Проект системы управления роботизированным технологическим комплексом штамповки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ «Курганский государственный университет»

Кафедра автоматизации производственных процессов

Курсовая работа

Расчётно-пояснительная записка

По дисциплине: «Автоматизация технологических процессов и производств»

На тему: «Проект системы управления роботизированным технологическим комплексом (РТК) штамповки»

Выполнил: Исангалеев Ф.А.

Т-40412

Проверил: Сбродов Н.Б.

Курган 2015

Содержание

Реферат

Введение

1.Обоснование необходимости автоматизации РТК штамповки

1.1 Характеристика заданного объекта автоматизации

1.2 Анализ путей автоматизации

1.3 Разработка технического задания

2. Разработка системы логико-программного управления

2.1 Разработка структуры системы управления

2.2 Выбор технических средств автоматизации

2.3 Разработка электрической схемы системы управления

3. Разработка программного обеспечения системы управления

3.1. Разработка и анализ алгоритма управления

3.2 Определение составов входных и выходных сигналов

3.3 Разработка программы управления

Заключение

Список использованных источников

Реферат

Данная курсовая работа - это разработка системы управления РТК штамповки. Основой проектируемой системы управления является программируемый логический контроллер (ПЛК) фирмы «Овен».

В состав курсовой работы входят расчётно-пояснительная записка, графическая часть и приложение. В графической части приведены структурная схема системы управления, циклограмма работы системы и электрическая схема подключения датчиков и исполнительных устройств к устройству управления.

Введение

Большую роль в техническом перевооружении предприятий играют промышленные роботы, на базе которых можно формировать быстропереналаживаемые комплексы, предназначенные в свою очередь для встраивания в гибкие автоматизированные участки и линии. Высокая эффективность автоматизации за счет промышленных роботов (ПР) может быть достигнута только за при комплексном подходе к созданию и внедрению роботов, штамповочного оборудования, средств управления, вспомогательных устройств и т.д. Проводить значительный объем организационно-технологических мероприятий ради единичного внедрения ПР не выгодно. Только расширенное применение ПР в составе сложных роботизированных систем оправдано технически, экономически и социально. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение роботов обеспечивает высокую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков создания и запуска в производство гибких автоматизированных систем. По предварительным данным, использование роботов для автоматической установки заготовок в штамп и снятия из штампа деталей позволяет оператору обслуживать от четырех до восьми единиц оборудования. При определении целесообразности применения роботов в том или ином случае превалирующими должны быть интересы человека, его безопасность и удобство в работе. Роботы должны освободить человека от выполнения бездумной механической работы и скомпенсировать потребность в низкоквалифицированном труде.

1.Обоснование необходимости автоматизации РТК штамповки

1.1Характеристика заданного объекта автоматизации

В состав РТК штамповки входят (рисунок 1): два пресса, два промышленных робота (ПР1 и ПР2) и три накопителя. Обрабатываемые детали размещаются в накопителях. Загрузочно-разгрузочные операции выполняются ПР. Перечень отдельных элементов технологического цикла работы РТК приведен в таблице 1. Указанные в таблице 1 элементы образуют технологический цикл работы РТК штамповки.[1]

Рисунок 1 - РТК штамповки. 1-Пресс 1, 2-Пресс 2, 3-Промышленный робот 1 (ПР1), 4-Промышленный робот 2 (ПР2), 5-Накопитель 1, 6-Накопитель 3, 7-Накопитель 2

Таблица 1 - Элементы технологического цикла работы РТК

№ элемента технологического цикла	Наименование
1	Поворот ПР1 к накопителю 1
2	Поворот ПР1 к прессу1
3	Поворот ПР1 к накопителю 2
4	Поворот ПР2 к накопителю 2
5	Поворот ПР2 к прессу 2
6	Поворот ПР2 к накопителю 3
7	Выдвижение руки ПР1
8	Задвижение руки ПР1
9	Зажим схвата ПР1
10	Разжим схвата ПР1
11	Выдвижение руки ПР2
12	Задвижение руки ПР2
13	Зажим схвата ПР2
14	Разжим схвата ПР2
15	Рабочий ход процесса 1
16	Рабочий ход процесса 2

ПР1и ПР2одновременно осуществляют захват деталей (таблица 14), находящихся соответственно в накопителях 1и 2, и перемещение их в рабочие зоны прессов 1и 2 (такты 1-8). Одновременно выполняются рабочие ходы прессов 1 и 2 (такт 9). Затем выполняется выдвижение рук ПР1 и ПР2 (такт 10), зажим схватов ПР1 и ПР2 (такт 11), задвижение рук ПР1и ПР2 (такт 12), поворот ПР1 и ПР2 к накопителям 2 и 3 (такт 13). Происходит выдвижение рук ПР1 и ПР2(такт 14). Схваты ПР1 и ПР2 разжимаются и детали сбрасываются в накопители 2 и 3 (такт 15). Выполняется задвижение рук ПР1 и ПР2 (такт 16). После этого цикл работы РТК повторяется. [2]

