Помощь студентам в учебе
Разработка системы управления установкой хромирования УХВ-300
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ХРОМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ
УСТАНОВКИ УХВ - 300
1.1 Технология нанесения твердого хромового покрытия 8
1.2 Гальваническое оборудование 10
1.3 Устройство хромирования УХВ - 300 15
1.4 Требование к процессу хромирования 16
1.5 Требования к работе на УХВ-300 18
1.6 Моделирование асинхронного электропривода 20
Выводы по разделу один 24
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ УХВ-300 25
Выводы по разделу два 26
3 ВЫБОР ДАТЧИКОВ И АППАРАТНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Выбор датчиков 27
3.2 Выбор аппаратной части системы управления 34
3.3 Разработка программной части системы управления 40
3.4 Реализация пульта управления 43
Выводы по разделу три 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 46
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПЧ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЭЛЕКТРОПРИВОД С РЕАЛИЗАЦИЕЙ РЕВЕРСА 49
ПРИЛОЖЕНИЕ В. КОНФИГУРАЦИЯ СИСТЕМЫ ПЛК 50
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. КОД ПРОГРАММЫ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. БЛОК-СХЕМЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ХРОМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ
УСТАНОВКИ УХВ - 300
1.1 Технология нанесения твердого хромового покрытия 8
1.2 Гальваническое оборудование 10
1.3 Устройство хромирования УХВ - 300 15
1.4 Требование к процессу хромирования 16
1.5 Требования к работе на УХВ-300 18
1.6 Моделирование асинхронного электропривода 20
Выводы по разделу один 24
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ УХВ-300 25
Выводы по разделу два 26
3 ВЫБОР ДАТЧИКОВ И АППАРАТНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Выбор датчиков 27
3.2 Выбор аппаратной части системы управления 34
3.3 Разработка программной части системы управления 40
3.4 Реализация пульта управления 43
Выводы по разделу три 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 46
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПЧ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЭЛЕКТРОПРИВОД С РЕАЛИЗАЦИЕЙ РЕВЕРСА 49
ПРИЛОЖЕНИЕ В. КОНФИГУРАЦИЯ СИСТЕМЫ ПЛК 50
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. КОД ПРОГРАММЫ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. БЛОК-СХЕМЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ
Большинство деталей машин работают в условиях изнашивания, кавитации, циклических нагрузок, коррозии при криогенных или высоких температурах, при которых максимальное напряжение в поверхностях слоя металла, где сосредоточены основные концентраторы напряжения. Газотермическое напыление, наплавка, химико-термическая обработка повышают твёрдость, кавитационную и коррозионную стойкость, и, создавая на поверхности благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивают надежность и долговечность деталей машин. Кроме того, увеличить прочность и сопротивление усталости можно созданием соответствующих композиций сплавов и технологии обработки. При сохранении достаточно высокой пластичности, вязкости и трещиностойкости данные методы повышают надёжность и долговечность машин и понижает расход металла на их изготовление вследствие уменьшения сечения деталей.
Один из способов повышения износостойкости и сопротивления коррозии это химико-термическая обработка. В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют насыщающими элементами или компонентами насыщения.
В результате химико-термической обработки формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя.
Широкое промышленное применение получили процессы насыщения: азотирование, цементация, цинкование, борирование и хромирование.
Технология хромирования за последние годы не изменилась. Хромирование изделий производилось в гальванических ваннах путем погружения деталей в электролит. В настоящее время хромирование валов больших размеров, типа прокатных валов, валов каландра диаметром 550 мм и длиной 1200 мм и более возможно только при частичном погружении детали в электролит. Это связано с тем, что при больших размерах обрабатываемой детали при их полном погружении в электролит значительно увеличиваются размеры ванны, кроме того, необходимы выпрямительные агрегаты на 5-6 тысяч ампер и больше.
