Разработка мехатронной системы вертикального и горизонтального
перемещения сварочной головки для стана наружной сварки участка ТЭСЦ
«Высота 239» ПАО «ЧТПЗ»
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 7
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 7
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма 12
1.3 Требования к приводу и системе автоматизации 14
1.3.1 Требования к приводу 14
1.3.2 Требования к системе автоматизации 14
1.4 Выбор системы привода 15
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы (диаграммы
перемещения) привода 17
1.6 Выбор основного силового оборудования 37
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 42
2 РАЗРАБОТКА САУ 46
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 46
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 48
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода проектируемого
агрегата 52
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 54
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 55
2.5.1 Разработка САУ системы вертикального перемещения 56
2.5.2 Разработка САУ системы горизонтального перемещения 63
3. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 70
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 70
3.2 Расчет производственной программы цеха 70
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 72
3.4 Расчет РСЭО 74
3.4.1 Расчет затрат на материалы и сырье 74
3.4.2 Затраты на электроэнергию 76
3.5 Расчет затрат на материалы и на оплату труда со страховыми отчислениями 76
3.6 Расчет показателей прибыли и показателей рентабельности 80
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 82
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических расчетов 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
Система автоматического управления перемещением сварочной головки относится к виду следящих систем. В таких системах движение исполнительного механизма электропривода пропорционально зависит от управляющего сигнала с датчика. Для этой автоматической системы управления требуется вполне мощный электродвигатель для преодоления момента и возмущающих воздействий на валу двигателя. В свою очередь приводу необходимо развивать скорость и ускорение для обеспечения заданных перемещений в зависимости от входного сигнала управления.
Статические и динамические свойства привода, а также и закономерности, по которым изменяются управляющие сигналы и возмущающие воздействия, задаются технологическим процессом и зависят от назначения системы управления, а также функций, выполняемых приводом. Система автоматического управления электропривода должна обеспечивать точность отслеживания и управления, необходимую для соблюдения процесса. В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были определены требования к приводам и системе автоматизации, согласно технологическому процессу и функциям, реализуемым системой перемещения. Произведен выбор основного силового оборудования, отвечающего заданным требованиям.
В главе разработки системы автоматического управления была разработана архитектура системы автоматизации, функциональная и структурная схемы приводов системы перемещения, а также смоделированы типовые режимы работы приводов.
В выпускной квалификационной работе была проектирована мехатронная система вертикального и горизонтального перемещения сварочной головки стана наружной сварки. Был рассмотрен технологический процесс и по нему выдвинуты требования к приводу и системе автоматизации. Исходя из этих требований было выбрано исполнительное оборудование. А именно: синхронный электродвигатель, преобразователь частоты и защитная часть привода.
Во второй части работы была разработана и построена структурная схема системы автоматического управления с контурами момента, скорости и положения. В результате построения схемы в программе Matlab 2017b были получены устойчивые переходные процессы, полностью удовлетворяющие требованиям.
Сумма капитальных вложений во всю систему мехатронной системы вертикального и горизонтального перемещения сварочной головки определена значением в 2139166 рублей. Срок окупаемости реконструкции мехатронной системы вертикального и горизонтального перемещения сварочной головки составил четыре года и один месяц, что позволяет нам говорить об уместности и эффективности мехатронной системы вертикального и горизонтального перемещения сварочной головки установки для сварки наружных швов «Высота 239» ПАО ЧТПЗ. Разработка современного привода приводит к увеличению качества продукции.