1.2 Анализ путей автоматизации

Необходимость автоматизации рассмотрим с двух точек зрения. Это социально-экономической точки зрения и с точки зрения требования самого технологического объекта. В первом случае для экономики предприятия решаются следующие задачи:

Повышение производительности труда, так как монотонный труд (зажим\разжим заготовки на станке, перенос деталей вдоль рабочей зоны и т.д.) выполняет не человек, а промышленный робот, не знающий «усталости». Это приводит к тому, что собственно машинное время составляет небольшую часть общего времени, необходимого для изготовления детали.

Повышается точность выполнения операций, что ведет за собой более качественную продукцию.

В настоящее время около 30 % всех ПР используется в операциях холодной листовой штамповки. Их применение позволяет решить проблему полной автоматизации штамповки деталей из листового материала, не только в серийном, но и в крупносерийном производстве. ПР применяют для следующих видов вспомогательных операций:

1. складирование полос и карт (укладка);

2. транспортировка кассет к прессам;

3. загрузка заготовками штампа, удаление готовой детали из штампа;

4. межпрессовое перемещение полуфабрикатов;

5. складирование деталей и отходов.

Считается, что использование ПР в листовой штамповке не всегда является экономически выгодным. Его конструкция имеет много различных устройств со сложной системой управления. Сейчас необходимы управляемые роботы модульной конструкции с несложной системой управления.

Первым роботом, который был предназначен для холодной листовой штамповки, является «Циклон-3Б»(1975 год). Позже появился целый ряд моделей ПР с достаточно широким диапазоном грузоподъемностей, с большим числом степеней подвижности, с большой скоростью перемещения, с большей мобильностью и т.д. Например, «ПРГ-1И» - двухрукий робот. Общая грузоподъемность на обе руки =10 кг. Выполняет работы на кривошипных прессах открытого и закрытого типа усилием до 160 тс. Манипуляторы могут работать независимо, имеют совместный поворот вокруг оси, также имеют вертикальное перемещение руки и захвата. Имеет ручной привод для настройки рук по уровню штампа. Руки оснащаются вакуумными и электромагнитными захватами (г. Барнаул). Вторым стал робот «ПРП-5» (г. Ленинград), имеющий четыре степени подвижности, две руки с общей грузоподъемностью, равной 10 кг.

Далее стали применяться универсальные роботы: «Циклон-5.01», «ПР-10И», «РФ-201М». Впоследствии выполнялась разработка комплексов на базе пресса и робота: АККД2128А, робот КМ063Ц4212 (г. Таганрог). Это пример автоматизированного комплекса. Комплексы были одно-, двухоперационными (2 пресса).

Автоматизация технологических процессов штамповки в зависимости от конкретных условий производства может осуществляться по следующим направлениям:

- автоматизация процесса штамповки на универсальных штамповочных автоматах и многопозиционных прессах-автоматах;

-комплексная автоматизация с использованием автоматических линий;

-использование гибких производственных систем;

-применение автоматизированных и гибких робототехнических комплексов.

Использование отмеченных методов является сложным как по необходимому оборудованию, так и по подготовке к обслуживанию производства.

Прессы, как основное штамповочное оборудование, являются высокопроизводительными машинами. И важным показателем степени автоматизации штамповки является коэффициент использования рабочих ходов пресса. При ручной подаче заготовок и удалении деталей до 85% рабочего времени тратится именно на эти операции. При автоматизации вспомогательных операций рационально используется до 50% от общего числа ходов пресса. А передача заготовок с позиции на позицию способствует еще большему повышению производительности. Например, предприятие «ИЛК - ИНЖИНИРИНГ» специализируется на автоматизации технологических процессов, том числе и в кузнечно-прессовом производстве

В большинстве случаев последовательность выполняемых операций весьма проста. Вначале заготовки загружают в производственную установку, которая затем обрабатывает их строго определенным образом и, наконец, готовые детали извлекают из нее.

Загрузку и разгрузку выполняют, как правило, специализированные механизмы, рассчитанные на операции только одного вида. Роботы могут здесь оказаться полезными, если характер таких загрузочно-разгрузочных операций время от времени меняется.

Рисунок-1.1 «Примеры автоматизированных систем управления в кузнечнопрессовом производстве «ИЛК - ИНЖИНИРИНГ»

Задача управления этим процессом - связать отдельные операции и агрегаты в единую систему и обеспечить определенную последовательность работы, переходы из одного режима в другой при определенных условиях. Поэтому в качестве устройства управления дискретным технологическим процессом применим программируемый логический контроллер Овен.