В фирме «Уральский инжиниринговый центр» была создана установка УХВ - 300, которая позволяет получить твердого хромового покрытия на наружных цилиндрических поверхностях стальных изделий единичного производства диаметром до 300 мм и длиной до 4000 мм. Проблема в том, что при хромировании валов с частичным погружением в электролит выход по току и качество осадка в значительной степени будут зависеть не только от температуры электролита и плотности тока, но также и от скорости вращения, величины погружной части и других возможных параметров. Сам процесс хромирования токсичный. И одним из путей улучшения установки является создание системы автоматического управления установкой хромирования.
Поэтому целью выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматического управления установкой хромирования путем реализации блока управления на базе контроллера фирмы Omron и выбора элементов системы.
Для достижения цели необходимо решить следующий ряд задач:
1. Ознакомиться с технологией нанесения твердого хромового покрытий;
2. Ознакомиться с установкой хромирования и работой на УХВ - 300;
3. Ознакомиться с электродвигателями;
4. Разработать техническое задание;
5. Выбрать датчики для автоматизации процесса и аппаратную часть;
6. Реализовать систему управления для установки хромирования на базе ПЛК фирмы Omron и сопутствующего оборудования.
Объект исследований. Система управления установка для хромирования деталей цилиндрической формы.
Предмет исследований. Установка хромирования УХВ-300.
Методы исследования. Исследования, проводимые в работе основаны на комплексном использовании дисциплин, таких как электротехника, программирование контроллеров, теория автоматического управления, архитектура ЭВМ.
Алгоритм работы промышленного контроллера реализован в среде Sysmac Studio на языке релейных диаграмм.
Практическая значимость. Реализация алгоритма работы установки с использованием средств автоматизации фирмы Omron улучшить качество наносимого твердого хромового покрытия.
Один из способов повышения износостойкости и сопротивления коррозии это химико-термическая обработка. В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют насыщающими элементами или компонентами насыщения.
В результате химико-термической обработки формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя.
Широкое промышленное применение получили процессы насыщения: азотирование, цементация, цинкование, борирование и хромирование.
Технология хромирования за последние годы не изменилась. Хромирование изделий производилось в гальванических ваннах путем погружения деталей в электролит. В настоящее время хромирование валов больших размеров, типа прокатных валов, валов каландра диаметром 550 мм и длиной 1200 мм и более возможно только при частичном погружении детали в электролит. Это связано с тем, что при больших размерах обрабатываемой детали при их полном погружении в электролит значительно увеличиваются размеры ванны, кроме того, необходимы выпрямительные агрегаты на 5-6 тысяч ампер и больше.
В фирме «Уральский инжиниринговый центр» была создана установка УХВ - 300, которая позволяет получить твердого хромового покрытия на наружных цилиндрических поверхностях стальных изделий единичного производства диаметром до 300 мм и длиной до 4000 мм. Проблема в том, что при хромировании валов с частичным погружением в электролит выход по току и качество осадка в значительной степени будут зависеть не только от температуры электролита и плотности тока, но также и от скорости вращения, величины погружной части и других возможных параметров. Сам процесс хромирования токсичный. И одним из путей улучшения установки является создание системы автоматического управления установкой хромирования.
Поэтому целью выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматического управления установкой хромирования путем реализации блока управления на базе контроллера фирмы Omron и выбора элементов системы.
Для достижения цели необходимо решить следующий ряд задач:
1. Ознакомиться с технологией нанесения твердого хромового покрытий;
2. Ознакомиться с установкой хромирования и работой на УХВ - 300;
3. Ознакомиться с электродвигателями;
4. Разработать техническое задание;
5. Выбрать датчики для автоматизации процесса и аппаратную часть;
6. Реализовать систему управления для установки хромирования на базе ПЛК фирмы Omron и сопутствующего оборудования.
Объект исследований. Система управления установка для хромирования деталей цилиндрической формы.
Предмет исследований. Установка хромирования УХВ-300.
Методы исследования. Исследования, проводимые в работе основаны на комплексном использовании дисциплин, таких как электротехника, программирование контроллеров, теория автоматического управления, архитектура ЭВМ.
