1. Repository at ChSTU
  2. Випускні кваліфікаційні роботи
  3. Бакалавр
  4. 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6316
Title: Автоматизована система управління комплексом обробки деталей в машинобудуванні
Authors: Чичужко, Марина Володимирівна
Семиз, Володимир Юрійович
Issue Date: Jun-2023
Abstract: У кваліфікаційній роботі бакалавра була розроблена схеми управління спеціалізованою системою комплексу різки металу, яка керується програмою з персонального комп’ютера за допомогою LPT порту. В роботі виконанні такі завдання: розроблена структурна схема управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу; розроблена електрична принципова схема управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу; підібрана програма для керування схемою управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу; розроблений алгоритм роботи схеми управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу; розроблена часова діаграма роботи схеми управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу; здійснено вибір і обґрунтування елементної бази схеми управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу.
URI: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6316
Appears in Collections:174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Б_151_2023_Семиз.pdf
  Restricted Access		1.62 MBAdobe PDFView/Open Request a copy
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Extracted text 
 
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ 
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
освітнього ступеня «бакалавр» 
на тему: АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ 
КОМПЛЕКСОМ ОБРОБКИ ДЕТАЛЕЙ В 
МАШИНОБУДУВАННІ 
 
 
 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу, 
групи АКІТ-2199 
 спеціальності 151 Автоматизація та 
комп’ютерно-інтегровані технології 
 Володимир СЕМИЗ 
(ім'я та ПРІЗВИЩЕ) 
 
Керівник Марина ЧИЧУЖКО 
(ім'я та ПРІЗВИЩЕ) 
 
Рецензент Володимир ТИЧКОВ 
(ім'я та ПРІЗВИЩЕ) 
 
 
 
 
Черкаси 2023 року 
 
ЗМІСТ 
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ..................................... 2 
ВСТУП ..................................................................................................................... 3 
1 АНАЛІЗ РИНКУ ВЕРСТАТІВ ТА АВТОМАТИЗОВАНИХ УСТАНОВОК 
РІЗКИ МЕТАЛУ ...................................................................................................... 7 
1.1 Огляд існуючих рішень, типових методів та принципів проектування 
автоматичних ліній .............................................................................................. 7 
1.2 Тенденції розвитку верстатів з ЧПУ .......................................................... 12 
1.3 Напрямки вдосконалення верстатів і пристроїв ЧПУ ............................. 13 
1.4 Особливості систем автоматичного керування ........................................ 27 
1.5 Призначення та функції програми керування .......................................... 33 
2. РОЗРОБКА БЛОКУ УПРАВЛІННЯ ............................................................... 36 
2.1 Технічні характеристики і аналіз функцій ................................................ 36 
2.2 Розробка та обґрунтування структурної схемі блоку управління .......... 37 
3 РОЗРОБКА СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ ............................... 42 
3.1 Розробка та обгрунтування принципової схеми блоку управління ....... 42 
3.2 Вибір і обгрунтування елементарної бази блоку логіки.......................... 47 
3.3 Розрахунок енергії споживання схеми управління .................................. 62 
4 ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ  РОБОТИ ........................................................... 64 
ВИСНОВКИ ........................................................................................................... 68 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................. 69 
ДОДАТОК А Схема електрична принципова .................................................... 72 
ДОДАТОК Б Структурна схема .......................................................................... 73 
 
  
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 Розроб. Семиз Автоматизована система Літ. Лист Листів 
 
 Перевір. Чичужко  управління комплексом обробки 1  
 Реценз.  Тичков 
Н. Контр. Тичков деталей в машинобудуванні 
   ЧДТУ, АКІТС-2199 
 Затверд. Лукашенко Пояснювальна записка 
 
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 
 
 
 
ЧПУ   –  Числове програмне управління 
ПР      –   Промислові роботи 
ТПВ   –   Технологічна підготовка виробництва 
ПУ     –   Програмне управління 
ОСУ    – Оперативна система управління 
МРТК  – Мікроробототехнічні комплекси 
СПУ   –  Система програмного управління 
СЧПУ –  Система числового програмного управління 
ГПС   –   Гнучкі виробничі системи 
ГПЛ   –   Гнучкі виробничі лінії 
ГАУ  –    Гнучкі автоматичні ділянки 
БФК  –    Блок формування команд 
ЦСПК –   Циклові (або дискретні) системи програмного керування 
ВОРМ –   Ввиконавчі органи робочого механізму 
УЦС   –    Уніфіковані циклові системи 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
2 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
ВСТУП 
 