Задача ПР1 и ПР2 состоит в том, чтобы взять деталь из накопителя 1 и 2 поместить ее для штамповки в пресс 1 и 2, соответственно. Затем взять деталь из прессов 1 и 2 и сбросить ее в накопитель 2 и 3, соответственно.

1.3Разработка технического задания

1.3.1 Наименование и область применения СУ

Наименование автоматизированной системы управления технологическим процессом - РТК штамповки. РТК штамповки применяется в кузнечно-штамповом производстве для автоматизации процессов холодной объёмной и листовой штамповки, а также в качестве составной части более сложной гибкой производственной системы.

1.3.2 Основание для разработки

АСУТП разрабатывается на основании учебного плана специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» кафедры АПП и соответствующее задание на курсовой проект.

1.3.3 Цель и назначение разработки

Цели разработки:

1. Освобождение человека от выполнения тяжелых и монотонных операций.

2.Повышение качества продукции за счет исключения влияния человеческого фактора.

3. Повышение производительности оборудования.

4. Улучшение экономических показателей

Назначение разработки состоит в создании системы управления РТК штамповки на базе программируемого контроллера, отвечающий за работу исполнительных механизмов, за принятие сигналов с датчиков и пульта оператора.

1.3.4 Источники разработки

Проект системы управления РТК штамповки выполняется на базе следующих источников:

Задание к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация производственных процессов и производств»

Методические указания «Разработка систем логико-программного управления дискретными технологическими объектами на базе ПЛК»

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация производственных процессов и производств»

Справочная литература

Интернет

1.3.5 Режим работы объекта

В данной системе управления предусмотрено два режима работы. Первое это последовательное выполнение цикла работы. Запускается с кнопки «ПУСК» на пульте оператора. Также стоит заметить, что цикл не будет начат, если с другой системы (Система безопасности) управления не придет сигнал на разрешение работы цикла. Только после прихода данного сигнала, начинается цикл работы.

Второй режим - это остановка цикла работы данного комплекса. Реализуется остановка с помощью нажатия кнопки «СТОП», находящейся также на пульте оператора. Помимо этого, остановка может произойти при неисправности какого-либо механизма РТК штамповки.

1.3.6 Условие эксплуатации системы

В соответствии с ГОСТ 21552-84 нормальными климатическими условиями для эксплуатации устройства являются:

-Температура окружающего воздуха 0-50±5 °С;

-Относительная влажность воздуха 60±15%;

-Атмосферное давление 630-800 мм рт.ст.;

-Вибрации: 5…9 Гц (постоянная амплитуда 3,5мм)

9…150 Гц (постоянное ускорение 1g)

-Напряженность электромагнитного поля 10В/м

-Токи высокой частоты в кабелях и их экранах 10В

-Допустимый диапазон напряжения питания 20,4В…28,8В

-Длина линии (неэкранированной) до 100м

1.3.7 Технические требования

В состав устройства управления должен входить управляющий контроллер. Управляющий контроллер монтируется внутри электрического шкафа с использованием DIN-рейки. Место, где устанавливается контроллер, должно соответствовать всем требованиям техники безопасности.

Проводной монтаж должен быть выполнен при помощи цельных или крученых проводов сечением не менее 1,5 мм2. При использовании крученого провода соединение выполнить при помощи обжимного наконечника. Безопасность должна обеспечиваться отсутствием на схеме не изолированных электрически опасных для человека цепей.

1.3.8 Стадии и этапы разработки

Разработку устройства можно разбить на следующие этапы:

получение задания на разработку курсового проекта;

анализ путей модернизации системы управления;

разработка структуры системы управления;

выбор устройства управления и других технических средств системы управления;

разработка электрической схемы подключения устройств;

составление программы управления;

сведение расчетов и описаний в расчетно-пояснительную записку.

1.3.9 Порядок контроля и приемки

Контроль проекта осуществляется на каждом этапе его разработки. Прием проекта должен осуществляться руководителем проекта. При этом следует предоставить расчетно-пояснительную записку, управляющую программу, чертежи схемы планировки, принципиальной электрической схемы, структурной схемы, циклограммы работы РТК.

2. Разработка системы логико-программного управления

2.1 Разработка структурной системы управления

Схемы структурные определяют основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи и служат для общего ознакомления с изделием. На структурной схеме раскрывается не принцип работы отдельных функциональных частей изделия, а только взаимодействие между ними. Поэтому составные части изделия изображают упрощенно в виде прямоугольников произвольной формы. Допускается применять условные графические обозначения. На структурной схеме должны быть указаны взаимосвязи между управляющими устройствами и объектами управления, расположения объектов автоматизации, а также, необходимо указать какие параметры необходимо контролировать для получения информации. Ввиду того, что поставленной задачей является управление дискретным технологическим процессом, в качестве управляющего модуля применим программируемый логический контроллер.

