Обоснование необходимости автоматизации РТК горячей штамповки

Таким образом,для контроля положения ПР, разжима/зажима схвата рук ПР, выдвижения/задвижения рук ПР выбираем бесконтактыне путевые выключатели. Для контроля открытия/закрытия электрической печи можно выбрать контактные путевые выключатели.

В настоящее время выпускается достаточно много датчиков различными фирмами. Приведем несколько примеров бесконтактных путевых выключателей, индуктивного принципа действия и их характеристики.

Характеристики SICKIH 06 [9]

Таблица 7

Величина	Значение
Диаметр, мм	6,5
Напряжение питания, В	24
Род тока	Постоянный
Ток потребления, мА	Менее 200
Частота коммутации, Гц	5000
Степень защиты	IP 67

 

ХарактеристикиSIMATIC PXI 300 [10]

 

Таблица8

Величина	Значение
Диаметр, мм	8
Напряжение питания, В	24
Род тока	Постоянный
Выходной ток, мА	13…25
Частота коммутации, Гц	1500
Степень защиты	IP 67

 

ХарактеристикиOMRON E2A-S08-S02-D [11]

 

Таблица 9

Величина	Значение
Диаметр, мм	8
Напряжение питания, В	24
Частота коммутации, Гц	1500
Вес	65 г
Степень защиты	IP 67

 

Выбираем датчик SIMATICPXI 300 компании Siemens.

Для контроля открытия/закрытия электрической печи выбираем контактные путевые выключатели.

Технические данные контактного конечного выключателя серии ВПК-2110Б [8]

Таблица 10

Данные	Значение
Номинальный коммутируемый ток, А	10
Номинальное коммутируемое напряжение постоянного тока	440 В
Рабочий ход	Не более 5,3 мм
Число полюсов	1
Масса, кг	0,41

 

Поворот ПР в заданные позиции и открытие/закрытие электрической печи будет осуществляться электрическим трехфазным асинхронным двигателем.

Для дистанционного управления двигателем(пуска, остановки, изменения направления) необходим магнитный пускатель.

Технические характеристики магнитного пускателя ПМ12-010 ОАО «Новосибирский завод низковольтной аппаратуры».

Технические магнитного пускателя ПМ12-010

 

Таблица 11

Данные	Значение
Номинальный коммутируемый ток, А	10
Номинальное коммутируемое напряжение постоянного тока, В	380
Номинальное напряжение катушек управления, В	24
Число полюсов	1
Время срабатывания, мс	17-27
Масса, кг	0,41
Общий ресурс, млн. циклов	20

 

Зажим/разжим схвата рук ПР, выдвижение/задвижение рук ПР будет реализовано при помощи пневмопривода.

Следовательно, необходимо выбрать пневмораспределитель, в составе, которого есть электромагнит. Ведущим мировым поставщиком пневмоаппаратурыявляется международный концерн FESTO [5].

Универсальный распределитель FESTO тип CPE – это компактный распределитель. Малые размеры и вес позволяют установку непосредственно на приводе.

Технические данные пневомраспределителя FESTOCPE

 

Таблица 12

Технические данные	Характеристика
Присоединение	М5…3/8”
Ширина, мм	10/14/18/24
Расход , л/мин	180…3,200
Напряжение, В	24 В постоянного тока

 

Структурная схема управления РТК горячей штамповкой приведена в графической части курсовой работы на листе 3.

 

2.3 Разработка электрической схемы подключения

 

На первом этапе создания электрической схемы подключенияназначим адреса входных и выходных сигналов контроллера. Они приведены в таблицах 11 и 12. В таблице 11приведено соответствие входных адресов датчикам задающим элементам. В таблице 11 приведено соответствие выходных адресов элементам управления.

