Системы автоматизации и управления: Рабочая программа, методические указания и задание на контрольную работу

1

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДИРАЦИИ СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ _____________________________________________________________________ Кафедра автоматизации производственных процессов

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ Рабочая программа Методические указания Задание на контрольную работу

Факультет: машиностроительный, технологии веществ и материалов. Специальности: 120100 - "Технология машиностроения"; 120500 - "Оборудование и технология сварочного производства"; 120800 - "Материаловедение в машиностроении"; 210200 - "Автоматизация технологических процессов и производств".

Санкт-Петербург 1998

2

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 621. 9. 06 - 529 (07). Системы автоматизации и управления. Рабочая программа, методические указания и задание на контрольную работу. С-Пб. : СЗПИ, 1998, 8 с. Рабочая программа включает вопросы общих принципов построения устройств числового программного управления различным технологическим оборудованием, их классификацию и структуру. Рассмотрены правила подготовки управляющих программ для устройств числового программного управления для четвертого и пятого (микропроцессорного) поколения. сов

Рассмотрено на заседании кафедры автоматизации производственных процес, одобрено методической комиссией факультета машиностроения

Рецензенты: кафедра автоматики и телемеханики ИТМО, В.О. Никифоров, к. т. н., доцент; кафедра автоматизации производственных процессов СЗПИ. Составитель: О.А. Готшальк, к. т. н., доцент. С

Северо - Западный заочный политехнический институт, 1998.

1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем курса 130 часов)

3

1.1. Принципы программного управления (6 часов) Понятие управления. Понятие программного управления. Этапы развития программного управления. Литература: [1] стр. 3-4; [3] стр. 63-66. 1.2. Структурные схемы устройств программного управления (12 часов) Системы числового программного управления. Устройства числового программного управления. Программа управления. Основные функции устройств числового программного управления Устройства числового программного управления типа NC. Принцип построения устройств числового программного управления типа NC. Обобщенная структурная схема устройств числового программного управления типа NC. Назначение отдельных элементов структурной схемы. Устройства числового программного управления типа CNC. Принцип построения устройств числового программного управления типа CNC. Обобщенная структурная схема устройств числового программного управления типа CNC. Назначение отдельных элементов структурной схемы. Литература: [1] стр. 4-6; [2] стр. 8-12; [3] стр. 78-120. 1.3. Структура привода подач (6 часов) Разомкнутый привод подач. Шаговый двигатель. Обобщенная структурная схема разомкнутого привода подач. Назначение отдельных элементов структурной схемы разомкнутого привода подач. Принцип действия. Понятие дискреты. Скорость подачи. Замкнутый привод подач. Электрический двигатель постоянного тока. Обобщенная схема замкнутого привода подач. Назначение отдельных элементов структурной схемы замкнутого привода подач. Принцип действия. Выбор датчика обратной связи в зависимости от вида сигнала устройства числового программного управления, поступающего на вход привода подач. Литература: [1] стр. 6-8; [2] стр. 32-49; [3] стр. 134-146. 1.4. Определение и назначение интерполятора (2 часа) Определение интерполятора. Опорные точки. Виды интерполяторов современных устройств числового программного управления. Оценочная функция. Литература: [1] стр. 8. 1.5. Линейный интерполятор (10 часов) Оценочная функция. Области, определяющие знак оценочной функции. Алгоритм работы линейного интерполятора. Упрощение оценочной функции. Принцип работы линейного интерполятора. Режимы работы линейного интерполятора. Литература: [1] стр. 8-10; [3] стр. 39-42.

1.6. Круговой интерполятор (12 часов)

