Роботы и автоматизация производства

 

Оглавление

Предисловие

1. Подготовка к автоматизации

    1.1. Влияние конкуренции

    1.2. Конструирование для автоматизации

    1.3. Стабильность процессов

    1.4. Обеспечение надежности оборудования

    1.5. Серийность производства

    Выводы

    Упражнения и вопросы

2. Элементы автоматизации

    2.1. Датчики

    2.2. Анализаторы

    2.3. Исполнительные устройства

    2.4. Приводы

    Выводы

    Упражнения и вопросы

3. Механизация манипулирования деталями

    3.1. Подача изделий

    3.2. Исследование процесса подачи деталей

    Выводы

    Упражнения и вопросы

4. Автоматическое производство и автоматическая сборка

    4.1. Сборочные установки

    4.2. Производительность и время производства

    4.3. Буферный склад

    Выводы

    Упражнения и вопросы

5. Числовое программное управление, автоматизированное проектирование и изготовление с помощью ЭВМ

    5.1. Преимущества числового программного управления

    5.2. Машинные коды

    5.3. Оси координат

    5.4. Программирование в приращениях и в абсолютной системе координат

    5.5. Контроль перемещений

    5.6. Программирование для ЧПУ

    5.7. Прямое числовое программное управление

    5.8. Числовое программное управление от ЭВМ

    5.9. Иерархическое программное управление

    5.10. Комплексная система автоматизированного проектирования и изготовления с помощью ЭВМ

    Выводы

    Упражнения и вопросы

6. Промышленные роботы

    6.1. Геометрия робота

    6.2. Приводы роботов

    6.3. Контроль перемещений

    6.4. Оснащение робота

    6.5. Программирование

    6.6. Возможности очувствления

    6.7. Технические характеристики

    6.8. Области применения роботов и обоснование экономической целесообразности их использования

    Выводы

    Упражнения и вопросы

7. Обучение робота выполнению работ

    7.1. Мир роботов и мир реальности

    7.2. Методы программирования

    7.3. Язык ВАЛ

    7.4. Язык АРМБейсик

    Выводы

    Упражнения и вопросы

8. Внедрение роботов

    8.1. Оценка проекта роботизации

    8.2. Планирование

    8.3. Дооснащение

    8.4. Моделирование и испытание

    8.5. Установка

    8.6. Отношение руководства и рабочих

    8.7. Техническое обучение

    Выводы

    Упражнения и вопросы

9. Использование роботов в промышленности

    9.1. Сварка

    9.2. Загрузка технологического оборудования

    9.3. Окраска распылением

    9.4. Сборка

    Выводы

    Упражнения и вопросы

10. Промышленные логические системы управления

    10.1. Таблицы истинности

    10.2. Булева алгебра

    Выводы

    Упражнения и вопросы

11. Графическая интерпретация логических функций

    11.1. Логические схемы.

    11.2. Лестничные логические схемы

    11.3. Таймеры

    11.4. Временные диаграммы

    Выводы

    Упражнения и вопросы

12. Программируемые контроллеры

    12.1. Что представляет собой ПК?

    12.2. Специальные устройства ПК

    12.3. Программирование ПК

    12.4. Программы пользователя

    12.5. Управление промышленными роботами

    12.6. Преимущества ПК

    12.7. Недостатки ПК

    Выводы

    Упражнения и вопросы

13. ЭВМ для управления в реальном времени

    13.1. Уровни реализации

    13.2. Концепции управления

    13.3. Интерфейс производственного оборудовании

    13.4. Прерывания

    13.5. Программирование управляющей ЭВМ

    Выводы

    Упражнения и вопросы

14. Микропроцессоры

    14.1. Преимущества микропроцессоров

    14.2. Микропроцессоры и микроЭВМ

    14.3. Интегральные схемы

    14.4. Структура микропроцессора

    14.5. Программирование

    14.6. Применение микропроцессоров

    Выводы

    Упражнения и вопросы

15. Перспективы и этические проблемы автоматизации

    15.1. Гибкие производственные системы (ГПС)

    15.2. Групповая технология

    15.3. Производство с комплексным управлением от ЭВМ

    15.4. Самовоспроизводящиеся системы

    15.5. Датчики типа кошачьих усов

    15.6. Этические проблемы автоматизации

    Выводы

    Упражнения и вопросы

Приложение А

Приложение В

Приложение С

Ответы к упражнениям

Список литературы

 

 

Предисловие, краткое описание

Промышленные роботы стали общепризнанным символом движения за автоматизацию производства, причем их место обсуждается уже десятилетиями. Однако, несмотря на всю свою сенсационность, сегодня не они являются самым значительным достижением в области автоматизации производства. За кулисами находятся программируемые контроллеры, микропроцессоры, ЭВМ, управляющие технологическими процессами, и логические системы управления, пользующиеся даже большим успехом и шире применяющиеся в этой области, чем роботы. В то же время все перечисленные устройства могут рассматриваться как члены одной семьи оборудования для гибкой автоматизации, меняющей сегодня систему промышленного производства. В книге описана взаимосвязь между всеми этими устройствами, входящими в автоматизированную систему  производства.

О роботах написано много книг, однако в основном в них дано лишь схематичное представление о предмете. Назрела необходимость в учебнике для технических колледжей. Предлагаемая книга изобилует примерами, в конце каждой главы приведены вопросы и упражнения для домашних и классных занятий.