 

Таблица 13

Входные сигналы

№ п.п.	Наименование входного сигнала	Условное обозначение	Источник входного сигнала	Адрес для ПЛК
1	Поворот ПР в позицию 1	Кпоз.1	BQ1	I 0.0
2	Поворот ПР в позицию 2	Кпоз.2	BQ2	I 0.1
3	Проверка наличия заготовки в печи	НД	От СУ печью	I 0.2
4	Левая рука выдвинута	Клев.вдв.	BQ3	I 0.3
5	Левая рука задвинута	Клев.здв.	BQ4	I 0.4
6	Правая рука выдвинута	Кправ.вдв.	BQ5	I 0.5
7	Правая рука задвинута	Кправ.здв.	BQ6	I 0.6
8	Схват левой руки зажат	Клев.заж.	BQ7	I 0.7
9	Схват левой руки разжат	Клев.разж.	BQ8	I 1.0
10	Схват правой руки зажат	Кправ.заж.	BQ9	I 1.1
11	Схват правой руки разжат	Кправ.разж.	BQ10	I 1.2
12	Рабочий ход пресса выполнен	РХ	От СУ прессом	I 1.3
13	Электрическая печь открыта	Кэп.откр.	SQ1	I 1.4
14	Электрическая печь закрыта	Кэп.закр.	SQ2	I 1.5
16	Разрешение цикла	РЦ	От СУ разрешением цикла	I 1.6
17	Пуск	Пуск	SB1	I 2.0
18	Стоп	Стоп	SB2	I 2.1

 

Таблица 14

Выходные сигналы

№ п.п.	Наименование выходного сигнала	Условное обозначение	Источник входного сигнала	Адрес для ПЛК
1	Поворот ПР влево	Пов.лев.	КМ1	Q 0.0
2	Поворот ПР вправо	Пов.прав.	КМ2	Q 0.1
3	Выдвижение левой руки	Вдв.лев	УА1	Q 0.2
4	Задвижение правой руки	Здв.лев.	УА2	Q 0.3
5	Выдвижение правой руки	Вдв.прав.	УА3	Q 0.4
6	Задвижение правой руки	Задв.прав.	УА4	Q 0.5
7	Зажим схвата левой руки	Заж.лев.	УА5	Q 0.6
8	Разжим схвата левой руки	Разж.лев.	УА6	Q 0.7
9	Зажим схвата правой руки	Заж.прав.	УА7	Q 1.0
10	Разжим схвата правой руки	Разж.прав.	УА8	Q 1.1
11	Рабочий ход пресса	Раб.ход	К СУ прессом	Q 1.2
12	Открытие электрической печи	Эп.откр	КМ3	Q 1.3
13	Закрытие электрической печи	Эп.закр.	КМ4	Q 1.4

 

В соответствии с данными таблиц входных и выходных сигналов проектируем электрическую схему подключений к ПЛК датчиков, магнитных пускателей и электромагнитов.

Для защиты электрической цепи от ненормальных режимов работы (перегрузок, токов коротких замыканий) необходимо поставить в схему автоматический выключатель. Например, двухполюсный АП50Б-2МТ.

Характеристики автоматического выключателя:

- расцепитель электромагнитный – 10Iн (Iн – номинальный ток);

тепловой – 1,05 – 1,35 Iн;

- номинальное напряжение 220 В;

- частота 50.

- изготовитель «Электроаппарат», Россия

Электрическая схема подключений приведена на листе 4 в графической части курсовой работы.

 

3.Разработка программного  обеспечения системы управления

 

ПЛК контролирует установку и управляет ей при помощи программы S7. К модулю ввода/вывода в программе S7 обращаются через адреса. ПЛК отличается циклическим характером работы. Каждый цикл выполнения программы управления включает четыре этапа. На первом этапе происходит тестирование аппаратуры CPU. Если тест дает удовлетворительные результаты, производится запуск цикла. На втором этапе осуществляется опрос всех входных переменных и запоминание их в специальной области оперативной памяти данных, называемой PII (ProcessInputImage – образ состояния входных переменных). На третьем этапе CPU производит вычисление логических выражений, составляющих программу пользователя, используя в качестве аргументов состояние входных образов и внутренние переменные. Последние используются для обозначения режимов работы системы, а также отражают состояние программномоделируемых таймеров и счетчиков. Результатом выполнения программы являются значения выходных переменных и новые значения внутренних переменных. CPU записывает выходные переменные в другую специальную область памяти, называемую POI (ProcessOutputImage – образ состояния выходных переменных).

