Полная версия

Главная arrow Техника arrow Вопросы автоматизации в машиностроении

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ФОРМАЛИЗОВАННОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

Функционирование сложной системы всегда требует формального описания ее работы. Это необходимо как на этапе проектирования оборудования, для исследования самого процесса управления, так и на этапе эксплуатации, для персонала, выпускающего на этом оборудовании продукцию и производящего ремонтно-наладочные работы.

работу оборудования можно лингвистическим методом, при помощи обычного языка, но такой метод слишком громоздкий, не позволяет быстро усваивать основные принципы работы оборудования, кроме того очень трудно показывать численные значения каких- либо параметров или величин, изменяющихся во времени. Метод более всего подходит для описания общих принципов работы.

Второй метод - графическая формализация описания работы оборудования при помощи условных графических обозначений этапов или операций. Такой метод используется для документирования алгоритмов работы программ, а для описания алгоритма работы оборудования подходит, может быть, только для учебных целей.

В технической документации различного рода оборудования приводятся циклограммы, описывающие его работы. Циклограммы просты для понимания, наглядны, в них прописаны все изменяющиеся величины и состояния оборудования. При необходимости можно быстро определить интересующее состояние оборудования, состояния, ему предшествующие, текущие значения величин. Эти свойства циклограмм очень полезны при выполнении наладочных и ремонтных работ.

Формализованное описание работы объекта управления при помощи сетей Петри наиболее подходит на этапе проектирования оборудования, так как позволяет исследовать все его состояния, вычислять возможные неполадки. Вопросы применения сетей Петри для исследования алгоритма функционирования оборудования рассмотрены в специальной литературе (например, [20]) и в задачу настоящего издания не входят, поэтому ограничимся только вопросами построения циклограмм работы оборудования.

Наиболее быстрым является метод освоения построения циклограмм работы на примере алгоритма функционирования конкретного оборудования. В качестве примера выберем термопласт-автомат, используемый в серийном и массовом производстве для изготовления изделий из пластмасс, заодно познакомимся с его работой. Основные механизмы термопласта-автомата условно показаны на рис 11.1.

Условная схема расположения механизмов термопласта-автомата

Рис. 11.1. Условная схема расположения механизмов термопласта-автомата: 1 - станина; 2 - насосная станция; 3 - гидравлическая панель управления; 4 - подвижная плита; 5 - неподвижная плита; 6 - пресс-форма;

7 - механизм смыкания; 8 - гидроцилиндр механизма смыкания; 9 -механизм впрыска; 10 - гидромотор привода шнека; 11- гидроцилиндр подвода механизма впрыска; 12-шнек; 13-бункер; 14 - цилиндр впрыска

Все узлы автомата смонтированы на жесткой станине 1, на ней же установлена насосная станция 2, имеющая в своем составе два насоса — расхода и давления. В станине располагается масляный бак, а также панели гидропривода 3. На подвижной 4 и неподвижной 5 плитах установлены, соответственно, верхние и нижние полуформы пресс-формы 6. Подвод подвижной плиты 4 и запирание пресс-формы 6 осуществляются при помощи механизма смыкания 7, привод которого производится от гидроцилиндра 8. Впрыск пластиката осуществляется из цилиндра механизма впрыска 9, привод которого производится от гидроцилиндра 11. Материал в цилиндр впрыска подается из бункера 13 за счет вращения шнека 12 от гидромотора 10. Впрыск материала в полость пресс-формы осуществляется поршнем, находящимся на шнеке 12, приводом поршня при впрыске является гидроцилиндр 14.

В реальных термопластах-автоматах существуют пять режимов работы:

  • 1) наладочный - позволяет включать и выключать каждый механизм автомата отдельно;
  • 2) режим с прерыванием - когда каждый механизм включается с пульта управления, а выключается системой при достижении крайнего положения механизма, этот режим также используется для наладки оборудования;
  • 3) полуавтоматический режим - в этом режиме после отработки полного цикла и выхода изделия из пресс-формы автомат останавливается и требует повторного пуска;
  • 4) автоматический режим - позволяет непрерывно получать готовые изделия, этот режим требует оснащения автомата приборами контроля и сигнализации;
  • 5) режим работы с арматурой - позволяет производить пластмассовые изделия, армированные металлом.

Для составления примера циклограммы воспользуемся описанием автоматического режима термопласта-автомата, попутно будем вводить условные обозначения механизмов и приборов контроля.

