Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-L

Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-L

1. ВВЕДЕНИЕ.

Потребность в значительном росте производства продукции

машиностроения, товаров широкого потребления, повышении качества

продукции, сокращение материально-энергетических и трудовых ресурсов при

изготовлении промышленных изделий диктует необходимость в соответствующем

увеличении объемов тех производств, которые обеспечивают надёжную защиту

изделий от коррозии, снижение их металлоёмкости и улучшения товарного

вида.

В решении этих вопросов существенная роль отводится гальванотехнике.

Нет ни одной отрасли промышленности, где бы электрохимические, химические

и анодно-оксидные покрытия не находили самого широкого применения.

Автоматизация и механизация процессов их нанесения позволяют не только

повысить производительность труда и улучшить качество покрытий, но и

устранить мало квалифицированный ручной труд, особенно в тяжёлых и

вредных для человека производственных условиях.

Оборудование для нанесения электрохимических , химических и анодно-

оксидных покрытий отличается большим многообразием, что вызвано очень

широким диапазоном технических требований, которые не могут быть

обеспечены в оборудовании какого-то одного типа.

Конструкция оборудования зависит от характера технологического

процесса, его стабильности, числа видов покрытий, номенклатуры

обрабатываемых изделий и ряда специальных требований . На него оказывают

влияние и условия размещения – отводимая площадь, высота помещения,

встраиваемость в поточную линию и другие факторы.

Оборудование для нанесения электрохимических, химических и анодно-

оксидных покрытий классифицируется по ряду признаков. Основными из них

являются: степень автоматизации и механизации, возможность

перепрограммирования, конструкция основного транспортирующего органа и

его расположение, система управления, конструкция и форма переносного

устройства для размещения обрабатываемых изделий.

По форме переносного устройства для размещения обрабатываемых изделий

различают линии: подвесочные, барабанные, барабанно-подвесочные,

колокольные, для обработки изделий в корзинах.

Специальные линии применяют при особых условиях производства, к

которым относятся: необходимость изменение пространственного положения

изделий в процессе обработки, применение технологических спутников особой

формы, непригодность традиционного метода нанесения покрытий (нагружением

в электролит ) для некоторых изделий.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.

Техническое задание выдано АООТ «Павловский инструментальный завод ».

Разработать систему управления автоматической линией гальванирования

на базе японского программируемого контроллера «TOYOPUC-L», линия

предназначена для обработки стальных деталей по заданной программе,

обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии требований

к обработке .

Разработка алгоритма системы управления автоматической линией

гальванирсвания согласно техпроцесса.

2.1. АНАЛИЗ И ПРОРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ.

3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ

3.1 Расчёт червячного редуктора для горизонтального перемещения

автооператорА

3.1.1 Подбор основных параметров передачи

Число витков червяка : r1 = 1

Число зубьев колеса :

z2 = z1 [pic] Uред

z2 = 1 [pic] 40 = 40

где

z1 – число витков червяка ;

Uред – передаточное число червячного редуктора.

Предварительные значения :

модуля передачи :

m = ( 1,5 ... 1,7 ) [pic]

где

[pic] - межосевое расстояние , мм ;

z2 – число зубьев колеса.

m = 3,0 ... 3,4 мм

Принимаем ближайшее стандартное значение (см. таблицу 2.11) ( 2 , ст.

29 ).

m = 3,15 мм

Коэффициент диаметра червяка :

q = [pic] – z2

где

[pic] - межосевое расстояние , мм ;

m – модуль передачи ;

z2 – число зубьев колеса.

q = 10,79

Минимальное значение :

qmin = 0,212 [pic] z2

где

z2 – число зубьев колеса.

qmin = 0,212 [pic] 40 = 8,48

Принимаем по таблице 2.11 ( 2 , ст. 29 )

q = 10

Коэффициент смещения инструмента

х = [pic]

где

q – коэффициент диаметра червяка ;

[pic] - межосевое расстояние , мм ;

m – модуль передачи ;

z2 – число зубьев колеса.

х = ( [pic] ) – 0,5 [pic] (40 + 10 )

= 0,4

Фактическое передаточное отношение :

Uф = [pic]

где

z1 – число витков червяка ;

z2 – число зубьев колеса.