Для осуществления операций управления, в контроллер необходимо вводить сигналы с устройств, контролирующих состояние исполнительных механизмов. Структура контроллера должна поддерживать возможность ввода информации с дискретных датчиков. На дискретные входы контроллера должны подаваться сигналы с датчиков, передающих такие параметры объекта управления, как положение промышленного робота, наличие детали в накопителе.

Для того чтобы контроллер мог управлять исполнительными механизмами в последовательности, определенной циклом программы управления, необходимо чтобы в состав структуры контроллера входил блок дискретных выходов. В случае недостаточного количества дискретных входов или выходов, необходимо включить в состав системы управления, так называемые модули расширения, представляющие собой устройства, в составе которых содержаться дополнительные входы и выходы, сигналы с которых обрабатываются контроллером.

Таким образом, функции этих блоков сводятся лишь к увеличению числа входов и выходов, а все логические операции выполняются центральным модулем - контроллером. Для монтажа различного рода силовых блоков и блоков управления используются электрические шкафы. Это удобно и безопасно, так как все силовые части изолированы от контакта с человеком.

Для запуска и остановки цикла должен быть создан пульт оператора, в состав которого входит тумблера запуска и остановки.

Для операций выдвижения, задвижения, а также выполнения захвата деталей целесообразно использовать гидроприводы, состоящие из гидроцилиндров и гидрораспределителей, управляемых электромагнитами.

Программируемый контроллер должен управлять дискретно включением/отключением исполнительных устройств. Модуль дискретного вывода должен выдавать управляющие сигналы на магнитные пускатели поворота промышленных роботов влево, на магнитные пускатели поворота промышленных роботов вправо, на системы управления прессов, на магнитные пускатели гидропривод выдвижения руки промышленных роботов 1 и 2, гидропривод руки промышленного робота 1 и 2, гидропривод зажима детали схватам руки ПР1 и ПР2, гидропривод разжима детали схватам руки ПР1 и ПР2.

Управляющее устройство должно также получать информацию о ходе технологического процесса. Для этой цели служит модуль дискретного ввода, куда должны приходить сигналы с датчиков, кнопок и т.д. На модуль дискретного ввода должны приходить сигналы с датчиков положения BQ1-BQ15, с кнопок запуска цикла SB1 и остановки SB2, от устройства управления прессом.

Промышленные роботы будут содержать электроприводы поворота ПР1 и ПР2, гидроприводы выдвижения рук ПР1 и ПР2, гидроприводы рук ПР1 и ПР2, гидроприводы зажима деталей схватами рук ПР1 и ПР2, гидроприводы разжима деталей схватами руки ПР1 и ПР2, датчики наличия деталей на накопителях 1-3, датчики положения рук ПР1 и ПР2, датчики выдвижения рук и датчики рук ПР1 и ПР2. Структурная схема системы управления приведена в графической части курсовой работы [лист 1].

2.2 Выбор технических средств системы управления

2.2.1 Управляющее устройство

При выборе ПЛК необходимо учитывать следующие основные факторы:

1) Характер применения (автономно, в качестве станции в распределенной сети, в качестве удаленной станции)

2) Количество входов/выходов (цифровых и аналоговых)

3) Требуемая скорость передачи данных

4) Наличие автономного счетчика времени

5) Условия регистрации и хранения данных

6) Требования к панели оператора

7) Язык программирования

8) Интерфейс

9) Каналы связи (проводной, беспроводной)

10) Режим и условия эксплуатации

Выбор промышленного контроллера осуществляем исходя из классификации:

1. Категории промышленных контроллеров:

1.1. программируемые логические контроллеры (ПЛК)

1.2. распределенные управляющие системы

1.3. контроллеры на базе РС

Программируемый логический контроллер, ПЛК -- микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами (например, системы управления микроклиматом). Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.

2. Используемый язык программирования:

2.1. релейно-контактных схем

2.2. функционально-блоковых диаграмм

В нашем случае необходим ПЛК, соответствующий следующим параметрам:

1. Число дискретных входов - 21;

2. Число дискретных выходов - 14.

По заданию выбираем контроллер марки Овен [8]. По выбору можно взять Овен100-24РМ или Овен110-60.

Программируемое реле с дискретным вводом/выводом Овен100-24РМ имеет 8 дискретных входов и 6 выхода, дополнительно к управляющему модулю, выбираем 2 блока расширения ввода/вывода MДВВ (имеет 12 дискретных входов и 8 выхода).Если выберем контроллер Овен110-60, то потребуется один модуль, имеющий 36 дискретных входа и 24 выхода. С более быстрыми входами/выходами, надежностью и меньшей ценой.