Работа в автоматическом режиме может выполняться только после отладки автомата и выпуска пробных изделий с проверкой всех режимов. Прогрев цилиндра впрыска осуществляется нагревательными элементами, управляемыми специальными приборами -терморегуляторами. Цилиндр впрыска имеет четыре зоны нагрева, а также независимый нагрев головки впрыска. На каждой зоне установлена своя термопара, служащая для контроля температуры. Распределение нагрева на зоны необходимо для равномерного разогрева материала при подаче его в зону впрыска. Количество зон может быть и меньше, например для производства резиновых изделий нагрев распределен всего на две зоны. Подогрев может иметь также и пресс-форма. Система нагрева функционирует совершенно автономно от других систем , в некоторых автоматах она может давать только разрешение на первоначальный пуск или останавливать работу в случае отсутствия нагрева в какой-либо зоне. Для составления циклограммы, ввиду автономности, систему нагрева учитывать не будем.

После прогрева всех зон дают выдержку примерно 20 мин (для машин объемом до 105 см3), необходимую для равномерного прогрева всех зон, особенно головки, включают привод насосной станции. По достижении необходимого давления в системе (около 6 с) можно начинать работу.

Пуск автоматического режима производится кнопкой «Смыкание», расположенной на пульте управления. После этого начинается отработка цикла.

Первым начинается быстрый подвод (работают главный (расхода) Нгл и вспомогательный (давления) Н,* насосы) подвижной плиты механизмом смыкания при помощи цилиндра смыкания ЦсМ. По достижении определенного положения срабатывает конечный выключатель КБп и начинается медленный подвод подвижной плиты (вспомогательный насос при этом выключен). По достижении конечного положения срабатывает конечный выключатель полного запирания КПз, но подача масла в цилиндр смыкания не прекращается. Как только давление в цилиндре достигает заданного, т.е. значения, необходимого для удержания запертыми половинок пресс-формы, срабатывает реле давления РД. Реле давления и конечный выключатель полного запирания разрешают дальнейшую работу автомата. Если этого не происходит, то работа прекращается, и автомат переходит в аварийное состояние. Переход в аварийное состояние также возможен, если срабатывает в определенном положении реле давления при не достигнутом полном запирании, что говорит о попадании постороннего изделия в полость пресс-формы или не выходе предыдущего изделия. Подобный механизм работы называется защитой формы.

При полностью запертой пресс-форме начинается подвод механизма впрыска гидроцилиндром ЦлвП, при этом работает только главный насос. По окончании подвода срабатывает конечный выключатель окончания подвода Коп, и начинается впрыск. Давление в цилиндре впрыска Цвп поддерживается главным и вспомогательным насосами. Время впрыска, или время выдержки под высоким давлением, устанавливается реле времени РВвд. По окончании времени впрыска и достижении поршнем крайнего положения включается реле выдержки под низким давлением РВВД, если в нем есть необходимость. Затем включается гидропривод механизма загрузки ГДз, начинается загрузка и отвод поршня. При этом происходит отвод поршня поступающим в полость цилиндра впрыска материалом, и гидроцилиндр впрыска переводится в положение слива. Время загрузки может регулироваться реле времени загрузки РВ3, а объем впрыска - конечным выключателем окончания загрузки Ко3. Отсутствие впрыска или сбой в загрузке вызывают аварийную остановку автомата в той же позиции. Загрузка может включаться и после отвода поршня в зависимости от материала изделий или условий работы. Этот режим работы выбирается оператором при наладке оборудования.

Конечный выключатель окончания загрузки дает сигнал на отвод механизма впрыска. По достижении исходного положения механизма впрыска срабатывает конечный выключатель Кщ,, дающий сигнал на дальнейшее продолжение работы.

Как правило, по условиям работы требуется охлаждение изделия в пресс-форме, для чего в системе управления предусмотрено реле времени охлаждения РВ, которое включается после окончания загрузки. По окончании охлаждения начинается раскрытие пресс-формы, при этом работает только главный насос. По достижении определенного положения конечный выключатель КБо дает сигнал на быстрый отвод, после чего включается вспомогательный насос гидравлической системы. По достижении механизмом смыкания исходного положения конечный выключатель КПр дает сигнал реле времени паузы между циклами РВЦ. Если за время работы этого реле изделие не выходит из пресс-формы (датчик выхода изделия Квх), цикл прерывается, и автомат переходит в аварийное состояние. Если изделие попало в бункер-накопитель, начинается быстрый подвод подвижной плиты, и цикл повторяется снова.