Uф = [pic] = 40

Окончательно имеем следующие параметры передачи :

[pic]= 80 мм ;

z1 = 1 ;

z2 = 40 ;

m = 3,15 мм ;

q = 10 ;

х = +0,4

Отклонение передаточного числа от заданного :

[pic] = [pic] 4 %

где

Uф – фактическое передаточное число ;

U – передаточное число .

[pic] = 0 %

3.1.2 Выбор материала червяка и колеса

Определяем предварительно ожидаемую скорость скольжения :

Us [pic] 4,3 [pic] [pic] [pic] U [pic]

[pic]

где

[pic] - угловая скорость вала[pic], с-1

[pic] = [pic] = [pic] = 1,13 с-1

где

Рвых – потребляемая мощность на выходе , Вт ;

Твых – вращающий момент , Н[pic]м ;

тогда

[pic]

Us = [pic] = 1,3 [pic]

3.1.3 Допускаемые напряжения

[pic] = КНL [pic] Cv [pic] [pic]

( 2 , ст. 26 )

где

КНL – коэффициент долговечности ;

Cv – коэффициент , учитывающий интенсивность износа зуба ;

[pic] - допускаемое напряжение при числе циклов перемены

напряжений , Па .

Принимаем материал для колеса :

Безоловянистые бронзы и латуни .

Способ отливки – центробежное литьё .

Бр АЖ 9-4

[pic] = 500 Мпа

( 2 , табл. 2.10 )

[pic] = 200 Мпа

( 2 , табл. 2.10 )

Коэффициент долговечности :

КHL = [pic]

( 2 , ст. 32 )

где

N- общее число циклов перемены напряжений

N = [pic]

( 2 , ст. 32 )

где

Lh – общее время работы передачи ;

[pic] - угловая скорость вала , с-1 .

N = 573 [pic] 1,13 [pic] 1,72 [pic] 105 =

111,4 [pic] 106

KHL = [pic] = 0,74

Сv – коэффициент учитывающий интенсивность износа зубьев ,

подбираем по таблице 2.11 ( 2 , ст. 27 ).

Cv = 0,97

[pic] = 0,9 [pic] [pic] [pic] 106

[pic] = 0,9 [pic] 500 [pic] 106 = 450 [pic] 106

Па

Допускаемое контактное напряжение :

[pic] = 0,74 [pic] 0,97 [pic] 450 [pic] 106

= 323 [pic] 106 Па

Допускаемое напряжение изгиба :

[pic] = КFL [pic] [pic]

( 2 . ст. 32 )

где

КFL – коэффициент долговечности ;

[pic] – исходное допускаемое напряжение изгиба , Па .

КFL = [pic]

КFL = [pic] = 0,6

[pic] = ( 0,25 [pic] [pic]+ 0,08 [pic] [pic] )

[pic] 106

[pic] = ( 0,25 [pic] 200 + 0,08 [pic] 500 ) [pic]

106 = 90 [pic] 106 Па

Допускаемое напряжение изгиба :

[pic] = 0,6 [pic] 90 [pic] 106 = 54 [pic] 106

Па[pic]

3.1.4 Межосевое расстояние

[pic]

[pic]

где

[pic] – допускаемое контактное напряжение , Па ;

Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м.

[pic] = 0,079 мм

[pic] = 80 мм

( 7 , ст. 18 )

3.1.5 Геометрические размеры колеса и червяка

Делительный диаметр червяка :

d1 = q [pic] m = 10 [pic] 3,15 = 31,5 мм

( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи ;

q – коэффициент диаметра червяка .