Найважливішим резервом зростання продуктивності праці в 
машинобудуванні є зниження трудомісткості механічної обробки деталей на 
металорізальних верстатах. Основний шлях використання цього резерву - 
автоматизація процесів механічної обробки деталей на основі застосування 
металорізальних верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ), а 
також автоматичних ліній та автоматизованих ділянок на базі цих верстатів. 
Автоматизація великосерійного і масового виробництва забезпечується 
застосуванням верстатів-автоматів і автоматичних ліній. Для дрібносерійного 
і серійного виробництв, що охоплюють приблизно 75-80% продукції 
машинобудування, необхідні засоби автоматизації, що поєднують в собі 
продуктивність і точність верстатів-автоматів з гнучкістю універсального 
обладнання. Такими засобами автоматизації є верстати з ЧПУ. Верстат з 
ЧПУ це автомат з гнучким зв'язком, роботою якого керує спеціальний 
електронний пристрій. Програма обробки деталі записується в числовий 
формі на программоносітель і реалізується за допомогою системи ЧПУ. При 
цьому точність завдання розмірів залежить не від властивостей 
программоносителя, а тільки від роздільної здатності системи ЧПУ. Верстат з 
ЧПУ не вимагає тривалого переналагодження при переході на обробку нової 
деталі. Для цього достатньо змінити програму, ріжучий інструмент і 
пристосування. Це дозволяє обробляти на верстаті широку номенклатуру 
деталей. Працюючи в автоматичному циклі, верстат з ЧПУ зберігає 
властивості універсального верстата з ручним управлінням. 
Застосування верстатів з ЧПУ висуває нові вимоги до конструювання і 
до технології обробки деталей. Докорінно змінюється технологічна 
підготовка виробництва (ТПВ): центр тяжкості її переноситься зі сфери 
виробництва в сферу інженерної праці, вона ускладнюється і збільшується за 
обсягом. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
3 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
З'являються нові елементи технологічного процесу: траєкторія руху 
інструмента, корекція траєкторії, керуюча програма обробки, розмірна 
ув'язка положення деталі і інструменту в системі координат станка, 
настройка інструменту поза верстатом з високою точністю і т.д. 
На данний момент виділяють три етапи розвитку верстатів з числовим 
програмним управлінням. 
Перше покоління верстатів з ПУ в нашій країні було створено на базі 
серійних універсальних верстатів (1959 р.). Від базових моделей верстати з 
ЧПУ відрізнялися лише автоматизацією привода подач. Пристрій ЧПУ, 
виконаний на електронних лампах, давав можливість отримувати необхідні 
розміри оброблюваної заготовки  при регульованій подачі. 
Для верстатів другого покоління характерне застосування систем ПУ, 
виконаних на напівпровідникових приладах (транзистори, діоди) Такі 
системи могли змінювати в автоматичному циклі не лише подачі, а й частоту 
обертання шпинделя, давати технологічні команди на автоматичну зміну 
інструменту, подачу охолоджуючої рідини, зажим деталі і т.д. Ці системи 
були вже більш надійними та швидкодіючими. Але зависока ціна цих систем 
зробила немо-жливим застосування їх на універсальних верстатах з 
невеликим рівнем автоматизації. Тому були створені моделі верстатів, які 
мають системи автоматичної зміни інструментів, автоматичну коробку 
швидкостей. і т.д. Одночасно широко велась розробка методів автоматичного 
програмування та необхідного математичного забезпечення. Але виявилось, 
що моральне старіння систем ЧПУ наступає в 2-2,5 рази швидше, ніж 
верстатів. Тому етапи розвитку ЧПУ умовні, і кожен наступний етап 
розвитку має деякі елементи попереднього етапу та розвивається паралельно. 
Третій етап розвитку верстатів з ЧПУ характеризувався якісними 
змінами системи ЧПУ. Для управління верстатами застосовують міні-
комп’ютери. Це дає змогу випускати верстати з дуже великим рівнем 
автоматизації (багатоцільові верстати). Верстати з ЧПУ компонують 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
4 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
(складають) в автоматизовані відрізки з управлінням від комп’ютера. При 
широкому застосуванні промислових роботів на цих відрізках можна досягти 
„безлюдної” технології. 
Для успішної експлуатації цього устаткування необхідна також 
підготовка робітників, майстрів, зайнятих впровадженням і експлуатацією 
верстатів з пристроями ЧПУ. Вдосконалення верстатів і пристроїв ЧПУ, їх 
виробництво і ефективність експлуатації нерозривно пов'язані з 
вдосконаленням механізмів і пристроїв і вимагають підготовки 
висококваліфіко-ваних фахівців з наладки і експлуатації верстатів з ЧПУ. 
Розвиток групового управління верстатами безпосередньо від 
обчислювальної машини із застосуванням роботів для виконання всіх 
допоміжних і транспортних операцій. Цей метод дозволяє усунути ряд ланок 
в комплексі устаткування ЧПУ (ввідних пристроїв, пристроїв переробки 
геометричної і технологічної інформації, пристроїв декодування, 
запам'ятовування розрахунків або інтерполяції). В процесі програмування 
усуваються такі операції, як підготовка, управління і зчитування інформації з 
перфострічок. Окрім цього за допомогою обчислювальних машин можна 
додатково виконувати деякі операції контролю, наприклад контроль 
геометрії оброблюваної деталі, контроль роботи устаткування і т.п. 
Застосування групового управління верстатами з ЧПУ від обчислювальної 
машини підвищує продуктивність на 30-40% ,що до звичних верстатів з ЧПУ 
і значно знижує вартість обробки деталей.  
Актуальність теми. Найважливішим резервом зростання 
продуктивності праці в машинобудуванні є зниження трудомісткості 
механічної обробки деталей на металорізальних верстатах. Основний шлях 
використання цього резерву - автоматизація процесів механічної обробки 
деталей на основі застосування металорізальних верстатів з числовим 
програмним управлінням, а також автоматичних ліній та автоматизованих 
ділянок на базі цих верстатів. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
5 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Вдосконалення верстатів і пристроїв ЧПУ, їх виробництво і 
ефективність експлуатації нерозривно пов'язані з вдосконаленням механізмів 
і пристроїв і вимагають підготовки висококваліфіко-ваних фахівців з наладки 
і експлуатації верстатів з ЧПУ. Для успішної експлуатації цього устаткування 
необхідна також підготовка робітників, майстрів, зайнятих впровадженням і 
експлуатацією верстатів з пристроями ЧПУ, тому тема даної кваліфікаційної 
роботи бакалавра актуальна. 
Питаннями вдосконалення систем керування комплексами обробки 
металлу присвячено ряд робят, зокрема В.І. Аверченков, І.В. Мельников, 
Л.Р. Губарєв, Р.В. Шафер, А.Б. Сергієнко та ін. Але в цих роботах не 
повністю висвітлена тема керування комплексами обробки металу. 
Метою даної кваліфікаційної роботи є розробка схеми управління 
спеціалізованою системою комплексу різки металу, яка б керувалася 
програмою з персонального комп’ютера за допомогою LPT порту.  
Для досягнення даної мети необхідно вирішити наступні задачі: 
- розробити структурну схему управління спеціалізованою 
системою комплексу різки металлу; 
- розробити схему електричну принципову управління 
спеціалізованою системою комплексу різки металлу;  
- розробити алгоритм роботи схеми управління спеціалізованою 
системою комплексу різки металлу; 
- створити програму для керування схемою управління 
спеціалізованою системою комплексу різки металлу. 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
6 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
1 АНАЛІЗ РИНКУ ВЕРСТАТІВ ТА АВТОМАТИЗОВАНИХ 
УСТАНОВОК РІЗКИ МЕТАЛУ 
1.1 Огляд існуючих рішень, типових методів та принципів 
проектування автоматичних ліній 
В даний час верстати з ЧПУ і промислові роботи (ПР) знайшли широке 
застосування. Впровадження верстатів з ЧПУ є одним з головних напрямів 
автоматизації середньо- і дрібносерійного виробництва. 
Верстати з ЧПУ поєднують у собі гнучкість універсального обладнання 
з точністю та продуктивністю автоматичних верстатів. Завдяки 
впровадженню верстатів з ЧПУ зросла продуктивність праці, створені умови 
для багатоверстатного обслуговування. Підготовка виробництва 
переводиться в сферу машинобудівних робіт, тривалість яких скорочується, 
спрощується перехід на нові види продукції за рахунок завчасного складання 
програми, що дуже важливо в умовах ринкової економіки.  
На верстатах з програмним управлінням (ПУ) доцільно виготовляти 
деталі складної конфігурації, що вимагають одночасного переміщення 
робочого органу по кількох координатах під час обробки, а також деталі, що 
виконують перетворення з великою кількістю координат. На цих верстатах 
можна виготовляти деталі, конструкція яких часто змінюється.  
Застосування верстатів з ЧПУ і ПР дозволяють вирішити ряд 
соціальних проблем: 
- поліпшення умов праці робочих-верстатників; 
- значно зменшити частку важкої ручної праці. 
Досвід експлуатації верстатів з ЧПУ виявляє наступні переваги: 
    1) зниження вимог до кваліфікації оператора-верстатника; 
    2) спрощення і скорочення кількості технологічного оснащення; 
    3) підвищення продуктивності верстатів.  
Металорізальні верстати повинні відповідати постійно зростаючим 
вимогам, що пред'являються до обладнання: обробка нових матеріалів, 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
7 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
заготовок і конструкцій деталей, забезпечення технічної та екологічної 
безпеки персоналу та ін. Верстат з ЧПК повинен відповідати всім цим 
вимогам, щоб виробляти конкурентоспроможний продукт в ринкових 
умовах. Через свою високу вартість верстати повинні ефективно 
використовуватися конкретними споживачами, а інтенсивні операції можливі 
лише при максимальному використанні фондів робочого часу.  
Хоча металорізальні верстати бувають різноманітних конструкцій, 
основні напрямки розвитку їх споживчих властивостей загальні, незалежно 
від типу обладнання і випущеної ним продукції. Для аналізу перспектив 
розвитку металорізальних верстатів виділимо наступні тенденції. 
Підвищення продуктивності верстата, що оцінюється зменшенням 
калькуляційного часу виготовлення конкретних виробів, досягається шляхом 
скорочення основного часу (підвищення режимів різання: збільшення частот 
обертання шпинделів і швидкостей руху подач) і допоміжного часу 
(автоматизації установки заготовки і зняття деталі за рахунок застосування 
промислових роботів і автооператором, підвищення швидкості холостих 
ходів, скорочення шляху переміщення інструменту), зменшення часу на 
переналагодження устаткування (використання цифрової індикації та 
програмного управління). 
Підвищення продуктивності забезпечується також концентрацією 
операцій на одному верстаті: для корпусних деталей - це обробка на одному 
верстаті заготовки з п'яти сторін, для тіл обертання - це повна обробка 
складної профільної заготівлі, що включає в себе крім токарних, фрезерних, 
свердлильних (у тому числі глибокого свердління ) та інші операції. 
Перспективним є одночасне виконання на такому верстаті операцій 
внутрішнього і зовнішнього шліфування. При концентрації операцій на 
одному верстаті поєднують в часі окремі операції і переходи, 
використовують комбіновані інструменти та інструментальні наладки. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
8 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Для роботи на підвищених режимах різання і при концентрації 
операцій верстати матимуть потужний привід головного руху з широким 
регулюванням частоти обертання шпинделя під час робочого циклу. 
Напрямні ковзання будуть замінені направляючими кочення. Компонування 
верстатів будуть змінюватися так, щоб можна було встановити додаткові 
вузли, забезпечити схід стружки і відведення МОР, передбачити захист від 
МОР, відсмоктування пилу і газів. Крім того, на верстатах автоматизовані 
процеси зміни інструменту та контролю якості обробки [5,9]. 
Швидке вдосконалення виробів механічного виробництва, підвищення 
потужності машин, швидкості та точності, високі вимоги до екології 
навколишнього середовища та надійності роботи машин супроводжуються 
безперервним вдосконаленням вимог до розміру, форми та відповідної 
точності. Положення обробленої поверхні, хвилястість і шорсткість поверхні 
обробленої деталі. 
Необхідно також забезпечувати стабільність зазначених показників в 
часі, враховуючи, що обробка буде вестися з відносно меншим участю 
людини. Для відповідності заданим вимогам необхідна точність 
виготовлення основних частин верстата, точність складання і регулювання, а 
також жорсткість таких елементів, як головний вал вузлів, зносостійкість 
напрямних і кронштейнів, розміри. і форма основних частин і частин тіла з 
часом стабільність збільшиться. Для підвищення точності обробки на 
верстатах будуть використовувати спеціальні системи та пристрої 
компенсації систематичних похибок ходових гвинтів, напрямних та інших 
елементів верстатів. У верстати будуть вбудовувати пристрої 
мікропроцесорного управління і різні високоточні датчики, що мають високу 
роздільну здатність: для лінійних та кутових переміщень, контролю 
температури, тензометричні перетворювачі і інші елементи автоматики. 
Система управління точністю обробки на верстаті буде забезпечувати 
зворотний зв'язок приводу через мікропроцесорну систему управління. Поряд 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
9 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
з індуктивними системами вимірювань передбачається використовувати у 
верстатах оптоелектронні, голографічні та лазерні системи. 
Досягається точність позиціонування на верстатах нормальної точності 
