Файл: Добролюбов, А. И. Автоматизация проектирования систем управления технологическими машинами.pdf

электрической схеме, будет заключаться в определении условия fiA' и подстановке его в формулу (23).

Однако с практической точки зрения синтез простей­ ших цепей, состоящих из одного реагирующего органа, либо гидравлических схем, состоящих из таких несвязан­ ных цепей, не вызывает трудностей. Основные затрудне­ ния появляются при синтезе сложных многотактных гид­ равлических схем, состоящих из большого числа взаимо­ связанных цепей, реализующих как режимы обработки (полуавтоматический, автоматический), так и наладоч­ ный режим, состоящий из ряда независимых движений рабочих органов. Рассмотрим применение изложенного принципа отображения для таких сложных гидравличе­ ских систем более подробно.

Как в электрических, так и в гидравлических систе­ мах автоматики имеются цепи управления и силовые це­ пи. На гидравлических схемах цепи управления и сило­ вые цепи обычно изображаются совместно, что усложня­ ет схему, затрудняет ее изучение, анализ и наладку. На электрических схемах силовые цепи и цепи управления изображаются обособленно, что отражает их функцио­ нальное отличие и различное место в реализации алго­ ритма управления. Как в электрических, так и в гидрав­ лических схемах к системе управления будем относить цепи управления, а силовые цепи — к двигательному ме­ ханизму рабочих органов. Тем самым сохраняется еди­ ный подход к определению системы управления незави­ симо от характера элементов, на которых она реализу­ ется. Для гидравлической системы выходами являются потоки рабочей жидкости, с помощью которых коммути­ руются силовые цепи. В комплексных системах, когда уп­ равление машиной осуществляется с помощью электри­

является схема управления силового механизма, приве­ денная на рис. 3U, а, б.

Электромагниты Э1, Э2 являются выходными аппа­ ратами электрической системы управления (рис. 30), они необходимы для преобразования электрической энергии в механическое перемещение гидрозолотников А, Б. Если заменить комплексную электрогидросистему гидравлической системой, то отпадет необходимость в аппаратах, аналогичных электромагнитам. Л\еханическое

142

перемещение гидрозолотников в этом случае выполняет непосредственно рабочая жидкость цепей управления.

В процессе реализации отображения электрической схемы в гидравлическую электромагниты заменяются

Рис. 30. Схема управления силового механизма:

а—электрическая; б—гидравлическая

выходными трубопроводами цепей управления, которые являются исполнительными эквивалентами соответству­ ющих электромагнитов. Универсальное множество аппа­ ратов управления {3} электрической системы управле­ ния, являющейся прообразом синтезируемой гидросисте­

го оказывается пустым. Подмножество {Z}' может со­ держать в качестве элементов лишь силовые гидроци­

143

линдры, являющиеся образами силовых электромагнитов. Условимся элемент подмножества {Z }'= 0 обозначать в структурной формуле символом | , что означает отвод энергии из цепи, описываемой этой структурной форму­ лой. Выражение (23) в этом случае примет вид

Электрическая схема, являющаяся прообразом гидрав­ лической схемы, описывается рядом взаимосвязанных булевых выражений. Выделения структурных формул, описывающих цепи отдельных аппаратов управления, не требуется, так как процедура отображения при­ менима к схеме в целом. Эту процедуру кратко можно описать следующим образом:

1.Для всех аппаратов электрической схемы управле­ ния, принадлежащих подмножествам {У} и {Z}, опреде­ ляются условия отключения /гА по булевому выражению F, описывающему эту схему. Отметим, что иногда для этой цели требуется знать и функционирование аппара­ тов управления.

2.Образуется выражение F', описывающее синтези­ руемую гидравлическую схему, путем умножения всех символов, обозначающих реагирующие органы в выра­ жении F, на соответствующие условия hA. При этом сим­ волы электромагнитов, принадлежащих {Z} = 0 , заме­

няются символом J, .

Рассмотрим реализацию процедуры отображения на конкретном примере. На рис. 30, а приведена электриче­ ская схема управления гидроприводом силового меха­ низма (рис. 30, б), выполняющего следующий цикл ра­ боты: ускоренный подвод (до нажима 2ВК), рабочая по­ дача (до нажима ЗВК), выдержка на упоре (определя­ ется РВ), ускоренный обратный ход.

Требуется синтезировать гидравлическую схему, эк­ вивалентную заданной электрической.

Электрическая схема (30, а) описывается выраже­ нием

F = {\ку \ / \рп / \ ре) Д \ Р П \ / Зек Д

/ \ P B \ J \рп / \ Э \ \ / { \ р п / \ 2 в к V 1 pn [\ 1 вк)/\Э2,

Здесь

{У} = {\РП, РВ}- {Z} = {31, 32),

)44

Условия отключения для этих аппаратов таковы:

Д (1р п \] 2вк) Д { \n p \f 1 вк).

Гидравлическая схема, описываемая этим выражени­ ем, приведена на рис. 31.