Диаметр вершин витков червяка :

dа1 = d1 + 2 [pic] m

( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи ;

d1 – делительный диаметр червяка , мм .

dа1 = 31,5 + 2 [pic] 3,15 = 37,8 мм

Диаметр впадин червяка :

df1 = d1 – 2,4 [pic] m

где

m – модуль передачи ;

d1 – делительный диаметр червяка , мм .

df1 = 31,5 – 2,4 [pic] 3,15 = 23,99 мм

Диаметр нарезанной части червяка при числе витков r1 =1

b1 [pic] ( 11 + 0,06 [pic] z2 ) [pic] m

где

m – модуль передачи ;

z2 – число зубьев колеса.

b1 [pic] ( 11 + 0,06 [pic] 40 ) [pic] 3,15 =

42,21 мм

Так как витки шлифуют , то окончательно :

b1 [pic] 42,21 + 3,8 [pic] 46 мм

Диаметр делительной окружности колеса :

d2 = z2 [pic] m

( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи ;

z2 – число зубьев колеса.

d2 = 40 [pic] 3,15 = 126 мм

Диаметр окружности вершин зубьев колеса :

dа2 = d2 + 2 [pic] ( 1 + x ) [pic] m ;

( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи ;

х – коэффициент смещения инструмента ;

d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм .

dа2 = 126 + 2 [pic] ( 1 + 0,4 ) [pic] 3,15 =

134,82 мм

Диаметр колеса наибольший :

dаМ2 [pic] dа2 + [pic]

( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи ;

z1 – число витков червяка ;

dа2 – диаметр окружности вершин зубьев колеса , мм .

dаМ2 [pic] 134,82 + [pic] = 141,12 мм

Диаметр впадин колеса :

df2 = d2 – 2 [pic] m [pic] ( 1,2 – х )

где

m – модуль передачи ;

х – коэффициент смещения инструмента ;

d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм .

df2 = 126 – 2 [pic] 3,15 [pic] ( 1,2 – 0,4 ) =

120,96 мм

Ширина венца :

b2 [pic] 0,75 [pic] dа1

где

dа1 – диаметр вершин витков червяка , мм .

b2 [pic] 0,75 [pic] 37,8 = 28,35 мм

3.1.6 Проверочный расчет передачи на прочность

Определяем скорость скольжения :

Vs = [pic]

( 2 , ст. 33 )

где

V1 – окружная скорость на червяке , [pic] .

Угловая скорость червяка :

[pic] = U [pic]

где

U – передаточное число .

[pic] = 40 [pic] 1,13 = 45,2 с-1

[pic] = 50 43/

cos [pic] = 0,9951

Окружная скорость на червяке :

V1 = 0,5 [pic] [pic] [pic] d1

где

d1 – делительный диаметр червяка , мм ;

[pic] - угловая скорость червяка , с-1 .

V1 = 0,5 [pic] 45,2 [pic] 0,0315 = 0,71

[pic]

Vs = [pic] = 0,71 [pic]

Коэффициент Сv = 0,98

Допускаемое контактное напряжение :

[pic] = 0,74 [pic] 0,98 [pic] 450 [pic] 106 =

326,4 [pic]106 Па

Окружная скорость на колесе :

V2 = 0,5 [pic] [pic] [pic] d2

где

[pic] - угловая скорость на колесе , с-1 ;

d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм .

V2 = 0,5 [pic] 1,13 [pic] 0,126 = 0,071

[pic]

Тогда коэффициент :

К = 1,0

Расчетное напряжение :

[pic] ( 2 ,

ст. 33 )

где

d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ;

К – коэффициент ;

d1 – делительный диаметр червяка , мм ;

Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м .

[pic] = 238,7 [pic] 106 Па

что меньше допускаемого .

3.1.7 К.П.Д. передачи

[pic] = 3010/ по таблице 2.13

( 2 , ст. 30 )

[pic]

где

[pic] - приведённый угол трения , определяемый экспериментально

[pic]

Силы в зацеплении . Окружная сила на колесе и осевая сила на червяке :

Ft2 = Fа1 = [pic]

где

d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ;

Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м .

Ft2 = Fа1 = [pic] = 4712,7 Н

Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе :

Ft2 = Fa2 = [pic]

где

[pic] - КПД передачи ;

Ft2 – окружная сила на колесе , Н ;

q – коэффициент диаметра червяка .

Ft2 = Fa2 = 623,9 Н

Радиальная сила :

Рr = 0,364 [pic] Ft2

( 2 , ст. 33 )

где

Ft2 – окружная сила на колесе , Н ;

Рr = 0,364 [pic] 4712,7 = 1715,4 Н

3.1.8 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба

Эквивалентное число зубьев

zv2 = [pic]

( 2 , ст. 33 )

где

z2 – число зубьев колеса .

zv2 = [pic] = 40,6

YF = 1,56

YF – коэффициент выбирается по таблице 2.15 ( 2 , ст. 31 )

Окружная скорость на колесе :

V2 = [pic]

где

d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ;

[pic]- угловая скорость на колесе , с-1 .

