Разработка АСУ процессом производства конической шестерни среднего и заднего моста 6520-2402017 (стр. 10 из 18)
1) Расчёт математической модели (вычисление управляющего слова и передача сформированного управляющего воздействия в ячейки оперативной памяти)
2) Подсчёт времени (формирование таймером запроса к исполнительным механизмам и датчикам через промежуток времени определённый временем технологической операции)
Формирование сигнала "ОСТАНОВ" (от кнопки)
запрет прерываний
циклический вывод управляющих воздействий
Формирование сигнала - запрет прерывания (в автоматическом режиме)
проверка слова состояния текущего процесса
запись слова состояния такта аварийной ситуации
запрет прерывания
циклический вывод управляющих воздействий
Вывод данных.
Запись в регистр
Выбор регистра
Формирование адреса регистра (запись в порт)
Формирование сигнала чтения (получение адреса регистра)
Формирование сигнала записи
Усиление мощности
Преобразование уровня
Гальваническая развязка выходных сигналов
Вывод на исполнительные механизмы (прием сигнала на соответствующее действие исполнительных механизмов - и транзисторные ключи)
4.3.3 Определение программной и аппаратной частей
Разделим выше перечисленный перечень функций контроллера на два класса в соответствии со способом реализации.
Выполняемые функции разделены на аппаратную и программную части: Функции аппаратной части:
считывание сигналов с датчиков;
преобразование сигналов;
обеспечение гальванической развязки;
подача сигналов на исполнительные механизмы;
преобразование протоколов.
Функции программной части:
чтение и запись данных из модулей;
обработка данных;
формирование управляющего воздействия;
хранение данных;
контроль заданных параметров.
4.3.4 Описание входных сигналов
Описание входных сигналов показана в разделе математическая модель. Модели датчиков и считывание сигналов с исполнительных устройств приведены в таблице 14.
Таблица 14
| Действие | Модель датчика |
| Заготовка в зоне загрузки | ДПИ - 1 |
| Зажим ЗУ | ВКН-1 |
| Разжим ЗУ | ВКН-1 |
| Продолжение таблицы 14 | |
| Действие | Модель датчика |
| Кисть ПР в положении 00 | ВКН-1 |
| Кисть ПР в положении 900 | ВКН-1 |
| Подъем руки робота | БВК-200 |
| Опускание руки робота | БВК-200 |
| Выдвижение руки робота | ВКН-1 |
| Втягивание руки робота | ВКН-1 |
| ПР в позиции 1 - 14 | БВК-200 |
| Зажим на станке | ВКН-1 |
| Разжим на станке | ВКН-1 |
| Окончание цикла обработки | ВКН-1 |
Характеристики датчиков:
БВК-200 - бесконтактные путевые переключатели. Рисунок 5.
Рисунок 5
Технические характеристики:
Напряжение питания 24 В,
Дифференциал хода 3 мм,
Время включения 0,3 мс,
Время выключения 0,6 мс,
Потребляемая мощность 0,5 Вт,
Сопротивление нагрузки 91 Ом,
Ток нагрузки 0,1 А.
ВКН-1 - путевые конечные выключатели. Рисунок 6.
Рисунок 6
Технические характеристики:
Напряжение питания (постоянное) 24 В,
Ток нагрузки 0,4 А,
Время переключения контактов 4 мс.
ДПИ - 1 - индуктивный бесконтактный датчик положения. Рисунок 7.
Рисунок 7
Технические характеристики:
ДПИ-1-18 - диаметр корпуса 18 мм, Напряжение питания от 7 до 30 В постоянного тока;
Релейный выходной сигнал;
Потребляемая электрическая мощность не более 0,2 Вт.
Маркировка взрывозащиты OExiaIICT5;
Зона срабатывания датчика от 1,5 до 5 мм;
Номинальное расстояние переключения датчика от 2 до 6 мм;
Погрешность срабатывания +1,0 мм;
Зона возврата не более 1 мм;
Предельная длина линии связи между датчиком и источником питания не более 500 м;
Габаритные размеры не более D18х61 мм;
Масса не более 0,08 кг;
Длина кабельного вывода 2 м.
Сигналы, поступающие с УЧПУ, о состоянии станков (работа/ожидание) имеют следующие характеристики U= 24 В и I=0,6 А.
4.3.5 Описание выходных сигналов
Управляющие сигналы, поступающие на электромагниты пневмоцилиндров предназначенные для управления движениями механизмов устройств зажима/разжима захватного устройства руки ПР, втягивание, вытягивание руки ПР принимаются электромагнитным клапаном.
