Разработка системы управления РТК горячей штамповки (стр. 2 из 7)
- позиция 1: левая рука ПР находится у электрической печи, правая – у пресса;
- позиция 2: левая рука ПР находится у пресса, правая – у закалочного бака.
Управление ПР полностью осуществляется данной системой управления. Также данная СУ выполняет управление открытием/закрытием электрической печи перед извлечением нагретой заготовки/после ее изъятия ПР.
В данной СУ должен осуществляться контроль положения ПР, выдвижения/задвижения и схвата рук ПР при помощи датчиков.
Ход пресса и наличие детали в печи, должны контролироваться путем принятия сигналов соответственно от СУ прессом и СУ печью.
Необходимо предусмотреть, чтобы цикл РТК начинался только при условиях полной безопасности комплекса.
Общее управление: сбор информации с датчиков, формирование выходных сигналов, - должно осуществляться ПЛК.
Установка должна соответствовать нормативно-технической документации по ГОСТ 13045-81 и требованиям Госгортехнадзора.
Проект должен удовлетворять следующим требованиям:
ГОСТ 24.104-85. Единая система стандартов автоматизированных СУ. Общие требования.
8. Стадии и этапы разработки
Разработка устройства должна выполняться в сроки, предусмотренные заданием на курсовое проектирование.
Стадии и этапы разработки системы управления РТК горячей штамповки:
1) получение задания на разработку курсовой работы (с 12.01.09 по 29.01.09);
2) анализ технологии изготовления деталей методом горячей штамповки (30.01.09 по 01.02.09);
3) разработка структуры системы управления:
- определение состава РТК горячей штамповки (02.02.09);
- разработка схемы планировки РТК горячей штамповки (03.02.09);
- разработка циклограммы работы РТК (04.02.09);
- выбор аппаратных средств системы управления (05.02.09 – 10.02.09);
- разработка электрической схемы подключения (13.02.09 – 17.02.09);
4) разработка программного обеспечения системы управления (13.02.09);
5) сведение расчетов и описаний в расчетно-пояснительную записку (12.02.09 – 26.02.09);
6) контроль и сдача курсовой работы (19.02.09 – 17.04.09).
9. Порядок контроля и приемки
Контроль выполнения курсовой работы осуществляется руководителем курсовой работы на каждом этапе разработки путем предъявления результатов работы.
После завершения разработки необходимо предъявить графическую часть и расчетно-пояснительную записку на защиту.
Приемка дипломного проекта осуществляется комиссией кафедры Автоматизации производственных процессов в составе двух человек.
2. Разработка технического обеспечения системы управления
2.1 Разработка структуры системы управления
В состав РТК горячей штамповки входят:
- электрическая печь,
- пресс,
- промышленный робот (ПР),
- закалочный бак.
Планировка РТК горячей штамповки приведена в графической части курсовой работы на листе 1.
Перемещение обрабатываемых деталей выполняется ПР двурукого исполнения. ПР может находиться в двух позициях. В первой позиции левая рука ПР находится у электрической печи, правая – у пресса. Во второй позиции левая рука находится у пресса, а правая – у закалочного бака.
В таблице 1 приведены основные элементы технологического цикла.
Элементы технологического цикла работы РТК
Таблица 1
| № элемента технологического цикла | Наименование |
| 1 | Поворот ПР в позицию 1 |
| 2 | Поворот ПР в позицию 2 |
| 3 | Выдвижение левой руки |
| 4 | Задвижение левой руки |
| 5 | Выдвижение правой руки |
| 6 | Задвижение право руки |
| 7 | Зажим схвата левой руки |
| 8 | Разжим схвата левой руки |
| 9 | Зажим схвата правой руки |
| 10 | Разжим схвата правой руки |
| 11 | Рабочий ход пресса |
| 12 | Открытие электрической печи |
| 13 | Закрытие электрической печи |
Система управления будет иметь трехуровневую структуру. На нижнем уровне расположены элементы электроавтоматики и исполнительные устройства. Средний уровень осуществляет управление технологическим оборудованием по заданной программе. Верхний уровень осуществляет взаимодействие с оператором.
Задачами, подлежащими управлению и контролю, в данном РТК являются:
- управление перемещением ПР в позиции 1 и 2;
- управление движением рук ПР;
- управление схватом рук ПР;
- управление открытием и закрытием электрической печи;
- контроль наличия детали в электрической печи;
- контроль осуществления хода пресса
- контроль разрешения цикла.
Для начала работы РТК необходимо выполнение нескольких условий: нажатие оператором кнопки пуск на панели управления, а также необходимо разрешение цикла (РЦ). Под РЦ понимается сигнал, который приходит от системы управления разрешением начала цикла и соответствует условиям безопасности (внутри рабочей зоны нет людей).
