Логические контроллеры. Курсовая работа записка. Курсовая работа расчетнопояснительная записка Система управления ртк горячей штамповки Дисциплина Автоматизация технологических процессов и производств Студент Легких Д. А
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
Таблица 3. Вариант работы Анализ путей автоматизации заданного объекта. Для создания наиболее полной картины актуальности и необходимости автоматизации необходимо рассмотреть автоматизацию данного объекта с двух точек зрения. С экономической точки зрения и с точки зрения требований самого технологического объекта. Для экономики предприятия решаются следующие задачи: повышение производительности труда (монотонный труд, такой как зажим/разжим заготовки, перенос деталей и т.д. выполняет промышленный робот, который не устает. Как итог, собственно машинное время составляет небольшую часть общего времени, необходимого для изготовления детали), повышение уровня точности выполнения операций, как следствие качество продукции повышается. Важный момент – прессовое оборудование обладает достаточно длительным сроком старения, поэтому мы имеем возможность внедрить РТК на базе существующих прессов и эксплуатировать полученную систему длительное время, таким образом, экономические затраты снижаются. Переходя к реализации автоматизации процесса штамповки, отметим, что автоматизация может быть реализована как на базе прессового оборудования с помощью устройства числового программного управления (УЧПУ), так и при помощи ПЛК. В том случае, когда реализована система УЧПУ, то есть по сути система управления роботом внедрена в УЧПУ, задача управления усложняется. УЧПУ контролирует станок, использует входные выходные линии (количество входных выходных сигналов намерено уменьшается). В следствие усложнения программного обеспечения станка возникает необходимость расширения памяти УЧПУ, как итог – увеличивается стоимость УЧПУ, усложняется процесс обработки, время обработки. Достаточно весомым фактом использования промышленного контроллера (расположен в ЩСУ и связан со всеми внешними датчиками и механизмами) является то, что устройство может быть расположено отдельно от станка, что обеспечивает дополнительную безопасность в работе оператора и обеспечивает более гибкую систему управления. В данной курсовой работе рассматривается проект системы управления с ПЛК. ПЛК обладает рядом следующих преимуществ: Относительная простота при проектировании и реализации систем на основе ПЛК Относительно небольшие усилия и затраты при переходе к работе в новых условиях. Существует возможность объединения в сеть нескольких контроллеров. Возможно организовать связь с верхним уровнем автоматизации. В настоящее время около 30 % всех промышленных роботов используются в операциях холодной листовой штамповки. ПР применяют для следующих операций: складирование полос и карт (укладка), транспортировка кассет к прессам, загрузка заготовками штампа, удаление готовой детали из штампа, межпрессовое перемещение полуфабрикатов, складирование деталей и отходов. Однако, использование ПР в листовой штамповке не всегда выгодно, т.к. в конструкции достаточно различных устройств со сложной системой управления. Сегодня необходимы управляемые роботы модульной конструкции с относительно простой системой управления. Если обраться к существующим решениям в области штамповки, то обнаружим, что первым роботом был «Циклон-3Б» (1975 год). Со временем появились более современные роботы с большей грузоподъёмностью, скорость работы и т.д. «ПРГ-1И» - двурукий робот, грузоподъемность на обе руки – 10 кг. Выполняет работы на кривошипных прессах открытого и закрытого типа с усилием до 1600 кН. Манипуляторы могут работать независимо, могут поворачиваться вокруг оси, имеют вертикальное перемещение руки и захвата. Обладает ручным приводом для настройки рук по уровню штампа. Руки оснащены вакуумными и электромагнитными захватами. В последствии применялись универсальные роботы «Циклон-5.01», «ПР-10И», «РФ-201М». Так же существовала разработка комплексов на базе пресса и робота: АККД2128А, робот КМ063Ц4212 – пример автоматизированного комплекса. 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 кузнечнопрессовом производстве. Основные этапы процесса штамповки – загрузить в установку заготовки для обработки их определённым образом, извлечь готовые детали. Погрузку – выгрузку как правило выполняют механизмы, рассчитанные только на этот вид операций, ПР может оказаться полезным, если нужно время от времени изменять характер таких операций. Задача управления – связать отдельные операции и агрегаты в единую систему и обеспечить определенную последовательность работы, переходы из одного режима в другой при определённых условиях. В качестве устройства управления процессом в нашей курсовой работе применим программируемый логистический контроллер Festo. Последним шагом произведем поиск патентных решений, проанализировав уже готовые решения по рассмотренному выше процессу. Патент RU 2 082 527 C1 Использование: обработка металлов давлением в производственных автоматизированных процессах изготовления различных деталей. Сущность изобретения: роботизированный комплекс состоит из установленных