Для использования данных, полученных с датчиков в программе используется абсолютная форма адресации, которая позволяет однозначно задавать соответствие между номером клеммы на модуле ввода/вывода , к которой подключен датчик/исполнительное устройство,и именем переменной, которая является элементом управляющей программы.

Абсолютный адрес формируется следующих частей:

- имя переменной – обозначается  главной латинской буквой (например, I – область входных переменных);

- байт адреса – определяет  номер клеммной колодки на модуле ввода/вывода (нумеруется с 0, причем на одном модуле располагаются соседние по номерам байты);

- разделительная точка;

- бит адреса – определяет  номер клеммы в клеммной колодке (нумерация с 0).

Для задания выходного адреса, т.е. клеммы на модуле выходов, необходимо указать, например: Q 2.7, где Q – область размещения выходных переменных, 2 – номер байта (клеммной колодки), 7 – номер клеммы.

Для программирования контроллеров SIMATICS7-300 применятся программное обеспечение SIMATICSTEP7 [4].

Различают следующие версии:

- SIMATICSTEP 7;

- SIMATC STEP 7 Professional;

- SIMATC STEP 7 Lite.

STEP 7 Lite дешевая и ограниченная по возможностям версия STEP 7. Работает только с контроллерами SIMATICS7-300, не позволяет реализовывать сетевые задачи.

STEP 7 Professional – пакет STEP 7 дополненный опционными пакетами: языками SQL и GRAPH 7. В таком комплекте программное обеспечение наиболее соответствует стандарту МЭК для программируемых логических контроллеров.

С помощью программы STEP 7 выполняется комплекс работ по созданию и обслуживанию систем автоматизации на основе ПЛК SIMATICS7-300 и SIMATICS7-400 фирмы Siemens. Работу с проектом в целом обеспечивает главная утилита STEP 7 – SIMATICManager. STEP 7 позволяет производить конфигурирование программируемых логических контроллеров и сетей. В процессе конфигурирования определяется состав оборудования в целом, разбиение на модули, способы подключения, используемые сети, выбираются настройки для используемых модулей. Система проверяет правильность использования и подключения отдельных компонентов. Завершается конфигурирование загрузкой выбранной конфигурации в оборудование, что по сущности является настройкой оборудования. Утилиты конфигурирования позволяют осуществлять диагностику оборудования, обнаруживать аппаратные ошибки или неправильный монтаж оборудования. Программирование контроллеров производится редактором программ, обеспечивающим написание программ на трех языках:

LD - язык релейно-контактной логики;

FBD – язык функциональных блочных диаграмм;

STL – язык списка инструкций.

В дополнение к трем основным языкам могут быть добавлены еще четыре дополнительных языка, поставляемые отдельно:

SCL – структурированный язык управления, по синтаксису близкий к Pascal;

GRAPH 7 – язык управления последовательными технологическими процессами;

HiGRAPH 7 – язык управления на основе графа состояний системы.

CFC – постоянные функциональные схемы.

Возможность наблюдения за текущим состоянием программы, доступное при использовании любого языка программирования, обеспечивает не только отладку программного обеспечения, но и поиск неисправностей в подключаемом оборудовании, даже если оно не имеет средств диагностики. В проект STEP 7 могут быть включены системы человеко-машинного интерфейса, например, операторские панели или персональный компьютер.

Для выполнения и отладки программ также можно использовать симулятор программируемого контроллера, который позволит смоделировать поведение программы в различных ситуациях, в зависимости от состояния входов контроллера и получить на выходах определенные состояния, обусловленные структурой программы.

Для написания управляющей программы для ПЛК SIMATICS7-300 воспользуемся программой STEP 7 Lite.

 

Рис.7 Выбор конфигурации контроллера в STEP 7 Lite