Исходя из вышеизложенных параметров, была выбрана марка ПЛК: Овен110-60 представленный на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - ПЛК фирмы Овен

Технические характеристики

Напряжение питания : от 22 до 28 В постоянного тока, от 90 до 264 В переменного тока

Встроенный источник питания: 24 В, 600 мА

Температура окружающей среды: от -20 до +55

Потребляемая мощность: 45 ВА

Степень защиты: IP20

Характеристики входов управляющего контроллера :

Напряжение питания дискретных входов:24 ± 3 В

Напряжение «логического нуля», В : -3…5

Максимальный ток «логического нуля», мА: 1,5

Напряжение «логической единицы», В 15…30

Максимальный ток «логической единицы», мА 4…9

2.2.2 Электромагнитные пускатели

Пускатели электромагнитные серии КМ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при напряжении до 660В переменного тока частотой 50Гц.

В качестве электромагнитных пускателей выбраны КМ ПМЛ 2100-25 24В 25А 1з [9] фирмы "ТЕХЭНЕРГО " (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Электромагнитный пускатель КМ ПМЛ 2100-25 24В 25А 1з

Технические характеристики:

-Типоисполнение ПМЛ	2100 - 25
-Номинальное рабочее напряжение Ue, В	230, 400, 660
-Напряжение изоляции Ui, В	660
-Импульсное напряжение Uimp, В	8
-Номинальный коммутируемый ток Ie, А	25
-Максимальный ток (АС-1) Ith, А	40
-Мощность нагрузки, кВт при	230В	5,5
	400В	11
-Ударный ток (время меньше 1 сек.), А	450
-Условный ток короткого замыкания Inc, А	3000
-Тепловые потери на контактах при Ie, Вт/полюс в режиме:	АС-3	1,25
	АС-1	3,20
-Напряжение катушек управления, Uc, В:	24
- включение	(0,8...1,1) Uc
- отключение	(0,3...0,6) Uc
-Мощность, ВА при Uc:	включение	90
	отключение	7,5
-Время, мс	включения	5...25
	отключения	5...19
-Износоустойчивость, циклов В/О, млн.:	электрическая	АС - 3	1,1
		АС - 1	0,9
	механическая	10
-Назначение пускателя	нереверсивный
-Наличие теплового реле	без реле
-Степень защиты	IP20
-Наличие кнопок управления	без кнопок
-Наличие вспомогательных контактов	1з

2.2.3 Путевые выключатели

В качестве информационных устройств используются путевые выключатели (бесконтактные индуктивные датчики) фирмы «Сенсор»[5,11] представленные на рисунке 2.3. Индуктивные бесконтактные датчики (выключатели) серии ВБИ применяются там, где важна надежная работа оборудования. В системах управления технологическими процессами они, как правило, выполняют функции датчиков обратной связи, сигнализируя о завершении выполнения конкретным элементом оборудования команды на перемещение в определенное положение. Но этим их применение не ограничивается.

Основные характеристики семейства:

- Номинальное расстояние срабатывания 2 мм

- Диапазон рабочих напряжений 10-30 В

- Схема выхода PNP общий (-)

- Функция выхода НО замыкающий

- Подключение Кабель 2 м (ПВС ХЛ 3х0,35 мм2)

- Частота переключения 800 Гц

- Индикация срабатывания есть

- Защита коммутационного элемента Есть бистабильная

- Падение напряжения не более 2 В

- Остаточный ток менее 0,01 мА

- Температура окружающей среды -25…+80єС

- Степень защиты корпуса IP67

- Материал корпуса Латунь никелированная

- Материал чувствит. элемента Армамид

Рисунок 2.3 - Индуктивный датчик ВБИ-Д12-34У-1111-З

2.2.4 Кнопка

Для подачи команд Пуск и Стоп с пульта управления используются кнопки фирмы MOELLER модели M22-DRL-G и M22-DRL-R [17] соответственно (рисунок 2.4). Скрытая кнопка c фиксацией, с подсветкой (зеленая - кнопка Пуск, красная - Стоп).

Рисунок 2.4 - Кнопка M22-DRL-G

2.2.5 Гидрораспределители

Для реализации данного курсового проекта необходимо использовать гидрораспределители [14] : для зажима/разжима детали схватом руки ПР1 и ПР2, для выдвижения/задвижения руки промышленного робота. Электромагниты, входящие в состав золотников, должны срабатывать при подаче постоянного напряжения 24В. Данное условие исключает опасность поражения человека электрическим током при обрыве провода .Выберем гидрораспределители ВЕ10 14 г24 [7] с двухсторонним электромагнитным управлением трехпозиционные (с двумя магнитами). Гидрораспределители предназначены для изменения направления или пуска и останова потока рабочей жидкости в гидравлических системах станков, прессов и других машин с давлением до 320 кгс/см2 . В зависимости от исполнения гидрораспределители могут иметь различные схемы распределения потока рабочей жидкости и применяться с электрическим, гидравлическим, пневматических, ручным и механическим видом управления. Внешний вид гидрораспределителя приведён на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 - Гидрораспределитель ВЕ10 14 Г24

Основные параметры гидрораспределителя :

- условный проход 10 мм;

- схема открывания-закрывания рабочих каналов - 24;

- напряжение:, 24 В

- тип управления золотником: двухстороннее электромагнитное, пружинный возврат в исходное положение;

- расход рабочей жидкости до 120 л/мин;

- номинальное давление на входе 32 МПа;

- климатическое исполнение - для районов с умеренным и холодным климатом;

- масса не более 6,3 кг.