Основное внимание в книге уделено применению роботов и автоматизированных производственных систем, а не их проектированию. Автор попытался сделать книгу полезной для инженеров, технологов и управленческого персонала. Познания из областей высшей математики и программирования для ЭВМ необязательны для понимание материала, но некоторые упражнения составлены в расчете на студента, имеющего такую подготовку.

В прилагаемом к изданию руководстве даны объяснения к упражнениям и приведены рекомендации по отбору классных заданий в соответствии с предполагаемым составом обучающихся.

Этой книгой можно пользоваться для проведения курса обучения, включающего или не включающего лабораторные занятия. Даже при отсутствии какого-либо оборудования читатель в состоянии проработать все упражнения и понять все темы. Если лабораторные занятия предусмотрены в курсе обучения, руководства по эксплуатации имеющегося оборудования будут полезным дополнением к учебнику. В отличие от роботов промышленные программируемые контроллеры, микропроцессоры и микроЭВМ для управления технологическими процессами недороги, что делает доступным организацию интересных лабораторных работ. Имеются также дешевые настольные демонстрационные роботы. Не следует упускать из виду имеющиеся прекрасные аудиовизуальные пособия для сопровождения материала учебника.

Многие читатели, имеющие отношение к промышленности, хотели бы знать, как начать внедрение роботов и автоматизацию производства — в книге они найдут некоторые предпосылки. В гл. 1 описаны конструктивные особенности изделий и характеристики процессов управления, способствующие увеличению потенциала автоматизации. Иногда подготовка к автоматизации больше дает для повышения эффективности производства на фирме, чем сама автоматизация, о чем свидетельствуют приведенные в тексте примеры из практики. В гл. 2 доступным языком описаны составные части роботов и автоматизированных систем, о которых рассказано в последующих главах. Наличие механизированной подачи, перемещения и ориентации изделий (гл. З) во многих случаях важно и при применении роботов, в то же время принципы, изучаемые в этой главе, могут быть применены и при работе вручную. Гл. 4 посвящена автоматическим линиям для обработки и сборки изделий, включая анализ надежности интегрированных автоматизированных систем. Разбираться в этом анализе необходимо для понимания последующих глав о робототехнике. В гл. 5 речь идет о станках с программным управлением, предшественниках промышленных роботов и прародителях гибкой автоматизации. Гл. 6—9 полностью посвящены промышленным роботам: их описанию, программированию, внедрению и использованию. В гл. 10 и 11 описаны и проанализированы промышленные логические системы управления — на сегодняшний день наиболее универсальный и широко используемый инструмент автоматизации производства. Эти системы используются и для управления самими роботами, хотя широкая публика видит только робот. В гл. 12 представлены ПК (программируемые контроллеры, а не персональные компьютеры). Использование ПК — наиболее популярный способ внедрения промышленных логических систем управления. Концепцию этих устройств легко понять, владея основами, изложенными в гл. 10 и 11. Проработав гл. 12, читатели сами будут в состоянии создать специализированный робот из стандартных компонентов в противовес предлагаемым готовым покупным промышленным роботам. ЭВМ, управляющие технологическими процессами (гл. 13), используются для управления группами роботизированных ячеек, производственными линиями и даже целыми заводами. В то же время существуют децентрализованные системы, управляемые малогабаритными недорогими микропроцессорами (гл. 14), что является технологическим открытием и движущей силой автоматизации и роботизации. В заключительной гл. 15 введено понятие объединения роботов и систем автоматизации промышленности, рассказано о гибких производственных системах (ГПС) групповой технологии и производствах с комплексным управлением от ЭВМ. В гл. 15 исследованы и проанализированы вопросы этики робототехники и производственной автоматизации.

Книга является начальным курсом производственной автоматизации. Для инженерных специальностей лучше всего начинать изучение вопросов робототехники и автоматизации производства на ранней стадии обучения. Затем студенты, желающие пройти специализацию, могут прослушать следующие курсы более высокого уровня по автоматизированному проектированию и изготовлению с использованием ЭВМ, производствам с комплексным управлением от ЭВМ, ГПС, вычислительной технике или специальные курсы по робототехнике в зависимости от оснащенности лабораторий. Книга может оказаться полезной для высшего управленческого аппарата как в производственной, так и в административной сфере. Предварительный черновой вариант курса хорошо зарекомендовал себя при преподавании на уровне выпускников при привлечении дополнительной литературы и результатов исследований.

Я признателен студентам, работникам и представителям промышленности, сотрудничающим в Центре робототехники и автоматизации Арканзасского университета за их идеи, проекты и опыт, использованные при создании книги. Особой благодарности заслуживает г-н Дэйв Бет, представитель фирмы «Зингер», являющийся членом университетского Центра по промышленности. Во многом помогли также директор Центра профессор В. Рейфер и один из его основателей профессор Р. Элирсон. Конструктивная критика и полезные предложения были получены от рецензентов Д. Бедворта, М. Кейса, Д. Кимблера и X. Янга. Заслуживают особого упоминания Д. Батсон, Д. Ранни, В. Сариана, А. Янг, Д. Чемпион, Д. Дуглас и Р. Симе. Большую помощь оказал П. Росато из фирмы «Юнимейшен — Вестингауз», предоставив в наше распоряжение много иллюстраций и примеров. Неоценимы были многие таланты моей жены Вики, которая не только перепечатывала рукопись, но также была моим советником и техническим редактором с начала до конца работы.

Р. Асфаль

Скачать книгу:
Роботы и автоматизация производства — Асфаль Рей