Міністерство освіти і науки України
Донбаська державна машинобудівна академія
Кафедра автоматизації виробничих процесів
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з дисципліни
"Цифрові системи керування та обробки інформації "
На тему: "Розробка цифрового електроприводу поздовжньої подачі токарно-гвинторізного верстата "
Краматорськ 2009
Міністерство освіти і науки України
Донбаська державна машинобудівна академія
Кафедра "Автоматизація виробничих процесів"
ЗАВДАННЯ
на розробку курсового проекту з дисципліни
"ЦИФРОВІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ТА ОБРОБКИ
ІНФОРМАЦІЇ "
студенту гр. АПП 04-2 Ізмайлову А.О.
Тема курсового проекту: Розробити систему управління приводу подачі токарного верстата
ВИХІДНІ ДАНІ:
Максимальна швидкість: V = 17 м/хв
Діапазон регулювання швидкості: D = 1000
Допускаемое прискорення: a = 1.3 м/с 2
Показник тієї, що коливає: М = 1.2
Допускаемая помилка по положенню: Оµ = 0.05 мм
Допускаемая швидкісна помилка: Оµ = 0.35 мм
Маса рухомого вузла: = 500 кг
Сила опору подачі (навантаження): = 7 кН
Довжина гвинта 0.9 м
Завдання видав: Сердюк А.А.
РЕФЕРАТ
Розрахунково-пояснювальна записка містить 59 сторінок, 26 рисунків, 3 таблиці, 4 джерел.
Об'єкт проектування - цифрова система управління приводом подачі токарного верстата з ЧПУ.
Мета роботи - проектування цифрової системи керування приводом подачі токарного верстата з ЧПУ, синтез регулятора цифрового електроприводу, проектування засобів з'єднання цифрової і аналогової частини ЦЕП, розробка програмного забезпечення, розрахунок динамічних характеристик в ЦЕП.
ЦИФРОВИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД, дискретизації, Частота зрізу, частотні характеристики, ДАТЧИК, ПОДАЧА, ПЕРЕТВОРЮВАЧ, СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ, РЕГУЛЯТОР, КОНТРОЛЕР, ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
ЗМІСТ
ВСТУП
1. АНАЛІЗ ОСНОВНИХ ВИМОГ І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОЕКТУВАННЯ
1.1 Розрахунки основних параметрів електромеханічної системи приводу
1.2 Розрахунок основних параметрів системи управління
2. РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ
3. МЕТОДИКА математичного опису приводом постійного струму Дискретної функції
4. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА ПРИВОДА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
4.1 Моделювання роботи привода під навантаженням
4.2 Реакція системи на наброс навантаження
5. ПРОЕКТУВАННЯ ЗАСОБІВ ПОЄДНАННЯ
6. РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ та алгоритмічні ПРОЕКТУВАННЯ ЗАДАЧ УПРАВЛІННЯ ПРИВОДОМ
6.1 Розробка алгоритму функціонування системи
6.2 Розробка програмного забезпечення блоку управління приводом подачі
ВИСНОВКИ
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
ВСТУП
За останні роки в мікроелектроніці бурхливий розвиток одержало напрямок, пов'язаний з випуском мікроконтролерів, які призначені для автоматизації устаткування різного призначення. Мікроконтролери являють є прилади, конструктивно виконані у вигляді мікросхеми і включають в себе всі складові частини мікро-ЕОМ: мікропроцесор, пам'ять даних, а також програмовані інтерфейсні схеми для зв'язку із зовнішнім середовищем. Використання мікроконтролерів в системах управління забезпечує досягнення винятково високих показників ефективності при настільки низькій вартості (у багатьох випадках система може складатися тільки з одного мікроконтролера), що, мікроконтролерам, мабуть, немає розумної альтернативної елементної бази для побудови керуючої та/або регулюючих систем. Більше двох третин світового ринку мікропроцесорних засобів складають саме мікроконтролери.