- температура катушки не более 125°С.

2.2.6 Блок питания

Для обеспечения питающими напряжениями входных и выходных цепей, а также питания самого управляющего контроллера необходимо подобрать источник питания постоянного тока.

Для исключения влияния помех выходных цепей на входные необходимо выбрать два отдельных источника питания постоянного тока.

Выбираем источники питания постоянного тока серии Овен

БП60Б-Д4-24 [8]. Внешний вид блока питания представлен на рисунок 2.6

Блок питания БП60 предназначен для питания стабилизированным напряжением постоянного тока различных широкого спектра радиоэлектронных устройств (релейной автоматики, контроллеров, датчиков и т.п.).

Рисунок 2.6 - Источник питания постоянного тока Овен БП60Б-Д4-24

Технические характеристики

- Входное напряжение: - переменного тока 90...264 В

- постоянного тока 110...370 В

- Частота входного переменного напряжения 47...63 Гц

- Порог срабатывания защиты по ток не более 1,5 Imax

- Максимальная выходная мощность 60 Вт

- Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания ±0,2 %

- Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от 0,1 Imax до Imax:

- для выходного напряжения 5 или 9 В±0,5 %

- для выходного напряжения, 24В ±0,25 %

- Рабочий диапазон температур -20...+50 °C

-Коэффициент температурной нестабильности выходного напряжения в рабочем диапазоне температур ±0,025 % / °C

-Электрическая прочность изоляции:

- вход - выход (действующее значение)3 кВ

- вход - корпус (действующее значение)1,5 кВ

-Уровень радиопомехпо ГОСТ Р 51527 группа С

-Тип и габаритные размеры корпусаД4, 72х90х58 мм

-Степень защиты корпуса (со стороны передней панели)IP20

Для обеспечения питающим напряжением выходных цепей примем некоторый источник питания постоянного тока с напряжением сети 220В и выходным напряжением 24В. Поскольку электромагниты, входящие в состав гидрораспределителей, имеют ток катушки I=34 Вт/ 24В = 1,4А (где Р=34 Вт - это потребляемая мощность электромагнитов), следовательно необходим достаточной блок питания.

2.2.7 Автоматический выключатель

Для предотвращения токов короткого замыкания во входной и выходной цепи источника питания необходимо поставить автоматически выключатели.

Выбираем автоматический выключатель из серии ВА47-29 2Р 1А [11]электротехнической компании «Elevel@». Внешний вид выключателя представлен на рисунке Рисунок 2.7.

Рисунок 2.7 - Автоматический выключатель ВА47-29 2Р 1А

Разработка электрической схемы

По условию задания контроль штамповки деталей в прессах 1 и 2 выполняется по внешним входным сигналам. Из условия задания нам ничего не известно о том, каким образом детали попадают в накопитель 1 до штамповки. Будем считать, что все эти процессы контролируются другой системой, по сигналу которой ПЛК начинает цикл. Сигнал РЦ (разрешение цикла) также поступает от другой системы, которая следит за работой технологических объектов управления, а также проверяет другие условия (например, отсутствие человека в рабочей зоне). Таким образом, в качестве программируемого контроллера можем взять Овен. Разработаем электрическую схему подключения датчиков и исполнительных устройств к контроллеру на основании выбора их, а также с учетом всех требований по разработке принципиальных электрических схем подключений. Электрическая схема подключения приведена в графической части курсовой работы.

3.Разработка програмного обеспечения

3.1 Разработка и анализ алгоритма управления

Работа данной системы начинается после того, как будет нажата кнопка «ПУСК» SB1, следом контроллер проверяет сигнал с системы безопасности, после того как на котроллер приходит сигнал РЦ (разрешение цикла), идет проверка наличия детали в накопителях 1 и 2 . После этого, включается магнитный пускатель КМ2 и КМ4, происходит поворот ПР1 и ПР2 налево, соответственно. Как только рука ПР1 и ПР2 достигают накопителей, срабатывает датчики BQ3 и BQ4, соответственно. Как только с датчиков приходит сигналы, происходит отключение магнитных пускателя КМ2 и КМ4. В этот момент включаются электромагниты выдвижения руки YA1, YA5 и выдвигается рука ПР1и ПР2, запуском электромагнитов YA 3 и YA7 хваты рук открываются . При достижении конечного положения, срабатывают датчики выдвижения рук BQ11 и BQ12. Далее отключаться электромагниты YA 3 ,YA7 и включаются электромагниты YA4, YA 8 и происходит захват деталей.

