1.1.4 Методы контроля в гибких производственных система

Гибкая производственная система — это комплекс технологических средств, состоящих из одного-двух (не более) многоцелевых станков с ЧПУ или других металлорежущих станков с ЧПУ, оснащенных механизмами автоматической смены инструмента, автоматической смены заготовок и транспортирования их со склада до зоны обработки с помощью различных транспортных средств, например самоходных роботизированных тележек. Этот комплекс связан с единым математическим обеспечением, способствующим работе оборудования в автоматическом режиме с минимальным участием человека.

Рис 1.5 Организационная структура ГПС

  В результате системного проектирования и реализации единой процедуры управления в концептуальной модели ГПС все программно-управляемое оборудование, входящее в состав ГПМ и оснащенное встроенными микроЭВМ (станки с ЧПУ, автоматические транспортно-складские системы, автоматические контрольно-измерительные системы и т.д.), работает во взаимосвязанных и взаимообусловленных режимах. Методологической основой ИАСУ ГПС в рамках единой классификаторов процедур управления, для которых являются: а) согласование и адаптация составляющих компонентов ИАСУ ГПС путем выбора принципов и схем комплексно-автоматизированной технологии; б) выбор состава и режимов работ автоматического и роботизированного технологического оборудования, функциональной, организационно-экономической, организационно-технологической, информационной структур; в) разработка общей алгоритмической модели функционирования в составе компонент (САПР, АСНИ, АСТПП, автоматизированной системы организационно-экономического управления (АСОЭУ), АСУ и др, пример на рис 1.6.

Рис 1.6 Алгоритмическая модель функционирования ГПС

Лабораторная работа № 1 «Проверка приборов прямым и обратным ходом»

Тема: ИЗУЧЕНИЕ И ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ.

Задание:

1. Изучить методы измерения и устройство напоромеров и манометров, тензометрических преобразователей давления, образцовых приборов: микроманометров и грузопоршневых манометров.

2. Ознакомиться со схемой установки и размещением приборов на лабораторном стенде, обязательной формой протоколов, приведенных в Приложении 1.

3. Провести работу в следующей последовательности:

3.1. Произвести поверку показаний напоромера во всех оцифрованных отметках шкалы

3.2.Произвести поверку показаний пружинного манометра и комплекта - преобразователь АИР-10 - ИРТ с использованием грузопоршневого манометра.

3.3.Произвести поверку показаний АИР-20 в точках 0; 25; 45; 75; 100 кПа.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Принципиальная схема лабораторной установки и размещение приборов на лабораторном стенде представлены на рис.1.7. На стенде установлены поверяемые приборы: напоромеры мембранные, пружинный манометр, преобразователи давления АИР-10 и АИР-20, образцовые приборы: микроманометр и образцовый манометр, вторичные приборы ИРТ.

Рис. 1.7 Общий вид лабораторного стенда

С помощью пневматических тумблеров в положении «От» давление воздуха подается на поверяемые приборы: напоромер мембранный профильный НМП, мембранный напоромер НМ. Давление на входе НМП, 4НМ и микроманометра ММН, являющегося образцовым прибором, создается с помощью сильфона при вращении ручки 1. При этом пневмотумблер 2 должен быть в положении «Зак», отключая приборы от атмосферы. На двух колонках грузопоршневого эталонного манометра установлены два поверяемых прибора: пружинный манометр М и преобразователь давления АИР-10, токовый сигнал (4 – 20)мА которого измеряется миллиамперметром ИРТ. Пружинный манометр и АИР-10 имеют диапазон измерения (0 – 600)кПа, этот диапазон показаний имеет также ИРТ. Манометр (М) и комплект АИР-10 – ИРТ поверяются с помощью образцового грузопоршневого манометра МП-60, на котором они установлены. Сигнал преобразователя давления АИР-20/М2 измеряется миллиамперметром ИРТ. Преобразователь имеет выходной токовый сигнал (4 - 20)мА и диапазон измерения 100кПа. На преобразователь подается компрессорный воздух, давление которого изменяется редуктором 3 и измеряется образцовым манометром МО. Напряжение питания на стенд и ИРТ подается при включениит тумблера «Общ» и тумблеров «ИРТ 1»,»ИРТ 2».

