Разработка цифрового электропривода продольной подачи токарно-винторезного станка

Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра автоматизации производственных процессов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

"Цифровые системы управления и обработки информации"

На тему: "Разработка цифрового электропривода продольной подачи токарно-винторезного станка"

Краматорск 2009

Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра "Автоматизация производственных процессов"

ЗАДАНИЕ

на разработку курсового проекта по дисциплине

"ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ"

студенту гр. АПП 04-2 Измайлову А.О.

Тема курсового проекта: Разработать систему управления привода подачи токарного станка

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Максимальная скорость: V = 17 м/мин

Диапазон регулирования скорости: D = 1000

Допускаемое ускорение: a = 1.3 м/с²

Показатель колебательности :М = 1.2

Допускаемая ошибка по положению: ε = 0.05 мм

Допускаемая скоростная ошибка: ε = 0.35 мм

Масса подвижного узла :  = 500 кг

Сила сопротивления подачи (нагрузка):  = 7 кН

Длина винта 0.9 м

Задание выдал: Сердюк А.А.

РЕФЕРАТ

Расчетно-пояснительная записка содержит 59 страниц, 26 рисунков, 3 таблицу, 4 источников.

Объект проектирования - цифровая система управления приводом подачи токарного станка с ЧПУ.

Цель работы - проектирование цифровой системы управления приводом подачи токарного станка с ЧПУ, синтез регулятора цифрового электропривода, проектирование средств соединения цифровой и аналоговой части ЦЭП, разработка программного обеспечения, расчет динамических характеристик в ЦЭП.

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, ДИСКРЕТИЗАЦИЯ, ЧАСТОТА СРЕЗА, ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ДАТЧИК, ПОДАЧА, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, РЕГУЛЯТОР, КОНТРОЛЕР, ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Расчеты основных параметров электромеханической системы привода

1.2 Расчет основных параметров системы управления

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

3. МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ДИСКРЕТНЫМИ ФУНКЦИЯМИ

4. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА ПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

4.1 Моделирование работы привода под нагрузкой

4.2 Реакция системы на наброс нагрузки

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ СОПРЯЖЕНИЯ

6. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ

6.1 Разработка алгоритма функционирования системы

6.2 Разработка программного обеспечения блока управления приводом подачи

ВЫВОДЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ВВЕДЕНИЕ

За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском микроконтроллеров, которые предназначены для автоматизации оборудования различного назначения. Микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде микросхемы и включающие в себя все составные части микро-ЭВМ: микропроцессор, память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих случаях система может состоять только из одного микроконтроллера), что, микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющей и/или регулирующих систем. Более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно микроконтроллеры.

Перед автоматизацией производства ставят следующие задачи:

-  переход от автоматизации отдельных простейших производственных операций к комплексной автоматизации средств производства и производственных процессов;

-  повысить точность автоматических систем (разработка самонастраивающихся и многомерных систем автоматического управления);

-  переход к использованию цифровых средств автоматизации (использование ЭВМ).

Привод подач является одним из основных узлов, определяющих производительность и точность станков с ЧПУ. Система ЧПУ позволяет практически безинерционно сформировать сигналы управления приводом, обеспечивающие позиционирование в заданной координате. В этих условиях важное значение имеет совершенствование параметров исполнительного механизма, схемы его управления с учётом особенностей кинематической цепи привода.

В приводах подач станков с ЧПУ часто применяются двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, преимуществом которых является высокая линейность механических характеристик. Это позволяет плавно регулировать частоту вращения вала в широких пределах (1000 и выше), а также способность длительной работы на малых оборотах с высоким крутящим моментом. При этом значительно упрощается кинематика станка, увеличивается надёжность и точность работы. Двигатели постоянного тока совершенствуются в направлении повышения быстродействия и увеличения перегрузочной способности, повышения КПД, равномерности вращения на низких скоростях и т. д. Для питания двигателей постоянного тока используют тиристорные и широтно-импульсные преобразователи, обладающие высокими технико-экономическими показателями.

Устройство ЧПУ, которое управляет приводом, реализуется на микропроцессорных комплектах или специализированном контроллере. Системы ЧПУ обеспечивают автоматическое программное управление скоростью и положением рабочих органов в режиме реального времени.