Зажатие детали в руке контролирует таймер, по истечению заданного времени начинается задвижение рук ПР1 и ПР2, т.е. включается электромагнитов YA2 и YA6. После задвижения срабатывает датчики BQ9, BQ10. После электромагниты YA2 и YA6 отключатьсяи включения магнитного пускателя КМ1и КМ3 начинается поворот ПР1 и ПР1 к прессу 1и прессу 2, соответственно. При достижении рук ПР1и ПР2 прессов, срабатывают датчики BQ7 и BQ8. Магнитный пускатель КМ1и КМ3 отключается. При наличии сигнала готовности прессов 1 и 2 от системы управления прессов включаются электромагниты YA1,YA5, происходит выдвижения руки ПР1в зону работы пресса 1 и выдвижение руки ПР2 в зону работы пресса 2. Как только руки выдвинулись, срабатывают датчики выдвижения рук BQ11 и BQ12 электромагниты YA1,YA5 отключаются. После этого включается электромагнит разжима YA 3 ,YA7, а электромагниты YA4, YA 8 отключаются. С датчиков BQ13и BQ14 приходит сигнал о том что хваты разжаты, происходит задвижение рук ПР1 и ПР2, включением электромагнитов YA2 и YA6. При достижении конечного положения, срабатывают датчик рук BQ9, BQ10 отключается электромагниты YA2 и YA6 и подается сигнал на начало работы прессов 1 и 2ю Выполняется рабочий ход пресса 1 и пресса 2. . Как только пресс отработает, приходит сигнал о конце работы цикла пресса и включается электромагниты выдвижения рук YA1,YA5. При достижении конечного положения, срабатывают датчики выдвижения рук BQ11 и BQ12. Далее отключаться электромагниты YA1,YA5 и включаются электромагниты YA4, YA 8 и происходит захват деталей. Зажатие детали в руке контролирует таймер, по истечению заданного времени начинается задвижение рук ПР1 и ПР2, т.е. включается электромагнитов YA2 и YA6. После задвижения срабатывает датчики BQ9, BQ10. После электромагниты YA2 и YA6 отключатьсяи включения магнитного пускателя КМ1и КМ3 начинается поворот ПР1 и ПР2 к накопителям 2 и 3, соответственно. При достижении рук ПР1и ПР2 накопителей , срабатывают датчики BQ5 и BQ6. Магнитный пускатель КМ1и КМ3 отключается, а включаются электромагниты YA1,YA5, происходит выдвижения руки ПР1к накопителю 2 и выдвижение руки ПР2 к накопителю . Как только руки выдвинулись, срабатывают датчики выдвижения рук BQ11 и BQ12 электромагниты YA1,YA5 отключаются. После этого включается электромагнит разжима YA 3 ,YA7, а электромагниты YA4, YA 8 отключаются. С датчиков BQ13и BQ14 приходит сигнал о том что хваты разжаты, происходит задвижение рук ПР1 и ПР2, включением электромагнитов YA2 и YA6. При достижении конечного положения, срабатывают датчик рук BQ9, BQ10 отключается электромагниты YA2 и YA6. После этого, включается магнитный пускатель КМ2 и КМ4, происходит поворот ПР1 и ПР2 налево, соответственно. После цикл повторяется.

Таблица 9. Алгоритм работы РТК штамповки.

№ такта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
№ элем. цикла	1 4	7 11	9 13	8 12	2 5	7 11	10 14	8 12	15 16	7 11	9 13	8 12	3 6	7 11	10 14	8 12

3.2 Определение составов входных и выходных сигналов

Перечень входных/выходных сигналов представлен в таблицу 10 и 11 .

Таблица 10. Входные дискретные сигналы.