буде ± 1 мкм, а на високоточних верстатах - ± 0,05 мкм. 
Переналагодженність верстатів (гнучкість) - це здатність їх швидкого 
переналагодження на виготовлення різних виробів або для виконання різних 
операцій стосовно швидкозмінюючимся вимогам виробництва [6]. 
Найбільш поширеним напрямком у забезпеченні переналагодження 
верстатів є застосування в них систем ЧПУ типу CNC, побудованих на базі 
мінікомп’ютерів  з кольоровим дисплеєм. Програмне керування від 
мінікомп’ютера забезпечує скорочення часу на переналагодження 
устаткування, автоматизацію підготовки керуючої програми (у багатьох 
випадках вона виконується на верстаті робочим, під час обробки другий 
заготовки), можливість обробки складних деталей, що мають криволінійну 
поверхню. Додаткові функції систем управління типу CNC включають 
моніторинг перевантажень машини, стабільність і цілісність ріжучого 
інструменту та багато іншого. 
Гнучкість машин забезпечується оснащенням їх різноманітними 
системами та обладнанням, які скорочують час переналагодження та значно 
розширюють технічні можливості машин. Сюди входять інструментальні 
магазини та револьверні головки для зміни різальних інструментів, відповідні 
системи столів для завантаження та вивантаження заготовок, використання 
промислових роботів, підняті інструментальні головки, багатошпиндельні 
головки, плоскі опори з програмним керуванням, спеціальні затискні 
пристрої та багато інших механізмів. Ці додаткові пристрої включені в 
гідравлічну, електричну та програмну системи керування машиною.  
Підвищення надійності роботи верстатів забезпечується проведенням 
наступних заходів: 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
10 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
• підвищенням надійності компонентів верстата (СЧПУ, програмованих 
контролерів, приводів та інших елементів); 
• вбудовуванням у верстат підсистем автоматичного діагностування та 
індикації функціонування вузлів і механізмів, а також верстата в цілому; 
• застосуванням високоефективних і надійних пристроїв змащування 
тертьових пар, використанням самозмащувальних підшипників; 
• застосуванням ефективних систем подачі, сепарування та фільтрації 
МОР для відведення тепла із зони різання, а також для змивання і 
транспортування стружки. 
Верстати з ЧПУ займають основне місце в загальному парку 
обладнання. Особлива увага приділяється створенню металорізальних 
верстатів з об'єднанням функцій свердлильно-фрезерно-розточувального і 
токарного верстатів з ЧПК, переходу на багатошпиндельні конструкції. 
Відкрита архітектура систем ЧПУ дозволяє ефективно поєднувати їх в 
мережу і збільшувати число виконуваних функцій (наприклад, моніторинг 
від центрального комп’ютера, діагностика, спрощення введення керуючих 
програм на робочому місці і т.п.). 
Особливої уваги заслуговує можливість об'єднання окремих верстатів у 
групи з організаційно-технологічним принципом завдяки управлінню від 
одного комп'ютера. Наявність спеціальної системи забезпечує взаємодію 
оператора і устаткування. Персонал, що обслуговує обладнання через мережі 
Інтернет, має також оперативну взаємозв'язок для виконання різних функцій. 
У нових СЧПУ час програмування і довжина складних програм значно 
менше, ніж в раніше застосовуваних. Наприклад, завдяки використанню 
швидкодіючого 64-розрядного RISC-процесора значно скорочено час 
обробки інформації, що сприяє оптимізації траєкторії руху інструменту. Крім 
того, досягається скорочення допоміжного часу і підвищення швидкості 
різання; автоматично здійснюється розрахунок частоти обертання шпинделя і 
подач швидкості, а також управління обробкою за значеннями сили різання. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
11 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
На екрані пульта керування верстатом відображається хід 
технологічної операції, поточне завантаження, навантаження на шпиндель, 
число деталей, оброблених в одиницю часу (день, тиждень). 
Передбачена функція автоматичного вибору режиму різання відповідно 
з оброблюваним матеріалом заготовки та інформацією про поточний стан 
інструменту. Функція самонавчання дозволяє призначати оптимальний 
режим різання; в пам'яті СЧПУ реєструються використані режими, ухвалені 
при обробці раніше для різних деталей, з яких у подальшому можна 
автоматично вибирати необхідний режим обробки [19]. 
Адміністрування можна здійснювати з Інтернету, з телефону в офісі 
або з іншого місця. Підключення СЧПУ до системи управління 
виробництвом заводу локальної мережі дозволяє виконувати такі функції: 
формування УП, замовлення на підготовку інструменту та затискних 
пристроїв, управління виробництвом, передача даних, діагностика та 
оперативна технічна підтримка в офісі. управління. 
1.2 Тенденції розвитку верстатів з ЧПУ 
Розглядають такі тенденції розвитку верстатів з ЧПУ: 
 - створення СЧПУ із застосуванням мікро-комп’ютерів на 
мікропроцесорах, застосування в електроавтоматиці верстата з ЧПУ 
мікроелектроніки, введення в систему верстата діагностичних пристроїв; 
 - широке впровадження адаптивних пристроїв, що забезпечують 
оптимізацію управління і обробки деталей;  
- створення УЧПУ, керівників як окремими верстатами, так і групою 
верстатів; 
- управління від комп’ютера комплекту верстатів і роботів, складів, 
транспортних ліній і контрольних пристроїв, що забезпечують корекцію 
погрішностей верстатів планування і контроль за роботою виробничої 
ділянки; 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
12 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 - впровадження автоматизованих приводів з великим діапазоном 
безступінчатого регулювання частоти обертання шпінделя і застосування 
більш здійснених перетворювачів і двигунів. 
Верстати для одинарного і дрібносерійного виробництва в основному 
оснащуються СЧПУ з працездатною ПУ. У цьому випадку роботи на верстаті 
можуть виконуватися без заздалегідь підготовлених програм керування або 
скоригованих оператором програм. Він створюється безпосередньо на 
робочому місці, за допомогою кнопок, клавіш і перемикачів. СЧПУ 
запам'ятовує програму та відтворює її кілька разів. 
У масовому виробництві верстати з ЧПУ збираються в гнучкі 
виробничі системи (ГПС), гнучкі виробничі лінії (ГПЛ) і промислові агрегати 
(ГАУ). У той же час, машини повинні мати функції, які дозволяють їм 
інтегруватися в ГПС, їхні УПУ повинні спілкуватися, тобто передавати та 
отримувати інформацію від комп’ютерів вищого рівня, а самі машини 
повинні мати функції, які автоматично переконфігуруються під час обробки 
широкого діапазону частин. 
1.3 Напрямки вдосконалення верстатів і пристроїв ЧПУ.  
Широкого застосування набуло агрегатування складових частин 
верстата і пристроїв ЧПУ.  Агрегатува́ння — спосіб створення машин та їх 
комплексів шляхом компонування обмеженої кількості стандартних і 
уніфікованих деталей, вузлів і агрегатів, що мають геометричну та 
функціональну взаємозамінність. Принцип агрегатування – простота і 
універсальність. Цей метод особливо ефективний тоді, коли верстати з ЧПУ 
розглядають як ряд спеціалізованих модифікацій, що включають 
взаємозамінні складальні одиниці, наприклад електроприводи, коробки 
передач і т.п. Агрегатний принцип побудови пристроїв ЧПУ дозволяє 
компонувати пристрої із заданими технічними і технологічними параметрами 
з уніфікованих пристроїв і блоків, які конструктивно виконані у вигляді 
окремих агрегатів. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
13 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
В результаті швидкого поліпшення характеристик і зменшення вартості 
міні - і  мікро- комп’ютерів з'явилася можливість їх використання в 
пристроях управління верстатами. Застосування мікрокомп’ютерів з 
широкими функціональними можливостями для верстатів з ЧПУ забезпечує 
високу ефективність і можливість розширення застосування цього 
устаткування. Зростання продуктивності досягається за рахунок підвищення 
інтенсивності і оптимізації режимів обробки в результаті поліпшення 
процесів управління і своєчасної оперативної підготовки контролю і 
коректування управляючих програм. 
Побудова пристроїв ЧПУ на базі мікрокомп’ютера дозволяє 
створювати оперативні системи управління (ОСУ). Оперативна система має 
широкі технологічні можливості задавати і корегувати програми 
безпосередньо біля верстата в режимі діалогу оператора з пристроєм ЧПУ. 
Оператор-верстатник, одержуючи креслення  і необхідні вказівки по 
технології обробки деталі, вводить ці дані з клавіатури пульта управління в 
програму управління. За результатами обробки першої деталі легко змінити 
початкові дані і ввести в програму необхідні корективи [20]. 
Початкові дані для обробки складніших деталей оформляють у вигляді 
таблиці; її заповнює технолог – програміст. Після обробки першої деталі 
виправлену програму можна  вивести на зовнішній програмоносій для 
довготривалого зберігання. 
Застосування верстатів з системами, що пристосовуються 
(адаптивними). Застосування цих систем у верстатах з ЧПУ спрощує процес 
підготовки програм обробки деталей; програміст при цьому звертає увагу 
тільки на розрахунок траєкторії руху інструменту, вся решта параметрів 
обробки визначається самою системою; не виникає перевантажень на 
інструмент, завдяки чому підвищується його стійкість; дозволяє здійснити 
захист верстата і деталі від пошкоджень. Використовування систем, що 
пристосовуються, знижує час, що витрачається на підготовку програм, 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
14 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
приблизно на 20—30%, збільшує стійкість інструменту на 25—30% і 
продуктивність верстата в середньому на 30—60% в порівнянні з верстатами, 
оснащеними звичними пристроями ЧПУ. 
Для розробки системи комплексу різки металу розглянемо основні 
системи керування різними автоматичними системами(роботами). 
За принципом управління руху системи управління автоматичними 
лініями та роботами можна розділити на системи програмного управління, 
системи управління залежно від стану зовнішнього середовища і комбіновані 
системи. У системах програмного управління рухом управління здійснюється 
за заздалегідь  складеною програмою, що визначає закон зміни в часі 
координат робота по кожному ступеню рухливості. Програма при реалізації 
відпрацьовується системою приводів робота. 
Для управління МА з двопозиційними ланками, малим  програми, що 
управляє, було розроблено спеціалізований пристрій циклового управління 
ЕЦПУ-6030. Він збудований без застосування мікропрограмного автомата з 
вибором як програмоносія набірного поля з декадних перемикачів  
«Контравес» (ПМП-102). Пристрій може керувати чотирма ступенями 
рухливості по сигналах від датчиків або за тимчасовим принципом. На 
зовнішнє обладнання може  до трьох технологічних команд. Команди 
управління електромагнітними пневматичними клапанами МА і технологічні 
команди видаються у вигляді напруги  постійного струму 24 В потужністю 
10 Вт. Витримка часу програмується в діапазоні 0,05—1 с. Число кроків 
програми 28. Робота в чотирьох режимах: «Автомат», «Цикл», «Команда» і 
«Ручний». 
Ряд завдань автоматизації технологічних процесів за допомогою ПР з 
цикловою СПУ вимагає застосування досконаліших і складних МА (з 
кількістю рухливості до п'яти — семи, проміжними точками позиціювання, 
наявністю режимів гальмування і т.д.) з функціонально розвиненішими 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
15 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
пристроями управління. Прикладом таких пристроїв можуть служити УЦМ-
20 і УЦМ-30. 
Розглянемо роботу УЦМ-30, призначеного для управління МА і 
технологічним  при автоматизації операцій холодного листового 
штампування [20]. Пристрій працює з МА, що мають датчики положення у 
вигляді кінцевих вимикачів, і побудовано за принципом синхронного мікро-
програмного автомата з кінцевим числом станів і жорстким циклом 
управління [8]. 
У блоці формування команд, на підставі інформації, яка  з блоку  
програми і сигналів блоку управління, формуються послідовності команд 
обробки. Сигнали, що управляють, на переміщення вузлів МА видаються 
через блок вихідних підсилювачів, а на технологічне обладнання — через 
блок зв'язку з МА і ТЕ. Цей блок також забезпечує прийом інформації з 
дискретних датчиків ТЕ і МА. Формувач тимчасових інтервалів 
використовується при виконанні команд управління захватами МА, а також 
при обробці програмних тимчасових затримок. 
Програму управління МА і ТЕ набирають за допомогою клавіатури 
пульта програмування із записом в незалежну пам'ять. З пульта  управління 
задаються режими роботи пристрою (автоматичний, покадровий, 
налагоджувальний), ввімкнення – вимикання живлення і запуск програми, що 
управляє. З пульта панелі здійснюються ручне управління висувними 
ланками МА і оперативний контроль датчиків положення. 
Блок управління УЦМ-30 складається з : мікропрограмного автомата, 
що працює по жорстко закладеному алгоритму і забезпечуючого видачу 
сигналів, що управляють, на всі операційні вузли БУ; генератора тактів, 
формуючого сигналу синхронізації автомата і формувача тимчасових 
затримок; лічильника кадрів; адресуючого програмоносія; регістра команд, 
що фіксує інформацію, що управляє, на час виконання кадру; вузла 
формування команд. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
16 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
У УЦМ-30 як програмоносія використаний оперативний   пристрій, що 
запам'ятовує, на інтегральних мікросхемах  підживленням від батареї, що 
зберігає інформацію при відключенні джерела живлення. Розглянемо 
структурну схему УЦМ-663, рис 1.1 
 
