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

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

( СУ ). Источник питания ( ИП ) обеспечивает требуемое напряжение для

блоков тиристорного преобразователя частоты. Тахогенератор ( ТГ )

контролирует скорость вращения асинхронного двигателя и явлается одним из

элементов цепи обратной связи тиристорного преобразователя частоты.

После реактора ( Р ), ограничивающего скорость тока di / dt , включен

заградительный фильтр ( ЗФ ). Реактор и заградительный фильтр образуют

резонансный контур, настроенный на частоту 250 Гц.

Согласующее устройство ( Согл. У ), состоящее из преобразователей

напряжения – частота и частота напряжения, контролирует величину напряжения

инвертора и обеспечивает гальваническую развязку системы управления от

цепей высокого напряжения.

4.3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СУАЛГ.

Выбор и расчёт элементов схемы.

В промышленном автооператоре портального типа , осуществляем работу линии

для перемещения деталей применяются асинхронные электродвигатели

переменного тока напряжением 380 В. Технические характеристики двигателей ,

применяемых в автооператоре для горизонтального перемещения и вертикального

:

горизонтального перемещения : вертикального перемещения :

Тип двигателя - АОЛ 2 – 31 – 6 / 4 / 2 ТЭ 0,5 В 3 – С

Мощность - 0,6 кВт 0,5 кВт

Число оборотов - 955 об /мин

Для подключения асинхронных двигателей к сети трёхфазного переменного

тока используют магнитный пускатель. Определим максимальный ток

потребляемый каждой из электродвигателей во время работы.

При соединении обмоток двигателя звездой , ток потребляемый двигателем:

Iл* = Iф* = [pic]

где

S – полная мощность симметричной трёхфазной системы , В[pic]А.

S1 = 0,6 В[pic]А ;

S2 = 0,5 В[pic]А

Uф – фазное напряжение.

В случае соединения обмоток двигателя звездой :

Uф1* = Uф2* = 220 В

Следовательно токи , потребляемые двигателями в каждой из фаз при

соединении обмоток звездой :

In1* = [pic]

In1* = [pic] = 2,7 А

[pic] In1* = [pic] = 0,9 А = 1

А

In2* = [pic]

In2* = [pic] = 2,3 А

[pic] IФ1* = [pic] = 0,8 А

В случае соединения обмоток двигателя треугольником :

[pic]

где

[pic] – линейное напряжение при соединении треугольником В .

[pic] = 380 В

Следовательно токи потребляемые каждым из двигателей при соединении его

обмоток треугольником :

[pic]

[pic] = 0,8 А

Приведённые расчёты показали , что максимальный ток потребляемый каждым

из двигателей возникает в сети при соединении обмоток двигателя звездой.

Учитывая , что в момент запуска пусковой ток увеличивается в 5 – 6 раз

возникает необходимость выбора магнитного пускателя с контактной группой

расчитанной на максимально допустимый ток 5 – 6 А. Этим требованиям вполне

удовлетворяет магнитный пускатель ПМА – 0100.

Техническая характеристика магнитного пускателя ПМА – 0100 :

Uраб = 380 В ;

Iконт = 6,3 А ;

Sвкл = 40 В[pic]А

4.4 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИЕЙ ГАЛЬВАНИРОВАНИЯ

РАСЧЁТ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ +5 В.

В качестве источника питания выбираем стандартную схему (

трансформаторную ) с мостовой схемой выпрямления , с конденсатором в

качестве сглаживающего фильтра и с компенсационным транзисторным

стабилизатором на выходе.

Расчёт выпрямителя

Исходные данные :

Номинальное выпрямленное напряжение :

U0 = 9 В

Номинальный ток нагрузки :

I0 = 3 А

Выходная мощность :

P0 = U0 [pic] I0

P0 = 3 [pic] 9 = 27 Вт

Сопротивление нагрузки :

Rн = [pic] = 6 Ом

Номинальное напряжение сети :

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6