Автоматическое управление сложным многооперационным последовательным литейным процессом

Автоматическое управление сложным многооперационным последовательным литейным процессом.

Подавляющее большинство литейных автоматических машин, линий и установок реализуют многооперационные последовательно-параллельные литейные процессы.

В задачу автоматического управления многооперационным процессом входит выполнение заданной последовательности работы всех механизмов автоматической линии, машины, установки, включая блокировки и защиты, необходимые для безаварийной и безопасной работы в составе технологического комплекса.

Программное логическое управление.

Основным принципом такого управления является положение, когда выходной сигнал о выполнении предыдущей операции, является сигналом на начало… Управление ходом отдельной операции многооперационного процесса от момента… На рис.1 представлена структурная схема программного логического управления многооперационным последовательным…

Исходные данные программного логического управления.

Исходные данные необходимы для понимания устройства оборудования, реализующего контактный технологический процесс, его работу в автоматическом режиме, последовательность работы механизмов, необходимость применения различных блокировок и автоматических защит оборудования, объекта обработки, обслуживающего персонала, окружающей среды.

Конструктивно-технологическая схема (рис.2а)

Конструктивно-технологическая схема установки, определяющая состав механизмов автомата, их устройство и взаимное расположение, из которой понятен реализуемый технологический процесс, общее устройство и принцип работы установки в автоматическом режиме.

Функциональная схема автоматической установки (рис.2б)

Функциональная схема состоит из конструктивно-технологической схемы, которая дополняется аппаратами управления (распределителями, пневматическими и гидравлическими, электромагнитными пускателями и т.п.) и контроля (путевыми переключателями и другими датчиками перемещения, массы, уровня, давления, температуры, скорости и т.п.), которые располагаются непосредственно на установке.

Аппараты управления и контроля соединяются линиями связи с пультом управления.

Функциональная схема дополняется описанием последовательности выполнения операций реализуемого технологического процесса, работы привода и элементов системы управления, а также требованиями к взаимодействию с другими агрегатами линии и безаварийной работе установки.

Циклограмма установки.

Циклограмма работы установки – графическое представление последовательности работы механизмов установки во времени, в которой работа каждого механизма (фазовое время) определяется длиной участка, пропорционального заданному времени работы. На циклограмме стрелками указываются устройства, по команде которых начинается работа очередного механизма.

Тактограмма работы установки.

Тактограмма составляется на основе анализа функциональной схемы и требований к работе установки. На тактограмме длины фазовых времен работы… Тактограмма дополняется таблицей включения, в которой указываются состояния…

Логические условия.

Эти сигналы принимают два значения: xj=1, когда состояние контролируемого им устройства соответствует определенным… xj=0, в противном случае.

Составляющие логического условия.

- значениями параметров энергопитания; - значениями параметров исходных материалов и технологической оснастки; - состоянием смежных с данным автоматом машин и агрегатов (допускают безаварийную работу);

Пример разработки логических условий.

2.1. Рассмотрим работу автоматической выбивной установки, работающей в составе автоматической формовочной линии, рис.3.

На выбивной установке ВУ реализуется технология выдавливания из комплекта опок кома смеси с отливкой на вибрационную решетку, где происходит отделение отливки от формовочной смеси.

Залитые формы ЗФ перемещаются на тележках непрерывно движущегося литейного конвейера КЛ, цикл работы которого 15 с. При подходе очередной залитой и охлажденной формы к оси АА выбивной установки ВУ опока фомы воздействует на рычаг Ф₁, который нажимает на конечный выключатель Х₅. Система управления получает сигнал для начала работы толкателя Т₁ путем выключения электромагнита ЭМ1 распределителя Р₁. Распределитель подает сжатый воздух во внештоковую полость цилиндра Ц₁, и происходит сталкивание формы на стол выбивной установки ВУ и сразу возвращается в исходное положение. Поступление формы на стол ВУ фиксируется конечным выключателем Х₆. Срабатывает прошивное устройство ПУ, и ком смеси с отливками выдавливается на вибрационную выбивную решетку ВР, расположенную ниже стола ВУ. Конечный выключатель Х₁₂ контролирует точность расположения залитой формы по центру стола выбивной установки.

