О возможности использования демонстрационного стенда Siemens в учебном процессе

переходного процесса, со всеми его промежуточными управлениями и состояниями. При обучении нейросети входной вектор дополним значением интеграла п-го порядка У от ошибки между желаемым и текущим значениями, а в регулятор введем интеграл от эталонной траектории

Тестовый сигнал

а)

ОУ

TDL

TDL ф

-V

И НС -J-

ЭФ

"желаемое

TDL

^ ИНС

и

ОУ

У(к) *

б)

Рис.3. ПИН регулятор с интегральной моделью

Данный регулятор позволяет строить прогнозирующие модели с большим горизонтом прогноза. При этом на больших горизонтах с увеличением порядка интегрирования эталонной траектории увеличивается точность управления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Змеу К.В., Ноткин Б.С., Дьяченко П.А. Безмодельное прогнозирующее нейроуправление. //Мехатроника, автоматизация, управление. - 2006. - №9. - С. 8-15.

2. Martin Sanchez J.M., Rodellar J. Adaptive predictive control: from concepts to plant optimization. Prentice Hall, 1996.

Невмержицкий M.H., Обложко И.С., Змеу K.B.

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННОГО СТЕНДА SIEMENS В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Современные высококачественные электроприводы представляют собой сложные мехатронные узлы с сильно развитой информационной частью и программным обеспечением, позволяющим настраивать и контролировать сотни параметров. Методика наладки таких электроприводов существенно изменилась: с одной стороны назначение параметров, а также наблюдение в реальном времени и документирование динамических процессов существенно облегчены, с другой -невероятно возросшие возможности модификации электропривода способны поставить в тупик даже опытного наладчика. Зачастую возникает впечатление избыточности возможностей предоставляемых современным электроприводом в части наладки. Весьма вероятно, что значительная часть наладочных возможностей не будет востребована на практике, хотя бы потому, что для их реализации нужно достаточно глубоко изучить техническую документацию, объем которой иногда превышает несколько тысяч страниц текста на иностранном языке.

Отмеченные обстоятельства предъявляют новые требования к построению практической составляющей дисциплин высшей школы, посвященных электроприводу. Следует искать разумный баланс между изучением и освоением широких наладочных возможностей современного электропривода и способностью к их осознанию на студенческом уровне.

В докладе рассматриваются возможности использования демонстрационного стенда фирмы Siemens с электроприводами Simodrive 611U в курсе "Электроприводы станков и промышленных роботов" для студентов специальности "Автоматизация технологических процессов (в машиностроении)".

Демонстрационный стенд содержит два независимых сервопривода Simodrive 611U, ориентированных на использование в станках с ЧПУ. В состав стенда входит контроллер S7 317Т . Эта модель контроллера является технологической модификацией серии контроллеров высокого уровня. Контроллер специализирован под управление приводами.

Работа с приводом ведется через специализированный программный интерфейс - SimoComU. Интерфейс предназначен для параметрирования, ввода в эксплуатацию и тестирования сервопривода. Для работы с приводом SimoComU должен быть установлен на PC. Коммуникация привода и PC осуществляется через интерфейс RS232.

Задачи и функции, выполняемые с помощью SimoComU:

• проверка соединения PC с приводом (отображение соединения, проверка наличия соединения);

• ввод в действие привода;

• оптимизация параметров регуляторов контуров управления;

• обновление/откат версии микропрограммного обеспечения привода (firmware), необходимое для гибкой работы через интерфейс;

• движение осей привода;

• диагностика состояния привода;

• разнообразная диагностика режимов эксплуатации привода (состояние тестовых разъемов, тестовые функции, регистрация переходных характеристик);

• сохранение результатов (сохранение параметров в привод, сохранение в файл, печать).

С помощью встроенного инструмента SimoComU позволяет исследовать логарифмические частотные характеристики отдельных элементов привода, а также контура тока и контура скорости (рис.1).

Speed ссгг.гз.11ег 1-е 70.000

13В]

Speed ccntroll

leo.ooo

4001.954 Hz

Рис.1: Логарифмические частотные характеристики объекта регулирования в контуре скорости

БипоСоти позволяет обращаться к параметрам регуляторов каждого из контуров привода, вести их последовательную настройку, что дает возможность тонко отладить динамику осей привода (рис.2).

2*Ьзо1иге actual current Эпуе A 1 \.nrreri^ s'er.point 1q j-l3titg1 tfcg Drive А [А ]

Рис.2: Переходный процесс в контуре тока.

Для оптимизации параметров регуляторов применимы автоматический и экспериментальный методы настройки. БтоСоти позволяет проводить параметрическую настройку четырехкаскадной фильтрации сигнала в канале задания тока (рис.3). Применение фильтров положительно сказывается на динамике привода, особенно при наличии резонансов в механической части.

Рис.3: Логарифмические характеристики трехкаскадного настроенного фильтра

Независимо от программного интерфейса привода SimoComU существует более эффективный и расширенный инструмент для работы с приводами подобного класса, именуемый S7 Technology. S7 Technology встроен в операционную среду Simatic Manager. Редактор технологических данных содержит все отладочные и диагностические функции, применяемые в SimoComU, а так же позволяет настроить работу осей привода с функционально зависимыми характеристиками. Помимо того, он автоматически включает образы технологических объектов (настроенных приводов) в проект управления всей системы автоматизации.

Лабораторные работы с использованием стенда SIEMENS предлагается построить по нескольким дисциплинам следующим образом:

"Электроприводы станков и промышленных роботов":

• освоение программного интерфейса SimoComU:

S ознакомление с возможностями программной среды;

S изучение элементов структуры привода и исследование переходных процессов в них.

• идентификация элементов привода:

S путем измерения переходных процессов с выхода интересующего элемента в отдельных точках структуры привода;

•S по реакции объекта на входное воздействие.

• настройка структуры подчиненного регулирования:

S автоматическая настройка контуров тока и скорости;

S ручная настройка контуров тока и скорости.

"Автоматизация технологических процессов в машиностроении":

• ознакомление со средой Simatic Manager реализующей идею Totally Integrated Automation;

• принципы создания программных проектов автоматизации;

• освоение технологической части проекта и работа в S7 Technology.

Использование демонстрационного стенда Siemens и упомянутого программного обеспечения позволяет значительно повысить эффективность практической подготовки студентов.