Клапан электромагнитный Burkert
2/2 ходовой электромагнитный клапан прямого действия
Ду от 1 до 3 мм, давление 0-100 бар, температура от - 40°C до +180°C
Среда: сжатый воздух, бытовой газ, вода, гидравлическое масло, загрязненные масло и жир, щелочи, горячие воздух и вода, пар
Материал корпуса: латунь, нержавеющая сталь
Материал мембраны: EPDM, FPM, PTFE
Присоединение: резьбовое G1/4
Особенности: температура среды до +180°C
Описание реле нагрузки Релпол RM94:
RM94 способны коммутировать ток до 16А (суммарный ток на 2 группах контактов: по 8А в каждой группе). Также отличительной особенностью реле данной серии является расширенный диапазон управляющего напряжения катушки: от 5 до 110VDC. Реле используются в основном в устройствах промышленной автоматики в цепях коммутации переменного тока напряжением до 400В частоты 50 и 60Гц и в цепях коммутации постоянного тока напряжением до 250В и могут иметь 2 NO, NC или C/O группы контактов.
RM94 монтируются как на печатную плату, так и в колодки под рейки DIN.
Ресурс реле составляет более 30 млн. коммутаций без нагрузки и более 200 тыс коммутаций при полной нагрузке (250VAC).
управление нагрузкой напрямую, не требуются дополнительные компоненты;
широкий диапазон управляющих напряжений;
основание модуля электрически изолировано от силовых цепей, не требуется изоляционная прокладка для монтажа;
встроенная защита от высоковольтных импульсов напряжения. Технические характеристики реле нагрузки представлена в таблице 15.
Таблица 15
Управляющие сигналы, поступающие на электродвигатели механизмов поворота и разворота робота, принимаются пускателями типа ПME-112 с характеристиками U=24В.
Описание электромагнитных пускателей серии ПМ12.
Пускатели электромагнитные предназначены для применения в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. При наличии трехполюсных тепловых реле серий РТТ и РТЛ пускатели осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении. Технические данные приведены в таблице 16.
Таблица 16
| Температура окружающей среды | от - 40 до +55°С |
| Относительная влажность | до 100% при температуре 35°С |
| Номинальное напряжение по изоляции | 660 В |
| Номинальный ток контактов вспомогательной цепи | 10 А |
| Номинальное напряжение контактов вспомогательной цепи | до 660 В переменного тока |
| Номинальное напряжение втягивающей катушки, частоты 50 Гц | 24, 36, 40, 48, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 440, 500, 660 В |
| Номинальное напряжение втягивающей катушки, частоты 60 Гц | 24, 36, 48, 110, 115, 220, 230, 240, 380 |
4.3.6 Описание исполнительных устройств
Для приведения в действие команд контроллера необходимы исполнительные устройства. Исполнительные устройства должны выполнять функции системы, иметь малую инерционность, обладать устойчивостью и управляемостью, достаточным быстродействием.
Зажим/разжим заготовки в ЗУ ПР, втягивание, вытягивание руки ПР осуществляется при помощи пневмоцилиндра, имеющего два рабочих положения. Воздух в полость цилиндра попадает при помощи электромагнитного клапана.
Поворот кисти руки робота происходит при помощи асинхронного электродвигателя. Электродвигатель мощностью 1,5 КВт. Двигатель - реверсивный, поэтому управление включением электродвигателя осуществляется пускателями ПМЕ-112.
Подъем/опускание руки робота, её поворот и перемещение в продольном направлении, осуществляется с помощью пневмоцилиндров.
Питание катушек пускателей и электромагнитных клапанов осуществляется напряжением 220В переменного тока.
4.4 Выбор элементов СУ
Выбор аппаратных средств системы управления
Произведем выбор технической реализации системы управления.
Спектр предлагаемой продукции ПЛК чрезвычайно широк.
Для выбора систем управления проведем анализ промышленных контроллеров:
Программируемый логический контроллер серии OMRONCQM1H.
CQM1H - Усовершенствованный контроллер серии CQM1 класса Small для работы в распределённых системах управления.
Высокое быстродействие, широкие сетевые возможности. Идеально подходит для управления технологическими агрегатами малого и среднего класса. Память программ, память данных и количество точек ввода/вывода увеличены вдвое по сравнению с CQM1. Быстродействие увеличено на 1/3. Возможность работы в сети Controller Link (32 узла в сети длиной до 1км). Простое редактирование программ контроллера, чтение и запись данных с помощью ПО под Windows. Встраиваемые платы (коммуникационные карты, поддерживающие Protocol Macro, высокоскоростные счётчики), широкий спектр модулей контроллера обеспечивают большую гибкость в построении АСУ ТП.