, блоков и отдельных элементов автоматизированных устройств.
2.2.1 Назначение заданного автоматизированного устройства Интерфейса И2
.2.2.2 Технические характеристики заданного автоматизированного устройства Интерфейса И2
2.2.3 Описание структурной схемы заданного автоматизированного устройства и его составляющих частей
2.3 Описание принципиальной электрической схемы заданного автоматизированного устройства и его составляющих частей
3 Конструкторские расчеты
3.1 Расчет потребляемой мощности автоматизированным устройством, либо его отдельными частями в статическом режиме работы
3.2 Расчет надежности автоматизированного устройства
4 Диагностика и наладка
4.1 Выбор и обоснование метода контроля и диагностики заданного устройства.
4.2 Разработать  перечень основных проверок технических состояний заданного автоматизированного устройства.
4.3 Провести последовательный анализ состояний автоматизированного устройства
и его составляющих частей.
4.4 Разработать технологию и алгоритм проверки и устранения основных неисправностей автоматизированного устройства.
4.5 Составить тест-программу и инструкцию по работе с ней для проверки работоспособности заданного а.у.
5 Специальное задание
5.1 Разработать технологический процесс диагностики и наладки с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР)
6 Организация работ при наладке автоматизированного устройства
6.1 Организация рабочего места электромонтажника и наладчика КИП и автоматики по наладке автоматизированного устройства
6.2 Охрана труда и правила техники безопасности при проведении диагностики и наладки автоматизированного устройства
7 Экономические расчеты
7.1 Определение трудоемкости диагностическо – проверочных и наладочных работ.
7.2 Оценка экономической эффективности применения различных вариантов технологических процессов диагностики и наладки автоматизированного устройства.
8.Результпрующая часть
9.Литература
10.Приложение
(Примечание- содержит подпунктов определяет руководитель)
Руководитель дипломного проектирования ______________
(подпись)
Данилова Зинаида Александровна
1 .Введение
Применение станков с ЧПУ является одним из главных направлений автоматизации средне и мелкосерийного металлообрабатывающего производства. Расширение области применения станков с ЧПУ происходит одновременно с совершенствованием УЧПУ и самих станков.
Первый этап внедрения станков с ЧПУ начался с освоением фрезерных станков с контурным управлением. Для УЧПУ первого поколения характерно применение полупроводниковых приборов. В импульсных УЧПУ программа записывается в унитарном коде на магнитную ленту. Характерным для данного типа устройств является реализация программы в виде последовательности электрических импульсов, каждый из которых эквивалентен перемещению рабочего органа.
Выводя импульсы с определенной частотой, можно заставить инструмент или заготовку непрерывно перемещаться в соответствии с программой обработки деталей. При импульсном выводе информации из УЧПУ в систему управления приводом, следует преобразовать импульс и усилить его до значения, необходимого для перемещения рабочего органа в процессе обработки. Перемещение рабочих органов таких станков с ЧПУ было реализовано на дискретных электрогидравлических приводах, что позволило упростить электронную часть УЧПУ. В тот же период хорошо зарекомендовали себя фрезерные станки с УЧПУ имеющие запись декодированной программы на магнитной ленте в виде фазомодулированного сигнала и следящий гидравлический привод.
Малая сложность таких УЧПУ и гидравлического привода позволило быстро освоить их выпуск. Станки с этими устройствами оправдали себя, не смотря на ограниченные технологические возможности и трудность подготовки программы на магнитной ленте.
 Опыт эксплуатации станков с ЧПУ выявил следующие преимущества ЧПУ:
- снижение требований к квалификации оператора-станочника;
-упрощение и сокращение количества технологической оснастки;
-повышение производительности станков.
Второй этап внедрения станков с ЧПУ характеризуется резким расширением области применения различных групп станков с ЧПУ, одновременно с этим происходит совершенствование УЧПУ. В станках с ЧПУ применяют быстродействующие статические преобразователи с электродвигателями постоянного тока, высокочастотные датчики и измерительные устройства, устройства автоматической смены инструмента.