Перед автоматизацією виробництва ставлять наступні завдання:
- перехід від автоматизації окремих найпростіших виробничих операцій до комплексної автоматизації засобів виробництва і виробничих процесів;
- підвищити точність автоматичних систем (розробка самонастроювальних і багатовимірних систем автоматичного керування);
- перехід до використанню цифрових засобів автоматизації (використання ЕОМ).
Привід подач є одним з основних вузлів, що визначають продуктивність і точність верстатів з ЧПК. Система ЧПУ дозволяє практично безінерційні сформувати сигнали керування приводом, забезпечують позиціонування в заданій координаті. В цих умовах важливе значення має вдосконалення параметрів виконавчого механізму, схеми його управління з урахуванням особливостей кінематичного ланцюга приводу.
У приводах подач верстатів з ЧПК часто застосовуються двигуни постійного струму зі збудженням від постійних магнітів, перевагою яких є висока лінійність механічних характеристик. Це дозволяє плавно регулювати частоту обертання валу в широких межах (1000 і вище), а також здатність тривалої роботи на малих обертах з високим крутним моментом. При цьому значно спрощується кінематика верстата, збільшується надійність і точність роботи. Двигуни постійного струму удосконалюються в напрямку підвищення швидкодії і збільшення перевантажувальної здатності, підвищення ККД, рівномірності обертання на низьких швидкостях і т. д. Для живлення двигунів постійного струму використовують тиристорні і широтно-імпульсні перетворювачі, що володіють високими техніко-економічними показниками.
Пристрій ЧПУ, яке управляє приводом, реалізується на мікропроцесорних комплектах або спеціалізованому контролері. Системи ЧПУ забезпечують автоматичне програмне управління швидкістю і положенням робочих органів в режимі реального часу.
1. АНАЛІЗ ОСНОВНИХ ВИМОГ І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОЕКТУВАННЯ
1.1 Розрахунки основних параметрів електромеханічної системи приводу
В даному курсовому проекті розробляється привід подач токарного верстата. Для переміщення по координаті передбачений свій привід. Тому розробку виробляємо для одного контуру управління. Застосування ЦСУ дозволяє значно підвищити точність і якість обробки, спростити кінематику приводу подач, уникнути застосування багатоступінчастого редуктора, підвищити технологічні можливості верстата. Кінематична схема приводу подач зображена на малюнку 1.1. Обертальний рух від електродвигуна через одноступінчатий редуктор Р передається на ходовий гвинт. Через передачу гвинт-гайка обертальний рух перетвориться в поступальний рух супорта С. На ходовому гвинті встановлений кодовий датчик (КОД) положення, дозволяє контролювати також частоту обертання гвинта шляхом цифрового диференціювання.
Малюнок 1.1 - Кінематична схема приводу
Така система забезпечує глибоке регулювання швидкості та високоточний контроль переміщення столу по координаті.
Верстат токарний призначений виконувати токарну обробку деталей і нарізку різьблення на тілах обертання (вали, диски і т.д.) із сталі.
За узгодженням з виробником верстат оснащується супортом з одним плоским резцедержателем, накладним відрізним резцедержателем або чотирьох позиційної головкою з вертикальною віссю обертання.
Область застосування верстата - різні галузі промисловості.
Зв'язавши технічні характеристики з параметрами, зазначеними в завданні, зробимо розрахунок і вибір електродвигуна приводу подачі супорта верстата.
Потужність, витрачається на робочій подачі з урахуванням усіх сил:
, (1.1)
де V П = 17 м/хв - максимальна швидкість подачі;
, (1.2)
де F П = 7 кН - сила подачі, F Т.Н. - сила тертя в направляючих;
(1.3)
(1.4)
(1.5)
Тоді необхідна потужність визначиться:
, (1.6)
де h-К.П.Д. двигуна, h = 0.9;
Виходячи з розрахунків необхідної потужності, попередньо вибираємо електродвигун типу ПБЗ-132L. Характеристики ЕД типу ПБЗ-132L представлені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 - Характеристики ЕД типу ПБЗ-...