 
 
Рисунок 1.1 – Структурна схема уніфікованого пристрою циклового 
керування УЦМ-663 
 
Розробка спеціалізованих пристроїв управління в умовах 
функціональних можливостей моделей МА, що все більш ускладнюються, 
виявилося економічно недоцільним. Тому в даний час ведуться роботи із 
створення більш унікальних пристроїв управління. Прикладом такого 
пристрою є модель УЦМ-663.  
Пристрій призначений для управління різними типами МА, що мають 
до шести ступенів рухливості з числом точок позиціювання по кожному 
ступеню до чотирьох, і технологічним устаткуванням з складними алго-
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
17 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
ритмами управління при автоматизації операцій завантаження — розгрузки, 
холодного штампування, , збірки. 
Модель УЦМ-663 побудована за принципом синхронного програмного 
автомата з жорстким циклом управління. Програма знаходиться в блоці 
пам'яті пристрою і не руйнується при відключенні живлення. Передбачений 
багатократний відробіток окремих  програми за внутрішніми умовами (числу 
циклів, заданому в лічильнику), а також зміни ходу програми за сімома 
зовнішніми умовами. На рис. 1.1 представлена укрупнена структурна схема 
пристрою. Відповідно до програми, внесеної оператором з пульта оператора 
ПО в пристрій, що запам'ятовує, запам’ятовуючий пристрій, блок 
центрального управління формує інформацію, що управляє. Робота блоку 
управління приводом програмується за допомогою діодних матриць, що 
настроюються на необхідні алгоритми управління ланками МА. 
Сигнали управління, управління МА, що виробляються блоками, і ТЕ,  
безпосередньо на відповідні приводи через блок вихідних підсилювачів БВУ. 
Сигнали відробітку кадру формуються блоком сполучення БС і датчиками 
МА і спеціальною схемою в блоці управління технологічним  БУТО. Для 
запобігання аварійним ситуаціям в пристрої передбачений блок аварійних 
блокувань БАБ, що програмується за допомогою спеціальної діодної матриці 
[19]. 
Пристрій може працювати в таких режимах: автоматичному, 
напівавтоматичному (покадровому), ручного управління. Пристрій 
розроблений на інтегральних мікросхемах серіїв SN7400 і Н122. Пристрій, 
що запам'ятовує, виконаний на інтегральних напівпровідникових 
мікросхемах серії KS27 з електричною зміною інформації і  інформації при 
відключенні напруги. Безконтактні вихідні підсилювачі виконані на 
оптотиристорах типа ТЕ-6,3. Пристрій має вид підлогової стійки з пультом. 
Передбачений також виносний пульт ручного управління ПРУ. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
18 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
З розвитком мікропроцесорної техніки з'явилася можливість створити 
СПУ роботів, побудованих за агрегатно-модульним принципом, 
комплектованих за замовленням споживача. Розроблена базова модульна 
модель пристрою циклового управління УЦМ-100 для управління широкою 
гаммою циклових МА, які застосовуються в ГПС. Пристрій складається з 
наступних конструктивно закінчених функціональних пристроїв: блоку 
управління, реалізовуючих відповідно до програми реалізацію необхідних 
алгоритмів управління; блоку силового живлення приводу; пульта ручного 
управління, що виконує функції виносної панелі управліния пристрою; 
програматора, призначеного для введення і редагування програми роботи 
пристрою. 
Функціональні модулі блоку управління зібрані на платах на базі 
мікропроцесорного набору MAX232. Пристрій зроблено у вигляді підлогової 
стійки блокового типа, що складається із складених блоків управління і 
силового живлення, а також панелі включення, розташованої у верхній частці 
пристрою. Пульт ручного управління і програматор є виносними і 
підключаються до стійки за допомогою кабелів. 
Для комплектації пневматичних ПР, які обслуговують преси, литні 
машини, або працюють в пожаро- і вибухонебезпечному середовищі, в 
умовах дії сильних електромагнітних полів і радіації застосовують 
струменеві системи циклового програмного управління. Принцип дії 
струменевих елементів заснований на використанні різних аеродинамічних 
ефектів, що виникають при взаємодії струменів один з одним, або із стінками 
елементів. Проектування дискретних пневматичних СПУ не відрізняється 
істотно від побудови аналогічних систем, виконаних на інших логічних 
елементах. 
У нашій країні розроблені струменеві системи циклового управління 
Ус2, УСЗ, Ус6 на базі пневматичних елементів системи «Хвиля».  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
19 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Пристрої позиційного програмного управління. Позиційне 
управління промисловим роботом — це управління виконавчим пристроєм 
ПР, при якому рух його РО відбувається по заданих точках  позиціювання без  
контролю  траєкторіїруху між ними. Пристрої позиційного програмного 
управління призначені для управління ПР із значним числом точок 
позиціювання по кожній координаті. Вони можуть застосовуватися в 
управлінні МА ПР, які використовуються для автоматизації обслуговування 
устаткування різного технологічного призначення: рухливо-транспортних 
операцій, простих складальних робіт, операцій точкової зварки і тому 
подібне. 
 Для цих цілей застосовуються уніфіковані системи управління УПМ-
331, УПМ-552, УПМ-772, що відрізняються числом керівників координат і 
типом керованого приводу. 
Пристрої побудовані за принципом синхронного мікропрограмного 
автомата з кінцевим числом станів і жорстким циклом управління. 
Уніфікація пристрою проведена по структурно-алгоритмічному і 
конструкторсько-технологічному принципу. Вся інформація (командна, 
технологічна і геометрична) з пульта навчання і пульта управління 
записується в оперативну пам'ять пристрою, звідки вона може бути 
переписана для довготривалого зберігання на магнітну стрічку касетного 
накопичувача. Технологічна інформація включає до. 60 керівників команд. 
Операційно-логічний блок спільно з мікропрограмним автоматом забезпечує 
взаємодію всіх блоків пристрою і здійснює центральне управління і логічну 
обробку інформації. Сигнали команд, що управляють, на переміщення РО 
видаються через блок управління дискретним приводом на двигуни 
маніпулятора, швидкість руху задається за допомогою блоку управління 
швидкістю. Командна і технологічна інформація видається і приймається 
блоком введення-виводу. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
20 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
З пульта управління можливе завдання наступних режимів роботи 
пристрою: «Програма» (автоматичний відробіток програми), «Пошук кадру», 
«Ручне управління», «Програмування» (навчання), «Контроль програми», 
«Розмітка магнітної стрічки», «Розмітка зони», «Початкова установка». 
Відробіток програми відбувається за наявності команд безумовного переходу 
(по сигналах від об'єктів). Число сигналів умов від об'єктів доходить до 32. 
Необхідна програма вибирається по відповідних сигналах від об'єктів, або з 
пульта управління [16]. 
Програмування методом навчання проводиться на малих швидкостях 
руху Ін. Інформація окремих кадрів робочої програми послідовно заноситься 
в ОЗУ. З пульта навчання здійснюються управління ступенями рухливості 
ПР і завдання швидкості переміщення, а на пульті управління набирається 
технологічна і допоміжна інформація. Після набору 1-го кадру робочої 
програми і відповідного просторового переміщення виконавського органу 
(захватного пристрою) ПР натисненням кнопки «Запис кадру» на пульті 
навчання вся геометрична технологічна і допоміжна інформація заноситься у 
відповідні осередки ОЗУ. 
Окрім перерахованих модулів пристрої можуть бути укомплектовані 
спеціалізованими модулями зв'язку МС з комп’ютера верхнього рівня, 
накопичувачем на магнітній стрічці, різного роду сенсорними пристроями, 
включаючи системи технічного зору, і так далі. До складу системи модулів 
входять також модулі діагностики, програматор для запису програм в ППЗУ і 
пристрій відладки програм, що містить програмні і апаратні засоби для 
відладки програм комп’ютера, а також діагностики її роботи. 
Пристрої управління типа ЕСМ мають два основні режими роботи: 
навчання і автоматичного управління. При навчанні можуть бути підключені 
підрежими: ручне управління, програмування пристроїв (запис в ОЗУ), 
програмування мікро- комп’ютера (запис в ППЗУ), відладка мікропрограм. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
21 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Режим автоматичного управління має підрежими: відтворення кроками, 
циклами і безперервне. 
Пристрій управління ЕСМ-01 призначений для позиційного управління 
МА ПР, оснащеними пневмоприводами (або іншими з релейним 
управлінням) і потенціометрами датчиками положення. Пристрій управління 
ЕСМ-02 використовується для позиційного управління МА ПР, оснащеними 
регульованими гідравлічними приводами і датчиками потенціометрів 
положення. Цифро-аналогова система управління рухом забезпечує 
безперервний характер сигналу управління в рамках точки позиціювання, що 
сприяє підвищенню точності і стійкості системи [13].  
Пристрій управління ЕСМ-03 застосовується для групового управління 
МА ПР з цикловим управлінням. Пристрої управління ЕСМ-04 і ЕСМ-05 
служать для позиційно-контурного управління МА ПР, оснащеними 
електромеханічними приводами, наприклад «Контур-002», «Універсал» (або 
іншими приводами, що мають стандартні параметри вхідного сигналу 
управління: ± 10 В при струмі до 5 мА) і датчиками потенціометрів 
положення. Перехід від позиційного управління до контурного і назад 
здійснюється за програмою. Програмування руху виконується методом 
навчання. 
Пристрої контурного програмного управління. Контурне керування 
промисловим роботом — це управління виконавчим пристроєм ПР, при 
якому рух його РО відбувається по заданій траєкторії , а величина швидкості 
має заданий розподіл у часі. При русі захватного пристрою ПР по 
безперервній просторовій траєкторії необхідно забезпечувати також 
безперервний і синхронний відробіток окремих координат. Існують два 
основні способи побудови контурних пристроїв, що відрізняються 
співвідношенням між запам’ятовуючою  і обчислювальною частинами 
пристрою. Перший спосіб заснований на записі інформації про необхідне 
положення по кожній координаті у вигляді безперервної траєкторії. Тут 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
22 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
можуть бути відсутніми обчислювальні блоки, але потрібний ЗУ з великим 
об'ємом пам'яті для запам'ятовування всієї траєкторії — зазвичай 
застосовується комп’ютера, наприклад М6000. Другий спосіб полягає в 
записі інформації про положення у вигляді кінцевого числа вузлових 
опорних точок траєкторії і розрахунок безперервної траєкторії між цими 
крапками шляхом інтерполяції по певному алгоритму. Тут об'єм пам'яті ЗУ 
для запам'ятовування опорних точок невеликий, але необхідно мати блок 
розрахунку проміжних ділянок траєкторії  (інтерполятор). 
Розроблена серія пристроїв контурного управління УКМ з 
модифікаціями УКМ-552 і УКМ-772 на базі мікро- комп’ютера 
«Електроника-60» з програмоносієм на магнітній стрічці або гнучких 
магнітних дисках з об'ємом інформації, що зберігається, до 12,8 Мбіт. Вони 
розрізняються тільки числом керованих координат і призначені для 
управління ПР, що вимагають складного просторового переміщення РО 
заданої траєкторії, наприклад при виконанні забарвлення, дугової зварки, 
складних складальних операцій. Структурна схема пристрою представлена 
на рис. 3.5. Пристрої приймають сигнали від органів управління ПР, 
вимірників датчиків ПР, контакторів технологічного устаткування, 
інструмента і пристроїв, а також від аварійних кінцевих вимикачів[16].  
Пристрої серії УКМ володіють об'ємом оперативної пам'яті, рівним 2 
Кбайт. Максимальне переміщення 16 двійкових разрядів. Вибір необхідної 
програми забезпечується по сигналах від обслуговуваного устаткування, або 
вручну з пульта управління. Програмування проводиться методом навчання. 
Інтерполяція — лінійна. 
Пристрій забезпечує плавну установку РО МА в позицію, відповідну 
початку робочої програми. Блоки введення, виводу і таймера служать для 
синхронізації самих пристроїв, а також для забезпечення взаємодії їх з ПР і 
обслуговуваним устаткуванням. Комплекс налагоджувальних засобів 
математичного забезпечення здійснює необхідне тестове діагностування 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
23 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
роботи пристроїв і окремих їх блоків. Пристрої мають наступні режими 
роботи: навчання, автоматична робота, розмітка магнітної стрічки, введення і 
виведення інформації на зовнішній програмоносій, редагування, тестовий 
контроль. На пульті управління є цифрова   індикація   режимів   роботи,   
номера   програми,   збою пристрою. Введення і виведення масивів 
інформації проводяться з використанням фотозчитуючого пристрою типа 
Р51500 (ЧССР) і перфоратора типа ПЛ-150. Конструктивно пристрої 
виконані у вигляді уніфікованої стійки управління. Є стаціонарний пульт 
управління і виносний пульт управління і навчання. Монтаж виконаний з 
використанням мікросхем SN7400 і дискретних елементів [7]. 
Пристрої адаптивного програмного управління. Адаптивне управління 
ПР — це управління виконавчим пристроєм ПР з автоматичною зміною 
програми, що управляє, в функції від контрольованих параметрів стану 
зовнішнього середовища. Проблема організації адаптивного керування 
полягає в необхідності забезпечення одночасної обробки великих обсягів 
інформації та формування команд керування в режимі реального часу, 
моделювання процесу функціонування АПР для розробки методу 
самонавчаючої системи керування на основі сенсорної інформації, 
використовуваного і в процесі функціонування робота. Система управління 
АПР виконує наступні основні функції: прийом інформації від системи 
надання відчуття і її обробку, забезпечення зв'язку з оператором, управління 
МА ПР відповідно до завдання, сформульованого оператором, і тією 
інформацією, яку система управління отримує від системи надання відчуття. 
Ядром системи управління АПР є та, що зазвичай управляє міні- або 
мікро- комп’ютера, хоча і намітилася тенденція використання 
мультипроцесорних обчислювальних систем. Умовно адаптивні системи 
управління можна розділити на два види. Перший — з фіксованою 
послідовністю команд, коли по сигналах з сенсорної системи відбувається 
перехід від однієї команди до іншої, а послідовність виконання команд може 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
24 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
бути змінена залежно від сигналів датчиків. Другий — припускає наявність в 
блоці пам'яті декількох можливих програм роботи ПР. Вибір відповідної 
програми відбувається по сигналах з певних датчиків. 
Найбільш простими є пристрої управління роботами з  
одиночними засобами надання відчуття. Вони зазвичай мають вибране 
поле, на якому оператор формує програму роботи ПР. Виконання роботом 
кожної чергової команди відбувається після отримання сигналу з датчика про 
виконання попередньої команди. 
Пристрої управління ПР з комплексними засобами надання відчуття 
реалізуються на основі міні- і мікро- комп’ютера. Найчастіше   для цієї мети 
застосовується микроЭВМ «Електроніка-60», створення на базі 
мікропроцесорного комплекту CP1611. Апаратний і програмно сумісні з ним 
мікропроцесорні комплекти серії CP1651 і CP1671 Система команд 
комплекту К1801 дозволяє використовувати програмне забезпечення СМ 
комп’ютера і міні- комп’ютера  «Електроніка-79», «Електроніка 100/25», 
«Електроніка-60». Комплект К1801 оснащений уніфікованим інтерфейсом. 
Розглянемо основні відмінності управління ПР по відношенню до 
інших видів устаткування з програмним управлінням.  Розширення діапазону 
вирішуваних  управління, що відрізняються різноманітністю базових 
компонентів і варіантів технологічної організації ПР. В простих випадках це 
завдання  логічних циклів. Ускладнення управління ПР йде у напрямі 
використання елементів адаптації, штучного інтелекту і т.п., яке розвивається 
ширше, ніж у верстатах з ЧПУ, охоплюючи  принципово нові завдання 
надання відчуттів роботу, аналізу зовнішньої обстановки і прийняття 
рішення. 
Загальне ускладнення технічної реалізації  управління за рахунок, 
наприклад, збільшення числа керованих  органів ПР в різних просторових 
системах координат і ускладнення їх взаємозв'язку, появи нових функцій 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
25 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
управління, включаючи режим програмування по методу навчання, 
адаптивних функцій, спеціалізованих стандартних підпрограм і т.п. 
Існуючі СПУ роботів класифікують в технічній літературі по 
робототехніці по багатьох ознаках: способу позиціювання, способу 
представлення інформації,  програмоносія, способу управління,  приводу,  
інформації в програмі, способу програмування, структурі системи 
управління, складності програмного управління і його технічним 
можливостям т.п. 
Сучасні системи управління ПР, як правило, розроблюються на 
мікропроцесорній елементній базі, мають розвинене інформаційно-
обчислювальне забезпечення, гнучке програмування функцій управління, 
розширені можливості зв’язку із зовнішнім керованим  і іншими засобами 
обчислювальної техніки. Узагальнена структурна схема СПУ ПР відображає 
основні зв'язки між окремими блоками і пристроями системи [6]. 
Розглянемо СПУ відповідно до раніше прийнятої класифікації ПР за 
способом позиціювання (циклові, позиційні, контурні і адаптивні). 
Пристрої циклового програмного управління. 
Циклічна (або дискретна) система програмного керування (ЦППК) 
забезпечує роботу одного або кількох керованих об'єктів, де виконавчі 
механізми робочого механізму (ВОРМ) здійснюють різноманітні рухи в 
повторюваних однакових циклах. Послідовність цих рухів задається 
керуючою програмою. Програми управління в системі ЦСПК реалізуються у 
вигляді жорстких фіксованих програм і змінних програм. Строгі, постійні 
програми управління задаються у вигляді визначених схем 
електроавтоматики, перемикання елементів управління яких здійснюється 
вчасно або відповідно до технічної готовності ВОРМ. Управління часом 
використовується в робочих машинах, які призначені для виконання процесу 
частинами протягом певного часу. Ця програма керування забезпечується 
реле часу. Керування з контролем технологічної готовності на кожній ділянці 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
26 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
циклу використовується в робочих машинах із переміщенням ВО, або 
пристроїв зажимів і т.п. (контроль положення), або при досягненні заданого 
рівня того чи іншого технологічного параметра (контроль розмірів та 
кількості деталей при затисканні або розтисканні виробів і т.п.). 
Технічна підготовка контролюється різними датчиками, такими як 
положення, тиск, підрахунок тощо. Програма змінного жорсткого керування 
в циклічному СПК побудована за матричною схемою, програмні завдання 
сформовані у вигляді перемикачів, штепсельних вимикачів, командних 
пристроїв з регульованими кулачками, а логічні функції реалізовані за 
допомогою програмованого контролера мінікомп’ютера. релейні схеми. 
Програма управління в комплексі СПК також задається в цифровому вигляді 
(ЧПК) в пам'яті малогабаритного мінікомп’ютера [4]. 
Однак такі програми містять лише інформацію про цикл і технічні 
режими, а рухи задаються встановленням зупинок, які впливають на 
перемикання шляху. У циклічному СПК використовується EII і частіше 
змінного струму. Основною характеристикою системи автоматичного 
керування дискретними приводами є автономна робота без безпосереднього 
втручання людини. В обов'язки оператора входить лише навчання, запуск і 
подальший регулярний нагляд за роботою обладнання. 
1.4 Особливості систем автоматичного керування 
Порівняння різних систем автоматичного керування необхідно 
проводити за такими характеристиками: тип траєкторії руху ВОРМ; цикл 
керування; джерело інформації інтегрального закону керування; алгоритм 
керування; метод програмування С; тип траєкторії руху робота. Циклічні СК 
забезпечують лише дискретні траєкторії руху. Кожна його дискретна точка 
відповідає одній із загальної кількості комбінацій крайніх ланок ВОРМ. 
Позиціонування граничного положення зазвичай здійснюється механічним 
упором. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
27 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Основним недоліком дискретизації траєкторій є неповна доступність 
точок робочої зони робота. Основним принципом управління циклом ПР є 
реалізація позиціонування маніпулятора через стопор, що визначає багато 
характеристик ЦСК: 
– програмування логічної і технологічної інфо- рмації дискретного 
виду, що визначає послідовність рухів ланок ВОРМ, тривалість 
позиціювання і т.д.;  
– виділення інформації про переміщення по окремим ступеням 
рухомості, що задається за допомогою регульованих упорів або датчиків 
положення;  
– порівняння заданого і фактичного положень ланок ВОРМ у 
природному коді;  
– керування по розімкненому циклу. 
Загалом до відповідності циклічних програмованих контролерів 
входять керуючий та арифметичний модулі, носії програми, блоки 
інтерфейсу з технічними пристроями, панелі управління та пульти ручного 
навчання. 
 