V2 = 0,5 [pic] 1,13 [pic] 0,126 =

0,071 [pic]

Коэффициент нагрузки :

К = 1

( 2 , ст. 30 )

Расчётное напряжение изгиба :

[pic]

где

YF – коэффициент ;

Ft2 – окружная сила на колесе , Н ;

m – модуль передачи ;

b2 – ширина венца , мм .

[pic] Па

что меньше [pic]F = 54 [pic] 106 Па

3.1.9 Тепловой расчет

Мощность на червяке :

Р1 = [pic]

где

[pic] - угловая скорость на колесе , с-1 ;

[pic] - КПД передачи .

Р1 = 296,9 [pic] 1,13 = 479,3 Вт

Поверхность охлаждения корпуса ( см. таблицу 2.14 ) (2 , ст. 30)

А = 0,19 м2

Коэффициент

Кт = 9 ... 17

Тогда температура масла без искусственного охлаждения

t раб = [pic]

( 7 , ст. 54 )

где

[pic] - КПД передачи .

t раб = [pic] 0С

что является допустимым , т. к.

tраб < [ t ]раб

[ t ]раб – допустимая температура равная 105 0С .

После определения межосевых расстояний , диаметров и ширины колёс ,

размеров червяка приступают к разработке конструкции редуктора .

Расстояние между деталями передач

Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние

поверхности стенок корпуса , между ними оставляют зазор , который

определяют по формуле :

а = [pic] + 3

( 2 , ст. 35 )

где

L – наибольшее расстояние между внешними поверхностями .

деталей , мм .

L = dа1 + dаМ2

где

dа1 – диаметр вершин витков червяка , мм ;

dаМ2 – диаметр колеса наибольший , мм .

L = 37,8 + 141,12 = 178,92 мм

Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние

поверхности между ними оставляют зазор а :

a = [pic] = 8,63 мм

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колёс или червяка для

всех типов редукторов :

b0 [pic]4 [pic] a

где

а – зазор , между поверхностями вращающихся колёс , мм .

b0 [pic] 8,63 [pic] 4 = 35 мм

Диаметры валов :

для быстроходного вала :

d = 5 [pic]

( 2 , ст. 35 )

где

Твых – моменты на приводном валу , Н[pic]м .

d = 5 [pic] =72 мм

dn = d + 2 [pic] t

где

t – выбирают по таблице 3.1 ( 2 , ст. 37 )

t = 3,5 мм

dn = 72 + 2 [pic] 3,5 = 79 мм

dбn = dn + 3,2 [pic] r

( 2 , ст.35 )

где

r – выбирается по таблице 3,1 ( 2 , ст. 37 )

r = 3,5 мм

dбn = dn + 3,2 [pic] r

dбn = 79 + 3,2 [pic] 3,5 = 80,2 мм

Для тихоходного вала :

d = 4,8 [pic]

где

Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м .

d = 4,8 [pic] = 32 мм

dn = d + 2 [pic] t

где

t = 2,5

dn = 32 + 2 [pic] 2,5 = 37 мм

dбn = dn + 3,2 [pic] r

где

r = 2,5

dбn = 37 + 3,2 [pic] 2,5 = 45 мм

dk [pic] dбn

Находим длину ступицы :

[pic] = 1,2 [pic] dk

( 2 , ст. 36 )

[pic] = 1,2 [pic] 45 = 54 мм

Острые кромки на торцах венца притупляются фасками

f = 0,5 [pic] m

( 2 , ст. 52 )

где

m – модуль передачи .

f = 0,5 [pic] 3,15 = 1,6 мм

Диаметр ступицы :

d ст = 1,7 [pic] dk

dст = 1,7 [pic] 45 = 76,5 мм

3.1.10 Расчёт ременной передачи

Мощность , передаваемая передачей :

N = N0 [pic] k1 [pic] k2 [pic] z

( 5 , ст. 283 )

где

N0 – мощность передаваемая одним ремнём

( при угле обхвата [pic] = 180 ) , Вт ;

k1 – коэффициент , зависящий от угла обхвата ;

k2 – коэффициент , учитывающий характер работы и режим

нагрузки ;

z – число ремней .

