Понятие локальных систем автоматики. Общие подходы к проектированию, страница 11

2) экономическая эффективность, когда стоимость и эксплуатация управляющей машины меньше стоимости, получаемой с их помощью продукта за определенный промежуток времени.

Критерий максимальной эффективности. В его качестве используются эффективное быстродействие машины:

,                                                                                             (204)

где    - номинальное быстродействие, определяемое быстродействие элементов машины;

- коэффициент пропорциональности;

,                                                                                                      (205)

где    - коэффициент, учитывающий эффективность системы команд, особенности структуры машины и системы команд;

  - коэффициент, учитывающий уменьшение быстродействия за счет включения в систему средств, учитывающий потери времени на профилактику и устранение неисправности.

Критерий технико-экономической эффективности. В основу данного критерия положен показатель, названный критерием цены эффективного быстродействия. Суть критерия заключается в определении показателя, который дал оценку стоимости выполнения одной операции.

ЭВМ лучше, чем меньше этот показатель:

,                                                                                               (206)

где    - цена эффективного быстродействия;

 - общая сумма затрат на постройку и эксплуатацию машины в течение времени до ее полного износа.

Критерий экономической эффективности. Критерий используется для сравнения равноценных, в смысле, механических характеристик машины:

,                                                                                     (207)

где    - приведенные затраты для j-ой машины;

 - единовременные капитальные затраты, имеющие место в момент установки;

 - эксплуатационные расходы в единицу времени;

 - нормативный срок окупаемости.

Примеры синтеза систем комбинированного типа

К системам комбинированного типа относятся все робототехнические системы. Это объясняется тем, что все команды управления для таких систем вырабатываются информационными управляющими системами. Требования к системам комбинированного типа:

- диапазон мощности до 1000 Вт;

- допустимые ошибки по перемещению, если поворот на 1 угл. мин. и поступательное перемещение 0,001 мм.

В связи с наличием таких высоких требований по точности в комбинированных локальных систем используются двигатели постоянного тока с помощью от 0,005 до 0,45 кВт и тиристорные преобразователи.

Функция исполнительного модуля в электрических приводах в данных системах выполняет электромеханических модуль. В его состав  в общем случае должны входить: исполнительный двигатель, силовой редуктор, датчик угла скорости и момента.

   

Рисунок 41 – Для электромеханического привода

В качестве усилительно преобразующих устройств могут быть использованы полупроводниковые преобразователи, либо силовые вентили. По типу исполнительных приборов работы можно разделить на пневматические, гидравлические и электромеханические.

 

Рисунок 42 – Функциональная схема любого привода

1 – усилители;

2 – двигатель и передающий механизм;

3 – рабочий орган;

4 – параллельное КУ;

5 – датчик скорости;

6 – датчик положения.

Зависимость мощности прибора к диапазону мощности степеней свободы.

Все СУ роботов выполняются на базе микропроцессорной техники, не может быть аналогового управления.

 


Рисунок 43

Пример. Функциональная схема следящего промышленного робота РПП-25.

Используется электродвигатель постоянного тока (ЭД) и тиристорный преобразователь (ТП).

Система состоит из двух контуров: регулирования скорости с датчиком скорости ДС и регулятором скорости РС и регуляторным положением с датчиком положения ДП и регулятором положения РП. РС – это ПИ-регулятор, а РП – это П-регулятор. Выходной сигнал с РС поступает на вход системы управления ТП.

Сенсорные устройства. Датчики роботов.

Предназначение для получения информации по состоянию внешней среды, технологического оборудования о состоянии самого робота.

 


Рисунок 44 – Структурная схема серийно выпускаемого устройства циклового управления УМЦ-100 

 

Рисунок 45

Система построена в виде набора функциональных узлов с общим направлением от центрального блока на ЭВМ. В качестве программонакопителя используется энергонезависимая ОЗУ на интегральных микросхемах и ПЗУ. Устройство имеет достаточно развитую систему команд. Перспективное направление для циклических СУ является использование в их структуре однокристальных ЭВМ, МП-ов и специализированных ПРГ контроллеров.  

Позиционные ЛСУ

Основными  техническими характеристиками ЛСУ данного класса являются число управляемых координат 3-8; объект памяти программ 100-2500 (кадры); число технологических команд обмена информацией с внешним оборудованием 15-128; тип привода следящий или дискретный.

 

Рисунок 46 – Устройство ЧПУ типа УПН 772

Оно построено по типу синхронного микропроцессорного автомата МПА с конечным числом состояний и жестким циклом управления, МПА предназначен для формирования управляющих микрокоманд, в соответствии с алгоритмом функционально позиционного устройства.

Центральное управление – технологическая обработка осуществляется операционно-логическими, которые вместе с МПА представляет собой специальный вычислитель. Основным программонакопителем в системе УПН 772 является кассетный накопитель на магнитной ленте. Информация в КНМЛ 600 килобит формируется по зонам. В одной зоне может быть записано 1 или несколько программ. Связь между зонами осуществляется с помощью команд условного или безусловного переходов.

В режим записи и чтения информации обмен идет через ОЗУ объектом примерно 128 кадров.

Пульт управления предназначен для задания режимов работы и организации управления в режимах обучения, поиск кадров программы.

Контурные ЛСУ

Контурное управление используется в роботах, рабочий орган которых движется по траектории. Сложность такого управления возрастает с повышением требований к точности перемещения, а так же с увеличением числа степеней свободы относительно перемещения рабочего органа и обрабатываемого изделия.