Как указывалось выше, любой гидроаппарат управ­ ления состоит из трех частей: реагирующей, подвижной

Рис. 31. Гидравлическая схема управления, синтезированная ме­ тодом отображения

145

и исполнительной. Каждая из этих частей имеет опреде­ ленное функциональное назначение. Например, исполни­ тельная часть гидроаппарата, состоящая из контактов, предназначена для коммутации потоков рабочей жидко­ сти, воздействующих на другие аппараты. Для реализа­ ции этой функции контакты гидроаппарата соединяются трубопроводами с теми аппаратами гидравлической сис­ темы, на которые эти контакты воздействуют. В сложных гидравлических системах имеется очень большое число трубопроводов, образующих сложную и запутанную про­ странственную систему связей, которая, будучи перене­ сенной в неизменном виде на плоскость чертежа, образу­ ет еще более сложную структуру. Свидетельством этому является простейшая принципиальная гидросхема, пред­ ставленная на рис. 31. Сложность и нерегулярность то­ пологии гидравлических принципиальных схем , создает дополнительные трудности при их проектировании, изу­ чении, наладке и поиске возникающих неисправностей.

Указанных недостатков лишены электрические прин­ ципиальные схемы. В электрических схемах аппараты уп­ равления изображаются разнесенным способом, т. е. реа­ гирующие части (катушки) АУ и их исполнительные ча­ сти (контакты) изображаются обособленно. При этом контакты располагаются непосредственно в коммутиру­ емых цепях, а их принадлежность тому или иному аппа­ рату указывается с помощью буквенных, буквенно-циф­ ровых или цифровых обозначений. Схема изображается в виде ряда параллельных цепей, что улучшает нагляд­ ность схемы, упрощает ее анализ и изучение. Часто зада­ ются адреса контактов путем нумерации цепей схемы, как например на рис. 30, а.

Используя не только структурные и функциональные аналогии, заложенные в методе отображения, но и топо­ логические аналоги в изображении принципиальных схем, удается значительно улучшить наглядность и про­ стоту анализа принципиальных гидравлических схем. Синтезированная методом отображения гидросхема (рис. 31), изображенная разнесенным способом с использова­ нием принципов графического представления электриче­ ских схем, дана на рис. 32.

Принципиальная гидравлическая схема (рис. 32), как и принципиальная электрическая схема (рис. 30, а), поз­ воляет легко проследить логические связи аппаратов управления, однако не дает никаких сведений о конст-

146

руктивных особенностях тех или иных аппаратов. Эти сведения, особенно для гидросхем, совершенно необхо­ димы на стадии наладки и эксплуатации, поэтому с принципиальной гидравлической схемой должна о обя­ зательном порядке выдаваться монтажная гидравличе­ ская схема. На монтажной схеме нужно детально пока­ зывать только конструкцию гидрозолотников с нумера-

I

2 2,5,5

6,6,6,7

1,2

5

6

7

Рис. 32. Гидравлическая схема управления, выполнен­ ная разнесенным способом

цией трубопроводов, а сами трубопроводы (связи) зада­ вать адресным способом с помощью таблиц, как это де­ лается в настоящее время для электрических схем.

Гидросхемы управления, синтезированные методом отображения, реализуются на двухпозиционных гидрозо­ лотниках с самовозвратом. Такой гидрозолотник являет­ ся базовым элементом, на котором строится гидравличе­ ская схема независимо от ее сложности. В то же время практические гидравлические системы содержат обычно большое число типов гидрозолотников, различающихся характером входного воздействия (ручное, механическое, электрическое, гидравлическое); числом позиций подвиж­ ной части (двух- трех-, четырех- и более позиционные); наличием фиксированного среднего положения; характе­ ром проточных элементов (с открытым и закрытым цент­ ром) и т. п. Кроме того, имеется большое число ориги­ нальных конструкций гидрозолотников, стандартных,

147

Г л а в а 3

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЫЧЕРЧИВАНИЯ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ

1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫЧЕРЧИВАНИЯ СХЕМ

Опыт конструкторских бюро показывает, что изготов­ ление, копирование, сверка и размножение технической документации требует трудовых затрат, часто сравнимых с трудовыми затратами ;на само проектирование и разра­ ботку этой документации. Кроме того, наличие ошибок в резко возросшем объеме технических документов неиз­ бежно причиняет убытки и ведет к потерям времени при изготовлении, наладке и эксплуатации объекта.

Автоматическое вычерчивание может разрешить две главные задачи — повышение производительности чер­ тежных работ и повышение качества чертежей. Произво­ дительность автоматизированного вычерчивания опреде­ ляется двумя факторами — трудоемкостью приготовле­ ния исходных данных и быстродействием чертежного ус­ тройства.

Быстродействие чертежных устройств определяется их конструкцией и параметрами — скоростью перемещения пишущего органа, скоростью считывания входной ин­ формации и ее расшифровки и т. д. Опыт показывает, что даже при небольших скоростях чертежных устройств они в силу автоматизма и непрерывности рабочего цикла дают выигрыш в производительности по сравнению с ручным вычерчиванием того же документа.

Высокое качество чертежа и почти полное исключе­ ние каких-либо ошибок, возникающих на стадии черче­ ния, обусловливается четкой унификацией знаков, букв, линий, размеров строк, пробелов и других элементов чер­ тежа. Отсутствие ошибок в процессе вычерчивания обу­ словливается тем, что сбои и неполадки, возникающие в чертежном автомате, приводят обычно к останову либо к полной непригодности чертежа, а не к появлению «не­

149