В УЧПУ второго поколения используют интегральные и большие интегральные схемы, что позволяет уменьшить размеры УЧПУ и увеличить их надежность и ремонтопригодность.
Переход к устройствам с новой элементной базой сопровождался увеличением максимальной частоты привода подач до кГц и расширением технологических возможностей оборудования.
Наступление третьего этапа внедрения станков с ЧПУ привело к изменению конструкции станков и устройств ЧПУ. Длинные разветвленные кинематические цепи уступили место простым коротким цепям с автономными электроприводами без механических редукторов по каждой из координат перемещения. Эффективно стали использоваться агрегатирование и унификация агрегатов, станков и узлов УЧПУ. Эта концепция автоматизации основана на максимальном приближении микроЭВМ к сфере производства. Степень совершенствования оборудования с ЧПУ и его надежность определяется, главным образом, техническим уровнем входящих в него комплектующих, системами тестирования и диагностики УЧПУ.
Тенденция развития станков с ЧПУ:
- создание УЧПУ с применением микроЭВМ на микропроцессорах, применение в электроавтоматике станка с ЧПУ микроэлектроники, введение в систему станка диагностических устройств;
 - широкое внедрение автоматизированных самоприспосабливающихся
(адаптивных) устройств, обеспечивающих оптимизацию управления и
обработки детали;
- создание УЧПУ, управляющих, как отдельными станками, так и группой станков. Управление от ЭВМ комплекса станков и роботов, транспортных линий и контрольных устройств, обеспечивающих коррекцию погрешностей станков, планирование и контроль за работой производственного участка;
- внедрение автоматизированных приводов с большим диапазоном
бесступенчатого регулирования частоты вращения двигателей и применение
более совершенных преобразователей и приводов.
Внедрение в производство более современных технических средств должно обеспечивать уменьшение затрат на единицу продукции, но необходимо также определить выгодно ли направлены средства на внедрение более современной технологии. При внедрении новых технологий, различают натуральные и стоимостные показатели эффективности. Натуральными показателями эффективности являются: повышение качества; долговечности и надежности технических средств, а также улучшении их эксплуатационных параметров и организации выпуска дополнительной продукции; сохранение числа всех категорий работающих; сокращение норм расхода материала; уменьшение удельных норм расхода электроэнергии и энергии для выполнения автоматизированных процессов. К стоимостным показателям относятся: уменьшение издержек производства; размер экономического эффекта и срок окупаемости капитальных вложений. Выгодность внедрения
технических средств определяется сроком их окупаемости, то есть периодом времени, за который государство возмещает затраты на эти средства, и прибылью, которая получается за счет реализации изделий. В настоящее время на предприятии для повышения технико-экономических показателей широко внедряются высокие технологии, а именно различные вычислительные средства, которые позволяют значительно сократить время на различные производственные операции (проверка работоспособности, обработка и др.)- Вычислительные средства позволяют с высокой точностью и быстротой выполнять большое количество операций.
 Анализ исходных данных.
Назначение и характеристики УЧПУ 2Р22.
Устройство числового программного управления предназначено для управления металлообрабатывающими станками. По защищенности от воздействия окружающей среды устройство предназначено для работы в механических цехах машиностроительных заводов в стационарных условиях.
1.2 Технические данные УЧПУ.
По виду обработки геометрической информации устройство является контурно-позиционным с жестким заданием алгоритмов управления на микро-ЭВМ «Электроника МС1201.02».
Устройство обеспечивает одновременное управление с круговой и линейной интерполяцией по двум координатам.
Устройство обеспечивает одновременное управление по трем координатам (тип формообразования определяется программным обеспечением).
Устройство обеспечивает нарезание резьбы на цилиндрической и конической поверхностях.
