Курсовая работа (т): Проект системы управления роботизированным технологическим комплексом штамповки

Проект системы управления роботизированным технологическим комплексом штамповки

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

.Обоснование необходимости автоматизации РТК штамповки

.1 Характеристика заданного объекта автоматизации

.2 Анализ путей автоматизации

.3 Разработка технического задания

. Разработка системы логико-программного управления

.1 Разработка структуры системы управления

.2 Выбор технических средств автоматизации

.3 Разработка электрической схемы системы управления

. Разработка программного обеспечения системы управления

.1. Разработка и анализ алгоритма управления

.2 Определение составов входных и выходных сигналов

.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

.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

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:

. складирование полос и карт (укладка);

. транспортировка кассет к прессам;

. загрузка заготовками штампа, удаление готовой детали из штампа;

. межпрессовое перемещение полуфабрикатов;

. 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

.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.

.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.

.3.3 Цель и назначение разработки

Цели разработки:

. Освобождение человека от выполнения тяжелых и монотонных операций.

.Повышение качества продукции за счет исключения влияния человеческого фактора.

. Повышение производительности оборудования.

. 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.

.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

.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.

.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)

…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

.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.

.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.

.3.9 Порядок контроля и приемки