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.

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 см 3 ), 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 РВ0Х, 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.