Устройство обеспечивает задание следующих режимов работы с клавиатуры пульта управления: автоматический, покадровый, ввод, ввод констант, ввод с внешних носителей информации, попек кадра, ручное управление, фиксированное положение, выход в исходное положение, вывод на внешние носители информации, тестовый контроль.
Устройство обеспечивает ввод информации:
с пульта управления устройства;
с фотосчитывающего устройства ФСУ;
с электрифицированной пишущей машины (в дальнейшем – ЭПМ
«Консул-260»), в зависимости от программного обеспечения;
 с кассетного накопителя на магнитной ленте «Искра 005-33» (в дальнейшем – КПМЛ);
с ЭВМ высшего ранга, в зависимости от ПО.
Устройство обеспечивает вывод информации:
на блок отображения символьной информации (в дальнейшем – БОСИ);
на ЭПМ «Консул-260», в зависимости от ПО;
на перфоратор ПЛ-150М;
на КПМЛ «Искра 005-33»;
на ЭВМ высшего ранга, в зависимости от ПО.
Устройство обеспечивает работу с датчиками перемещений типа:
вращающийся трансформатор ВТМ-1Г;
преобразователь измерительный линейных перемещений ПИЛП1-А2.управление, фиксированное положение, выход в исходное положение, вывод на внешние носители информации, тестовый контроль.
Устройство обеспечивает ввод информации:
1)с пульта управления устройства;
2)с фотосчитывающего устройства ФСУ;
3)с электрифицированной пишущей машины (в дальнейшем – ЭПМ «Консул-260»), в зависимости от программного обеспечения;
4)с кассетного накопителя на магнитной ленте «Искра 005-33» (в дальнейшем – КПМЛ);
5)с ЭВМ высшего ранга, в зависимости от ПО.
Устройство обеспечивает вывод информации:
1)на блок отображения символьной информации (в дальнейшем – БОСИ);
2)на ЭПМ «Консул-260», в зависимости от ПО;
3)на перфоратор ПЛ-150М;
4)на КПМЛ «Искра 005-33»;
5)на ЭВМ высшего ранга, в зависимости от ПО.
Принцип работы УЧПУ 2Р22.
 Используемая в блоке ЭВМ в совокупности с необходимым программным обеспечением реализует заданный состав алгоритмов управления, включая обслуживание внешних устройств ввода- вывода, вычисление траекторий и скоростей перемещения подвижных органов станка выдачу управляющих последовательностей команд выполнения стандартных и типовых технологических циклов, решение задач, редактирование управляющих программ и т.д.
УЧПУ 2Р22 имеет функционально-модульный принцип построения, т.е все функциональные блоки устройства в виде законченных устройств (модулей):
УЧПУ 2Р22 состоит:
совмещенный блок ПУ и таймера;
блок связи со станком;
блок связи с БОСИ;
блок связи с ФСУ;
блок связи с КНЛМ;
блок связи с ЭВМ высшего ранга;
блок силовой;
блок связи с перфоратором;
Основой модуля ЭВМ является центральный процессор. Связь между модулями осуществляется через единый канал обмена информацией. Канал обмена информацией является просто быстродействующей системой связи, соединяющей ЦП , и все внешние устройства. Поскольку связь между отдельными элементами системы, включая ЦП, осуществляется через канал одинаково, внешние блоки легко доступны для ЦП, как ОЗУ ЦП.
Интерфейс устройства- аппаратура выполняющая функции связи станка
каналом. В устройстве единый канал связи условно разбит : на две части в нижней панели устройства происходит канал блока ЭВМ через интерфейс связи со станком ее сигналы передаются на верхнюю панель, где проходит магистраль станочной периферии.
Канал устройства содержит 39 линий связи, из которых 32 линии являются двунаправленными. Это означает, что но доном и тем же линиям  информация может как приниматься так передаваться относительно одного и того же, блока. Связь между двумя блоками подключенными к каналу, осуществляется по принципу «управляющий- управляемый» (активный -пассивный). В любой момент времени только один блок является активным. Активный блок управляет циклами обращения к каналу , а пассивный блок является только исполнителем. Он может передавать и принимать информацию только под управлением активного блока ячейки памяти, где находится новое слово состояние процессора.