 
Рисунок 1.2 - Загальна структура системи циклового керування 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
28 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
Основною системою є контрольно-арифметичний модуль, який 
виводить з ладу мікрооперації (керуючі імпульси), що відповідають 
необхідним алгоритмам, та їх подачі до операційного блоку та інших 
функціональних блоків. В електронних пристроях з циклічним програмним 
управлінням в якості керуючих і арифметичних модулів використовується 
різні типи мікропрограмних автоматів. Керуючі та обчислювальні модулі в 
мікропроцесорних системах циклічного керування організовуються на базі 
мікропроцесорних комплектів і мікрокомп'ютерів різних конфігурацій. Для 
зберігання та підтримки інформації про порядок виконання команд у 
системах циклічного керування можуть використовуватися наступні модулі: 
а)    електромеханічні інформаційні носії – штекерні і комутаційні поля, 
програмні барабани, діодні програмовані матриці, роз’єми, перфокарти і т.п. 
б)  електронні, побудовані на основі напівпостійних запам’ятовувальних 
пристроїв з електричним перезаписом інформації. 
Блок спряження з роботом і технологічним обладнанням виконує 
функції формування команд керування приводами, опитування стану 
датчиків, що виробляють сигнали підтвердження відпрацювання, обміну 
інформацією з технологічним обладнанням [3]. 
Пульт керування призначений для встановлення режиму роботи, 
запуску і зупинки програми, відображення ходу виконання програми, стану 
компонентів і правильності їх функціонування, а сигнали для ручного 
переміщення ланок формуються за допомогою ручного пульта керування. 
Керуюча інформація програмується за допомогою кадрів, конфігурація і 
кількість яких визначається командами, що подаються на привід робота і на 
технічне обслуговування.Під час автоматичного відтворення програми 
інформація про послідовність виконання окремих операцій кадр за кадром 
завантажується з носія програми в модуль управління і комп'ютера, який 
генерує команди управління роботом і ТО. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
29 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Уніфіковані циклові системи (УЦС). Вони призначені для проміжного 
позиціонування окремих ланок робота вздовж висувних упорів і для 
управління різними типами технічного обладнання зі складною логікою 
управління. УЦС характеризуються такими особливостями: – здійснюють 
керування висувними опорами; – реалізуються алгоритми гальмування ланок 
робота при наближенні до упора; – використовуються збільшена кількість 
команд; – формуються технологічні програми із змінною послідовністю 
кадрів; – застосовується розвинута система аварійних блокувань. 
Типовим прикладом систем такого типу є уніфікований пристрій 
циклового керування УЦМ-663, структурна схема якого зображена на 
рис. 1.2. 
Склад пристрою і принцип дії. Пристрій використовує 
"енергонезалежну" оперативну пам'ять на інтегральній мікросхемі як носій 
програми, що дозволяє зберігати інформацію навіть при відключенні 
електроживлення. Керуюча інформація генерується центральним 
контролером відповідно до програми, що зберігається в ОЗП. 
Система видачі команд на об’єкт, що має в своєму складі програмовані 
діодні матриці, які реалізують різні алгоритми керування, забезпечує 
спряження пристрою з приводами циклових ВОРМ. 
Сигнали керування, що виробляються блоками керування об’єктом і 
ТО, безпосередньо поступають на відповідні приводи через блок вихідних 
підсилювачів. Блок спряження з датчиками об’єкта і спеціальна схема в блоці 
керування ТО формує сигнал відпрацювання кадру. 
Для запобігання аварійних ситуацій обладнання оснащене системою 
аварійного блокування, що програмується спеціальною діодною матрицею, 
яка видає сигнали авторизації команд на центральний контролер. Обладнання 
програмується за допомогою командного програмування з пульта оператора; 
змінний формат кадру з однією або декількома виконуваними окремими 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
30 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
командами є однією з особливостей цієї системи. Пристрій УЦМ-663 має 
досить розвинуту мову програмування (систему команд). 
Кожна з команд являє собою 8–розрядне слово, що складається з коду 
операції (старші розряди), необов’язкової інформаційної частини (молодші 
розряди) і контрольного розряду. Команди “Рух” призначені для ручного 
керування ланками ВОРМ. Устрій пульта оператора дозволяє закодувати код 
операції, номер керованої координати і напрямок її руху. 
Циклове управління промисловим роботом — це управління 
виконавчим пристроєм ПР, при якому здійснюється програмування 
послідовності виконання його руху. Особливістю циклових систем 
управління є програмування тільки логічної і технологічної інформації 
дискретного вигляду, що визначає послідовність руху ланок, тривалість 
позиціювання, послідовність видачі команд на технологічне устаткування і 
тому подібне.  Датчиками положення або регульованими упорами подається 
інформація про зовнішні переміщення в СПУ. Інформація про час задається 
зазвичай на потенціометрах і відпрацьовується реле часу або аналогічними 
пристроями. Більшість циклових систем управління ПР будуються на 
електронній елементній базі. Уніфіковані циклові СПУ модифікацій УЦМ-10, 
УЦМ-20, УЦМ-30, УЦМ-663 розрізняються в основному числом вихідних 
сигналів і допоміжних команд [1,9]. 
Робочі органи багатьох механізмів при виконанні ними технологічних 
операцій повинні переміщуватися дискретно, кроками. До таких механізмів 
відносять пристрої часу, механізми подач різних верстатів і багато іншого. 
Для привода цих механізмів доцільно використовувати двигуни, які за своєю 
конструкцією забезпечують дискретне переміщення. Ротор крокового 
двигуна виконує дозовані переміщення визначеної величини з фіксацією 
положення в кінці кожного кроку. Кроковий електропривід добре 
узгоджується з різними мінікомп'ютерами і не потребує ЦАП та АЦП. Тому 
він широко використовується в майже усіх системах числового програмного 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
31 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
керування (ЧПК) 1-го покоління. Але системи з кроковими двигунами мають 
і досить великі недоліки. Один із найбільших – це відсутність зворотного 
зв'язку [12] за швидкістю й за положенням. На рис. 1.3 наведена блок-схема 
експерименттальної САК із кроковим двигуном. Мікропроцесорний пристрій 
(МПУ) за введеною в нього програмою і заданим значенням змін них, що 
використовує програма, подає на комутатор крокового двигуна (ШД) сигнали 
по лінії керування і тактовій лінії. По лінії керування задається напрямок  
руху крокового двигуна (рівень логічного „0” відповідає напрямку руху 
„ВПЕРЕД”, а рівень логічної „1” – „НАЗАД"). По тактовій лінії подаються 
прямокутні імпульси, які відповідають крокам кро- кового двигуна (один 
імпульс відповідає 1–ому імпульсові). Комутатор (ШД), згідно з інформацією 
від (МПУ), подає імпульси на силові ключі Кл1, Кл2, Кл3, які вмикають 
відповідні обмотки крокового двигуна. В даній системі використовується 3 – 
фазний двигун ШД4М-УЗ, із кутом повороту ротора Δφ = 1,5°. У якості 
(МПУ) використовується універсальний мікропроцесорний комплект „УМК” 
на базі мікропроцесора MAX232. 
 
Рисунок 1.3 -  Блок-схема системи автоматичного керування кроковим 
двигуном 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
32 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
У даній роботі, для фіксації переміщення крокового двигуна 
використовується лінійка та стрілка, яка переміщується поздовж 
вимірювальної шкали за допомогою пасової передачі. Пас протягнутий між 
двома шківами, вісь одного з яких через понижуючий редуктор пов'язана з 
валом крокового двигуна. Таким чином, обертальний рух вала крокового 
двигуна перетворюється в поступальний рух стрілки. Це перетворення 
відбувається за формулою:  
L  = rш  n ∆ Z1 /Z2 ;    (1.1) 
 де L – переміщення стрілки, м; 
 rш= 0,0135 м – радіус привідного шківа; 
n – кількість кроків (задається оператором); 
Δφ = 1,50 = 0,0261 рад/крок – кут повороту крокового двигуна при 
обертанні на 1 крок; 
Z1 = 13 – кількість зубів ведучої шестерні; 
Z2 = 63 – кількість зубів веденої шестерні. 
 
1.5 Призначення та функції програми керування 
Згідно з програмою керування, кроковий двигун керується шляхом 
виконання команд, які записані у програмі користувача, що знаходиться в 
оперативній пам'яті УМК. Керуюча програма являє собою інтерпретатор і 
забезпечує виконання 8 основних, 2 допоміжних та 2 налагоджувальних 
команд, а також обробку й індексацію помилок та аварійних ситуацій, які 
можуть виникнути в процесі виконання двигуном програми [2,5]. Основні 
команди - це всі команди, які працюють задля забезпечення обертання 
крокового двигуна, а також команди «ПАУЗА» та «КІНЕЦЬ ПРОГРАМИ». 
Допоміжні команди – це команди, які забезпечують роботу циклів (початок і 
закінчення циклу). Коди команд і методика складання програми наведені в 
табл. 1.1. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
33 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
Таблиця 1.1 - Коди команд 
КОД  Призначення команди Байт 
00 "Немає операції" – не викликає дію 1 
01 "Обертання" – команда, після якої задаються три: параметра: 5 
 - кількість кроків; 2 
 - напрямок; 1 
 - швидкість 1 
02 "Обертання" – перед цією командою задаються незалежно всі 1 
три параметра 
03 Параметр швидкості; 2 
04 Кількість кроків; 3 
05 Напрямок 2 
06 "Налагоджувальна команда" – обертання, поки не спрацює 4 
кінцевий вимикач; після неї задаються параметри: кінцевий 
вими- кач; напрямок; швидкість. 
07 Пауза, задається від 00 до FF, FF відпові- дає затримці 2 
близько 1 с. 
08 Початок циклу, з кількістю проходів [01 до FF] 2 
09 Кінець циклу 1 
0А "Обнуління" – установка стрілки в початкове положення 1 
0В "Обертання" – налагоджувальна – обертання в режимі АД 1 
[параметри не задаються] 
0С Кінець програми 1 
 
 
Запуск програми для виконання. Після введення керуючої програми і 
перевірки її, можна здійснити її запуск. Це проводиться так: вводиться із 
клавіатури УМК команда „СТ0400" і натискається „ВП”, після чого програма 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
34 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
піде на виконання. Можливі помилки під час виконання програми і їх 
індикація. Як відомо, у кожній програмі можуть виникнути помилки. В даній 
системі може виникнути два випадки помилок: програмні (не відповідають 
коди програмі) і наїзд на кінцевий вимикач. При виникненні помилки на 
індикаторі УМК видається адреса комірки, в якій допущена помилка. Для 
усунення помилки Ви натискаєте „СБ”+„П”+ адреса комірки, в якій виникла 
помилка. Наїзд на кінцевий вимикач може виникнути, коли сумарна кількість 
кроків більша, ніж максимально можлива, або у випадку, коли відстань 
пройдена стрілкою вперед і назад до початкового положення різна через 
неточне відпрацювання дви- гуном кроків Δφ > або < 1,5°. У цьому випадкові 
достатньо відвести стрілку від кінцевого вимикача і знову запустити 
програму. 
Дослідження синтезованої системи автоматичного управління 
дискретним електроприводом дозволяють зробити наступні висновки. По-
перше, використання крокових двигунів для дискретних електроприводів 
дозволяє досягти високої точності виконання заданого закону керування 
рухом. По-друге, конструктивні особливості крокових двигунів дають 
можливість використовувати сучасні цифрові пристрої для програмування 
пристроїв керування. По-третє, проведені експериментальні дослідження 
показали, що основними параметрами для керування кроковими двигунами 
являються крок кутового переміщення ротора Δφ та час затримки між 
кроками t. 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
35 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
2. РОЗРОБКА БЛОКУ УПРАВЛІННЯ 
2.1 Технічні характеристики і аналіз функцій 
 