Циклограмма работы термопласта-автомата представлена на рис. 11.2. На циклограмме можно отложить конкретное время работы каждого механизма для последующего определения точного временного положения каждого механизма или устройства, а также для определения времени полного цикла. Представленная на рис. 11.2 циклограмма отражает простейший автоматический цикл работы термопласта-автомата. На ней не показаны ситуации остановки оборудования, описанные выше, а также работа механизма защиты пресс-формы. На работе этого механизма остановимся подробнее.

Механизм защиты предназначен для защиты поверхностей пресс-формы в случае не выхода ( неполного выхода) изделия из ее полости или попадания в нее посторонних предметов. Механизм защиты работает следующим образом. Если в процессе смыкания пресс-формы в гидросистеме питания цилиндра смыкания давление превышает минимальное, а это показывает на появление дополнительных усилий на его перемещение, но датчик полного смыкания не выдал соответствующий сигнал, происходит прерывание цикла и отвод подвижной плиты в исходную позицию с последующей остановкой автомата. После устранения причины срабатывания защиты можно продолжать работу в автоматическом режиме. Большинство автоматов для повышения надежности имеет отдельное реле давления для защиты формы. Без системы защиты пресс-формы работа в автоматическом режиме на термопласте-автомате категорически запрещается.

Наименование исполнительного механизма или устройства

1>

Я

и

У

я

я

о

Опепапии

Быстрый подвод

Смыкание

Запирание

Подвод механизма

впрыска

Впрыск

Выдержка под -

низким давлением

Загрузка

Отвод механизма

впрыска

Охлаждение

Размыкание

Быстрый

отвод

Задержка цикла

Главный насос (расхода)

Нгл

• 1 ' ! ;

• * .

N ' Г

Вспомогательный насос (давления)

Иве

:

Цилиндр смыкания

Цсм

Конечный выключатель быстрого подвода

Кбп

Конечный выключатель полного запирания

кт

Реле давления

РЛ

Гилропилиндр подвода механизма впрыска

_____ . _____.... ... • 1

Датчик окончания подвода механизма впрыска

Коп

' Л.

Гилропилиндр впрыска

Цел

Реле времени выдержки под высоким давлением

Рвд

? ;••• •*

Реле времени выдержки под низким давлением .....

рнд

  • • . Лу;.....; * '

Г ил ро мотор загрузки

г Аз

Репе (темени загт/зки

РВ,

Датчик окончания загрузки

Коз

Конечный выключатель окончания отвода механизма впрыска

Кип

;ф;-'

'

Реле времени охлаждения

РВ(ЛУ

Датчик начала быстрого раскрытия

К™

Датчик конечного положения плиты

КПр

Репе времени никла

Рис. 11.2. Циклограмма работы термопласта-автомата

Для избежания травм персонала при работе на автомате, при попытке изъять изделие или посторонний предмет из полости пресс-формы, в нем должны быть предусмотрены механическая защита рабочей зоны и блокировка работы автомата при попытке проникновения персонала в рабочую зону. Для чего эта зона закрывается специальной прозрачной шторкой, при ее открытии размыкается конечный выключатель, подающий питание в цепи управления автоматом, и

несанкционированное или случайное включение не возможно.

В последнее время автоматы начали оснащать дополнительными датчиками, обеспечивающими их безаварийную работу, а также безопасность обслуживающего персонала.

Режимы работы, последовательность операций работы термопласта-автомата задаются инженером-технологом в зависимости от материала изделия, его конфигурации и массы. Окончательно режимы подбираются при отладке в полуавтоматическом режиме и корректируются в процессе работы.

На рис. 11.3,11.4 показаны серийно выпускаемые в настоящее время термопласты-автоматы для получения небольших изделий методом пластификации.

Термопласт-автомат модели ДЕ3132-250Ф1

Рис. 1 1.3. Термопласт-автомат модели ДЕ3132-250Ф1

‘Данные взяты на сайте www.termoplast.com

Термопласт-автомат с ЧПУ модели ДК 3227Ф1

Рис. 11.4. Термопласт-автомат с ЧПУ модели ДК 3227Ф1

Изображенный на рис. 11.3 термопласт-автомат (машина литейная инжекционная) однопозиционный для литья под давлением мод. ДЕ3132-250Ф1 предназначен для изготовления изделий из термопластичных материалов с температурой пластикации до 350 °С - полиолефинов, полистирола и его сополимеров, полиамидов, термопластичных полиуретанов, полиакрилатов. При оснащении машины специальной оснасткой можно изготовлять изделия из поликарбонатов, сополимеров формальдегида, непластицированного поливинилхлорида, полифенил оксидов. Предусмотрены режим литьевого прессования для изготовления тонкостенных изделий сложной конфигурации и режим интрузии при изготовлении изделий с толщиной стенки более 3 мм с увеличением объема впрыска до 30 %. Режимы работы машины: наладочный, ручной, полуавтоматический, автоматический. Особенности конструкции представленной машины заключаются в следующем.