Кроме того, каждый блок , способный вызвать прерывание, имеет приоритет( очередность) обслуживания, основанный на его расположению по отношению к процессору, Когда два блока( или более) требуют прерывание, то блок, электрически ближе расположенный к ЦП, имеет боле высокий приоритет. Получив сигнал предоставления прерывания, он запретит дальнейшее распространения этого сигнала вдоль канала.
Конструктивно канал представляет собой систему печатных проводников, с помощью которых соединяются контакты розеток субблоков, образуя 39 сигнальных линий канала и линий питания. Наименование сигналов канала ЭВМ, их обозначение и соответствующие им контакты коммутационной платы ЭВМ и контакты интерфейсных субблоков. Как адрес, так и данные передаются по одним и тем же 16 линиям связи в дальнейшем – линия адреса/данных (К ДА 00 Н – К ДА 15 Н).
Любой цикл обращения к каналу «ввод- пауза-вывод», «Вывод», «Вывод Б» начинается с адресации пассивного блока. После завершения адресной части цикла активны блок выполняет прием или передачу данных.
Распределение адресов каналов и регистров ВУ .Все адреса даны в восьмеричном коде. Буква К используется для обозначения числа, равного 1024 /2 . Канал позволяет адресоваться к 32К 16- разрядных слов или 64 Кбайтов.
Центральный процессор управляет распределение времени использование канала внешними блоками и выполняет все необходимые арифметическо- логические операции для обработки информации. Он содержит восемь быстродействующих РОН, которые широко используются при выполнении различных операций. Центральный процессор выполняет одноадресные и двухадресные команды и может обрабатывать как 16-разрядные слова, так и 8-разрядные байты. Возможность использования  двенадцати методов адресации позволяет вести высокоэффективную обработку данных, хранимых в любой ячейке памяти или регистре.
ЦП имеет ОЗУ динамического типа емкостью 64 Кбайт. В блоке приборном используется ОЗУ емкостью 16 Кбайт и ППЗУ емкостью 40 Кбайт (5 блоков по 8 Кбайт) или ППЗУ емкостью 32 Кбайта (4 блока по 8 Кбайт).
Блок связи со станком включает в себя:
блок выходных сигналов от станка;
блок выходных сигналов на станок;
блок связи со следящим приводом;
блок связи с шаговым приводом;
блок адаптивного управления;
блок связи с датчиком.
Каждый функциональный элемент блока связи со станком (32 выходных дискретных сигнала, 32 входных дискретных сигналов, 2 канала управления приводом, 1 канал связи с датчиками, 2 канала адаптивного управления, 1 канал связи с шаговым приводом) выполнен на одном субблоке. Такая структура блока связи со станком позволяет легко изменить количественное соотношение обменных сигналов.
Блок входных и выходных сигналов обеспечивают бесконтактную выдачу сигналов на станок и бесконтактный прием сигналов от станка. Среди сигналов, приходящих от станка, выделены сигналы, вызывающие прерывание программы процессора и получившие название инициативных сигналов.
Блок связи со следящим приводом предназначен для выдачи управляющих сигналов напряжением ±10 В на следящий привод координат и привод главного движения.
В режиме контурной обработки блок управления приводом осуществляет преобразование кода путевой ошибки и кода скоростной компенсации в напряжение соответствующей величины, суммирование этих величин и выдачу суммарного сигнала на привод станка.
Блок связи сдатчиками предназначен для измерения перемещений как линейных, так и круговых.
 Совмещенный блок ПУ с таймером – это блок, который выдает сигналы с интервалом, определяемый частотой 100 кГц и программно- заданной величиной. По истечению заданного интервала времени происходит прерывание программы и переход на программу обслуживания через вектор с адресом 100 . Блок подключен к линии прерывания от таймера. Требование прерывания от таймера имеет более высокий приоритет по сравнению с обычным требованием прерывания от внешнего блока. Позволяет также данные ПУ в ЧП выводить данные ЧП.