ПОРЯДОК И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Поверка напоромера. Для выполнения работы при открытом пневмотумблере 2 проверяют начальные показания поверяемого напоромера и микроманометра при атмосферном давлении на их входах. При отклонении показаний от нулевого значения производится корректировка приборов. У микроманометра корректировка производится путем изменения положения прибора, а у напоромера смещением показывающей стрелки. Затем приборы отключаются от атмосферы и напорным устройством 1 устанавливаются показания напоромера во всех оцифрованных отметках шкалы Рз. Фиксируются показания микроманометра

при повышении Р1 и снижении Р2 давления (прямой и обратный ход). Измеренные значения заносятся в табл.1.

Погрешность (Δ1,2 Па) напоромерарассчитывается как:

Δ1,2 = Р1,2 - Рз

Вариация (Н, Па) показаний рассчитывается как:

Н=|Р1- Р2|

Абсолютная погрешность (Δпр Па) и вариация (Н, Па) не должны превышать:

Δпр=γпр*DР /100, где γпр – предел допустимой приведенной погрешности напоромера, указанный на шкале, DР - его диапазон измерения.

Поверка показаний пружинного манометра и комплекта преобразователь АИР-10 – ИРТ. Для выполнения работы вначале проверяются показания манометра и преобразователя при отсутствии избыточного давления, для чего открывается клапан в масленке грузопоршневого манометра. ИРТ, соединенный с АИР-10, должен показать 4 мА , а пружинный манометр 0. Затем масленку закрывают и с помощью грузов создают давления Рд = 100; 200; 300; 400; 500; 600 кПа. Следует учитывать, что поршень с тарелкой для размещения грузов создает давление 100 кПа, при этом поршень с помощью винтового пресса должен быть поднят до совпадения белой риски на стойке с нижней кромкой тарелки и вращаться рукой по часовой стрелке. Каждый дополнительный груз, положенный на тарелку, увеличивает давление на 100 кПа. Все выделенные выше операции должны иметь место при установке каждого груза.

Испытания манометра и преобразователя проводятся при повышении давления Рд и его снижении.

Используя значения Р1 , Р2 показаний манометра и комплекта, рассчитываются погрешности приборов, а – вариация их показаний. Полученные значения погрешностей сопоставляются с паспортными значениями пределов допускаемых погрешностей пружинного манометра, комплекта АИР-10 с ИРТ.

Приведенная погрешность комплекта не должна превышать:

γк=γАИР + γирт, а абсолютная погрешность и вариация: Δк= γк·Dр/100.

Поверка АИР-20. Поверка АИР-20, выходной ток которого измеряется ИРТ, производится при значениях давления воздуха Роб, равного 0;25;50;75;100 кПа, создаваемого компрессором и устанавливаемого по показаниям образцового манометра МО. Давлению Р_об соответствует расчетное значение тока Iр, определяемое как:

Iр = Iн + Роб · (Iк - Iн) / (Рк - Рн),где Iк, Iн, Рк, Рн - значения конечного и начального пределов изменения выходного тока и измеряемого давления.

Результаты испытаний заносятся в табл.5. Показания АИР-20. I1, I2 снимаются при прямом и обратном ходе изменения давления.

Полученные погрешности в мА сравниваются с пределом допустимых погрешностей.

ОТЧЕТ ПО РАБОТЕ

Отчет по работе должен включать:

- краткое содержание лабораторной работы, ее задачи;

- структурную схему испытуемых приборов;

- протоколы испытаний в соответствии с приведенной в Приложении 1 формой поверкой;

- расчет пределов основной приведенной и абсолютной

погрешности испытуемых приборов и комплекта;

- заключение по итогам поверки приборов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислите единицы измерения давления и соотношение

между ними.

2. Какие упругие чувствительные элементы вы знаете?

3. Каково устройство мембранных напоромеров и тягомеров?

4. По какой формуле рассчитывается давление, измеряемое

микроманометром ММН?

5. Каково устройство пружинного манометра?

6. Изложите принцип действия эталонного грузопоршневого

манометра.

7. Каково устройство тензометрических преобразователей

давления?

8. Чем отличаются преобразователи АИР-10 от АИР-20?

9. Какие модификации АИР-20 вы знаете?

Протокол испытаний напоромера

Тип напоромера. . . . . . Диапазон измерения. . .

Класс прибора. . . . .