Управление ПР, открытием/закрытием электрической печи в данной системе управления будет осуществляться на базе программируемого логического контроллера.
Контроль положения ПР и заслонки электрической печи будет осуществляться датчиками.
Управление прессом происходит при помощи системы управления прессом, таким образом, контроль положения пресса осуществляется другой СУ, от которой должен приходить сигнал к ПЛК.
Наличие детали в электрической печи будет определяться СУ электрической печью, от которой также приходит сигнал к ПЛК. В данном случае контроль наличия детали при помощи датчиков является нецелесообразным, т.к. в печи заготовка выдерживается определенной время и при определенной температуре, эти параметры контролирует СУ печью, соответственно от этой системы управления и необходимо принимать сигнал о готовности заготовки.
Следовательно, управление РТК горячей штамповки осуществляется следующим образом:
ПР выполняет (такт 1) поворот позицию 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.
Циклограмма работы РТК приведена на листе 2 в графической части курсовой работы.
Выход из цикла (отключение РТК) осуществляется нажатием кнопки СТОП на панели оператора.
2.2 Выбор аппаратных средств системы управления
Произведем выбор технической реализации системы управления.
Спектр предлагаемой продукции ПЛК чрезвычайно широк. Приведем краткую оценку рынка контроллерных средств [6].
На нем работают все международные лидеры – производители данной продукции (АBB, Emerson, General Electric Fanuc Automation, Foxboro, Honeywell, Metso Automation, Moore Products, Omron, Rockwell Automation, Siemens, Yokogawa, Schneider Automation и др. Всего порядка 15 фирм, каждая из которых предлагает от двух до пяти контроллерных средств разных классов). Около 20 зарубежных производителей меньшего масштаба имеют российских дилеров, внедряющих их контроллерные средства на российских предприятиях (Koyo Electronics, Tornado, Triconex, PEP, Trey, Control Microsystems, GF Power Controls и др.).
Более 20 российских предприятий конкурируют с зарубежными производителями в разных классах контроллерных средств («Автоматика», ДЭП «Импульс», «Инсист Автоматика», «Интеравтоматика», «Квантор», «НИИтеплоприбор», «НВТ-автоматика», ПИК «Прогресс», «Саргон», «Системотехника», ТЕКОН, ЭМИКОН, ОВЕН и др.). Поскольку российские предприятия комплектуют контроллерные средства зарубежными микропроцессорами, стандартными сетями, типовыми системным и программным обеспечением, то продукция отечественного производства оказывается вполне конкурентоспособной по сравнению с импортными аналогами. К сожалению, при этом ее стоимость также становится сопоставимой с зарубежными аналогами.
В таблице 2 приведены некоторые характеристики ПЛК различных фирм. Все они построены по магистрально-модульному принципу, монтируются на панель или DIN-линейку, работают от напряжения +24 В, имеют широкий набор модулей.
Характеристики ПЛК различных производителей
Таблица 2
| Тип ПЛК | SISMAQ CQM1 | SISMAQ C200H | SMART 2 | ADAM 5510 | SIMATIC S7-300 | DL 205 | SLC 500 |
| Фирма-производитель | Omron | Omron | REP | Advantech | Siemens | PLCDirect | Allen-Bradley |
| Страна | Япония | Япония | Германия | США | Германия | США | США |
| Диапазон температуры (С) | 0+55 | 0+55 | -40+80 | -10+70 | -25+60 | 0+60 | 0+55 |
| Влажность воздуха (%) | 10-90 | 10-90 | 5-95 | 5-95 | 5-95 | 5-95 | 5-95 |
| Гарантийный срок (лет) | 3 | 3 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| Номенклатура (шт) | 42 | 87 | 18 | 12 | 45 | 30 | 80 |
| Количество модулей в каркасе (шт) | До 11 | 3/5/8/10 | До 14 | 4 | До 8 | 3/4/6/9 | 4/7/10/13 |
| Количество каналов в модуле | 8/16/32 | 8/16/32/64 | 8 | 16 | 8/16/32 | 4/8/12/16 | 8/16/32 |
| Размеры модуля (мм) | 110  32 107 | 130 32 118 | 78 31 70 | 110 31 75 | 125 40  120 | 90 28 75 | 140 35 145 |
| Вес модуля (г) | 160-230 | 180-300 | 40-70 | 65-95 | 190-300 | 65-80 | 190-30 |
| Мощность потребления (Вт) | 0,85-1,2 | 0,24-1,3 | 0,1-0,27 | 0,25-0,3 | 0,6-2,0 | 0,5-1,0 | 0,5-2,2 |
Как видно из таблицы контроллеры имеют равные функциональные возможности, близкие технические и эксплуатационные характеристики и даже практически одинаковые размеры. В такой ситуации необходимо определить критерии оценки и выбора ПЛК, удовлетворяющего поставленной задаче.