Министерство образования и науки

Российской Федерации

Курганский государственный институт

Кафедра автоматизации производственных процессов

Проект системы управления РТК штамповки

Курсовой проект

Дисциплина: Автоматизация технологических процессов и производств

Курган, 2013

Реферат

В настоящей курсовой работе производиться разработка системы управления РТК штамповки.

Разработана программа управления.

В состав курсовой работы входят расчетно-пояснительная записка, графическая часть и приложение.

В графической части приведены структурная схема системы управления, циклограмма работы системы и электрическая схема подключения датчиков и исполнительных устройств к устройству управления.

Введение

Автоматизация производственных процессов имеет важное значение на современном этапе развития машиностроения при становлении рыночных отношений. Она характеризуется частичной или полной заменой человека-оператора специальными техническими средствами контроля и управления.

Современное отечественное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ, робото-технологических комплексов (РТК) и промышленных роботов (ПР), внедрения гибких технологий позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий.

РТК создают на базе высокопроизводительных однокривошипных прессов простого и двойного действия, винтовых, эксцентриковых, обрезных и чеканочных прессов, штамповочных молотов.

РТК - технологический комплекс, в котором отдельные виды отношений преобразований и отношений связей осуществляются промышленным роботом (роботами). РТК представляет собой совокупность средств технического обеспечения:

 систему транспортных, загрузочных и ориентирующих устройств;

 накопителей исходного материала и готовой продукции;

 технологическую оснастку и инструмент;

 промышленный робот или несколько роботов в комплексе с несколькими единицами технологического оборудования;

 контрольно-измерительные и управляющие средства, предназначенные для выполнения нескольких технологических операций или переходов, объединенных единым технологическим процессом.

Основные требования к ПР: быстродействие, лёгкая переналаживаемость, возможность смены захватных устройств, точность перемещений подвижных органов.

Наибольшая эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов достигается за счёт использования гибких производственных систем и технологических модулей. Это позволяет:

 изготовлять детали в любом порядке;

 варьировать их выпуск в зависимости от производственной программы;

 сокращать затраты и время на подготовку производства;

 повышать коэффициент использования оборудования;

 изменять характер работы персонала;

 повышать удельный вес высококвалифицированного труда.

Автоматизация технологических процессов и производств - область науки и техники, которая включает совокупность средств, методов и способов внедрения, обеспечения оптимального функционирования систем автоматизации и управления технологическими процессами и производствами.

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

 повышение эффективности производственного процесса;

 повышение безопасности производственного процесса.

Среди технических средств автоматизации широко распространены промышленные контроллеры. Среди данных устройств выделяют две группы: программируемые логические контроллеры и PC-контроллеры.

Целью курсового проекта является разработка системы управления РТК штамповки. Основными задачами являются:

 получение практических навыков в решений задач автоматизации технологических процессов;

 использование новейших технических достижений в области автоматизации и управления;

 применение полученных знаний в конкретных условиях.

1. Обоснование автоматизации ртк штамповки

1.1 Краткая характеристика ртк штамповки

В состав РТК штамповки входят (рисунок 1): два пресса, два промышленных робота (ПР1 и ПР2) и три накопителя. Обрабатываемые детали размещаются в накопителях. Загрузочно-разгрузочные операции выполняются ПР.

РТК - это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы.

ПР в составе РТК выполняют следующие операции: загрузку оборудования штучными заготовками; разгрузку готовых изделий с передачей их на последующие операции (мойку, обрубку, чеканку, правку и т. д.); укладку готовых изделий в тару и управление работой основного оборудования.

Рисунок 1 - РТК штамповки

1 Пресс 1

2 Пресс 2

Промышленный робот 1

Промышленный робот 2

Накопитель 1

Накопитель 3

Накопитель 2

Перечень отдельных элементов технологического цикла работы РТК штамповки:

1. Поворот ПР1 к накопителю 1.

2. Поворот ПР1 к прессу 1.