Блок связи с БОСИ предназначен для получения из ЦП кодов символов и выдачи БОСИ управляющих сигналов. Блок управления выполняет умножение двух- разрядных чисел. Время выполнения умножения 20 мкс. Время времени преобразования- 700 мс.
Блок умножения необходим для увеличения быстродействия системы при расчете траектории движения во время контурной обработки.
Блок связи с ФСУ предназначен для приема данных от фотосчитывателя и передачи их в ЦП.
Блок связи с КНМЛ предназначен для обмена информацией КНМЛ с ЦП.
Блок связи с ЭВМ высшего ранга предназначен для последовательного обмена информацией между УЧПУ и ЭВМ высшего ранга.
Силовой блок предназначен для получения необходимых величин напряжений переменного тока.
Блок связи с перфоратором предназначен для управления выводом данных из устройства на ленточный перфоратор ПЛ-159М. Блок связи с перфоратором позволяет получать откорректированные перфоленты и дубликаты перфолент.
2. Анализ заданного узла автоматизированного устройства.
2.1 Описание элементной базы заданного для наладки устройства.
К155ТМ7
Микросхема представляет собой четыре D-триггера с прямыми и инверсными выходами. Микросхема изготовлена на основе ТТЛ-технологии и выпускается в пластмассовом и металлокерамическом корпусах. Каждый из четырех триггеров предназначен для запоминания сигнала информации поступающего на вход D.Входы для приема синхросигнала у триггеров объединены: первый со вторым, третий с четвертым.
1 - выход инверсный Q1; УГО 2 - вход D1; 3 - вход D2; 4 - вход синхронизации C3,C4; 5 - напряжение питания;
6 - вход D3;
7 - вход D4; 8 - выход инверсный  9 - выход Q4; (Рис.1)
10 - выход Q3;
11 - выход инверсный Q3;
12 - общий;
13 - вход синхронизации C1,C2;
14 - выход инверсный Q2;
15 - выход Q2;
16 - выход Q1.
Таблица№1
 
(Рис.2)
Разрешение на прием информационного сигнала наступает в момент подачи на вход С (синхронизации) высокого уровня напряжения, а в момент спада логического сигнала на этом входе от высокого уровня к низкому происходит защелкивания принятой информации, которая фиксируется на выходе Q в прямом виде, а на выходе Q в инверсном , то есть противоположное логическое значение. Значение на выходе Q соответствует значению на входе D до момента подачи низкого уровня на вход С. Пока на входе разрешения приема информации С присутствует низкий уровень напряжения новые входные данные триггером не принимаются и в этот период логическое состояние на выходе не изменяется
Электрические параметры:
Таблица№2
Номинальное напряжение питания
|
5 В  5 %
|
Выходное напряжение низкого уровня
|
не более 0,4 В
|
Выходное напряжение высокого уровня
|
не менее 2,4 В
|
Напряжение на антизвонном диоде
|
не менее -1,5 В
|
Входной ток низкого уровня
по входам 2,3,6,7
по входам 4,13
|
не более -3,2 мА
не более -6,4 мА
|
Входной ток высокого уровня
по входам 2,3,6,7
по входам 4,13
|
не более 0,08 мА
не более 0,16 мА
|
Входной пробивной ток
|
не более 1 мА
|
Ток короткого замыкания
|
-18...-57 мА
|
Ток потребления
|
не более 53 мА
|
Потребляемая статическая мощность на один трТриггер
|
не более 69,5 мВт
|
Микросхема выполняет логическую функцию И-НЕ. В одном корпусе размещаются 4 логических элемента. Микросхема изготовлена на основе ТТЛ- технологии и выпускается в пластмассовом и металлокерамическом корпусах.
|