Принимаем :

N0 – по таблице 66 ( 5 , ст. 284 )

N0 = 0,37 кВт

k1 – по таблице 67 ( 5 , ст. 285 )

k1 = 1

k2 – по таблице 68 ( 5 , ст. 286 )

k2 = 1

отсюда

z принимаем равным 3 .

N = 0,37 [pic] 1 [pic] 1 [pic] 3 = 0,88 кВт

Межосевое расстояние при двух шкивах :

[pic] = k [pic] Dб

где

Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм .

Dб = 315 мм

k – по таблице 70 ( 5 , ст. 287 )

k = 1

[pic] = 1 [pic] 315 = 315 мм

Наименьшее допустимое межосевое расстояние :

[pic]min = 0,55 [pic] ( Dб + Dм ) + h

где

Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ;

Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм .

Dм = 90 мм ,

h – высота ремня , по таблице 58 ( 5 , ст. 278 )

h = 8 мм

[pic]min = 0,55 [pic] ( 315 + 90 ) + 8 =

230,75 мм

Наибольшее межосевое расстояние :

[pic]max = 2 [pic] ( Dб + Dм )

( 5 , ст. 283 )

где

Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ;

Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм .

[pic]max = 2 [pic] ( 315 + 90 ) = 810 мм

По выбранному ориентировочному межосевому расстоянию определяем

расчётную длину ремня :

L = 2 [pic] [pic] + W + [pic]

( 5 , ст.283 )

где

[pic] - межосевое расстояние при двух шкивах .

W = [pic]

( 5 , ст. 283 )

где

Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ;

Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм .

У = [pic]

( 5 , ст. 283 )

где

Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ;

Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм .

W = [pic] = 635,85 мм

У = [pic] = 12656,25 мм

Отсюда

L = 2 [pic] 315 + 635,85 + [pic] = 1306 мм

Вычисленную расчётную длину округляем до ближайшего значения по

таблице 59 ( 5 , ст. 279 )

После чего определяем окончательное межосевое расстояние :

[pic] ( 5 , ст. 283 )

[pic] – принимаем равным 1250 мм .

[pic] = 326,5 мм

Для компенсации возможных отклонений длины ремня от номинала , вытяжки

его в процессе эксплуатации , а так же для свободного надевания новых

ремней при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка

межцентрового расстояния шкивов в сторону уменьшения на 2 % от длины

ремня L и в сторону увеличения на 5,5 % от длины ремня L .

3.2 ВЫБОР Электродвигателя

По таблице 1.1 ( 2 , ст. 5) принимаем : К.П.Д. червячной передачи

[pic]1=0,8 ; коэффициент , учитывающий потери пары подшипников качения

[pic]2=0,99 ; К.П.Д. ременной передачи [pic]3=0,95; К.П.Д. соединительной

муфты [pic]4=0,98.

Общий К.П.Д. привода :

[pic]общ = [pic]1 [pic] [pic]22 [pic] [pic]3

[pic] [pic]44

[pic]общ =0,8 [pic] 0,992 [pic] 0,95 [pic] 0,984 = 0,69

ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ[pic]

Рэ пот. = [pic]

( 2 , ст. 4 )

где

Рвых – потребляемая мощность на выходе , Вт .

Рвых = Ft [pic] V

( 2 , ст. 4 )

где

Ft – окружная сила на барабане привода , ( 6 ,

ст. 2 )

V – скорость движения ;

( 6 , ст. 2 )

Рвых = 9800 [pic] 0,34 = 3332 Вт

Рэ пот = [pic]

Рэ пот = [pic] = 4,8 кВт

Подбираем двигатель по мощности :

АОЛ2-42-6/4/2 ( Р = 5,5 кВт , n = 1440 об/мин ) и

АОЛ2-31-6/4/2 ( Р = 5,5 кВт , n = 955 об/мин ) .