4

Оценочная функция. Режимы работы. Упрощение оценочной функции. Алгоритм работы кругового интерполятора. Принцип работы кругового интерполятора. Оценочные функции для 8 режимов работы кругового интерполятора. Литература: [1] стр. 10-12; [3] стр. 42-45. 1.7. Системы координат (4 часа) Системы координат металлорежущих станков. Направление осей координат металлорежущих станков. Стандартные системы координат. Системы координат обрабатываемых на металлорежущих станках деталей. Исходная точка движения режущего инструмента. Система координат режущего инструмента. Литература: [1] стр. 12; [3] стр. 66-75. 1.8. Расчет эквидистанты (12 часов) Обработка детали по контуру. Принцип построения и назначение эквидистанты. Смещение опорных точек эквидистанты относительно опорных точек контура детали. Расчет величин смещений при сопряжении двух прямых, прямой и дуги и двух дуг контура обрабатываемой детали. Принципы отсчета углов при расчете сопрягаемых траекторий. Литература: [1] стр. 12-16; [3] стр. 273-278. 1.9. Этапы подготовки управляющих программ (2 часа) Литература: [1] стр. 16. 1.10. Системы счисления (4 часа) Десятичная система счисления. Двоичная система счисления. Двоичнодесятичная система счисления. Перевод чисел, выраженных в десятичной системы счисления, в числа, выраженные в двоичной системе счисления и наоборот. Литература: [1] стр. 16-17; [3] стр. 14-20. 1.11. Понятие кода 2 часа) Определение кода. Алфавит кода. Кодовые комбинации. Равномерный код. Общее число кодовых комбинаций кода. Основные характеристики кода: мощность кода, избыточность кода, кодовое расстояние. Минимальное кодовое расстояние. Кратность обнаружения ошибки. Литература: [1] стр. 17-18. 1.12. Код с защитой по паритету (8 часов) Определение и параметры кода с защитой по паритету. Принцип построения кода с защитой по паритету. Литература: [1] стр. 18-19. 1.13. Использование перфоленты в качестве программоносителя (2 часа) Элементы перфоленты. Расположение информации на перфоленте. Принцип кодирования информации на перфоленте. Назначение транспортной дорожки. Литература: [1] стр. 19; [2] стр. 215-216; [3] стр. 27-33.

1.14. Код ИСО -7 бит. Структура программы (8 часов)

5

Параметры кода ИСО -7 бит. Понятие и назначение кадра управляющей программы, команды, адреса и цифровой части команды. Правила составления управляющей программы. Геометрическая и технологическая информация. Литература: [1] стр. 19-20; [2] стр. 210-215; [3] стр. 45-62. 1.15. Правила программирования для устройств ЧПУ четвертого поколения (20 часов) Скорость подачи. Включение вращения шпинделя. Частота вращения шпинделя. Вывод режущего инструмента в рабочую позицию. Задание системы координат. Линейная интерполяция. Круговая интерполяция. Установка режущего инструмента в абсолютный ноль. Ввод плавающего нуля. Литература: [1] стр. 20-23; [2] стр. 265-290. 1.16. Правила программирования для устройств ЧПУ пятого поколения (20 часов) Скорость подачи. Включение вращения шпинделя. Частота вращения шпинделя. Вывод режущего инструмента в рабочую позицию. Задание системы координат. Выбор плоскости обработки. Линейная интерполяция. Круговая интерполяция. Литература: [1] стр. 23-25; [3] стр. 291-310.

Перечень лабораторных работ (16 часов) 1.Ознакомление с устройством ЧПУ типа Н22-1М 2.Ручной ввод управляющих программ 3.Составление управляющих программ с перфорацией на ленте Перечень тем практических занятий (8 часов) 1. Расчет траекторий при линейной и круговой интерполяции 2. Расчет эквидистанты 3. Задание в программе линейной и круговой интерполяции 4. Составление управляющих программ

2 часа 2 часа 2 часа 2 часа

ЛИТЕРАТУРА 1.Конспект лекций. О.А. Готшальк. - С-Пб, СЗПИ, 1998. 2. Гусев И.Т., Елисеев В.Г., Маслов А.А. Устройства числового программного управления.- М., Высш. школа, 1986. 3. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ. -Л., Маш. строение, 1990.

Тематический план лекций для студентов очно/ заочной форм обучения (16 часов)

6

1. Разделы рабочей программы: 1,2,3 2 часа 2. Разделы рабочей программы: 4,5,6 3. Разделы рабочей программы: 7,8,9 4. Разделы рабочей программы: 10,11,12,13 5. Разделы рабочей программы: 14,15,16