Згідно завдання наша спеціалізована система комплексу різки металу 
буде різати сталеві прутки для подальшого їх використання як заготовки для 
інших видів обробки металу. Нижче приводжу технічні характеристики 
спеціалізованої системи комплексу різки металу: 
Режим роботи……………………ручний; автоматичний. 
Продуктивність, шт.\хв…………10-20 
Діаметр, мм……………………….5 
Довжина нарізки прутка, мм…….200-500 
Точність нарізки, мм……………..+- 0.5 
Кількість двигунів, шт….………..3 
Кількість датчиків, шт……………8 
Кількість магнітних пускачів…….7 
Напруга живлення, В………………220 
Струм, А……………………………1.5 
Частота, Гц…………………………50 
Габарити, мм……………………….1200х500х500 
Вага, кг……………………………...60 
 
Принцип роботи схеми  полягає в ручному та автоматичному керуванні 
двигунами переміщення, електромагнітами, двигуном різання а також 
прийом і передачу сигналів із керуючої програми по якій буде працювати 
технологічне обладнання. Всього в спеціалізованій системі комплексу 
різання металу будуть працювати 3 двигуна, 7 магнітних пускачів, 8 
датчиків, схема управління на логічних елементах, схема сполучення схеми 
управління з комп’ютером і виконавчими механізмами. 
 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
36 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
2.2 Розробка та обґрунтування структурної схемі блоку управління 
Розробка структурної схеми полягає у створенні схеми основних 
параметрів і процесів які відбуваються  у даному пристрої. Наша схема – це 
блок логіки який керує спеціалізованою системою комплексу різки металу та 
блок зв’язку блоку логіки з комп’ютером. Також існує  блок вхідних 
сигналів, блок вихідних сигналів та джерело живлення. Отже загальна схема 
має вигляд, рис 2.1 
Міні 
комп’ю-
тер 
 
 
Рисунок 2.1 – Спрощена функціональна схема взаємодії блоків 
 
БВХС - Блок вхідних сигналів з датчиків 
БЛ - Блок логіки 
БВИХС - Блок вихідних сигналів до виконавчих механізмів 
ДЖ - Джерело живлення 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
37 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Розробляємо функціональну схему блоку логіки. Нашу схему умовно 
можна поділити на 2 частини це: блок звязку мінікомп’ютера і схеми 
керування, пристрій розгрузки LPT порту, блок керування і логічні елементи, 
пристрій контролю напрямку передачі сигналів. 
 
Міні 
комп’ютер 
 
 
Рисунок 2.2 – Спрощена функціональна схема блоку логіки 
 
БЗ - блок звязку мінікомп’ютера і схеми керування(LPT порт) 
ПР - пристрій розгрузки LPT порту 
БК - блок керування  
ПКНПС - пристрій контролю напрямку передачі сигналів 
БВХС - Блок вхідних сигналів з датчиків 
БВИХС - Блок вихідних сигналів до виконавчих механізмів 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
38 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Розробимо структурну схему блоку зв’язку мінікомп’ютера і схеми 
керування (LPT порт). 
Блок включає в себе пристрій зв’язку мінікомп’ютера і схеми 
керування технологічним обладнанням, а саме LPT порт.  
Порт має 8 вихідних контактів і 5 вхідних контактів. Схема структурна 
блоку зв’язку розміщена на  рисунку 2.3. 
 
Рисунок 2.3 - Схема структурна блоку зв’язку 
 
БВХС - Блок вхідних сигналів з датчиків 
БВИХС – Блок вихідних сигналів до виконавчих механізмів 
ВИХК – Вихідні контакти 
ВХК – Вхідні контакти 
Розробимо схему структурну блоку керування. Блок включає в себе 
запам’ятовуючий пристрій, пристрій інвертування сигналу, пристрій 
розгрузки LPT порту. Отже маємо схему, рис 2.4. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
39 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
МІНІ 
КОМП’ ЮТЕР 
 
 
Рисунок  2.4 - Схема структурна блоку керування 
 
ПР Пристрій розгрузки LPT порту 
ЗП – запам’ятовуючий пристрій. 
ПІ – пристрій інвертування 
ВХС – вхідні сигнали з ЕОМ 
ВИХС – вихідні сигнали на виконуючі пристрої 
Отже тепер можна зобразити повну функціональну схему пристрою, 
рис 2.5. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
40 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
 
Рисунок 2.5 - Повна структурна схема пристрою 
 
ПКНПС - пристрій контролю напрямку передачі сигналів 
ПР - пристрій розгрузки LPT порту 
ЗП - запам’ятовуючий пристрій. 
ПІ - пристрій інвертування 
БВХС - вхідні сигнали з датчиків 
БВИХС – вихідні сигнали до виконавчих механізмів 
ВИХК – вихідні контакти 
ВХК – вхідні контакти 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
41 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
Міні-
комп’ ютер 
 
3 РОЗРОБКА СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ  
3.1 Розробка та обгрунтування принципової схеми блоку управління 
 
Схема електрична принципова складається з блоку зв’язку 
мінікомп’тера і схеми керування, пристрою розгрузки LPT порту, блоку 
керування і логічних елементів, пристрою контролю напрямку передачі 
сигналів. 
Одже розробимо схему електричну блоку зв’язку мінікомп’тера і схеми 
керування,  яка складається з LPT порту, рисунок 3.1 
 
Рисунок 3.1 - Схема електрична принципова блоку зв’язку 
мінікомп’тера і схеми керування (LPT – порт). 
 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
42 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Розробимо схему електричну блоку керування в ній будуть використані 
вибрані мікросхеми: SN7404N, SN74141, 7474PC. 
Отже схема блоку керування буде мати вигляд, рисунок 3.2. 
 
Рисунок 3.2 - Схема електрична принципова блоку керування 
технологічним обладнанням 
 
DD2 – дешифратор 
DD3.1– DD3.4 – тригери 
DD5.1– DD5.4 – інвертори  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
43 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Розглянемо схему електричну принципову пристрою розгрузки LPT 
порту, рисунок 3.3. 
 
Рисунок 3.3 – Схема електрична принципова пристрою розгрузки LPT 
порту (мультиплексора) 
 
 
Рисунок 3.4 – Схема електрична принципова пристрою контролю 
напрямку передачі сигналів (шинний формувач) 
 
З попередньо розроблених схем складаємо повну схему електричну 
принципову пристрою. Вона буде складатися з розроблених вище схем блоку 
зв’язку мінікомп’тера і схеми керування, пристрою розгрузки LPT порту, 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
44 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
блоку керування і логічних елементів, пристрою контролю напрямку 
передачі сигналів.  
Дана схема буде мати вигляд, рис. 3.5.  
 
Рисунок 3.5 – Повна електрична схема керування спеціалізованою 
системою комплексу різки металу 
DD1 шинний формувач 2SK3216-01  
DD2 дешифратор SN74141  
DD3.1- DD3.2, DD6.1-DD6.2 тригери 7474PC  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
45 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
DD4 мультиплексор 74ALS151  
DD5.1- DD5.4 інвертори SN7405N  
Розглянемо принцип роботи нашої схеми керування спеціалізованою 
системою комплексу різки металу. Принцип роботи схеми  полягає в 
ручному та автоматичному керуванні двигунами переміщення, 
електромагнітами, двигуном різання а також прийом і передачу сигналів із 
керуючої програми по якій буде працювати технологічне обладнання [7]. 
Від кінцевих вимикачів будуть надходити 8 сигналів 4 з яких ми 
підключили до LPT порту а інші 4 сигнали ми підключаємо через 
мультиплексор вихід якого буде підключатися до п’ятого  вхідного сигналу 
LPT-порта. Мультиплексор забезпечить проходження тільки одного сигналу, 
номер якого буде визначатися за допомогою адресних входів. Сигнали 
адресних входів будуть подаватися з трьох вихідних сигналів LPT – порта.   
3 вихідні сигнали будуть надходити на дешифратор, за його допомогою 
буде обиратися один із тригерів  в  який  буде  записуватися інформація про 
вибраний нами тригер.  
Наступні три сигнали будуть надходити на входи шинного формувача, 
який призначений для розвантаження виходів порта. 
Вибір кристалу повинен бути заземлений. 
Перший його вихідний сигнал при подачі логічної одиниці буде 
запускати двигун різки, а при подачі нуля вимикати його. 
Другий та третій сигнали будуть керувати електромагнітами, при 
подачі логічної одиниці вони будуть замикатись, при подачі нуля 
розмикатись.  
Схеми керування працюють при надходженні сигналу, який подається 
на каскад схеми і в залежності від вибраного каскаду двигун розпочне 
обертання у вибраному напрямку, для того щоб двигун розпочав обертатися 
в іншому напрямку потрібно щоб надійшов сигнал на інший каскад, який 
забезпечить реверс.  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
46 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
3.2 Вибір і обгрунтування елементарної бази блоку логіки 
Розглянемо елементну базу пристрою.  Схема схеми керування 
технологічним обладнанням зібрана на мікросхемах ТТЛ. В схемі 
використані мікросхеми серії  SN7400, ALS20 або їх аналоги. 
Для передачі на станок та від нього сигналів схема побудована на 
різних елементах та пристроях.  
В схемі  використовуються мультиплексори, дешифратори,  тригери,  
шинні формувачі, а також елементи «НІ» та їх комбінації, зібрані на різних 
мікросхемах [8]. 
Тригер – це логічний пристрій, здатний зберігати 1 біт даних. До 
тригерів прийнято відносити всі пристрої, які мають два стійкі стани.  В 
основі будь-якого тригера знаходиться кільце з двох інверторів, яке 
зображують в вигляді так званого защеплювача (защіпка). Розрізняють такі 
типи тригерів: D –тригери,  T – тригери,  RS – тригери, синхронні RS – 
тригери, JK – тригери, рис. 3.6. 
 
Рисунок 3.6 – Тригери: DD1 D – тригер; DD2 T – тригер; DD3 RS – 
тригер; DD4 синхронний RS – тригер; DD3 JK – тригер. 
 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
47 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Найбільш часто в цифрових інтегральних мікросхемах, а також в 
імпульсних приладах застосовують тригери  з єдиним входом даних  D, так 
звані D- тригери. Для  D- тригера необхідно лише чотири зовнішніх виводи: 
вхід даних D, тактовий вхід С два виходи Q та Q. Принцип дії D- тригера 
можна побачити з таблиці логічних станів D – тригера, таб. 3.1. 
 
Таблиця 3.1  - Логічні стани  D – триггера 
Вхід Вихід 
Dn C(n+1) Q(n+1) Q(n+1) 
Н Присутній Н В 
В Присутній В Н 
 
 
Рисунок 3.7- Внутрішня будова RS – тригера на елементах АБО – НЕ 
(А) та на елементах И – НЕ (В) і діаграма роботи (С). 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
48 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Синхронні RS – тригери може перейти в новий стан, якщо разом з 
визначеною комбінацією вхідних сигналів на вхід синхронізації надходить 
керуючий імпульс. Позначення синхронізації приведена на рисунку 3.8. 
  
 
Рисунок 3.8 - Позначення синхронізації 
 
 
Рисунок 3.9 - Внутрішня будова (А) та діаграма роботи синхронного 
RS - тригера (В) 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
49 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
D – тригер  це тригери затримки. Рівень сигналу на виході повторює 
рівень сигналу на вході D в момент приходу синхроімпульсу, рисунку. 3.10 
 
Рисунок 3.10 - Позначення на схемах D – тригер (А) та діаграма роботи (В)
 
Рисунок 3.11- Внутрішня будова D – тригера (А) та діограма роботи (В) 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
50 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
JK – тригери ще називають універсальними, оскільки з них можна 
отримати будь – який вид тригерів, вони не мають заборонених команд на 
вході.  
Таблиця 3.2 - Таблиця відповідності  JK - тригера 
J K Qi Qi+1 
0 0 Q Q 
1 0 Q 1 
0 1 Q 0 
1 1 Q Q 
 
 
Рисунок 3.12 - Внутрішня будова JK – тригера (А) та 
діаграма роботи (В) 
З’єднавши послідовно декілька тригерних схем – подільників частоти 
на два, отримуємо найпростіший багато розрядний двоїчний лічильник. Такі  
лічильники в схемі використовуватися не будуть. 
Нероз’ємними елементами мікро схемотехніки є елементи І, АБО, НІ та 
їх компонування.  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
51 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Так, на рисунку 3.13 показані найбільш поширені елементи та принцип 
їх роботи.   
 