Двигатели с большой частотой вращения не рекомендуются из-за

относительно большой массы . Из двух двигателей названных марок

предпочтение следует отдать второму , т. к. габариты привода и

передаточного отношения будут меньше .

Определяем общее передаточное число привода :

Uобщ =[pic]

( 2 , ст.7 )

где

nэ – частота вращения электро двигателя , [pic] ;

nвых – частота вращения приводного вала ( на выходе ) , [pic].

Uобщ = [pic] = 88,4

nвых = [pic]

( 2 , ст. 6)

где

Dб – диаметр барабана , мм ;

V – сокрость движения ленты , [pic] .

nвых = [pic] = 10,8 [pic]

Принимаем передаточное число ременной передачи :

Uр = 2,5

Тогда передаточное число червячного редуктора :

Uред = [pic]

где

Uобщ – передаточное число ременной передачи .

Uред = [pic] =35,4

по стандартному ряду принимаем

Uред = 40

( 7 , ст. 18 )

Определяем моменты на валах :

приводном валу

Твых = Ft [pic] D / 2

где

Ft – тяговая сила на барабане , Н .

Твых = 9800 [pic] 0,6 / 2 = 2940 Н[pic]м

тихоходном валу :

Т2 = [pic]

( 2 , ст. 9 )

где

[pic] - КПД ременной передачи ;

Uр – передаточное число ременной передачи .

Т2 = [pic] = 296,9 Н[pic]м

4. Электроавтоматика

4.1 Работа системы управления автоматической линии гальванирования (

СУАЛГ )

Автоматическая линия гальванирования предназначена для покрытия никель –

хром на различные виды слесарно – монтажного инструмента по заданной

программе , обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии с

требованиями к обработке . Цикл обработки включает в себя процесс :

обежиривания , горячей и холодной промывки , активации , покрытие никелем

и хромом .

Линия представляет собой прямолинейный ряд ванн состоящий из 12 ,

установленных на металло-конструкции в определённом порядке по

технологическому процессу. Крепление путей , для перемещения автооператора

портального типа кронштейнами , монтируемым непосредственно к корпусам

ванн .

Данный автооператор производит подъем , опускание , перемещение из ванны

в ванну кассету , с подвешенной на неё корзиной , в которой находятся

обрабатываемые детали .

Остановка автооператора на технологических позициях обеспечивается

герконовыми реле установленными на рельсовом пути .

Для обеспечения автоматического режима работы линии предполагается

использовать японский программируемый контроллер « TOYOPUC – L » .

4.2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СУ НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА « TOYOPUC – L

»

Система управления автооперированного участка представляет собой комплект

блоков управления японского программируемого контроллера « TOYOPUC – L » .

В дипломе приведена принципиальная схема СУ АГЛ на программируемом

контроллере « TOYOPUC – L » .

В неё входят : сам контроллер с блоками управления и электроаппратура

автоматической линии гальванирования и автооператора , которая помогает

управлять ими контроллеру ( ПК ) .

На автоматической линии гальванирования и автооператоре размещены датчики

положения нахождения их рабочих органов ( РО ) , электромагниты

пневмораспределителей , при помощи которых осуществляется перемещение

отдельног рабочего органа из позиции в позицию по программе работы

автооператора или автоматической линии гальванирования .

При работе программируемого контроллера принимаем входные сигналы ,

поступающие с датчиков положения и сравнивая эту информацию с программой

работы автооператора и выдаёт управляющий сигнал на электромагниты рабочего

органа автооператора .

Постоянно сканируя входные сигналы с датчиков системы управления знает

где находится тот или иной рабочий орган в данный момент и удовлетворяет ли

это положение рабочего органа программе управления автоматической линии

гальванирования . При нахождении неисправности система управления выдаёт

сигнал ошибки .

Для перемещения автооператора на некоторое расстояние разработан

привод с асинхронным двигателем ( АД ) . Работой асинхронного двигателя

управляет система управления тиристорного преобразователя частоты ( ТПЧ ) ,

в которую входит управляющая ОМ ЭВМ . Управляемые сигналы для перемещения

автооператора поступают в систему управления тиристорного преобразователя

частоты из контроллера от блока управления приводом . Входные и выходные

блоки контроллера представляют собой платы управления с максимальным

напряжением на входе и выходе в 24 В .

