7. Системы программного управления электроприводов

7.1. Общие сведения. Классификация

На практике находят широкое применение СУЭП, работающие по заранее заданной программе. Такими системами оборудуют, например, подъемно-транспортные машины, в частности, шахтные подъемные установки, промышленные манипуляторы и роботы, ряд металлорежущих и деревообрабатывающих станков.

По принципу управления системы программного управления (СПУ) делят на разомкнутые и замкнутые (с обратной связью).

В разомкнутых системах управляющее воздействие, например, напряжение питания электропривода постоянного тока подъемной машины, вырабатывается только на основании задающего воздействия - напряжения на выходе командоаппарата, изменяющегося в соответствии с заданной тахограммой движения подъёмного сосуда. Такие системы характеризуются простотой реализации, но не обеспечивают высокой точности управления.

Для повышения точности широко применяют замкнутые СПУ. В них управляющее воздействие вырабатывается по результатам сопоставления изменяющегося по программе задающего воздействия с сигналом обратной связи, пропорциональным фактическому значению управляемой величины.

По способу задания программы СПУ делят на аналоговые и с числовым программным управлением.

В первых в качестве программоносителей используются задающие потенциометры, копиры, кулачки, упоры, т.е. в них программа работы управляемого объекта физически материализована.

Недостатком аналоговых СПУ является сложность быстрой переналадки оборудования путём смены программы работы.

Поэтому широкое применение, в частности в электроприводах металлорежущих станков, получили системы с числовым программным управлением (ЧПУ).

В настоящее время системы с ЧПУ выполняются преимущественно на базе средств микропроцессорной техники – микроЭВМ, программируемых микропроцессорных контроллеров.

Как показывает практика, применение систем с ЧПУ в металлообработке позволяет поднять производительность труда в 5-6 раз.

По технологическим признакам, в зависимости от функционального назначения оборудования, СПУ делят на позиционные, контурные и универсальные (комбинированные или позиционно-контурные).

Позиционные системы предусматривают фиксацию с высокой точностью рабочего органа механизма в заданных точках пути. Такая функция характерна, например, для сверлильных и расточных станков. Электропривод в таких СПУ должен обеспечивать регулирование скорости и обладать благоприятными динамическими качествами, облегчающими позиционирование.

Разработка системы позиционирования предполагает решение задачи автоматического точного останова электропривода.

Контурные СПУ обеспечивают перемещение рабочего органа по заданной плоской или пространственной траектории. Такая задача возникает, например, в установках для раскроя материалов, фрезерных станках для обработки штампов и пресс-форм, сварочных автоматах и т.п.

С развитием ЧПУ, в частности в металлообработке, заметно стираются грани между позиционными и контурными СПУ. Это связано с широким применением многооперационных универсальных станков, на которых производят обработку различного вида (сверление, расточку, фрезерование и т. п.).

В этих случаях применяют универсальные системы управления. Они характеризуются тем, что от программы помимо геометрической информации задаётся большое число технологических и вспомогательных команд (смена инструмента, изменение скоростей, включение и выключение охлаждения и др.), позволяющих полностью автоматизировать цикл обработки детали на станке.