Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Технічне завдання

2. Формалізація алгоритму управління

3. Розробка структурної схеми системи управління

4. Розробка принципової схеми системи управління

5. Конструктивне оформлення системи управління

Висновки

Література

Додаток 1

Завдання на курсовий проект

Розробити систему управління агрегатом перекладання деталей з одного транспортера на інший. Схема технологічної ділянки наведена на рис.1.1.

Деталі переміщуються транспортером №1. Коли деталь опиниться в зоні агрегату, переключається датчик Х1, який включає механізм перекладки.

Агрегат перекладки має три приводи: один переміщує зйомник в вертикальній площині; другий обертає його в горизонтальній площині на 1800; третій управляє захватом.

Процес перекладки здійснюється за таким алгоритмом (в початковому положенні зйомник знаходиться над транспортером №1 в верхньому положенні): при появі деталі на транспортері №1 (Х1 = 1) необхідно опустити зйомник, включити захват, підняти зйомник, повернути його на 1800, опустити зйомник, виключити захват, підняти зйомник і повернути його в початкове положення. Напрям руху механізму при цьому не змінюється.

Переміщення зйомника в вертикальній площині контролюється датчиками Х2 та Х3. Оберт зйомника в горизонтальній площині контролюється датчиком Х4. Механізм повороту зйомника - це кроковий механізм. В початковому положенні Х4 = 1. При русі механізму стан датчика стає нульовим. Коли стан датчика знову стане одиничним, механізм необхідно виключити.

Систему управління реалізувати на базі мікропрограмного автомата.



Рис. 1.1. Мнемосхема перекладання деталей

1. Технічне завдання

Призначення та область застосування

Система призначена для управління агрегатом перекладання деталей з одного транспортера на інший.

Умови експлуатації системи управління

-- Температура середовища в межах від +5С до +45 С.

-- Вологість до 80 %.

-- В атмосфері є пил та бруд.

-- Завади від працюючого електрообладнання в межах стандартів.

-- Вібрація в межах допустимих ДСТУ.

Технічні характеристики системи управління

Система розробляється на принципі мікропрограмного автомата. Передбачити пуск та зупинку системи, що здійснюється за допомогою кнопок «ПУСК» та «СТОП».

Конструктивне оформлення системи управління

Конструктивно систему управління виконати у вигляді стандартного корпусу, який можна закріпити на стінці цеху або на обладнанні. Деталі корпусу виготовляють з листового металу холодної штамповки. На передній панелі розташувати мнемосхему (умовне позначення технологічної ділянки), на якій індикатори показують стан механізмів.

2. Формалізація алгоритму управління

Застосуємо метод формалізації алгоритму управління, який полягає в складанні логічної схеми алгоритмів (ЛСА). Цей метод можна застосовувати тоді, коли механізми працюють в певній послідовності і коли механізми не працюють одночасно. Це можливо на невеликих технологічних ділянках. В великих технологічних лініях механізми можуть працювати одночасно. В цьому разі використовувати ЛСА недоцільно.

Процес перекладки здійснюється за таким алгоритмом (в початковому положенні зйомник знаходиться над транспортером №1 в верхньому положенні): при появі деталі на транспортері №1 (Х1 = 1) необхідно опустити зйомник, включити захват, підняти зйомник, повернути його на 1800, опустити зйомник, виключити захват, підняти зйомник і повернути його в початкове положення. Напрям руху механізму при цьому не змінюється.

Переміщення зйомника в вертикальній площині контролюється датчиками Х2 та Х3. Оберт зйомника в горизонтальній площині контролюється датчиком Х4. Механізм повороту зйомника - це кроковий механізм. В початковому положенні Х4 = 1. При русі механізму стан датчика стає нульовим. Коли стан датчика знову стане одиничним, механізм необхідно виключити.

Складемо змістовний опис функціональних операторів:

М1-2 - команда на включення вертикального переміщення;

М3-4 - команда на включення повороту;

М5-6 - команда на включення захвату;

Мі* - команда на виключення і-го механізму.

Логічні оператори:

х1 = 0 - деталь відсутня на транспортері;

х1 = 1 - деталь є на транспортері;

х2 = 0 - зйомник піднятий;

х2 = 1 - зйомник опущений;

х3 = 1 - зйомник піднятий;

х3 = 0 - зйомник опущений;

х4 = 1 - зйомник не повернутий;

х4 = 0 - зйомник повернутий.

Блок-схема алгоритму роботи агрегату, що перекладає деталі з одного транспортера на інший має вигляд:



Рис. 2.1. Перший аркуш. Блок-схема алгоритму



Рис. 2.1. Другий аркуш

ЛСА управління агрегатом перекладання деталей з одного транспортера на інший має вигляд:



Оскільки скорочення ЛСА неможливе, то перейдемо до формування мікрокоманд.