Алгоритм работы промышленного контроллера реализован в среде Sysmac Studio на языке релейных диаграмм.
Практическая значимость. Реализация алгоритма работы установки с использованием средств автоматизации фирмы Omron улучшить качество наносимого твердого хромового покрытия.
1. Технология нанесения твердохромового покрытия на УрИЦ требует управления большого числа параметров:
• температурой, давлением и влажностью в помещении;
• температурой электролита в насосной установке;
• температурой в электролитической ванне;
• скоростью вращения детали;
• скоростью передвижения каретки;
• плотностью тока;
• частотой вращение ЭД и т.д.
2. Для управления всеми параметрами необходимо перейти к единой панели оператора, полностью управляемой контроллером. Это упростит структуру программы контроллера.
3. Согласно требованиям, было разработано техническое задание на разработку системы управления установкой хромирования УХВ-300. Был определен объем выполняемой работы, а также требования к разрабатываемому алгоритму и аппаратной части ПЛК.
4. Для автоматизации системы управления установки хромирования были подобраны элементы-датчики: температуры и влажности в помещения, атмосферного давления, уровня электролита в насосной установке, положения каретки, угла поворота детали. А также был подобран прибор, измеряющий толщину наносимого хромового покрытия.
5. Так же проведена оценка стоимости необходимых датчиков. В сумме для покупки данных датчиков нужно 216 тыс. рублей без учета аппаратной части ПЛК.
6. Для разработки системы управления был выбран ПЛК Omron серии NX1 с центральным процессором CPU NX102-9020, 11 блоков дискретного ввода NX- 104442, 5 блоков дискретного вывода NX-0D4256, 2 модуля аналогового ввода NX- AD4204 и 1 модуль аналогового вывода NX-DA3603.
7. Разработан и представлен в виде блок-схемы алгоритм работы установки, обеспечивающий возможность выполнение хромирования в автоматическом режиме. НА базе алгоритма реализована программа управления ПЛК в среде Sysmac Studio на языке релейных диаграмм.
8. Представлен примерный вариант пульта управления. Выбрана панель оператора Omron NA5-7W001S.
• температурой, давлением и влажностью в помещении;
• температурой электролита в насосной установке;
• температурой в электролитической ванне;
• скоростью вращения детали;
• скоростью передвижения каретки;
• плотностью тока;
• частотой вращение ЭД и т.д.
2. Для управления всеми параметрами необходимо перейти к единой панели оператора, полностью управляемой контроллером. Это упростит структуру программы контроллера.
3. Согласно требованиям, было разработано техническое задание на разработку системы управления установкой хромирования УХВ-300. Был определен объем выполняемой работы, а также требования к разрабатываемому алгоритму и аппаратной части ПЛК.
4. Для автоматизации системы управления установки хромирования были подобраны элементы-датчики: температуры и влажности в помещения, атмосферного давления, уровня электролита в насосной установке, положения каретки, угла поворота детали. А также был подобран прибор, измеряющий толщину наносимого хромового покрытия.
5. Так же проведена оценка стоимости необходимых датчиков. В сумме для покупки данных датчиков нужно 216 тыс. рублей без учета аппаратной части ПЛК.
6. Для разработки системы управления был выбран ПЛК Omron серии NX1 с центральным процессором CPU NX102-9020, 11 блоков дискретного ввода NX- 104442, 5 блоков дискретного вывода NX-0D4256, 2 модуля аналогового ввода NX- AD4204 и 1 модуль аналогового вывода NX-DA3603.
7. Разработан и представлен в виде блок-схемы алгоритм работы установки, обеспечивающий возможность выполнение хромирования в автоматическом режиме. НА базе алгоритма реализована программа управления ПЛК в среде Sysmac Studio на языке релейных диаграмм.
8. Представлен примерный вариант пульта управления. Выбрана панель оператора Omron NA5-7W001S.
