- •Введение
- •1. Роль метрологического обеспечения в автоматизированном машиностроительном производстве
- •1.1. Основные понятия метрологии, контроля и диагностики
- •1.2. Этапы развития машиностроения
- •1.3. Автоматизированное машиностроительное
- •1.4. Роль контроля и диагностики в автоматизированном машиностроительном производстве
- •2. Контроль и диагностика в автоматизированном производстве
- •2.1. Структура контрольно-измерительных систем
- •2.2. Значение контроля и диагностики
- •2.3. Общие принципы функционирования систем контроля
- •2.4. Контроль и диагностика технологического процесса
- •2.5. Диагностирование состояния режущего инструмента в автоматизированном производстве
- •2.6. Диагностирование состояния исполнительных
- •2.7. Внутрисхемный контроль и диагностирование
- •2.8. Контроль и диагностика на расстоянии
- •2.9. Использование искусственного интеллекта
- •3. Автоматизация измерений
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Информационные характеристики аск и ис
- •3.4. Системная реализация измерений и контроля
- •3.4.1. Системы автоматического контроля
- •3.4.2. Телеизмерительные системы автоматического контроля
- •3.4.3. Цифровые телеизмерительные системы
- •3.4.4. Токовые телеизмерительные системы
- •3.4.5. Мультиплицированные измерительные системы
- •3.4.6. Многоточечные измерительные системы
- •3.5. Автоматизированные системы научных исследований
- •3.6. Системы технической диагностики
- •4. Единая система промышленных приборов и средств автоматизации (есп)
- •4.1. Общие сведения о есп
- •4.2. Основы построения есп
- •4.3. Структура есп
- •4.4. Системы передачи измерительной информации
- •4.5. Техническая основа есп
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2. Контроль и диагностика в автоматизированном производстве
2.1. Структура контрольно-измерительных систем
Система автоматического контроля (САК) относится к важнейшей подсистеме ГПС, обеспечивающей, во-первых, требуемое качество продукции путем своевременного представления информации о параметрах заготовок, инструмента и оснастки, во-вторых, поддержание в работоспособном состоянии автоматических комплексов путем диагностирования технологического оснащения. САК является необходимым элементом безлюдной технологии и позволяет добиваться максимальной эффективности ГПС. По воздействию на объект контроль может быть прямой и косвенный, активный и пассивный. К перспективным следует отнести методы активного контроля в зоне обработки, позволяющие исключить появление брака с помощью своевременного введения корректирующих воздействий.
Металлообрабатывающее оборудование в целях его дальней шей автоматизации и рационализации должно быть снабжено периферийными приборами, осуществляющими контроль за станком, заготовкой и инструментом. Системы станка должны обладать способностью прогнозировать продолжительность работы его отдельных узлов, исходя из обеспечения изготовления качественной продукции. Такая цель долго была недостижимой, так как не было возможности объединить в один комплекс периферийные приборы, контроль технологических параметров и управление технологическим процессом. С развитием компьютеров саморазвитие станков стало реальностью. В настоящее время уже созданы и функционируют системы контроля и диагностики металлообрабатывающих станков. В этих системах периферийные приборы контролируют технологический процесс и подают информацию в компьютер, где информация обрабатывается и сравнивается с параметрами, которые характеризуют нормальную работу станка. Из сравнения этих двух сигналов делается заключение о качестве технологического процесса, что позволяет диагностировать состояние станка.
Технологический процесс характеризуется функционированием всех элементов станка и качеством выпускаемой продукции. Управление технологическим процессом может быть прямым и непрямым, а также непрерывным и периодическим. При этом диагностика может производиться с участием человека или автоматически.
Контрольно-измерительная система (система автоматического контроля САК) является важнейшим звеном автоматизированного производства. Эта система решает следующие задачи:
- получение и представление информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов, а также о состоянии технологической среды и производственных условий;
- сравнение фактических значений параметров с заданными;
- передача информации о рассогласованиях с моделями производственного процесса для принятия решений на различных уровнях управления ГПС.
Контрольно-измерительная система (КИС) должна обеспечивать:
- возможность автоматической перестройки средств контроля в пределах заданной номенклатуры контролируемых объектов;
- соответствие динамических характеристик КИС динамическим свойствам контролируемых объектов;
- полноту и достоверность контроля;
- надежность средств контроля.
Контрольно-измерительная система является неотъемлемой частью технического контроля. Согласно ГОСТ 20911-85 под техническим контролем понимается «проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям».
Объектами технического контроля являются продукция, процессы ее создания, применения, транспортирования, хранения, технического обслуживания и ремонта, а также соответствующая техническая документация.
Применительно к ГПС существует два важнейших термина:
- контроль технического состояния
- техническое диагностирование (поиск дефектов).
Технический контроль делится на:
- производственный контроль;
- эксплуатационный контроль.