в технологической последовательности технологических ячеек. Каждая ячейка содержит пресс, магазин для кассет с заготовками, робот, приемное устройство. Робот выполнен из двух кареток, содержащих по одной руке каждая. Каретки размещены на балке, подвешенной с фронта пресса. Магазин для размещения кассет с заготовками выполнен в виде питателя с рольгангом (разновидность конвейера). Патент 3310905/25-27 «Автоматическая линия горячей штамповки» Требуется 2 пресса и два промышленных робота, как следствие – удорожание линии и оборудования. В данной линии роботы расположены не совсем удобно, обслуживание линии затруднено: смена штампов, наблюдение за процессом. Еще момент – робот, устанавливающий заготовки в предварительный штамп и перекладывающий поковки по позициям формообразования расположен с фронтальной стороны пресса – следствие – увеличение цикла производства поковки и времени нахождения заготовки на штампе (робот берет заготовку из окончательного штампа и устанавливает в обрезной, поворачивается, берет заготовку с транспортера и устанавливает в предварительный штамп, это отрицательно сказывается на стойкости штампов) Разработка технического задания на проект. 1.3.1 Наименование и область применения системы управления. Роботизированный технологический комплекс горячей штамповки. Система управления РТК горячей штамповки может применяться в машиностроении, станкостроении и некоторых других областях промышленности, где требуется производить детали путем горячей штамповки. 1.3.2 Основание для разработки Основанием для разработки является учебный план для специальности 27.03.04 «Управление в технических системах» кафедры АПП института математики и интеллектуальных систем. Задание на курсовую работу по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств». 1.3.3 Цель и назначение разработки. Целью разработки является повышение точности выполнения операций, обработки и транспортировки деталей в пределах технологического комплекса, повышение производительности, уменьшение количества персонала, обслуживающего данный комплекс. Назначением разработки является создание автоматизированной системы управления РТК горячей штамповки на базе программируемого логического контроллера (ПЛК), отвечающего за исполни тельные механизмы и за прием сигналов с датчиков и пульта оператора. 1.3.4 Режим работы объекта. РТК горячей штамповки работает в автоматическом режиме. РТК начинает работу при нажатии кнопки «ПУСК» на пульте управления оператора. Для начала работы РТК необходимо присутствие команды разрешения начала цикла (безопасность, отсутствие людей в рабочей зоне и РТК). В автоматическом режиме осуществляется технологический цикл обработки деталей. Выход из цикла осуществляется путем нажатия кнопки «СТОП» на пульте оператора. 1.3.5 Источники разработки. Источником разработки данного проекта являются методические указания «Задание на проектирование по дисциплине автоматизация технологических процессов и производств». 1.3.6 Условия эксплуатации системы управления. Температура окружающего воздуха от 0 °С до 50±5°С. Относительная влажность воздуха от 60±15% Атмосферное давление 630-800 мм рт.ст. Частота вибраций не выше 25Гц Условия питания системы: Напряжение 24 В, 220 В Частота 50 Гц 1.3.7 Технические требования. В состав устройства управления должен входить управляющий контроллер. Управляющий контроллер и вспомогательные устройства монтируются внутрь электрического шкафа с использованием DIN-рейки. Проводной монтаж выполняется при помощи цельных или крученых проводов сечением не менее 1,5 мм2. При использовании крученого провода, соединение выполнить при помощи обжимного наконечника. 1.3.8 Стадии и этапы разработки. Разработка устройства можно разбить на следующие этапы: Получить задание на разработку курсового проекта. Провести анализ путей модернизации системы управления. Разработать структуру системы управления. Выбрать устройство управления и другие технические средства системы управления. Разработать электрическую схему подключения устройств. Составить программу управления. Оформить курсовую работу. Провести защиту курсовой работы. 1.3.9 Порядок контроля и приемки. Промежуточный контроль и приемку курсовой работы осуществляет преподаватель кафедры АПП. 2 Разработка системы логико-программного управления заданным технологическим объектом. Разработка структуры системы управления. Структурная схема автоматизации – основа для разработки всей системы. На структурной схеме не отображается принцип работы отдельных функциональных частей изделия. На данном документе указаны взаимосвязи между управляющими устройствами и объектами управления, расположения объектов автоматизации, также указаны параметры, которые необходимо контролировать для получения информации. 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. В состав РТК горячей штамповки входят – электрическая печь, пресс, промышленный робот, закалочный бак. Перемещение обрабатываемых деталей выполняется ПР двурукого исполнения. ПР может находиться в двух позициях. В первой позиции – лева рука ПР находится у электрической печи, правая у пресса. Во второй позиции – левая рука находится у пресса, правая у закалочного бака.