3. Поворот ПР1 к накопителю 2.

4. Поворот ПР2 к накопителю 2.

5. Поворот ПР2 к прессу 2.

6. Поворот ПР2 к накопителю 3.

7. Выдвижение руки ПР1.

8. Задвижение руки ПР1.

9. Зажим схвата ПР1.

10. Разжим схвата ПР1.

11. Выдвижение руки ПР2.

12. Задвижение руки ПР2.

13. Зажим схвата ПР2.

14. Разжим схвата ПР2.

15. Рабочий ход пресса 1.

16. Рабочий ход пресса 2.

ПР1 и ПР2 одновременно осуществляют захват деталей (см. таблицу 1), находящихся соответственно в накопителях 1 и 3 и перемещение их в рабочие зоны прессов 1 и 2 (такты 1-8). Одновременно выполняются рабочие ходы прессов 1 и 2 (такт 9). Затем выполняется выдвижение руки ПР1 и ПР2 (такт 10), зажим схватов ПР1 и ПР2 (такт 11), задвижение рук ПР1 и ПР2 (такт12) и поворот ПР1 и ПР2 к накопителю 2 (такт 13). Происходит выдвижение рук ПР1 и ПР2 (такт 14). Схваты ПР1 и ПР2 разжимаются и детали сбрасываются в накопитель 2 (такт 15). Выполняется задвижение рук ПР1 и ПР2 (такт 16). После этого цикл работы РТК повторяется.

Таблица 1 - Последовательность циклов работы РТК штамповки.

Такты и номера элементов цикла
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1 6	7 11	9 13	8 12	2 5	7 11	10 14	8 12	15 16	7 11	9 13	8 12	3 4	7 11	10 14	8 12

1.2 Анализ путей автоматизации

Автоматизация холодной штамповки в машиностроении осуществляется путём создания роботизированных комплексов.

Холодная штамповка - это один из методов обработки металлов давлением, при котором металл деформируется пластически в холодном состоянии. В зависимости от вида исходного материала и типа изделия холодная штамповка может быть листовой или объемной.

Холодная штамповка является одним из наиболее передовых и совершенных методов по изготовлению разнообразных изделий. Благодаря этому методу на производстве достигается:

 точность;

 максимальная производительность;

 относительно малый процент отходов;

 возможность выпуска высокоточных и сложных изделий;

 быстрота и дешевизна изготавливаемых изделий.

Холодная штамповка характеризуется кратковременностью рабочей операции, стабильностью формообразования, сравнительно малыми изменениями формы изделия от перехода к переходу, повышенным уровнем вибрации и ударных нагрузок.

С помощью листовой штамповки изготавливают прочные и лёгкие изделия, используя при этом минимальное количество металла.

При помощи холодной объёмной штамповки производятся более сложные заготовки и изделия с точностью размеров до восьмого квалитета, а также с шероховатостью поверхности, длина которой составляет до десяти мкм.

Листовая штамповка применяется для изготовления деталей из листового материала, например деталей автомобилей, самолетов, вагонов, химических аппаратов, электроприборов и многих изделий широкого потребления (бидоны, ложки, кастрюли и т. п.).

Холодной объемной штамповкой изготовляют изделия из объемных заготовок - главным образом из пруткового материала. Холодной объемной штамповкой получают крепежные детали (болты, гайки, винты, заклепки), шарики, ролики, кольца подшипников и многие детали машин.

Штампованные заготовки, полуфабрикаты и детали получают в результате пластического деформирования или разделения исходного материала в специальных инструментах - штампах, устанавливаемых на прессах.

Основными операциями холодной листовой штамповки являются разделительные (отрезка, вырубка, пробивка и др.) и формоизменяющие (гибка, вытяжка, отбортовка, правка, закатка и др.).

Основными операциями холодной объемной штамповки являются: разделительные (отрезка, пробивка), формоизменяющие (осадка, высадка, выдавливание, калибровка, чеканка и др.) и сборочные.

