Современная электроника №5/2022

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 Программная часть системы управления На рис. 7 показана программа систе- мы управления. Система управления была разработана с помощьюматема- тической модели. Описание программных блоков: 1. блок «Входные данные» собирает значения с датчиков и передаёт в программу; 2. блок «Служебные блоки» – функцио- нальный блок «БКИН», который по- казывает напряжение на выходе из блока; 3. блок «Стойка ввода аналоговых па- раметров для 4HZ02» не использует- ся в системе; 4. блок «Система управления» – схе- матичное представление системы управления; 5. блоки из базы данных отправляют на другуюмашину параметры, которые получают с цифрового двойника; 6. блок «Выходные данные» передаёт сигналы из программы на датчики. Визуализация цифрового двойника Цифровой двойник будет делать четыре предсказания: ● сколько материала осталось на скла- де (будет учитываться, сколько шли- фовальных кругов было использова- но и сколько осталось); ● через какое время необходимо сделать правку (правка круга бу- дет зависеть от того, насколько часто происходила балансиров- ка круга); ● когда наступит дисбаланс круга; ● готовность круга к работе (шлифо- вальный круг с каждой правкой ста- новится меньше по размерам, при- мерно на 5 процентов от начального состояния). ЦД будет выдавать значения дисба- ланса круга, а система управления будет исправлять дисбаланс. На визуализации показана модель ЦД, которая выполняет балансиров- ку шлифовального круга (рис. 8 смо- трите в электронной версии журнала). На визуализации есть кнопка включе- ния и выключения ЦД, также есть лам- па, которая загорается при аварии, и кнопка для сброса аварийного режи- ма. Дополнительно показан график правки и окно, где выводится количе- ство правок за весь жизненный цикл шлифовального круга, также есть кнопка сброса правки. Кнопка сброса правки нужна для обнуления значения правки – это будет происходить, если система автоматически не будет сбра- сывать значение после выполнения замены шлифовального круга. Состо- яние круга зависит от его правки, при каждой правке шлифовальный круг в среднем теряет 5 процентов от своих предыдущих размеров. Окно «Состоя- ние станка» показывает число 1, если станок включен, и значение 0, если ста- нок выключен. Информацию о станке ЦД получает от системы управления. Окно «Остаток на складе» и «Израсхо- довано материала» берётся из базы дан- ных, которая ведёт подсчёт количества материала, база данных показана на рис. 2. Модель балансировки показы- вает, на какой угол происходит откло- нение шлифовального круга. Приме- ры работы ЦД представлены на рис. 8, 9 (смотрите в электронной версии жур- нала). Визуализация системы управления (СУ) На визуализации СУ показана балан- сировка шлифовального круга, на кото- рой будет загораться сигнал о том, включён или выключен станок. Пока- зывается, в каком состоянии находит- ся балансир (в работе/включен/готов), также есть окна, на которых виден теку- щий, допустимый и программный дис- баланс круга. Кнопки выбора режи- ма работы балансировки нужны для выбора ручного или автоматического режима, также есть лампочка аварии и кнопка сброса аварии, сигнал правки. Измерения колебаний показывает шка- ла, где отклонение может быть на 3 гра- дуса вправо и 3 градуса влево. Пример работы СУ представлен на рис. 10, 11 (смотрите в электронной версии жур- нала). Заключение В процессе работы были изучены принципы технологического процес- са шлифования деталей типа «вал». В результате работы был проведён срав- нительный анализ оборудования и спроектированы система управления и цифровой двойник процесса баланси- ровки шлифовальных кругов. Предло- женный цифровой двойник прогнози- рует и мониторит входные и выходные данные технологического процесса балансировки шлифовального круга, а также записывает в базу данных зна- чения, которые обрабатывает цифро- вой двойник. Применение разработан- ной системы позволит добиться более точной обработки деталей типа «вал» и тем самым снизить затраты и время на обработку деталей. Какими бы точными ни были стан- ки, процесс шлифования всегда сопро- вождается различными возмущения- ми, поэтому дальнейшее повышение точности шлифования возможно лишь с применением автоматическо- го управления и диагностики, чем и определяется актуальность данного исследования. Для диагностики про- цесса была предложена схема расчё- та, которая позволила теоретически исследовать поведение неуравнове- шенного шлифовального круга в про- цессе работы с учётом упругих свойств абразива. Рис. 6. Структурная схема системы управления Рис. 7. Система управления на стенде завода «ФИЗПРИБОР»