№ П/П	Наименование входного дискретного сигнала	Условное обозначение	Обозначение на электрической схеме	Адрес
		Русс	Англ
1	Наличие детали в накопителе 1	Кнд1	Кnd1	BQ1	I 0
2	Наличие детали в накопителе 2	Кнд2	Кnd2	BQ2	I 1
3	Рука ПР1 у накопителя 1	Кпр1конв1	Kpr1konv1	BQ3	I 2
4	Рука ПР2 у накопителя 2	Кпр2конв2	Kpr2konv2	BQ4	I 3
5	Рука ПР1 у накопителя 2	Кпр1конв2	K pr1konv2	BQ5	I 4
6	Рука ПР2 у накопителя 3	Кпр2конв3	Kpr3konv3	BQ6	I 5
7	Рука ПР1 у пресса 1	Кпр1п1	Kpr1p1	BQ7	I 6
8	Рука ПР2 у пресса 2	Кпр2п2	Kpr2p2	BQ8	I 7
9	Рука ПР1 задвинута	Кпр1здв	Kpr1zdv	BQ9	I 8
10	Рука ПР2 задвинута	Кпр2здв	Kpr2zdv	BQ10	I 9
11	Рука ПР1 выдвинута	Кпр1вдв	Kpr1vdv	BQ11	I 10
12	Рука ПР2 выдвинута	Кпр2вдв	Kpr2vdv	BQ12	I 11
13	Схват ПР1 разжат	Ксхпр1рж	Kshpr1rg	BQ13	I 12
14	Схват ПР2 разжат	Ксхпр2рж	Kshpr2rg	BQ14	I 13
15	Пресс 1 готов	ПГ1	PG1	Система управления прессом 1	I 14
16	Пресс 2 готов	ПГ2	PG2	Система управления прессом 2	I 16
17	Пуск	Пуск	Pusk	SB1	I 15
18	Стоп	Стоп	Stop	SB2	I 17
19	Разрешение цикла	РЦ	RC	Система безопасности	I 18
20	Рабочий цикл пресса 1	ПЦЗ1	PCZ1	Система управления прессом 1	I 19
21	Рабочий цикл пресса 2	ПЦЗ2	PCZ2	Система управления прессом 2	I 20

Таблица 11. Выходные дискретные сигналы.

№ П/П	Наименование выходного дискретного сигнала	Условное обозначение	Обозначение на электрической схеме	Адрес
		Русс	Англ
1	Поворот руки ПР1 на право	ПР1ПР	PR1PR	KM 1	Q 0
2	Поворот руки ПР1 на лево	ПР1ЛВ	PR1LV	KM 2	Q 1
3	Руку ПР1 выдвинуть	ПР1ВДВ	PR1VDV	YA 1	Q 2
4	Руку ПР1 задвинуть	ПР1ЗВДВ	PR1ZDV	YA 2	Q 3
5	Схват ПР1 разжать	ПР1СХРЗ	PR1SHRZ	YA 3	Q 4
6	Схват ПР1 зажать	ПР1СХЗЖ	PR1SHZG	YA 4	Q 5
7	Вкл. Пресс 1	ПРС1	PRS1	Система управления прессом 1	Q 6
8	Вкл. Пресс 2	ПРС2	PRS2	Система управления прессом 2	Q 7
9	Поворот руки 2 направо	ПР2ПР	PR2PR	KM 3	Q 8
10	Поворот руки ПР2 налево	ПР2ЛВ	PR2LV	KM 4	Q 9
11	Руку ПР2 выдвинуть	ПР2ВДВ	PR2VDV	YA 5	Q 10
12	Руку ПР2 задвинуть	ПР2ЗВДВ	PR2ZDV	YA 6	Q 11
13	Схват ПР2 разжать	ПР2СХРЗ	PR2SHRZ	YA 7	Q 12
14	Схват ПР2 зажать	ПР2СХЗЖ	PR2SHZG	YA 8	Q 13

3.3 Разработка программы управления

автоматизация роботизированный штамповка

Программа управления составлена для программируемого контроллера Овен. Написание программы происходило с помощью циклограммы и таблиц входных и выходных сигналов. Данный контроллер программируется в среде CODESYS 2.3[9]. Распечатка программы будет прикреплена к расчетно-пояснительной записке и нумероваться не будет.

Заключение

В результате проделанной работы была спроектирована система управления РТК штамповки. СУ реализована на базе программируемого логического контроллера Овен. Написана программа на языке LD (релейно-контактной логики). Разработана структурная схема, схема электрически-принципиальная, разработана циклограмма. Предусмотрена дальнейшая модернизация данного комплекса. В ходе выполнения данной курсовой работы были получены навыки разработки автоматизированных систем управления технологическими процессами. Были получен опыт выбора технических средств автоматизации, опыт построения взаимодействия этих технических средств автоматизации. Так же был осуществлён процесс написания программы для контроллера на языке LD.

Список использованных источников

1.Автоматизация технологических процессов и производств. Задания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» для студентов специальности 220301- «Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении). КГУ, Курган, 2011.

2.Автоматизация технологических процессов и производств. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств». КГУ, Курган, 2012

3.Разработка систем логико-программного управления дискретными технологическими объектами на базе ПЛК. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств» КГУ.Курган,2012.

4. Михеев, В. А. Автоматизированное проектирование и управление технологическими процессами ОМД [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие к курс. проектированию/ В. А. Михеев, Д. В. Савин; Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Электрон. текстовые и граф. дан. (9,57 Мбайт). - Самара, 2011. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM).

Размещено на Allbest.ru