Рис. 2.2. Перша мікрокоманда

Рис. 2.3. Друга мікрокоманда

Рис. 2.4. Третя мікрокоманда

Рис. 2.5. Четверта мікрокоманда

Рис. 2.6. П'ята мікрокоманда



Рис. 2.7. Шоста мікрокоманда

Рис. 2.8. Сьома мікрокоманда

В результаті маємо сім мікрокоманд, які включають всі логічні та функціональні оператори ЛСА.

3. Розробка структурної схеми системи управління

Основою для структурної схеми є система мікрокоманд.

Відомо, що структурна схема мікропрограмного автомата складається з регістра команд (РК), дешифратора (ДС), вихідного блоку, блоку перевірки логічних умов (БПЛУ) та програмного блоку.

Кожній мікрокоманді відводиться один вихід дешифратора. Крім того, необхідно передбачити ще один додатковий вихід дешифратора, який не з'єднується з іншими елементами і який необхідний для виключення автомата.

Кількість виходів дешифратора визначає і кількість його входів:

(3.1)

де А - кількість входів дешифратора;

N - кількість мікрокоманд.



Входи дешифратора є виходами регістра команд. Регістр команд реалізуємо на асинхронних RS - тригерах, управління якими здійснює блок пам'яті.

Вихідний блок містить в собі тригери, які запам'ятовують відповідні команди, і виходи яких через підсилювачі поступають на пускові пристрої механізмів. Якщо команди запам'ятовувати не потрібно, то тригер відсутній, і команда поступає безпосередньо на підсилювач.

Блок перевірки логічних умов складається з елементів «І». Ці елементи зображені в мікрокомандах і переносяться на структурну схему без змін. До них треба додати ще перетворювачі сигналів, які можуть стояти на виході датчика.

Блок пам'яті розробляється як комбінаційна схема типу «один з …». Ця схема має певну кількість входів, яка визначається структурою мікрокоманд. До входів блоку пам'яті включають також кнопки «ПУСК» та «СТОП», які виконуються з нормально замкненими контактами. Один вивід кнопки з'єднують з блоком пам'яті, другий - заземляють.

Кількість виходів блоку пам'яті дорівнює сумі R та S входів тригерів регістра.

Згідно з принципом дії мікропрограмного автомата, одиничний сигнал може з'явитися лише на одному з входів блоку пам'яті в той момент, коли необхідно змінити мікрокоманду. Відповідно до цього на виході блоку пам'яті з'являється код, який переключає тригери регістра і відповідно виходи дешифратора. Блок пам'яті на структурній схемі зображується у вигляді «чорного ящика».

Структурна схема мікропрограмного автомата зображена на рис. 3.1. ЛСА зводиться до мікрокоманд. Дешифратор мікропрограмного автомата повинен мати вісім виходів і три входи. Це означає, що регістр команд буде мати три виходи. Вихідний блок не буде мати тригерів, тому що команди Мі не запам'ятовуються.

алгоритм агрегат управління

Вихідні сигнали датчиків Х1 - Х7 повинні мати рівень, який визначається типом вибраних елементів. Тому, можливо, необхідно мати перетворювачі цих сигналів Пі.

Вихідні сигнали елементів мають малу потужність і не можуть включити пускові пристрої механізмів. Тому необхідно мати підсилювачі сигналів ПСі, коефіцієнт підсилення яких визначається підсиленням струму ППі до вихідного струму елементів.

RG - регістр команд;

DC - дешифратор;

БП - блок пам'яті;

П - кнопка «ПУСК»;

С - кнопка «СТОП».

Рис. 3.1. Структурна схема мікропрограмного автомата

4. Розробка принципової схеми системи управління

Вибір елементної бази

Принципово можливо застосування мікросхем серій ТТЛ (ТТЛШ), наприклад, К555, К1533 або мікросхем МОП (КМОП), наприклад, К561, К564 тощо. Кожна з них має свої переваги та недоліки. Елементи серії ТТЛ мають відносно велику потужність споживання, але й велику швидкодію. Елементи серії МОП, навпаки мають малу потужність споживання і малу швидкодію.

Швидкість переміщення робочих органів механізмів невелика. Найбільш швидкодіючі механізми мають час переміщення не менше ніж (0,4 - 0,5) сек., а часто і більший. Це великий час в порівнянні з часом переключення елементів. З цієї точки зору вибір мікросхем не має значення.

В системі управління найбільшу потужність споживають елементи управління пусковими пристроями механізмів. На їх фоні потужність споживання логічних (цифрових) елементів невелика.