Рисунок 3.13 - Елементи: 
а – І (повторювач) 
б – НІ (інвертор) 
в – 2І (кон’юнктор) 
г – 2І – НІ 
д – 2АБО (дис’юнктор) 
е – 2АБО – НІ 
 
Для розв’язання дискретних входів та виходів застосовуються 
оптопари – оптоелектроний напівпровідниковий пристрій, який складається 
із випромінюючого і фото приймального елемента, між якими є оптичний 
зв'язок, забезпечуючи між входом та виходом ізоляцію. 
По навантажувальній здатності мікросхеми можна розділити на 
стандартні (№10 для серій SN7400 і SN74S й N = 20 й 40 для мікросхем серії 
ALS20 відповідно), мікросхеми з підвищеною навантажувальною здатністю 
(N = 30 і більше), мікросхеми зі спеціальним вихідним каскадом, що 
забезпечує значно більше високу навантажувальну здатність в одному з 
логічних станів. Деякі типи мікросхем випускають із так називаним 
«відкритим» колекторним виходом.  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
52 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Окремо слід зазначити спеціальний клас мікросхем із третім станом 
вихідного каскаду, називаним також ще «високоімпендансним», або «Z-
станом», при якому мікросхема відключається по своєму виході від 
навантаження. Це, як правило, буферні елементи з відносно великою 
навантажувальною здатністю. 
Мікросхема SN7405N – ця мікросхема вмішує в собі елемент 8НІ. 
Мікросхема SN7404N (SN7405N - SN7407N5) – містять імпульсні 
підсилювачі струму цифрового сигналу. Ці елементи ТТЛ прийнятий 
називати буферними. Буферні підсилювачі можуть  передавати сигнал без 
інверсії, або з інверсією. Мікросхема SN7406N4 містить буферні елементи 
без інверсії. Інші мікросхеми групи ЛН складаються з інверторів. У 
мікросхеми SN7404N інвертори постачені двотактним вихідним каскадом, 
інші мають виходи з відкритим коллектором [7,10]. 
Для інверторів ЛН 1: час затримки поширення  сигналу становить для 
SN7404N - 22нс, ALS20 - 15нс, відповідно стікаючий вихідний струм Iвых  
для одного інвертора: 16, 8, 20мА. Найбільший струм  Iпот мікросхеми 
SN7404N споживають, якщо на всіх шести входах присутні напруги високого 
рівня. 
При Uвх = 4,5 В ці крапки становлять 33,66 й 54 мА для мікросхем 
SN7404N серій SN7400, ALS20 відповідно. Якщо на всіх входах присутні 
напруги низького рівня, струм споживання IСП. знижується в 2,2 рази. По 
електричних параметрах мікросхемі SN7407N приблизно відповідає 
SN7406N4. Мікросхема SN7407N містить шість буферних інверторів з 
відкритими колекторами, вихідна напруга на які можна підвищити до 15 В, 
застосувавши додаткове джерело живлення. Таким чином, цей буферний 
елемент придатний для запалювання індикаторного сегмента [14].  
Мікросхема 7474PC – два незалежних D – тригера (якщо не задіяні 
входи S та R), які мають спільний ланцюг живлення. Їх можна 
використовувати як RS – тригери, якщо не задіювати входи D та C.  Входи S  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
53 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
та R  асинхронні, так як працюють (збросують стан тригера) незлежно від 
сигналу на тактовому вході. Активний рівень для них – низький (Н). 
Сигнал від входу D пердається на виходи Q та Q  по перепаду імпульса 
на тактовому вході С від низкого до високого. Щоб тригер переключився 
правельно, рівень на вході D необхідно зафіксувати раніше, перед тим, як 
прийде тактовий перепад.  
Таблиця 3.3 -  Стани тригера мікросхеми 7474PC 
Режим роботи Вхід Вихід 
#S #R C D Q #Q 
Асинхронне встановлювання Н В - - В Н 
Асинхроний скид В Н - - Н В 
Завантаження одиниці В В ↑ В В Н 
Завантаження нуля В В ↑ Н Н В 
 
Мікросхема МН74S571 інтерфейсна мікросхема яка має один 
управляючий вивід УВ, який управляє потоком даних в шинному формувачі. 
Тобто якщо на цьому виводі – низкий рівень, то інформація передаеться з А 
на В, а якщо рівень високий – інформація переходе від В до С. Шинні 
формувачі можуть працювати в третьому стані (високоомний стан).  
Для цього необхідно на вивід ВК подати рівень логічной одиниці, 
просто підключивши вивід до джерела живлення, тобто при перевірці 
тестером,він повинен показати рівень напруги рівний 4,2 Вольти [9]. 
Мікросхема 74ALS151 – ця мікросхема вмішує в собі мультиплексор 
який має вісім інформаційних входів D0 - D7, три адресних входи 1, 2, 4 і 
вхід стробування S. У мікросхеми два виходи - прямій й інверсний. Якщо на 
входістробування логічна 1, на прямому виході 0 незалежно від сигналів на 
інших входах. Якщо на вході стробування логічний 0, сигнал на прямому 
виході повторює сигнал на тім  вході, номер якого збігається з десятковим 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
54 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
еквівалентом коду на входах 1,2,4 мультиплексора. На інверсному виході 
сигнал завжди противофазний сигналу на прямому виході. 
 
Рисунок 3.14- Нумерація виводів мікросхем 
Встановимо зовнішній вигляд та розміри мікросхеми SN7404N. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
55 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 3.15- Розміри та вигляд мікросхеми SN7404N 
 
SN7404N – це мікросхема 6 інверторів в 1 корпусі. 
Для інверторів: час затримки поширення  сигналу становить для 
SN7404N - 22нс, 74LS - 15нс; відповідно стікаючий вихідний струм Iвых  для 
одного інвертора: 16, 8, 20мА. Найбільший струм  Iпот мікросхеми  
споживають, якщо на всіх шести входах присутні напруги високого рівня 
[18]. 
Тому оптимальний варіант вибрати саме SN7400 серію. 
Встановимо зовнішній вигляд та розміри мікросхеми 7474PC 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
56 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 3.16 - Розміри та вигляд мікросхеми 7474PC 
 
Мікросхема 7474PC – два незалежних D – тригера ( якщо не задіяні 
входи S та R), які мають спільний ланцюг живлення. Їх можна 
використовувати як RS – тригери, якщо не задіювати входи D та C.  Входи S  
та R  асинхронні, так як працюють (зкидають стан тригера) незалежно від 
сигналу на тактовому вході. Активний рівень для них – низький (Н) [16]. 
Встановимо зовнішній вигляд та розміри мікросхеми SN74141. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
57 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 3.17 - Розміри та вигляд мікросхеми SN74141 
 
Додамо, що дешифратори можуть мати різну кількість входів і виходів, 
залежно від своєї функціональної призначеності [17]. Наприклад, 
дешифратор з двома входами може мати чотири виходи, які включаються по 
черзі в залежності від комбінації сигналів на входах. Дешифратори можуть 
також використовуватися для демультиплексування даних, коли вхідний 
сигнал подається на вхід дешифратора, а на виходах отримуємо декілька 
окремих сигналів, що відповідають різним каналам. Дешифратори входять у 
всі серії мікросхем ТТЛ і КМДП. Наприклад дешифратор SN74141 (два 
дешифратори в корпусі) перетворить двійковий код в код '1 з 4', SN74141 і 
CD4028A в код '1 з 10', SN74143- в код '1 з 16'.  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
58 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Дешифратор на мікросхемі SN74141 призначений для роботи з 
декадними газорозрядними індикаторами. Його виходи підключаються 
безпосередньо до катодам (має форму десяткових цифр) газорозрядного 
індикатора, анод якого через резистор підключений до джерела живлення 
напругою  200-250 В. Вихідні сигнали цієї мікросхеми відрізняються від ТТЛ 
рівнів і тому  для підключення до  неї  інших  мікросхем  доводиться  
застосовувати  додаткові пристрої узгодження [21]. 
Встановимо зовнішній вигляд та розміри мікросхеми 2SK3216-01 
 
Рисунок 3.18 - Розміри та вигляд мікросхеми 2SK3216-01 
 
Мікросхема МН74S571 інтерфейсна мікросхема яка має один 
управляючий вивід УВ, який управляє потоком даних в шинному формувачі. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
59 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
Тобто якщо на цьому виводі – низкий рівень, то інформація передаеться з А 
на В, а якщо рівень високий – інформація переходе від В до С.  
 
Рисунок 3.19 - Розміри та вигляд мікросхеми 74ALS151 
 
Мікросхема 74ALS151 – ця мікросхема вмішує в собі мультиплексор 
який має вісім інформаційних входів D0 - D7, три адресних входи 1, 2, 4 і 
вхід стробування S. У мікросхеми два виходи - прямій й інверсний. Якщо на 
входістробування логічна 1, на прямому виході 0 незалежно від сигналів на 
інших входах. Якщо на вході стробування логічний 0, сигнал на прямому 
виході повторює сигнал на тім  вході, номер якого збігається з десятковим 
еквівалентом коду на входах 1,2,4 мультиплексора. На інверсному виході 
сигнал завжди противофазний сигналу на прямому виході. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
60 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
В схему цього пристрою включені конденсатори типу Н47 для 
згладжування пульсацій. 
Назначимо вхідні та вихідні сигнали. 
LPT - порт має 25-и контактний 2-х рядний роз'єм, дані передаються в 
одну сторону: від комп'ютера до зовнішнього пристрою. Але повністю 
однонаправленим його назвати не можна. Так 4 зворотні лінії 
використовуються для контролю за станом пристрою. Centronics дозволяє 
підключати один пристрій, тому для сумісного чергового використовування 
декількох пристроїв вимагається додатково застосовувати селектор [15]. 
Контакти              Позначення             Призначення 
     1                          Strobe Маркер циклу передачі (вихід) 
     2                          Data 1 Сигнал 1 (вихід) 
     3                          Data 2 Сигнал 2 (вихід) 
     4                          Data 3 Сигнал 3 (вихід) 
     5                          Data 4 Сигнал 4 (вихід) 
     6                          Data 5 Сигнал 5 (вихід) 
     7                          Data 6 Сигнал 6 (вихід) 
     8                          Data 7 Сигнал 7 (вихід) 
     9                          Data 8 Сигнал 8 (вихід) 
     10                 Acknlg  Готовність прийняти (вхід) 
     11                   Busy  Зайнятий (вхід) 
     12                  Paper End Немає паперу (вхід) 
     13                   Select  Вибір (вхід) 
     14                   Auto Feed Автоподавання (вихід) 
     15                   Error  Помилка (вхід) 
     16                    Init  Ініціалізація (вихід) 
     17                   Select In Управління друком (вихід) 
     18                  GND  Загальний (заземлення) 
     19                  GND  Загальний (заземлення) 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
61 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
     20                  GND  Загальний (заземлення) 
     21                  GND  Загальний (заземлення) 
     22                  GND  Загальний (заземлення) 
     23                  GND  Загальний (заземлення) 
     24                  GND  Загальний (заземлення) 
     25                  GND  Загальний  (заземлення) 
Для сигналів виходу ми вибираємо входи Data 1 - Data 8(2-9) 
Для вхідних сигналів ми вибираємо входи Acknlg, Busy, Paper End, 
Select (10-13,15)  
Також ми будемо використовувати вихідний сигнал Strobe для подачі 
імпульсу на тригери в момент зміни сигналів для синхронізації сигналів. 
 
3.3 Розрахунок енергії споживання схеми управління 
Розрахунок енергії споживання зводиться до визначення загальної 
потужності, що споживається пристроєм.  
Отже, спочатку визначаємо потужність, що споживають мікросхеми. 
Для цього необхідно споживчий струм кожної мікросхеми домножити на 5 – 
напругу схеми пристрою (U= 5). Всі розрахунки зведено в таблицю 3.4. 
 
