Надежность систем управления ГПС

Надежность — свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в определенных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность характеризуется безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность — свойство объекта, за­ключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреж­дений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Вероятность безотказной работы Р_я в пределах заданного периода времени — основной показатель надежности. Например, если в течение 1000 ч Р_Н=0,97, то станок в те­чение 1000 ч 97 % будет работать безотказно. Значение Р_и имеет смысл лишь в указанный период времени.

Станки с ЧПУ, гибкие модули и гибкие системы характеризуются большой сложностью конструкций, значительным числом элементов, взаимодействием разнородных устройств и механизмов. В этом случае наиболее актуаль­ными становятся проблемы безотказности и ремонтопригод­ности. Для ГПС, как и для станков с ЧПУ, можно принять комплексный показатель надежности — удельную длитель­ность восстановления:

,

где T_B — ремонтопригодность оборудования; Т—безотказность оборудования; t_Bj— время, затрачиваемое на обнаружение, поиск причины и устранение j-го отказа оборудования, ч; t_i,— суммарная наработка i-го оборудования, ч; m —суммарное число отказов; N — число оборудования ГПС, находящихся под наблюдением.

Удельная длительность восстановления В функциональ­но связана с коэффициентом готовности Кг — вероятностью того, что оборудование окажется работоспособный в про­извольный момент времени, кроме планируемых периодов, когда использование оборудования по назначению _: не предусматривается.

Кг = 1/1 +В.

Для устройств ЧПУ В=0,005... 0,02, т. е. 0,5...2 ч простоев в неплановом ремонте на 100 ч работы по управляющим программам.

Надежность можно повысить, сократив отказы.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. В начале эксплуатации ГПС (период приработка) отказы происходят чаще, чем при дальнейшей ее эксплуатации.

Отказы носят внезапный характер, предвидеть и пред­сказать их невозможно. Возникают они неожиданно из-за концентрации нагрузок, превышающих расчетные для данных элементов системы. Так, для механических систем это могут быть статические и динамические воздействия сил резания, трения; вибрации; высокие температуры; для гидравлических систем — повышенные температура и давле­ние, механические примеси и влага в рабочей жидкости; для электрических и электронных систем — напряжение, сила тока, частота, температура, вибрации, загрязненность воздушной среды, влажность и др. Интенсивность отказов элементов резко снижается, если уменьшить нагрузку на них. При эксплуатации ГПС необходимо поддерживать заданный тепловой режим всех устройств и систем, не допускать запыленности, загрязнения, проникновения влаги и воздействия внешних вибраций, не нагружать оборудование сверх допустимого уровня.

Чтобы избежать отказов, связанных с износом, следует своевременно профилактически заменять износившиеся и устаревшие элементы. При такой замене можно почти полностью избежать отказов из-за износов и повысить в конечном счете надежность ГПС. Элементы следует заменять рань­ше, чем они отработают весь срок службы, т. е. когда износ только начинает 'проявляться и возникает вероятность первых отказов. Исходя из этого, нужно определять сроки профилактической замены элементов конструкций. Для этого при эксплуатации ГПС собирают статистическую информацию об отказах и заносят ее в эксплуатационный журнал — дневник, где фиксируют данные о качестве выполнения отдельными элементами системы требуемых функций. Для повышения надежности ГПС необходима диагностика их технического состояния. Для технической диагностики используют программные и аппаратурные средства. Рабочие и специальные программы применяют для анализа технического состояния оборудования и систем управ­ления ГПС. В качестве защитно-предохранительных устройств используют муфты, реле и другие устройства, сигнал о срабатывании которых выводится на информацион­ные табло и дисплеи системы. В качестве информационного применяют устройство, фиксирующее фактическое состояние контролируемого элемента и передающее информацию в систему управления, а затем и на дисплеи ГПС. Например, тяжелый продольно-обрабатывающий станок модели НСЗЗФ2 с ЧПУ снабжен панелью на пульте управления, которая имеет свыше 150 полей информации. Большинство отказов в работе станка (засорен фильтр, не хватает масла, не сработал зажим, не включилась ступень главного привода и т. п.) выводится на панель, благодаря чему на поиск и устранение неисправностей затрачивается минимум времени. Система цифровой индикации позволяет выводить на пульт до 19 знаков информации, что обеспечивает оценку положения всех подвижных элементов станка в пространстве. Сигнальные лампы, программные переключатели предварительного набора и установки положения инструмента по всем координатам, кроме управляющей, дают и вспомогательную контрольную информацию. Благодаря микропроцессорному исполнению систем управления типа СКС можно существенно расширить возможности диагностирования. Диагностическое программное обеспечение постоянно хра­нится в памяти микроЭВМ. Системы диагностики пускают в работу нажатием клавиш на пультах управления без сложных переключений. Каждая микроЭВМ системы управления проверяет сначала себя, затем память и электронику внешних устройств. Для работ по диагностике не требуется особой предварительной подготовки, и необходимые действия может выполнить оператор ГПС.

Контрольные вопросы и задания. I. Чем вызваны повышенные требования к качеству обслуживания ГПС? 2. Каковы задачи системы регламентированного технического обслуживания? 3. Какие функции выполняются при технико-организационной подготовке РТО? 4. Какие основные характеристики надежности учитывают при оценке ГПС?