1.2.3. Пути автоматизации объекта
Объект управления в нашем случае - это роботизированный технологический комплекс (РТК), который выполняет сложный технологический процесс, состоящий из отдельных операций. 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 ПЛК-256.
Задача РТК состоит в том, чтобы взять деталь 2 из накопителя 2 и поместить ее для гальванообработки в ванну 2, затем взять деталь 1 из накопителя 1 и поместить ее для гальванообработки в ванну 1, после гальванообработки детали 2 взять ее из ванны 2 и поместить в накопитель 2, затем после гальванообработки детали 1 взять ее из ванны 1 и поместить в накопитель 1.
1.3. Техническое задание
1.3.1. Наименование и область применения
Наименование автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) - РТК гальванообработки. АСУТП предназначена для управления РТК в автоматическом режиме и применяется для автоматизации процесса гальванообработки.
Краткая характеристика АСУТП:
Состав РТК гальванообработки:
1. Промышленный робот портального типа;
2. Ванна 1;
3. Ванна 2;
4. Накопитель 1;
5. Накопитель 2.
Устройство управления - ПЛК-256.
1.3.2. Основания для разработки
АСУТП разрабатывается на основании учебного плана специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств». Техническое задание утверждается преподавателем.
1.3.3. Цель и назначение разработки
Назначение разработки - автоматизация технологического процесса гальванообработки.
Цели разработки:
1. Освобождение человека от участия во вредном производстве.
2. Освобождение человека от выполнения тяжелых и монотонных операций.
3. Повышение качества продукции за счет исключения влияния человеческого фактора.
4. Повышение производительности оборудования.
5. Улучшение экономических показателей.
1.3.4. Источники разработки
Проект системы управления выполняется на базе следующих источников:
1. Задания к курсовому проектированию [1]
2. РТК гальванообработки
1.3.5. Режимы работы объекта
Объект работает в автоматическом режиме. Человеком выполняется только включение и выключение объекта. Некоторые управляющие сигналы поступают от другой системы управления, которая в данной курсовой работе не рассматривается.
1.3.6. Условия эксплуатации системы управления
В соответствии с ГОСТ 21552-84 нормальными климатическими условиями для эксплуатации устройства являются:
Температура окружающего воздуха 20±5 °С;
Относительная влажность воздуха 60±15%;
Атмосферное давление 630-800 мм рт.ст.;
Температура: +5...+35°С;
Влажность: 20...75%
1.3.7. Требования к составу и параметрам технических средств
Состав технических средств:
1. Промышленный робот
2. Система управления промышленным роботом на основе программируемого логического контроллера ПЛК-256
Система и объект управления будут находиться в непосредственной близости от участка гальванообработки, т.е. должны работать в сложных условиях и выдерживать перечисленные ниже воздействия окружающей среды:
1. Химически агрессивная среда
2. Повышенная загазованность (пары от реакции)
3. Повышенная температура и влажность
1.3.8. Технико-экономические показатели
Экономический эффект достигается за счет следующих факторов:
1. Сокращение высокооплачиваемых рабочих мест.
2. Повышение качества продукции.
3. Повышение производительности оборудования.
4. Сокращение потерь рабочего времени из-за временной нетрудоспособности.
5. Сокращение расходов на оплату электроэнергии за счет более эффективного использования оборудования.
1.3.9. Стадии и этапы разработки
1. Согласование технического задания с преподавателем.
2. Внесение изменений в техническое задание в зависимости от предложений и замечаний, появившихся после выполнения пункта 1.
3. Утверждение технического задания.
4. Разработка АСУТП по утвержденному техническому заданию.
5. Разработка чертежей и сопроводительной документации.
6. Оформление курсовой работы.
7. Защита курсовой работы.
1.3.10. Порядок контроля и приемки
Контроль и приемка курсовой работы осуществляется преподавателем.
2. Разработка локальной системы управления технологическим объектом
2.1. Разработка общей структуры системы управления
В нашем случае дискретным технологическим объектом является роботизированный технологический комплекс (РТК) в состав которого входят (рис. 1):
1. Промышленный робот портального типа;
2. Ванна 1;
3. Ванна 2;
4. Накопитель 1;
5. Накопитель 2.
