ВВЕДЕНИЕ 7
1 ПОСТАНОВКА ТРЕБОВАНИЙ К МОДЕРНИЗАЦИИ МК6033 8
1.1 Описание сферотокарного станка 8
1.2 Анализ исходного технологического процесса 9
1.3 Требования к модернизированной системе МК6033 12
2 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРИВОДА ДВИЖЕНИЯ
ПОДАЧИ МС МК6033 13
2.1 Решение задачи позиционирования абразивного инструмента 13
2.1.1 Описание и принцип работы гибридного шагового двигателя 15
2.1.2 Математическое описание гибридного шагового двигателя 22
2.1.3 Вывод о возможности применения гибридного ШД при
модернизации 27
2.2 Выбор элементной базы мехатронной системы привода движения
подачи 29
2.2.1 Построение тахограммы работы привода движения подачи 29
2.2.2 Построение нагрузочной диаграммы привода движения подачи .... 31
2.3 Подбор исполнительных элементов мехатронной системы привода
движения подачи 37
2.3.1 Выбор сервопривода 37
2.3.2 Выбор модуля линейных перемещений 41
2.4 Разработка математической модели замкнутой системы 42
2.5 Протокол связи мехатронной системы привода движения подачи 44
2.6 Подключение мехатронного модуля движения подачи 46
2.7 Программирование и настройка внутреннего ПЛК мехатронного модуля линейных перемещений 52
3 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРИВОДА ГЛАВНОГО
ДВИЖЕНИЯ МС МК6033 55
3.1 Выбор частотного преобразователя 56
3.2 Протокол связи мехатронной системы главного движения 61
4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МС МК6033 66
4.1 Постановка требований к рабочему месту оператора МС МК6033 66
4.2 Выбор программируемого логического контроллера 67
4.3 Выбор пульта управления 73
5 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ МС МК6033 75
6 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ МС МК6033 76
6.1 Разработка схемы электрической принципиальной питания 76
6.2 Перечень элементов модернизированной системы 80
7 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 82
7.1 Разработка SCADA-системы управления сферотокарной обработкой 82
7.2 Описание экранов HMI-панели 82
7.2.1 Стартовый экран МС МК6033 83
7.2.2 Экран управления системой 83
7.2.3 Экран настройки системы 85
7.2.4 Экран статуса системы 86
7.3 Разработка алгоритма работы МС МК6033 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Темой выпускной квалификационной работы магистра является разработка проекта модернизации мехатронной системы привода главного движения и движения подачи сферотокарного станка МК6033 (далее: МС МК6033- модернизирован-ная система МК6033).
Модернизируемый объект используется для шлифовальной обработки деталей сферической формы - затворов шаровых кранов. Шлифование является разновидностью механической обработки, позволяющей изменить показатель шероховатости поверхности обрабатываемого изделия и особенности формы изготавливаемой детали.
На базе имеющегося на предприятии «УРАЛ-АРМ» оборудования разработана управляющая система, представляющая собой совокупность чувствительных и исполнительных элементов, призванных облегчить процесс шлифовальной обработки, сделать производство более качественным и менее времязатратным.
В рамках выполнения выпускной квалификационной работы магистра был разработан проект модернизации приводов главного движения и движения подачи сферотокарного станка МК6033 производственного цеха ОАО ПГ «УРАЛ-АРМ».
За время выполнения выпускной квалификационной работы были изучены методы выбора и введения в эксплуатацию приводной техники. Решена задача модернизации привода движения подачи путем использования мехатронного модуля линейного перемещения и сервопривода. Проведены исследования гибридного шагового двигателя, входящего в состав сервопривода. Разработаны структурная, функциональная и кинематическая схемы привода движения подачи. Разработаны тахограмма и нагрузочная диаграмма привода движения подачи, проведено математическое моделирование работы гибридного шагового двигателя. Произведен выбор частотного преобразователя для управления скоростью главного движения, решена задача модернизации привода главного движения станка. Разработана электротехническая документация на модернизированную систему, а также SCADA-система и алгоритм работы системы.
Выполнение выпускной квалификационной работы позволило ознакомиться с принципами разработки и введения в эксплуатацию модернизированных мехатронных систем для промышленного производства.