4.2.1 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ ПРИВОДА

ТРЕБОВАНИЯ , ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЮ ЧАСТОТЫ , ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ

ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭП ПЕРЕМЕННОГО ТОКА .

К преобразователю частоты предъявляются следующие основные требования

:

- простота обслуживания ;

- возможность независимого регулирования напряжения в

широких пределах ;

- минимальное внутреннее сопротивление для сохранения

естественных регулировочных характеристик электрической машины ;

- исключение возможности возбуждения двигателя за

счёт конденсаторов инвертора ;

- обеспечение удовлетворительного гармонического состава выходного

напряжения ;

- обеспечение возможности перевода двигателя в генераторный режим или

обеспечение возможности динамического торможения ;

- малая инерционность по каналам регулирования ;

- обеспечение согласованного регулирования напряжения и частоты по

принятому закону в системе преобразователь –двигатель ;

- универсальность , т. е. схема и параметры преобразователя должны

предусматривать работу с любым из выпускаемых серийно двигателем

заданной мощности независимо от схемы соединения его обмоток ,

количество выводов статорной обмотки и других технических

характеристик двигателя .

ВЫБОР ТИПА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ .

Исходя из обзора статических ПЧ и большого их выбора, наиболее

преемственным для частоты регулирования привода переменного тока является

ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока и непосредственные ПЧ.

Проведем сравнительную характеристику данных типов ПЧ .

| СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. |ПЧ С ПРОМЕЖУТОЧН. |НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ |

| |ЗВЕНОМ ПТ. |ПЧ. |

|КПД |- |+ |

|Диапазон регулирования напряжения.|+ |- |

| | | |

|Коэффициент мощности. |+ |- |

|Гармонический состав | | |

|выходное напряжение. |+ |- |

|Габариты и масса. |- |+ |

|Универсальность. |+ |- |

Таким образом, ПЧ с непосредственной связью имеет два основных

достоинства : более высокий КПД и меньшие габариты и массу. Однако

улучшение гормонального состава выходного напряжения и повышения

коэффициента мощности требует дополнительной установки фильтров и

компенсирующих устройств, что значительно увеличивает массу и габариты. Так

же непосредственный ПЧ позволяет регулировать частоту выходного напряжения

только вниз от номинальной частоты питающего напряжения.

В ПЧ с промежуточным звеном ПТ функцию регулирования частоты

выходного напряжения осуществляет инвертор, а напряжение – выпрямитель.

Системы управления инвертора ( СУИ ) и выпрямителя ( СУВ ) позволяет

регулировать выходную частоту и напряжение в широких пределах, что является

главным достоинством данного типа преобразователя.

Таким образом, с промежуточным звеном постоянного тока имеет более

лучшие технико – экономические показатели по сравнению с другими типами

статических ПЧ.

Выбор основных элементов преобразователя

Основными элементами ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока

(рисунок 1.1) является выпрямитель и инвертор, выбор которых и определяет

силовую схему преобразователя .

Рисунок 1.1. Структурная схема преобразователя частоты с промежуточным

звеном постоянного тока.

Наиболее высокие технико – экономические показатели имеет трехфазная

мостовая схема выпрямителя ( В ). Так как выпрямитель должен обеспечивать

регулирование величины напряжения, необходимо в мостовой схеме

устанавливать управляемые тиристоры, либо после неуправляемого выпрямителя

ставить широтно – импульсный регулятор ( ШИР ). Второй вариант более

целесообразен, т. к. в этом случае повышается КПД и коэффициент мощности

выпрямителя, уменьшаются его габариты и стоимость. Для сглаживания

пульсаций выпрямленных токов и напряжений необходима установка фильтра ( Ф

). Схема выпрямителя с широтно – импульсным регулятором и Г – образным LG –

фильтром представлена на рисунке 1.3.

Важнейшей составной частью тиристорного преобразователя частоты с

промежуточным звеном ПТ является инвертор. Автономные инверторы ( АИ ) –

это устройства, преобразующие постоянный ток ( ПТ ) в переменный с

постоянной или регулируемой частотой, работающие на автономную нагрузку.