Задача ПР состоит в том, чтобы взять деталь 2 из накопителя 2 и поместить ее для гальванообработки в ванну 2, затем взять деталь 1 из накопителя 1 и поместить ее для гальванообработки в ванну 1, после гальванообработки детали 2 взять ее из ванны 2 и поместить в накопитель 2, затем после гальванообработки детали 1 взять ее из ванны 1 и поместить в накопитель 1.
Отдельными элементами цикла работы РТК являются:
1. Перемещение ПР к накопителю 1
2. Перемещение ПР к накопителю 2
3. Перемещение ПР к ванне 1
4. Перемещение ПР к ванне 2
5. Выдвижение руки ПР
6. Задвижение руки ПР
7. Зажим схвата ПР
8. Разжим схвата ПР
9. Гальванообработка деталей в ванне 1
10. Гальванообработка деталей в ванне 2
Один полный цикл работы РТК состоит из 32 тактов (табл. 1). В каждом такте выполняются отдельные элементы цикла. В таблице 2.1 описан цикл работы РТК.
Структурная схема системы управления приведена в приложении В. Обмен данными между ПЛК и технологическим объектами управления (ТОУ) происходит через устройства управления (УУ), которые обрабатывают сигналы с датчиков и при необходимости преобразуют их в совместимые с входными сигналами ПЛК, а также усиливают выходные сигналы ПЛК, если мощности этих сигналов недостаточно для управления ТОУ.
Таблица 2.1. Цикл работы РТК.
| Такт | Элемент цикла | Описание |
| 1 | 2 | Перемещение ПР к накопителю 2 |
| 2 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 3 | 7 | Зажим схвата ПР |
| 4 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 5 | 4 | Перемещение ПР к ванне 2 |
| 6 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 7 | 8 | Разжим схвата ПР |
| 10 | Гальванообработка деталей в ванне 2 | |
| 8 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 10 | Гальванообработка деталей в ванне 2 | |
| 9 | 1 | Перемещение ПР к накопителю 1 |
| 10 | Гальванообработка деталей в ванне 2 | |
| 10 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 10 | Гальванообработка деталей в ванне 2 | |
| 11 | 7 | Зажим схвата ПР |
| 12 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 13 | 3 | Перемещение ПР к ванне 1 |
| 14 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 15 | 8 | Разжим схвата ПР |
| 9 | Гальванообработка деталей в ванне 1 | |
| 16 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 9 | Гальванообработка деталей в ванне 1 | |
| 17 | 4 | Перемещение ПР к ванне 2 |
| 9 | Гальванообработка деталей в ванне 1 | |
| 18 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 9 | Гальванообработка деталей в ванне 1 | |
| 19 | 7 | Зажим схвата ПР |
| 20 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 21 | 2 | Перемещение ПР к накопителю 2 |
| 22 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 23 | 8 | Разжим схвата ПР |
| 24 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 25 | 3 | Перемещение ПР к ванне 1 |
| 26 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 27 | 7 | Зажим схвата ПР |
| 28 | 6 | Задвижение руки ПР |
| 29 | 1 | Перемещение ПР к накопителю 1 |
| 30 | 5 | Выдвижение руки ПР |
| 31 | 8 | Разжим схвата ПР |
2.2. Разработка циклограммы работы РТК
Алгоритм работы технологического объекта управления можно реализовать в виде циклограммы. Циклограмма работы РТК горячей штамповки приведена в приложении Б.
2.3. Определение состава входных и выходных сигналов
Условное размещение датчиков показано на общем виде РТК (приложение А). Перечень входных и выходных сигналов приведен в таблицах 2.2 и 2.3 соответственно. В этих же таблицах приведены адреса сигналов для ПЛК-256.
По условию задания контроль гальванообработки деталей в ваннах 1и 2 выполняется по отсчету времени, поэтому внешних входных сигналов для этих операций нет.
Из условия задания нам ничего не известно о том, каким образом детали попадает в накопители 1 и 2 до гальванообработки, как происходит контроль над параметрами гальванообработки. Будем считать, что все эти процессы контролируются другой системой, по сигналу которой ПЛК начинает цикл.
Сигнал РЦ (разрешение цикла) также поступает от другой системы, которая следит за работой технологических объектов управления, а также проверяет другие условия (например, отсутствие человека в рабочей зоне).