Листовая и объемная холодная штамповка осуществляется главным образом на механических и гидравлических прессах. Существуют также и другие виды холодноштамповочного оборудования, к которым относятся сортовые и листовые ножницы, гибочные и сортоправильные машины, а также ротационные машины.

Пример автоматизации штамповки:

Схема компоновки РТК, реально используемого на многих предприятиях, представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Типовая схема компоновки РТК штамповки

Автоматизация данного технологического процесса может быть выполнена способами:

. автоматизация на основе промышленного компьютера;

. автоматизация с применением локальной системы управления на основе промышленного контроллера.

Первый вариант наиболее предпочтителен, когда требуется управлять сложными процессами. Промышленный компьютер представляет собой IBM-совместимый компьютер, часто реализованный на одной печатной плате, и обладающий значительной защитой от факторов окружающей среды.

Достоинством промышленного компьютера является возможность написания сложных программ на языках высокого или низкого уровня, которые могут быть более функциональными, чем языки релейно-контактных схем, применяющиеся в программируемых логических контроллерах.

Недостатком промышленных компьютеров являются высокая цена и необходимость создавать или закупать устройство сопряжения датчиков с шиной компьютера. При большом количестве датчиков эти устройства могут быть весьма сложны, и не приемлемы.

Для менее сложных дискретных процессов наиболее подходящей системой управления является система на основе программируемых логических контроллеров. В настоящее время представлен широкий спектр этих устройств, и исходя из задач автоматизации, можно выбрать подходящее по цене решение.

1.3 Разработка технологического задания

1.3.1 Наименование и область применения

РТК штамповки применяется в машиностроительном производстве с целью обработки заготовок (деталей) из сталей и сплавов цветных и черных металлов методом холодной объемной штамповки.

1.3.2 Основание для разработки

Основанием для разработки является учебный план для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» АПП и соответствующее задание на курсовой проект.

1.3.3 Цель и назначение разработки

Целью разработки является повышение производительности и точности выполнения операций штамповки и замена ручного труда машинным.

Назначением разработки является создание автоматизированной локальной системы управления РТК штамповки с помощью программируемого логического контроллера.

1.3.4 Источники разработки

Основными источниками разработки послужила учебная и справочная литература, которая указанна в списке используемой литературы.

2. Разработка системы управления РТК

.1 Разработка структурной схемы управления

Структурная схема системы управления представлена на листе 2, схема электрическая подключения элементов системы управления находятся графической части курсовой работы.

Система управления должна быть оптимальной с точки зрения надежности, долговечности, безопасности, совместимости.

В качестве управляющего модуля применяем программируемый логический контроллер. Для осуществления операций управления, в контроллер необходимо вводить сигналы с устройств, контролирующих состояние исполнительных механизмов. Структура контроллера должна поддерживать возможность ввода информации с дискретных датчиков. На дискретные входы контроллера должны подаваться сигналы с датчиков, передающих такие параметры объекта управления, как положение ПР, положение руки ПР, состояние схвата ПР, состояние прессов.

Для того чтобы контроллер мог управлять исполнительными механизмами в последовательности, определенной циклом программы управления, необходимо чтобы в состав структуры контроллера входил блок дискретных выводов.

Для монтажа различного рода силовых блоков и блоков управления используются электрошкафы. Это удобно и безопасно, так как все силовые части изолированы от контакта с человеком.

Для запуска и остановки цикла должен быть создан пульт оператора с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Движения механической части системы осуществляются при помощи электроприводов и гидроцилиндров. Используем электрический привод для выполнения поворота руки промышленного робота в заданное положение. Подача питающего напряжения на привод осуществляется при помощи магнитных пускателей.

Для операций выдвижения, задвижения, а также выполнения захвата деталей используем гидроприводы, состоящие из гидроцилиндров и гидрораспределителей, управляемых электромагнитами.

Устройства, обеспечивающие движения механической части системы, пространственно расположены на промышленном роботе.