Образцовый прибор. . . . . . Таблица 2

Протокол испытаний пружинного манометра

Тип прибора…….. ….пределы измерения . . . . . …..

Предел основной приведенной погрешности . . . . . . . . .

Тип образцового манометра. . . . погрешность. . . . . . .

Таблица 3

Протокол испытаний измерительного комплекта

с преобразователем давления АИР-10 и измерителем ИРТ

Тип преобразователя давления…….. ….пределы измерения . . . . . ….. ..,

диапазон выходного токового сигнала … . . .

Предел основной приведенной погрешности . . . . . . . . . .

Тип вторичного прибора . . . . . ……… приведенная погрешность. . . . .

Тип образцового манометра. . . . погрешность. . . . . . . Таблица 4

Протокол испытаний преобразователя давления АИР-20

Тип преобразователя давления…….. …., пределы измерения . . . . . ….. ..,

диапазон выходного токового сигнала … . . .

Предел основной приведенной погрешности . . . . . . . . . .

Тип вторичного прибора . . . . . ……… , приведенная погрешность. . . . .

Тип образцового манометра. . . . , погрешность. . . . . . . Таблица 5

Практическое занятие № 1 «Определение погрешности измерений»

Цель: научиться определять абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерений.

Теоретическое обоснование работы:

А

∆ = А - А_д

бсолютная погрешность ∆.

, где А – измеренное значение, А_д – истинное (действительное) значение.

Относительная погрешность δ.

или

Приведенная погрешность γ.

, где А_max – верхний предел шкалы прибора.

Примеры решения задач:

1). Определить погрешность при измерении тока амперметром на 30 А, класса точности 1,5, если он показал 10 А.

Д ано: Решение:

I_max = 30 A

I = 10 A

кл. т. = 1,5

Найти:

∆, δ, γ -? ∙100 = 4,5%

Ответ: ∆ = 0,45 А; δ = 4,5%; γ = 0,015

Практическое занятие № 2 «Определение класса точности приборов»

Цель: научиться находить класс точности электроизмерительных приборов.

Теоретическое обоснование работы:

Принцип действия магнитоэлектрических приборов (рис.1.8) основан на взаимодействии поля постоянного магнита 1 и проводников в виде рамки 2, расположенных на стальном сердечнике 4, по которым протекает измеряемый ток I. Сила F, с которой магнитное поле постоянного магнита (N-S) действует на рамку с током I, зависит от величины тока I и магнитной индукции поля B = S, где S – площадь рамки, а  - магнитный поток. В результате силового воздействия постоянного магнитного поля на рамку с током создается вращающийся момент М_вр = сI, (с – коэффициент пропорциональности), который заставляет рамку 2 вращаться. Поскольку стрелка 3 измерительного прибора жестко связана с осью рамки, стрелка прибора начинает перемещаться. Момент М_вр при определенном угле поворота уравновешивается противодействующим моментом М_пр, создаваемым пружиной 5. Стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов М_вр = М_пр. Угол поворота стрелки:

 = с·I

прямо пропорционален величине измеряемого тока I, следовательно, шкала магнитоэлектрического прибора равномерная.

Рис. 1.8 Устройство прибора магнитоэлектрической системы.

Направление вращающегося момента, определяемое по правилу левой руки, изменяется, если ток меняет свое направление, поэтому на клеммах прибора обязательно указывается полярность (+ и -) для правильного включения прибора (отклонение стрелки от нуля слева направо.

Если такой прибор включить в цепь переменного синусоидального тока, то на его измерительную катушку (рамку) будут действовать быстро изменяющиеся по величине и направлению силы, среднее значение которых равно нулю. В результате стрелка прибора не будет отклоняться от нулевого положения. Поэтому для измерений в цепях переменного тока магнитоэлектрические приборы можно применять только со специальными преобразователями.

Достоинства приборов данной системы: высокая точность измерений; равномерная шкала; незначительное потребление энергии; малая чувствительность к посторонним (наведенным) магнитным полям.

Недостатки: необходимость применения специальных преобразователей для измерений в цепях переменного тока; чувствительность к перегрузкам.

К ласс точности магнитоэлектрических приборов 0,5-1,5. Чаще всего они применяются для измерения напряжения, тока и сопротивления в цепях постоянного тока. Условное обозначение прибора магнитоэлектрической системы показано на рис. 1.9.

Рис 1.9 Условное обозначение прибора