Производственный контроль делится на:
- контроль качества продукции.
в свою очередь контроль качества делится на:
- продукция вспомогательного (подготовительного) производства;
- контроль продукции основного производства;
- входной;
- операционный;
- приемочный
- приемно-сдаточные испытания;
- периодические испытания.
Контроль технологических процессов
в свою очередь делится на:
- контроль основных технологических процессов;
- контроль процессов изготовления технологической оснастки;
- контроль технологической среды;
- непрерывный;
- периодический;
- регистрационный.
Эксплуатационный контроль делится на:
- контроль соблюдения эксплуатационной и ремонтной документации;
- контроль технического состояния и диагностирование с поиском дефектов;
- контроль основного технологического оборудования;
- контроль средств транспортно-накопительной системы (ТНС) и системы инструментального обеспечения (СИО);
- контроль средств автоматизированной системы управления (АСУ);
- параметрический;
- функциональное тестирование.
При создании КИС разработчику необходимо:
- установить основные принципы, которые будут заложены в КИС (централизация контроля, степень его автоматизации и совмещения с обработкой, использование статистических методов, полнота контроля и т.д.).
- выявить и оптимизировать номенклатуру и характеристики измеряемых параметров продукции, режимов работы элементов ГПС, работоспособности оборудования, приспособлений, инструментов;
- определить перечень информации и формы ее представления в КИС, а также из КИС в систему управления ГПС.
- выбрать средства измерений, обеспечивающие требуемую точность и надежность функционирования ГПС.
- определить характеристики надежности оборудования, приспособлений и инструмента, а также периодичность контроля и работоспособности;
- установить функциональные связи КИС в общей системе управления ГПС.
Типовая структура КИС ГПС включает три уровня:
Верхний уровень обеспечивает общий контроль совокупности автоматических ячеек для координации их взаимодействия, перестройки и ремонта, выдачу информации на пульт управления ГПС и решение таких задач как:
- получение, обработка и обобщение информации, поступающей с нижестоящего уровня (от ячеек).
- контроль объема и качества продукции и материально-технического обеспечения (материала, инструмента и т.д.).
- контроль за исполнением совокупности операций, выполняемых ячейкой;
- самоконтроль и контроль функционирования нижестоящего уровня.
Средний уровень обеспечивает контроль отдельной автоматической ячейки и представление на верхний уровень обобщенной информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов и составных частей ячейки. При этом решаются следующие задачи:
- получение и обработка информации о контролируемых параметрах объекта, параметрах функционирования ячейки и ее элементов, параметрах технической среды;
- передача информации на верхний уровень;
- контроль качества изготовления объекта обработки на элементарных автоматических системах, входящих в ячейку;
- контроль за исполнением операций;
- самоконтроль и контроль функционирования нижестоящего уровня.
Нижний уровень обеспечивает контроль объектов обработки, технического состояния и пространственного расположения составных частей элементарной автоматической системы (станка с ЧПУ, работа загрузки и т.д.). На этом уровне решаются задачи:
- получение и обработка информации о контролируемых параметрах и функциях объекта обработки и составных частей элементарной системы, передача информации на средний уровень;
- контроль за исполнением переходов;
- контроль функционирования составных частей элементарной системы;
- представление информации в систему технического обслуживания для прогнозирования отказов инструмента и оборудования.
Объектом контроля верхнего уровня является совокупность типовых ячеек (обрабатывающей, транспортной, складской, контрольно-измерительной, испытательной) и рабочее место оператора, а средством контроля - управляющий вычислительный комплекс на базе линии - ЭВМ.
Объектом контроля среднего уровня служит ячейка, состоящая из совокупности элементарных систем, а средством контроля - управляющий вычислительный комплекс на базе линии - ЭВМ.
Объектом контроля нижнего уровня являются составные части элементарной системы: управляющий орган, передаточное звено, исполнительный орган, объект обработки: Средства контроля: различные датчики.
КИС может функционировать в пяти режимах:
- запуск;
- рабочий (номинальный);
- наладочный (перестройки);
- плановый останов;
- аварийный.
Режим запуска начинается с опроса всех элементов и систем ГПС. При этом проводится диагностика их технического состояния, дается команда на выход всех систем в начальное положение, контролируется исполнение этой команды, проверяется наличие и коды инструментов и заготовок. В этом режиме задействованы все уровни контроля.
В рабочем режиме КИС обеспечивает контроль за качеством изготовления продукции, потоками изделий, инструментов, энергии, информации, функционированием вспомогательных систем, периодически контролирует техническое состояние элементов и систем ГПС.
В наладочном режиме управляющая информация поступает на ЭВМ верхнего уровня, которая принимает решения по системам контроля на среднем и нижнем уровням.
Режим планового останова - этот режим призван обеспечивать последующий запуск не с нуля, а с момента ее останова. Аварийный режим - инициируется (вызывается любым уровнем КИС.