В последние годы налажен выпуск тиристорного модуля серии

МТЗ – 3 ( модуль

тиристорный запираемый ) рисунок 1.2, который значительно превосходит по

характеристикам выпускаемые ранее двухоперационные тиристоры. Таким образом

появилась возможность выполнить инвертор, имеющий более простую силовую

схему, меньшие габариты и массу, по сравнению с инвертором, выполненном на

базе обычных тиристоров с применением узлов принудительной коммутации.

Рисунок 1.2. Тиристорный модуль серии МТЗ – 3 .

В зависимости от особенностей протекания электро – магнитных процессов

автономные инверторы могут быть разделены на два типа : автономные

инверторы тока ( АИТ ) и автономные инверторы напряжения ( АИН ).

Для автономных инверторов тока характерно то, что в результате

переключения тиристоров в нагрузке формируется ток определённой формы, а

форма выходного напряжения зависит от параметров нагрузки. В режиме

холостого хода автономный инвертор тока не работоспособен в следствии роста

амплитуды обратных и прямых напряжений на тиристорах. При перегрузках его

работа затруднена из-за не достаточного времени для восстановления

запирающих свойств тиристоров.

Автономный инвертор напряжения может работать в режиме холостого хода.

Его работоспособность в режиме близкому к короткому замыканию определяется

коммутационнами свойствами коммутирующих элементов. Автономный инвертор

напряжения характеризуется стабильностью выходного напряжения при изменении

выходной частоты в широких пределах. Коммутационная мощность элементов

небольшая , коммутационные процесы в них мало влияют на выходное

напряжение.

Таким образом, АИМ имеет лучшие технические характеристики для питания

ЭП переменного тока в сравнении с автономным инвертором тока. Существует

большое количество трёхфазных схем автономного инвертора напряжения, но

распространение получили инверторы, выполненные по мостовой схеме ( схема

Ларионова ).

Нагрузка инвертора, собранного по схеме Ларионова ( рисунок 1.3 ) ,

может быть соединена как треугольником так и звездой.

[pic] Рисунок 3.3. Силовая схема ПЧ.

Проектируемый преобразователь выполняется без входного трансформатора,

что позволяет при некотором снижении универсальности ( питающая сеть

обязательно должна быть трёхфазной с Vном =380 В ) значительно снизит

габариты и массу.

4.2.2. ОПИСАНИЕ БЛОК – СХЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Дадим описание блок – схемы всего тиристорного преобразователя частоты (

лист 45 ). Питающее напряжение 380 В выпрямляется трёхфазным мостом ( В ),

фильтруется ( Ф ) и поступает на широтно – импульсном регуляторе ( ШИР ).

Необходимость в широтно – импульсный регулятор вызвана тем, что наряду с

регулировкой частоты требуется и регулировка напряжения, так как, например,

с уменьшением частоты уменьшается и индуктивное сопротивление асинхронного

двигателя ( АД ), и если величина питающего напряжения будет неизменна, то

пропорционально возрастёт ток. Поэтому напряжение тиристорного

преобразователя частоты должно изменяться вместе с частотой примерно

одинаково. Такой способ регулировки напряжения выбран потому, что он

обладает существенными преимуществами перед непрерывным: малые потери,

большой КПД, небольшие габариты. Инвектор ( И ) осуществляет преобразование

постоянного напряжения в переменное с заданной частотой.

Автоматические воздушные выключатели QF 1 – QF 2 защишают соответственно

широтно – импульсный регулятор, инвертор и асинхронный двигатель.

Трансформатор напряжения ( ТН ) контролирует наличие напряжения на

асинхронном двигателе ( по фазам ). Блок датчиков ( БД ) включает

собственно трансформатор напряжения и магнитный датчик тока ( МДТ ).

Особенностью датчиков является то, что они выполнены с зазором для

обеспечения линейности при снижении частоты.

С пульта управления ( ПУ ) задают требуемые условия работы асинхронного

двигателя: скорость, темп её нарастания / спадания, величину тока

ограничения и другие, которые отражаются на блоке индикации (БИ ) и

заносятся в оперативно – запоминающее устройство ( ОЗУ ) системы управления

Страницы: 1, 2, 3