Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 9
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 9
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма ... 13
1.3 Требования к приводам и системе автоматизации 14
1.4 Выбор системы привода 14
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы 15
1.6 Выбор основного силового оборудования 16
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 26
2 РАЗРАБОТКА САУ 30
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 30
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 33
2.3 Написание программы для мехатронной системы в среде ISPSoft 37
2.4 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 37
2.4.1 Расчет параметров схемы замещения электродвигателя 37
2.4.2 Построение математической модели СДПМ 38
2.4.3 Синтез САР 42
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 49
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 54
3.1 Характеристика предприятия и выпускаемой продукции 54
3.2 Краткое описание технологического процесса 54
3.3. Экономическая суть проекта 56
3.4 Расчет производственной программы 56
3.4.1 Расчет производительности оборудования 56
3.4.2 Расчет фактического годового фонда рабочего времени 57
3.5 Расчет сметы капитальных затрат 59
3.6 Расчёт расходов на содержание и эксплуатацию оборудования 61
3.6.1 Расчёт фондов заработной платы 61
3.6.2 Расчет годовой суммы амортизации 63
3.6.3 Расчет материальных затрат 63
3.6.4 Расчет прочих затрат 65
3.7 Расчет прибыли 66
3.8 Сводная таблица технико-экономических расчетов 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
В условиях современной индустрии автоматизация производства является одним из ключевых факторов повышения его эффективности и конкурентоспособности. В этом контексте большое значение приобретают мехатронные системы, способствующие автоматизации и оптимизации деятельности предприятий.
Основная продукция рассматриваемого предприятие - шаровые краны. Одним из важных элементов шаровых кранов являются фланцы. Однако, существующая мехатронная система подачи фланцевых заготовок, в текущем ее состоянии, не обеспечивает требуемую производительность и надежность, а также имеет ряд сложностей при настройке и использовании. В рамках данной работы будет рассмотрена модернизация мехатронной системы подачи фланцевых заготовок, целью которой является улучшение производительности и надежности данного процесса.
Е(ель данной выпускной квалификационной работы - разработка мехатронной системы подачи фланцевых заготовок, что включает в себя разработку управляющем программы, HMI-панели, выбор необходимого оборудования. Для решения этих целей планируется выполнение следующих задач:
1) выбор системы привода;
2) выбор электродвигателей;
3) выбор сервоусилителей;
4) расчет нагрузочной диаграммы;
5) выбор редукторов;
7) выбор защитного оборудования;
8) разработка архитектуры системы автоматизации;
9) выбор датчиков технологических координат;
10) разработка принципиальной схемы системы;
11) написание программы и разработка HMI-панели для мехатронной
системы;
12) исследование математической модели схемы замещения электродвигателя мехатронной системы;
13) моделирование типовых режимов работы двигателя;
14) проведение технико-экономических расчетов для обоснования разработанной мехатронной системы.
В ходе дипломной работы была разработана мехатронная система подачи фланцевых заготовок.
С помощью известных данных была рассчитана необходимая мощность электродвигателей. На основе выбранных двигателей были подобраны сервоусилители для управления ими. Затем, зная характеристики электродвигателя был выбран подходящий редуктор.
В ходе разработки системы управления была разработана структура архитектуры системы автоматизации и выбраны контроллеры и датчики технологических координат. Составлена принципиальная электрическая схема подключения контроллера, датчиков и других устройств. Для управления системой была написана программа в среде ISPSoft. В программе, для взаимодействия ПЛК и зависимых от него устройств, была реализована структура управления Modbus RTU. Также в программе DOP-Soft была разработана HMI-панель для отслеживания и управления процессом.
Была выбрана и разработана векторная система регулирования скорости синхронного двигателя на постоянных магнитах. В результате моделирования САУ было выяснено, что перерегулирование скорости равно 1,09%, а динамическая ошибка при возмущении со стороны нагрузки отсутствует, что полностью соответствую требованиям к электроприводу. При этом отношение пускового момента к номинальному равно 1,23, что меньше табличного значения - 3.
Также были рассчитаны показатели экономической эффективности системы подачи фланцевых заготовок. Новая система позволит увеличить производственные показатели за счет ускорения цикла производства, уменьшения количества простоев, вызванных необходимостью периодической настройки и ремонта, а также она позволит экономичнее расходовать электроэнергию, благодаря новому подобранному электроприводу.
Теоретический срок окупаемости составил порядка 1 года и 5 месяцев.