Таблиця 3.4 – Потужність, що споживають мікросхеми пристрою 
№ Найменування Кількість Споживаний Потужність 
п\п мікросхем шт. струм Iсп, мA спож P, мВт 
1 2SK3216-01 1 130 650 
2 7474PC 2 157,5 1570 
3 SN74141 1 33 165 
4 SN7405N 1 35 175 
5 74ALS151 1 33 165 
 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
62 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
За формулою 3.1 розрахуємо загальну потужність, що споживають 
мікросхеми : 
Р заг.мс = Р1 + Р2 + Р3 + Р4 + Р5 ; мВт   (3.1) 
Р заг.мс = 650 + 1570 + 165 + 175 +165 = 2725 мВт або 2,725 Вт 
Тепер визначаємо потужність, що споживають конденсатори, 
формула 3.2. 
Р заг.С = Р С1 + Р С2 + Р С3 + Р С4 +Р С5 ; мВт (3.2) 
 
Р С  =  I сп. С · К; мВт  (3.3) 
 
де  К – коофіцієнт навантаження ; К = 0,6 
Р С1 = 0,005 · 0,6 = 0,003 мВ  
Р С2 = 0,005 · 0,6 = 0,003 мВ  
Р С3 = 0,005 · 0,6 = 0,003 мВ  
Р С4 = 0,005 · 0,6 = 0,003 мВ  
Р С5 = 0,005 · 0,6 = 0,003 мВ 
За формулою 3.3 маємо: 
Р заг.С = 0,003 · 5 = 0,015 мВт  
Отже, тепер визначаємо загальну потужність, що споживається 
пристроєм, формула 3.4: 
 
Р заг. = Р заг.мс +   Р заг.С   (3.4) 
 
Р заг. = 2725 + 0,015  = 2725,015 мВт або 2,725015 Вт 
Отже, загальна потужність, що споживаеться пристроєм, дорівнює 
2725,015 мВт. 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
63 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
4 ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ РОБОТИ 
 
4.1 Програмне забезпечення роботи 
Для роботи схеми управління комплексу різки металу обрано програму, 
розроблену для керування технологічним обладнанням з’єднаним за 
персональним комп’ютером за допомогою LPT порту. 
Потрібний алгоритм роботи буде записаний у програмі керування 
блоку логіки автоматичної лінії в комп’ютері, також за допомогою цієї 
програми можна буде керувати не за алгоритмом, а в ручному режимі [22]. 
Інтерфейс програми управління спеціалізованою системою комплексу 
різки металу буде мати вигляд, рисунок 4.1. 
 
 
 
Рисунок 4.1 – Інтерфейс програми 
 
Інтерфейс програми для ручного режиму роботи буде мати вигляд, 
рис. 4.2. 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
64 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 4.2 – Інтерфейс програми ручного режиму роботи 
 
Інтерфейс програми для автоматичного режиму роботи буде мати 
вигляд, рисунок 4.3. 
 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
65 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
 
Рисунок 4.3 – Інтерфейс програми автоматичного режиму роботи 
 
4.2  Алгоритм роботи програми для автоматичного режиму: 
Початок: 
«1» Якщо на 13 контакті "0" – припиняємо програму поки не з'явиться 
"1" (перевірка заготовки) 
«2» Якщо на 13 контакті з'явилася "1" – подаємо на 2 контакт "1" 
(включаємо пилу) 
«3» Якщо на 12 контакті немає "1" повторюємо «2» кадр (перевірка 
двигуна пилки на наявність напруги) 
«1» Якщо на 13 контакті "0" – припиняємо програму поки не з'явиться 
"1" (перевірка заготовки) 
«4» Посилаємо  на 4 контакт "1" (затискаємо другий електромагніт) 
«5» Якщо на 10 контакт прийшов "0" то повторити «4» кадр (перевірка 
зажатості електромагніта) 
«6» Якщо на 10 контакт прийшла "1" то на 5,6 контакт подаємо "0" а на 
7 контакт подаємо "1" (рух вперед) 
«7» Подаємо на 8 контакт "0", на 9 контакт "1" Якщо  на 15 контакті 
з'явиться 1 то на 5,6,7 контактів подаємо "0" (доїхали до датчика зупинилися) 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
66 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
 
«8» Посилаємо на 3 контакт "1"  (затискаємо перший електромагніт) 
«9» Якщо на 11 контакт прийшов "0" то повторити «8» кадр (перевірка 
зажатості електромагніта) 
«10» Якщо на 11 контакт прийшла "1" те на 6,7 контакт подаємо "0" а 
на 5 контакт подаємо "1" (рух вниз) 
«11» Подаємо на 8,9 контакт "1" Якщо на 15 контакті з'явиться 1 то на 
5,6,7 контактів подаємо "0" (доїхали вниз зупинилися) 
«12» Подаємо на 5 контакт "0" на 6,7 контакт "1" (рух вгору)  
«13» Подаємо на 8,9 контакт "1" Якщо на 15 контакті з'явиться 1 то на 
5,6,7 контактів подаємо "0" (доїхали вниз зупинилися) 
«14» На 6,7 контакт подаємо "1" а на 5 контакт подаємо "0" (рух вгору) 
«15» Подаємо на 8 контакт "1" на 9 контакт "0" Якщо на 15 контакті 
з'явиться 1 те на 5,6,7 контактів подаємо "0" (доїхали вгору  
зупинилися|зупинялися|) 
«16» Подаємо на 4 контакт "0" (розжимаємо другий електромагніт) 
«17» Якщо на 10 контакт прийшла "1" то повторити «4» кадр (перевірка 
розажатості 2 електромагніта) 
«18» Якщо на 10 контакт прийшов "0" то на 5,7 контакт подаємо "0" а 
на 6 контакт подаємо "1" (рух назад) 
«19» Подаємо на 8,9 контакт "0" Якщо  на 15 контакті з'явиться 1 то на 
5,6,7 контактів подаємо "0" (доїхали до датчика зупинилися) 
«20» Посилаємо  на 3 контакт "0" (розжимаємо перший електромагніт). 
Приклад розробленої програми в Додатку В. 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
67 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
ВИСНОВКИ 
 
Метою даної кваліфікаційної роботи бакалавра була розробка схеми 
управління спеціалізованою системою комплексу різки металу, яка б 
керувалася програмою з персонального комп’ютера за допомогою LPT порту.  
Мета роботи була досягнута завдяки виконанню наступних завдань: 
- розроблена структурна схема управління спеціалізованою 
системою комплексу різки металлу; 
- розроблена схема електрична принципова управління 
спеціалізованою системою комплексу різки металлу; 
- підібрана програма для керування схемою управління 
спеціалізованою системою комплексу різки металлу; 
- позроблений алгоритм роботи схеми управління спеціалізованою 
системою комплексу різки металлу; 
- розроблена часова діаграма роботи схеми управління 
спеціалізованою системою комплексу різки металлу; 
- здійснено вибір і обґрунтування елементної бази  схеми 
управління спеціалізованою системою комплексу різки металлу. 
Пристрій працює за принципом взаємодії з комп’ютером через LPT 
порт за допомогою програми, яку легко можна замінити і використати для 
іншого технічного рішення, що є забезпеченням його універсальності. 
Схема розроблена на елементарних мікросхемах серії SN7400,  які 
мають високу надійність і доступність і економічно доцільні. 
Розроблений новий інтерфейс для роботи ЧПУ надає можливість 
удосконалювати і программу, і електроавтоматику комплексу. Досягнута 
висока надійність схем блоку управління і блоку зв’язку з 
електроавтоматикою комплексу і ПК за допомогою обраних мікросхем. 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
68 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
1. About Search Coils / David Johnson [Електроний ресурс] – Режим доступу: 
https://www.tekneticsdirect.com/blog/the-tek-files/189-aboutsearch-coils 
(дата звернення: 19.04.2022). 
2. Bluetooth metal detector uses your smartphone to do its thinking [Електроний 
ресурс] – Режим доступу: https://newatlas.com/air-metal-smartphone-metal-
detector/59129/ (дата звернення: 05.05.2022). 
3. Bоbае Kim. Pu1se-induction meta1 detector with time-domain bucking circuit 
for 1andmine detection // Воbае Kim, Jung Won Уооn, Seung-eui Lee, Seung-
Hoon / Electronics Letters, 2018. – Т. 51, P. 159-161. 
4. Claudio Bruschini. А Multidisciplinary Analysis of Frequency Domain Metal 
Detectors for 1-lumanitarian Demining / Claudio Bruschini – BRUSSEL 
dessertation, 2018. – 242 с. 
5. Cortex-M4 [Електронний ресурс] / Режим доступу: 
https://develореt.com/products/processors/cortex-m/cortex-m4 (дата 
звернення: 28.04.2022). 
6. ECAP (К50-35) Конденсатори електролітичні [Електронний ресурс] / 
Режим доступу: http://lib.chipdip.ea/235/DOC00023.pdf  (дата звернення: 
03.05.2022). 
7. FuWen Раn. Design and implementation of metal detection based оn eddy 
current sensor / FuWen Раn, JinLing Zhangb, YingHua Lvc, Weikang Qiaod, 
Qiang Mie / Advanced Materals Research, 2015. – Т. 321. P. 11-14. 
8. Genuine VFLEX Technology precision X-Terra Performance. [Електроний 
ресурс] – Режим доступу: https://www.minelab.com/support/productnotices 
(дата звернення: 08.05.2022). 
9. Minelab Technologies [Електроний ресурс] – Режим доступу: 
https://treasurechief.com/info/minelab/ (дата звернення: 01.05.2022). 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
69 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
10. SPS-Series [Електронний ресурс] / Режим доступу: 
https://shema.info/uk/pobutova-elektronika/metaloshukachi/metalodetek (дата 
звернення: 30.04.2022). 
11. STEINERT ISS [Електронний ресурс] / Режим доступу: 
https://steinertglobal.com/magnets-sensor-sorting-units/sensor-sorting/system 
(дата звернення: 15.04.2022). 
12. Tmega8 [Електронний ресурс] / Режим доступу: 
http://www.atmel.com/images/atmel-2486-8-bit-avr (дата звернення: 
29.04.2022). 
13. World Steel in Figures 2021. The World Steel Association [Електронний 
ресурс] / Режим доступу: https://www.worldsteel.orghnedia-
centre/pressreleases/ (дата звернення: 22.05.2022). 
14. Yamazaki S. Basic analysis of а metal detector / S. Yamazaki, Н. Nakane, 
А. Таnaka // IEEE Transactions оn Instrumentation and Measurement, 2020. – 
Т. 51. P. 810-814. 
15. Yuwei Liao. Decision Fusion of Ground-Penetrating Radar and Meta1 
Detector Algorithms // Yuwei Liao, Loren W. Nolte, Leslie М. Collins / IEEE 
Transactions оn Geoscience and Remote Sensing, 2018. – Т. 45. P. 398-409. 
16. Баканов Г. Ф. Основи конструювання і технології радіоелектронних 
засобів // Баканов Г. Ф., Соколов С. С., Суходольский В. Ю.; під 
редакцієюй И. Г. Мироненко. – К.: Академія, 2017. – 368 с. 
17. Боровиков С. М. Проектування друкованої плати // Навчально-
методичний посібник для студентів радіотехнічних спеціальностей. / К.: 
Київський радіомеханічний технікум, 2018. – 26 с. 
18. Боровиков С. М. Розрахунок показників надійності радіоелектронних 
засобів – К.: Академія, 2018. – 415 с. 
19. Вихрові струми [Електроний ресурс] / Режим доступу: 
http://electricalsch001.info/mainjosnovy/532-vikhrevye-toki.html (дата 
звернення: 16.04.2022). 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
70 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
20. Світовий ринок міді: видобуток руди, виробництво, споживання, світові 
ціни на мідь [Електронний ресурс] / Режим доступа: https://ereport.ua/ 
commod/copper.htm (дата звернення: 21.04.2022). 
21. Практичний посібник із навчального конструювання РЕА // Белинський  
Т. В., Гондюл В. П., Грозин А. Б. Мазор Ю. Л. – К.: Вища школа, 2019. – 
496 с. 
22. https://uk.wikipedia.org/  
23. https://ukrinfosystems.com.ua/  
24. http://www.ds-group.net.ua/  
25. http://www.dus.gov.ua/  
26. http://www.dy.nayka.com.ua/  
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
71 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
ДОДАТОК А 
Схема електрична принципова 
 
 
  
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
72 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 
ДОДАТОК Б 
Структурна схема 
 
 
Лист 
ЧДТУ. 232259.001 ПЗ 
73 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
Мінікомп’ юте
р