Таблица 4. Основные элементы технологического цикла. В качестве архитектуры управления системой разработаем двухуровневую структуру. Нижний уровень представляет собой элементы электроавтоматики и исполнительные устройства. Средний – осуществляет управление технологическим оборудованием по определенной программе и непосредственно взаимодействие с оператором. Следующим уровнем выделим задачи, подлежащие управлению и контролю в данной курсовой работе: Управление перемещением ПР в 2х позициях. Управление движением рук ПР (двурукий). Управление схватом (зажим-разжим) рук ПР (двурукий). Управление открытием-закрытием электрической печи. Контроль наличия детали в электрической печи. Контроль хода пресса. Контроль разрешения цикла. Для старта работы РТК необходимо выполнение следующих условий: Нажатие оператором кнопки «ПУСК» Приход сигнала от системы управления о безопасности запуска системы – разрешение цикла (РЦ). Управление ПР, процессами открытия/закрытия печи будет осуществляться на базе ПЛК. Контроль положения ПР и заслонки будет возложен на датчики. Управление прессом осуществляется иной системой управления, с которой мы осуществляем взаимодействие с помощью сигнала, отправляемого - получаемого нашим ПЛК. Заготовка находится в печи определенное время, при определенной температуре. Время и температуру контролирует СУ печью, от которой мы получаем сигнал о готовности заготовки. Наличие детали в печи также осуществляет СУ печью. По итогу процесс управления РТК горячей штамповки представляет собой следующий процесс: ПР выполняет поворот в позицию 1 (такт 1). Одновременно в этом такте открывается электрическая печь и разжимается схват правой руки. Далее происходит (такт 2) разжим схвата левой руки и выдвижение правой руки в рабочую зону пресса. Обработанная деталь зажимается схватом правой руки и одновременно выдвигается левая рука ПР (такт 3). Нагретая деталь зажимается схватом левой руки, правая рука задвигается (такт 4). В такте 5 происходит задвижение левой руки. ПР поворачивается в позицию 2 (такт 6), электрическая печь закрывается. В результате поочередного выдвижения и задвижения рук ПР обрабатываемая деталь помещается в рабочую зону пресса, а обработанная деталь (после штамповки) сбрасывается в закалочный бак (такты 7 — 9). Выполнятся рабочий ход пресса (такт 10). После задвижения правой руки (такт 11) цикл работы РТК повторяется. Выход из цикла (отключение РТК) осуществляется нажатием кнопки «СТОП» на панели оператора. Структурная схема системы управления РТК представлена в графической части на листе 1. Циклограмма работы РТК приведена на листе 2 в графической части курсовой работы. Выбор технической реализации элементов системы. Шаг первый и основной – выбор серийных информационных и исполнительных устройств, а также самого управляющего устройства. Программируемый логический контроллер Производитель FESTO предлагает такую серию контроллеров как модульные контроллеры серии CPX-E. В данном проекте будем использовать такой контроллер как FESTO CPX-E-CEC-C1-PN 4252741 |