4 часа 2 часа 4 часа 4 часа

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Данная рабочая программа составлена для четырех специальностей (12.01, 12.05, 12.08 и 21.02) и для трех дисциплин: ”Аппаратные и программные средства систем управления”, ”Управление техническими системами” и “Системы автоматизации и управления ч.1”. При всем своем различии эти три дисциплины посвящены одному и тому же вопросу: числовому программному управлению технологическим оборудованием. При этом не имеет значение каким технологическим оборудованием предполагается управлять - металлорежущими станками, промышленными роботами, сварочным оборудованием или поточными линиями. Изучив предлагаемые разделы рабочей программы студент в дальнейшем может легко освоить программное управление любого технологического оборудования с различной спецификой. Рабочая программа составлена для дисциплины “Системы автоматизации и управления” хотя две остальные дисциплины близки первой по тематике и объему часов. 120100 - “Аппаратные и программные средства систем управления” Объем на курс по дневной форме обучения 84 час Объем по заочной форме обучения: лекции 16 часов лабораторные работы 8 часов контрольная работа 1 шт. 120500 и 120800 - “Управление техническими системами” Объем на курс по дневной форме обучения 102 часа Объем по заочной форме обучения: лекции 12 часов практические занятия 12 часов контрольная работа 1 шт. 210200 - “Системы автоматизации и управления” 1 часть Объем на курс по дневной форме обучения 130 часов Объем по заочной форме обучения: лекции 16 часов лабораторные работы 16 часов практические занятия 8 часов контрольная работа 1 шт. курсовая работа 1 шт.

7

Тематические планы лекций, лабораторных работ и практических занятий, приведенных для специальности 210200, для специальностей 120100,120500 и 120800 корректируются преподавателем в каждом конкретном случае исходя из общей подготовки студентов. Для успешного изучения данных дисциплин, проведения лабораторных работ, выполнения контрольной работы и сдачи зачетов и экзаменов студенту достаточно изучить материал в объеме конспекта лекций. Указанная дополнительная литература в виде монографий [2] и [3] позволяет более глубоко на профессиональном уровне изучить некоторые разделы рабочей программы тем студентам, которые по роду своей профессии занимаются обслуживанием или разработкой подобного рода оборудованием. При выполнении контрольной работы студент может пользоваться методиками программирования как четвертого так и пятого поколения устройств ЧПУ. Аналогичные допущения возможны и при проведении лабораторных работ и сдачи зачета и экзамена. В экзаменационных билетах помещены два вопроса: первый вопрос касается теории, а второй представляет собой задачу на составление управляющей программы на перемещение режущего инструмента по предлагаемой в билете траектории. 3. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ Задание на контрольную работу составлено таким образом, чтобы в нем максимально были охвачены вопросы учебной программы. Но по согласованию с кафедрой и предприятием студент имеет право взять тему контрольной работы, которая связана с его трудовой деятельностью. К оформлению контрольной работы предъявляются следующие требования. 1. Контрольная работа оформляется в ученической тетради или на отдельных скрепленных листках бумаги. 2. На обложке тетради или первом листке указываются наименование дисциплины, специальность (номер), наименование УКП, шифр, имя, отчество и фамилия студента. 3. Решению контрольной работы должно предшествовать ее условие. 4. Номера вариантов контрольной работы соответствуют последней цифре шифра студента. Контрольная работа может быть зачтена, если она не содержит принципиальных ошибок, выполнена аккуратно и удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям.

Построить эквидистанту, рассчитать координаты ее опорных точек (0 - 6) и составить управляющую программу в коде ИСО -7 бит для перемещения режущего

8

инструмента по эквидистанте для представленной на рисунке детали, подлежащей обработке на токарном станке. Величины геометрических размеров в мм приведены в таблице. Номера позиций режущих инструментов, коды частот вращения заготовки, направление вращения заготовки, скорости подач и величины перемещений, связанные с выбором исходной точки режущих инструментов, выбираются студентом по своему усмотрению. Цена дискреты по осям 0,001 мм. _____________________________________________________________________ Варианты X1 X2 Z1 Z2 Z3 Z4 r _____________________________________________________________________ 0 20 30 20 60 70 90 20 1 30 40 20 60 80 90 28.28 2 10 30 10 70 80 100 42.42 3 20 30 30 90 110 120 35.05 4 10 20 10 70 90 100 50 5 20 40 20 80 100 120 31.62 6 10 30 10 70 90 110 42.42 7 15 25 15 65 100 120 39.05 8 40 50 20 60 80 100 20 9 10 20 10 70 80 90 50 _____________________________________________________________________

СОДЕРЖАНИЕ 1. Рабочая программа 2. Методические указания 3. Задание на контрольную работу

3 6 7