Узел запирания отличается оригинальной конструкцией и надежной фиксацией пресс-формы при впрыске. Благодаря высоким скоростям открывания и замыкания пресс-формы при малом времени переключения электрических и гидравлических элементов обеспечивается короткий рабочий цикл. Автоматическая импульсная система жидкой смазки непрерывно смазывает пары трения рычажного узла запирания. Переналадка межштампового расстояния механизирована. Выталкиватель гидравлический. Литьевой узел поворотный, что обеспечивает быструю очистку или смену цилиндров пластикации на выбор с различными диаметрами для максимальных давлений литья или объема отливки. Регулирование частоты вращения шнека бесступенчатое, в пределах 40...315 мин Цилиндр имеет четыре зоны нагрева. На машине

Литьевой узел:

установлены датчики перемещения плиты узла запирания, хода пластицирующего червяка, объема впрыска.

Подача рабочей жидкости в гидросистему осуществляется двухпоточными пластинчатыми насосами. Рабочая жидкость подается тремя независимыми потоками, что дает возможность получать 14 комбинаций расходов. Потоками рабочей жидкости управляют четыре компактных гидроблока со встроенной клапанной и стыковой гидроаппаратурой. Гидроаппаратура позволяет дистанционно задавать 63 величины при впрыске и пластикации материала. Предохранительная гидроаппаратура предохраняет инструмент от поломок в случае попадания в его разъем посторонних предметов. Электронная аппаратура смонтирована в отдельной стойке. В ней предусмотрены световая индикация контроля входных и выходных параметров работы термопласта-автомата, цифровое задание технологических временных параметров с контролем их текущего значения на табло в цифровом виде.

Технические характеристики модели ДЕ3132-250Ф1:

диаметр шнека....................................................................................50 мм

давление литья ............................................................................150 МПа

рабочий объем..............................................................................,....300 см3

скорость литья............................................................................. 185 см3

пластикационная способность по полистиролу, не менее............80 кг/ч

мощность обогрева цилиндра пластикации...................................9,5 кВт

Узел запирания:

усилие запирания...........................................................................1750 кН

длина хода плиты............................................................................400 мм

высота устанавливаемого инструмента................................200...400 мм

ход выталкивателя..........................................................................135 мм

расстояние между колоннами в свету, горизонтальное...............500 мм

расстояние между колоннами в свету, вертикальное...................400 мм

Привод:

рабочее давление............................................................................18 МПа

мощность электродвигателя...........................................................22 кВт

Масса машины.......................................................................5200 кг

Габаритные размеры:

длина...............................................................................................4500 мм

ширина.............................................................................................1250 мм

Термопласт-автомат однопозиционный для литья под давлением

мод. ДК3227Ф1 предназначен для изготовления изделий из термопластичных материалов с температурой пластикации до 350 °С -полиолефинов, полистирола и его сополимеров, полиамидов, термопластичных полиуретанов, полиакрилатов. При оснащении машины специальной оснасткой можно изготовлять изделия из поликарбонатов, сополимеров формальдегида, непластицированного поливинилхлорида, полифенил-оксидов. Предусмотрены режим

литьевого прессования для изготовления тонкостенных изделий сложной конфигурации и режим интрузии при изготовлении изделий с толщиной стенки более 3 мм с увеличением объема впрыска до 30 %. Режим работы машины: наладочный, ручной, полуавтоматический, автоматический. Технические характеристики ДЕ3227Ф1:

Литьевой узел:

диаметр шнека....................................................................................36 мм

давление литья................................................................................140 МПа

рабочий объем..................................................................................105 см3

скорость литья...................................................................................75 см3

мощность обогрева цилиндра пластикации.................................6,2 кВт

Узел запирания:

усилие запирания............................................................................ 550 кН

длина хода плиты........................................................................... 250 мм

высота устанавливаемого инструмента................................ 140-250 мм

ход выталкивателя...........................................................................95 мм

расстояние между колоннами в свету, горизонтальное...............320 мм

расстояние между колоннами в свету, вертикальное..................250 мм

Привод:

рабочее давление........................................................................10.5 МПа

мощность электродвигателя...........................................................11 кВт

Масса машины...................................................................... 2300 кг

Габаритные размеры:

длина...............................................................................................3500 мм

ширина............................................................................................1010 мм

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>