Разработка АСУ процессом производства конической шестерни среднего и заднего моста 6520-2402017 (стр. 7 из 18)
Считаем, что центр масс объекта совпадает с центром схвата или имеет небольшое смещение. При движении исполнительного устройства с ускорением объект также будет двигаться ускоренно. Вектор равнодействующей силы Qот силы веса объекта и максимальной инерционной силы равен по формуле:
, (8)где
m=20 кг.
Q=20* (9,8+1,5) =226 Н
Усилия в местах контакта объекта с рабочими элементами показаны на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1
(9) 
Рисунок 2
(10) 
Найденная сила является минимально необходимой, которая требуется для удержания объекта. Для надежного закрепления объекта в рабочих элементах необходимо приложить усилие захватывания больше минимального.
4. Разработка системы управления
Спроектировать систему управления для автоматизированного комплекса, предназначенного для процесса обработки деталей конической шестерни ведущего среднего (5320-2502017) и заднего моста (6520-2402017-10), согласно требованиям пользователя и используя при разработке метод нисходящего проектирования.
Управление РТУ должно производится в автоматическом режиме.
Проектируемая система должна:
Управлять станками.
Станки с ЧПУ должны автоматически начинать свою работу при наличии в заготовки/детали в зоне загрузки. Рука ПР при этом должна находиться вне рабочей зоны станков.
Управлять ПР.
ПР должен осуществлять функции передвижения руки в зоне загрузки, над склизом, над станком 1, над станком 2, над станком 3, над станком 4, над станком 5, над станком 6, над станком7; подъема руки; опускания; зажима/разжима заготовки (детали); вращения ЗУ в положение 0° и 90°.
4.1 Разработка функциональной модели СУ
Функциональная модель объединяет одинаковые функции системы в модули. Функциональная модель СУ представлена на рисунке 3. Глобально система состоит из трёх модулей:
Ввод;
Обработка;
Вывод
Производя детализацию, получим следующий набор модулей:
Модуль преобразования входного напряжения. На вход его поступают сигналы с датчиков с различными электрическими уровнями. Здесь они преобразуются в унифицированные значения тока и напряжения необходимые для подачи на вход следующего модуля. Этот модуль реализуется аппаратно;
Модуль гальванической развязки сигналов. Является аппаратным модулем. Функциональная модель представлена на рисунке 3.
Рисунок 3
4.2 Разработка структурной схемы
Структурная схема СУ представлена на рисунке 4. Структурная схема состоит из блока контроллера и из трех больших блоков, а каждый блок состоит из нескольких подблоков. Первый блок состоит из подблока Робота 1, подблока станками с ЧПУ и подблока устройства загрузочно-ориентирующего. Подблок робота 1 имеет датчики положения, наличия и зажима и управляющих сигналов движением пневмоцилиндров и электродвигателя. Датчики положения, наличия и зажима отправляют сигнал на контроллер. Контроллер обрабатывает сигналы с датчиков и посылает сигнал на управлением движением пневмоцилиндров и электродвигателя. Подблок станков с ЧПУ состоит из датчиков зажима и окончания цикла обработки и запуска цикла обработки. Датчики посылают сигнал на контроллер. После обработки сигнала с датчиков, контроллер посылает сигнал на запуск цикла обработки. Подблок загрузочно-ориентирующего устройства состоит из датчиков наличия детали и управляющих сигналов. При срабатывании датчика наличия детали, сигнал идет на контроллер а после обработки с контролера, посылается сигнал управления устройства ориентации. Блок скат-склиз имеет аналогичный датчик как и в предыдущем подблоке, датчик наличия отправляет сигнал на контроллер.
Рисунок 4
Определение сигналов с датчиков и сигналов управления.
В состав автоматической линии по обработке детали "Конической шестерни среднего и заднего моста" входят следующие виды технологического оборудования:
- Семь станков с ЧПУ;
- Два загрузочно-ориентирующих устройства;
- Три промышленных робота;
- Разрабатываемая система управления должна:
- Обеспечить согласованную работу оборудования на участке в соответствии с представленной на чертеже циклограммой.
- Управлять включением/выключением программы обработки на станках.
- Управлять приводами промышленного робота.
- Получение сигнала наличие заготовки в загрузочно-ориентирующих устройствах и склизе.
Циклограмму работы АЛ и назначения датчиков представлена на листе на листе ДП 0.220301.65.17.10.45.00.00 ДЦ.
Для управления ходом технологического процесса необходимо на соответствующем оборудовании расставить датчики. Количество и тип датчиков определяется исходя из определённых соображений.
Количество датчиков должно быть достаточным, но не избыточным. При увеличении количества датчиков увеличивается стоимость системы в следствии необходимости установки дополнительных средств сопряжения.
Тип датчика зависит от того на какие действия он должен срабатывать (перемещение, вращение, угол поворота, наличие объекта в рабочей зоне, изменение различных физических параметров окружающей среды, таких как температура, освещённость, давление и проч.).
Наличие заготовки в вибробункерах 1 и 2, X1, X70 и у гравитационного транспорта X22, заготовки определяются при помощи оптических датчиков которые реагируют на прерывание сигнала.
Зажим/разжим заготовки в роботах манипуляторах также контролируется парой бесконтактных путевых выключателей X13, X35, X58, X14, X36, X59. Они располагаются в крайних положениях штока гидроцилиндра. То при контроле подъёма (X11, X33, X56) и опускания (X12, X34, X57). Тип датчика тот же.
Зажим-разжим заготовки на станках контролируется при помощи таких же датчиков (X16, X17, X19, X20, X38, X39, X41, X42, X44, X45, X61, X62, X64, X65, X67, X68).
X1, X70, X22 - путевые бесконтактные выключатели. Каждый из них "считывает", есть ли в наличие заготовка. Если есть, то он даёт сигнал лог.1, иначе - лог.0. Таким образом, система анализируя полученный от датчиков код, сопоставляет его с заданным и определяет "пришла" ли заготовка в зону загрузки.
В первую очередь в загрузочно-ориентирующем устройстве проверяется на наличие заготовки (X1, X71). Если заготовка в зоне загрузки, то включается, то включается э/д, поворачивающий робота в нужную позицию (X1, X2, X3, X4, X23, X24, X25, X26, X48, X49, X50, X51). Перед поворотом опрашиваются датчики о втянутом положении толкателя ЗУ (X7, X28, X53).
После поворота робота на соответствующую позицию у ЗУ проверяется на завершения цикла обработки заготовки на станке. Если цикл обработки заготовки кончился то ЗУ выдвигает толкатель (X6, X28, X52). Если шпиндель станка зажат (X16, X19, X38, X41, X44, X61, X64, X67) Робот разжимает ЗУ и втягивает толкатель. Если робот втянул толкатель то начинается цикл обработки заготовки.
Все выбранные датчики ВКБ-200 имеют постоянное напряжение питания 24В. Датчик преобразует входной сигнал в электрический сигнал двух уровней. "Нулевой" сигнал - когда нет детали. Выходное напряжение с датчика около нуля вольт. "Единичный" - когда есть деталь. Выходное напряжение с датчика около 16-24 вольт.
Были выбраны бесконтактные путевые выключатели, так как обеспечивают определённую точность и надёжность срабатывания. Кроме того, эти датчики лишены недостатка окисления контактов и имеют больший рабочий ресурс по сравнению с концевиками.