После небольшой выдержки длительностью t_В, прошивное устройство поднимается вверх. При выходе его в верхнее положение срабатывает конечный выключатель Х₉, и подается команда на включение толкателя Т₂, который сталкивает пустой комплект опок со стола выбивной установки на приводной рольганг РП и сразу возвращается в исходное положение. Приводной рольганг РП транспортирует комплект опок к механизму распаровки комплекта опок на автоматической формовочной линии.

 

Требования к автоматической выбивной установке и ее системе управления.

2. Сталкивание очередной залитой формы на стол выбивной установки ВУ возможно только в том случае, когда толкатель Т2 и прошивное устройство ПР… 3. Выдавливание кома на выбивную решетку возможно только при точном (по… 4. Толкатель Т2 не может сталкивать пустой комплект опок на приводной рольганг РП, если на нем нет для этого комплекта…

Циклограмма работы установки (рис.4).

Циклограмма разрабатывается в результате анализа заданного технологического процесса, конструктивно – технологической схемы установки, в которой появляются дополнительные механизмы, делающие возможным выполнение заданного технологического процесса в автоматическом режиме. В рассматриваемом примере выбивная установка дополняется толкателями Т₁ и Т₂, которые связывают ее с литейным конвейером КЛ и приводным рольгангом РП. Структурная схема связи выбивной установки с литейным конвейером КЛ и рольгангом РП для пустых комплектов опок показана на рис.4. Их работа отмечается в циклограмме. Перед разработкой циклограммы конструктор учитывает длительности технологических операций, назначенные технологом, и рассчитывает длительности работы всех остальных механизмов, участвующих в автоматизируемом производственном процессе. Операции, протекающие во времени, имитируются работой реле времени или другими устройствами задержки времени. На циклограмме все перемещения механизмов, работа других смежных агрегатов и порядок их включения выполняется в реальном времени.

На циклограмме стрелками отмечены команды об окончании предыдущей операции и начале следующей, контролируемые датчиками перемещения, давления, времени и т.п. Эти аппараты обеспечивают заданную последовательность выполнения операции сложного процесса.

По циклограмме определяется теоретический цикл работы установки – t_цв как сумма последовательных фазовых времён. Он определяет по длине во времени цепочки последовательно выполняемых операций от начального исходного положения до выхода в конце процесса в то же исходное положение (путь литейного конвейера за это время отмечен линией ПЛК).

Рис.4. Циклограмма работы выбивной установки.

Работа конкретной установки во времени привязывается к работе других установок, взаимодействующих с ней. В конкретном примере – это залитая форма, литейный конвейер, кромочный рольганг, толкатели (рис.5). Длительность цикла выбивной установки t_цв не должна быть больше длительности цикла литейного конвейера t_цк. В данном примере длительность цикла выбивной установки t_ЦВ=13 с < t_ЦК=15 с.

Кроме этого, на циклограмме можно учесть и другие условия нормальной работы заливочной установки с конвейером для обеспечения требований п.5. Например, определить момент прихода очередной формы в критическую точку В. Если до прихода очередной формы к этой точке толкатель не прийдёт в исходное положение, то произойдёт наезд формы на толкатель. Эта точка контролируется конечным выключателем Х_8, а определяется графически на циклограмме (рис.3), как точка пересечения графика перемещения конвейера ПЛК с горизонтальной линией А, отстающей от начала координат на величину L.

 

Тактограмма работы системы управления.

Различия в состояниях датчиков в каждом такте используются в системе управления для обеспечения заданной последовательности выполнения… Ниже приводится тактограмма, преобразованная из вышерассмотренной циклограммы…  

Логические условия начала выполнения очередного такта.

 

Составление логических условий для системы управления автоматической выбивной установки.

где i – номер такта. Формирование общего разрешающего сигнала Ро: Р0 =Х0 Ù ХDK Ù ХВМ Ù ХDВ Ù ХDР Ù ХВ0 Ù Х7