Тому вибір серії мікросхем визначається перш за все функціональною повнотою, тобто набором елементів, які входять до цієї серії.

Для подальшої розробки принципової схеми будемо використовувати мікросхеми серії ТТЛ, а саме К555.

Вибір датчиків

При вибої датчиків, треба мати на увазі, що вони мають бути розташовані на обладнанні або на механізмах, тобто працюють в досить важких умовах, серед пилу бруду та вібрацій. В той же час вони повинні мати велику надійність, тому що їх пошкодження може призвести до пошкодження механізмів. Тому треба вибрати безконтактні датчики. Оберемо індуктивний датчик переміщення типу WA2, технічні характеристики якого наведені нижче.



Розробка структури блока пам'яті

Як говорилося раніше, блок пам'яті - це комбінаційна схема типу «один з…». Для розробки блоку пам'яті необхідно закодувати мікрокоманди, тобто визначити, якому виходу дешифратора відповідає та чи інша мікрокоманда.

Мікропрограмний автомат має сім мікрокоманд, а тому його дешифратор повинен мати вісім виходів (один вихід використовується для виключення автомата).

Закодуємо мікрокоманди:

Виключення автомата - 000;

К1 = 001;

К2 = 010;

К3 = 011;

К4 = 100;

К5 = 101;

К6 = 110;

К7 = 111.

Для цього мікропрограмного автомата необхідно мати регістр команд, який складається з трьох RS - тригерів.

Блок пам'яті зобразимо у вигляді діодної матриці «АБО» (рис. 4.1). Вихід тригера R1S1 є молодшим розрядом коду.

Рис. 4.1. Матриця «АБО» блоку пам'яті

З матриці можемо записати рівняння управління тригерами регістра:

R1 = B + D + F + S(4.1)

S1 = A + C + E + G + П(4.2)

R2 = A + D + E + П + S(4.3)

S2 = В + C + F + G (4.4)

R3 = A + B + C + П + S(4.5)

S3 = D + E + F + G (4.6)

Ці рівняння отримані за таким правилом: рівняння управління входом тригера дорівнює логічній сумі сигналів цього входу, тобто сумі сигналів, для яких є діод на відповідній горизонтальній шині.

Оскільки тригери управляються нульовими сигналами, то рівняння (4.1 - 4.6) необхідно інвертувати.



Функціональна схема блоку пам'яті матиме вигляд, зображений на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Функціональна схема блоку пам'яті

Розрахунок енергоспоживання пристрою

К555ТМ2 - 47 мВт

К555ИД10 - 68,3 мВт

К555ЛН1 - 23,63 мВт

К555ЛИ1 - 34,65 мВт

Е = 47*2 + 68,3*1 + 23,63*3 + 34,65*10 = 579,69 мВт = 0,6 Вт

Принципова схема системи управління наведена в додатку 1.



5. Конструктивне оформлення системи управління

Конструктивно систему управління розташуємо в стандартному корпусі під розмір друкованої плати. В конструктивному відношенні корпус виконано у вигляді роз'ємної конструкції.

Корпус системи складається з передньої панелі, задньої панелі, дна корпусу та бокових стінок. Елементи конструкції виконані з листового металу методом холодної штамповки.

На передній пан елі розташований перемикач «ПУСК». Тут же розташований тумблер, який включає напругу живлення, і лампочка, яка свідчить про наявність напруги.

На задній панелі розташовані роз'єми. Деталі корпусу з'єднані болтами, що утворює жорстку конструкцію. На внутрішніх стінах для фіксації друкованих плат закріплені направляючі з прес матеріалу. Верхня кришка з'ємна і кріпиться до бокових стінок гвинтами, що полегшують доступ до плат.

Для охолодження системи застосовується природна вентиляція. Тому в верхніх та нижніх частинах бокових стінок зроблені отвори, площа який складає 10% від загальної площі поверхні корпусу.

В корпусі розташоване джерело живлення на 5В.

Висновки

Розроблена система управління агрегатом перекладання деталей з одного транспортера на інший, яка може застосовуватись на промислових підприємствах. Система забезпечує надійне функціонування при виконанні всіх вимог експлуатації.

Система реалізована на дискретних логічних елементах серії К555.

Література

1. Корнійчук А.І. «Методика складань рівнянь управління логічних об'єктів».- Житомир: ЖІТІ, 1996, - 196с.

2. А.І. Корнійчук. Проектування пристроїв та систем управління. Курсове проектування. Навчальний посібник. - Житомир, ЖДТУ, 2004. - 144 с.

3. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.5. - М.: КУбК-а, 1997. - 608 с.: ил.

Додаток 1

Схема електрична принципова

Размещено на Allbest.ru