Курсовая работа
На тему: «Регулирование позиционного перемещения манипулятора»
2005
Содержание
1. Описание технологического процесса
2. Требования к системам управления манипуляторами
3. Действующие координатные возмущения
4. Выбор регулируемого параметра и способа его задания
5. Выбор измерительных устройств
6. Построение функциональной схемы системы регулирования
7. Расчленение системы на типовые звенья
8. Построение структурной схемы системы регулирования
9. Расчёт численных значений постоянный времени и коэффициентов преобразования
11. Определение передаточной функции системы
В данной курсовой работе рассмотрена система регулирования позиционного перемещения манипулятора.
В настоящее время к точности размеров проката предъявляются повышенные требования. Это объясняется требованием к повышению эффективности прокатного производства и конкурентоспособности продукции на внутреннем и мировом рынках.
Оптимизация позиционного перемещения манипулятора является обязательным условием нормального протекания технологического процесса. При неточном перемещении манипулятора нарушается процесс прокатки. Таким образом, одним из главных технологических требований при прокатке является позиционное перемещение манипулятора.
Поэтому манипуляторы необходимо оснащать системами автоматического регулирования перемещения (САРП), без которых процесс прокатки на этих станах, в принципе, невозможен. Таким образом, вопрос позиционного перемещения манипулятора при прокатке остаётся актуальным.
Совместить высокую производительность комплекса, высокое качество продукции и экономию ресурсов, т.е. достичь наилучших экономических показателей передела, можно путем такого оперативного согласования режимов прокатного стана и манипулятора, когда тот и другой работают на условно оптимальных режимах, учитывающих, в частности, изменяющийся в широких пределах сортамент.
Указанное согласование параметров стана и манипулятора, оптимальное в среднем по всему множеству сортаментов, входящих в портфель заказов, должно быть достигнуто за счет соответствующего выбора состава и параметров оборудования, а осуществление оптимальных режимов этого оборудования должно быть обеспечено соответствующей АСУ ТП (Автоматическая Система Управления Техническим Процессом) [3].
Целью автоматизации манипулятора является повышение параметров точности проката при высокой производительности. Данная цель достигается при решении ряда задач. Одной из часто встречающихся является управление приводом манипулятора.
Слиток по рольгангам подается в рабочую клеть 4 в ручей номер 1, где производится первичная прокатка (рис.1). Далее заготовка подается на приемный рольганг 5 и с помощью манипулятора 6 перемещается в ручей номер 2 для дальнейшего проката. Затем заготовка подается на приемный рольганг 7 и с помощью манипулятора 8 перемещается в ручей номер 3 для заключительного проката. Затем блюмы рольгангами 9 подаются к ножницам 10 для обрезки передней задней дефектных частей.
Рис.1. Схема движения заготовки
Характеристика рабочей клети блюминга 1250
Наибольший диаметр бочки валка по буртам, мм 1250
Наименьшее расстояние между осями переточенных валков, мм 1180
Длина бочки валка, мм 2800
Диаметр шейки валка, мм 750
Наибольший подъем верхнего валка (от номинального положения), мм 1150
Резьба нажимного винта — упорная, двухходовая, мм 480Ч32Ч2
Передаточное число редуктора нажимного устройства i3.08
Поступательная скорость нажимных винтов, мм/с 185‑220
Высота клети от уровня поля цеха, мм 9480
Электородвигатели привода валков (2шт.)
тип П24-160-6,8
мощность, кВт 6800
скорость, об/мин 0‑60‑90
Общая масса клети (примерно), 738
P, | Габа-рит | Тип | n,(об/мин) | КПД, % | cosφ | I,(А) | M, (Н•м) | KL | Ј, ( | M, (кг) | |||
4 пол, 1500 об/мин, 50Гц. | |||||||||||||
110 | 315S | 1MG7310-4CA | 1488 | 94.8 | 0.86 | 194 | 706 | 2.5 | 7.0 | 2.7 | 16 | 2.20 | 870 |
Основные параметры редуктора представлены в таблице 2 [6]:
Таблица 2. Характеристика редукторов привода шагающего подапечи [6]
Тип редуктора | Передаточное число, | Продолжительность включения, ПВ | Скорость вращения быстроходного вала редуктора, n об/мин | Момент на тихоходном валу, Н |
Ц2У-200 | 38,98 | 100% | 600 | 2500 |
Системы управления манипуляторами предназначены для обеспечения своевременного перемещения заготовки между ручьями клети, сохранности валков клети и оборудования, безопасности работы на клети и предотвращения аварий.
На регулирование перемещения манипулятора действуют следующие координатные возмущения [3]:
- колебания скорости валков рабочей клети;
- колебания температуры, изменение размеров, массы заготовок;
- износ валков,
- колебания температуры окружающего воздуха;
- изменение свойств заготовок,
- потери на преобразование энергии в другие виды энергии (шум, излучение и др.),
- изменение напряжения в сети электропитания.
Для того чтобы обеспечить заданное перемещение заготовки на выходе из клети, необходимо изменять значения угловых скоростей вращения вала электродвигателя посредством регулирования тока якоря электродвигателя. Это необходимо для оптимальной работы реверсивной клети, ликвидации простоев стана.
В работе рассмотрен путь регулирования.
Для начала действия САРП используется сигнал о выходе заготовки из валков клети. Для регулировки угловой скорости вращения вала электродвигателя принимается принцип компенсации ошибки, для этого необходимо использовать сигнал о текущем перемещении, который идет непосредственно от датчика перемещения.
Для обнаружения выхода заготовки из клети необходимо знать изменение усилия на клети, для чего используется датчик усилия тензорезисторный универсальный типа 5001 ДСТУ – ГОСТ 28836. [9].
Датчики устойчивы к воздействию температуры и влажности по группе С3, атмосферного давления по группе Р1 ГОСТ 12997, со степенью защиты IP67 по ГОСТ 14254, к воздействию синусоидальных вибраций высокой частоты по группе N2 ГОСТ 12997. Электрическое питание 12 В или 24 В по ГОСТ 18953.
Табл. 2 Технические характеристики датчика усилия.
Номинальное усилие | Габаритные размеры датчиков, не более, мм | Масса датчиков, не более, | |||||||
кН | тс | D | d | B | H | h | К1 | К2 | кг |
500 | 50 | 180 | 130 | 195 | 206 | 90 | М60х3,0 | М24 глуб.30 (8отв.) | 18 |
Для обеспечения рабочего режима клети необходим блок задержки сигнала датчика усилия, в противном случае заготовка не успеет выйти из станины клети, что приведет к поломке стана. Для чего нам необходимо знать время запаздывания tзап:
,где vпр=1 м/с – скорость прокатки.
Выбирается блок задержки Мастак БЗ‑11, с временем запаздывания 0,1‑3с.
Для управления электродвигателем используется частотный преобразователь LS600 фирмы Siemens.
Основные параметры:
- тип инвертора: ШИМ на IGBT-модулях;
- тактовая частота ШИМ: 15 кГц;
- класс защиты: IP20;
- высокий стартовый момент: 150%;
- 4 задаваемые фиксированные частоты;
- 8 входных клемм управления;