18
Введение
сортировочный конвейер программируемый
Автоматизация — основа современного производства. Для производства сегодня необходимо качественно и быстро выполнять сложнейшие расчеты, с ювелирной точностью изготовлять мельчайшие детали в массовом количестве. Человек физически не может выполнять такую работу в сроки, поставленные сегодняшним рынком. Поэтому на предприятиях, активно используются все возможные автоматические и автоматизированные системы, особенно в тяжелой промышленности и других отраслях, где может возникать опасность для здоровья и жизни человека.
На заводах и фабриках используются различные устройства для достижения выше указанных требований. Примерами таких устройств являются конвейеры.
Конвейер является транспортной машиной позволяющей ускорить и упростить процесс перемещения сыпучих, кусковых или штучных грузов. Использование конвейеров актуально в сегодняшнем производстве, так как грузы, в отличие от грузоподъемных машин, перемещаются непрерывно в течение рабочей смены. Благодаря этому повышается коэффициент полезного действия (КПД) и сокращается общее время транспортировки. Данные качества очень важны при современном производстве, когда низкая скорость и плохое качество ведет к уменьшению прибыли.
Для того чтобы использовать систему автоматического управления, необходимо её разработать. Разработку начинают с определения, какое оборудование необходимо, как оно должна работать, какое аппаратно-программное обеспечение использовать. То есть с составления технического задания.
После того как утверждено техническое задание (ТЗ) и согласованы технические требования (ТТ) заказчиком, нужно разработать и оформить необходимую документацию. Без необходимых документов производственный процесс будет не организованным, техника будет простаивать, работники будут собирать не подходящие друг другу детали и все это приведет к убыли денежных средств предприятия. Поэтому документация определяет условия и качество работы, помогает руководящему звену эффективнее управлять рабочими. Одним из таких документов является руководство по эксплуатации.
Руководство по эксплуатации (РЭ) позволяет обучить рабочий персонал правильному и безопасному использованию системы управления. В инструкции отмечаются действия рабочих при чрезвычайных ситуациях, так как в таких случаях на счету может быть каждая минута и необходимо действовать правильно и быстро. Также РЭ позволяет производителю сэкономить на обучении персонала.
Целью данной курсовой является составление руководства по эксплуатации конвейера «TP-CPC».
Этой цели можно достигнуть, поставив следующие задачи:
1. Описать движения исполнительных механизмов и условия безопасного использования конвейера;
2. Составить функциональную схему устройства;
3.Синтезировать систему логического управления для конвейера «TP-CPC» с помощью программы CoDeSys;
4. Составить визуализацию с помощью программы CoDeSys;
5. Составить руководство по эксплуатации конвейера для рабочего персонала.
1. Проектно-аналитическая часть
сортировочный конвейер программируемый
1.1 Разработка программируемого логического контролера(ПЛК)
Синтез ПЛК (программируемого логического контролера) начинается с анализа технического задания.
Сегодня на рынке представлено огромное количество контролеров различной направленности. Например ПЛК фирмы ОВЕН имеют удобную для программирования среду под название CoDeSys и обладают широким спектром применения. Но так как эти контролеры являются профессиональными, поэтому их функционал не подходит для данного проекта.
Другими популярными контролерами являются ПЛК фирмы Siemens. Особо широко распространены модели Simatic S7-300, S7-400 и S7-1200 из-за их высокого качества и надежности, многофункциональности, возможности создания систем автоматизации различной сложности, возможность эксплуатации ПЛК в сложных условиях и относительна простота в обслуживании. Поэтому их цена также является слишком высокой для данного проекта.
Поэтому, в качестве микроконтроллера (МК) будет использоваться ARUDINO UNO. ARDUINO UNO обладает всеми необходимыми функциями и характеристиками, необходимыми для моего задания.
Алгоритм работы основан на построение логических функций. В качестве языка будет использоваться язык релейно-контактной логики (Ladder Diagram, LD), так как он позволяет быстро находить ошибки в логике программы.
Для того что бы понять, как взаимодействуют элементы данного устройства составляется структурная схема(Рис.1). Структурная схема — это совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними, один из видов графической модели. В данном случае под элементарным звеном понимается часть системы управления, которая реализует элементарную функцию.
Рис.1 Структурная схема сортировочного конвейера «TP—CPC».
Из описания принципа работы можно сделать вывод, что система относится к системам реального времени, так как в ней присутствует функция времени (время работы транспорта). Поэтому в дополнение таблицам истинности необходимо составить временные диаграммы.
Сначала составляется таблица истинности для работы мотора конвейера (без учета цепи включения питания). Таблица истинности — это такая таблица, в которой показываются все выходные состояния элемента для любых комбинации входных сигналов. Иными словами, с помощью таблиц истинности можно определять истинностное значение любого высказывания для всех возможных случаев значений истинности составляющих его высказываний. Общее количество всех возможных комбинаций в таблице можно определить по формуле N=2n; где N — общее число возможных комбинаций, n — количество входных переменных. В основном таблицы истинности применяются в булевой алгебре и в цифровой электронной технике для описания работы логических схем.
Таб.1 таблица истинности.
|
SB1 |
SB2 |
MT |
DP |
DI |
DU |
MC1 |
MC2 |
MC3 |
offC |
SB3 |
HL2 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Так как формула слишком длинная и с ней будет сложно работать во временном пространстве, то составляем временную диаграмму работы конвейера (рис.2).
рис.2 Временная диаграмма работы конвейера.
1.2 Анализ работы релейной логики в среде программирования CoDeSys
После составления таблицы истинности и временных диаграмм можно приступить к синтезу схемы работы сортировочного конвейера. Среда программирования CoDeSys обладает широким спектром возможностей программирования САУ, в том числе и на языке релейно-контактных диаграмм, обладает возможностью эмуляции САУ без наличия МК, по средствам виртуальной машины.
Первая цепь — это цепь включения питания на автоматике, где SA1 — это кнопка пуска, а HL1 — это лампа сигнализации, показывающая что САУ работает. (пометить рисунки)
Рис.3 Цепь 1
Второй цепью является цепь включения мотора транспортной ленты. SB1 — это кнопка «Пуск», подающая кратковременный импульс на реле питания мотора. Кнопка SB2 (цепь 3) является кнопкой останова мотора, но без остановки таймера, а кнопка аварийного останова SB3(цепь 4) отключает питание и на моторе и на таймере.
Цепь питания (цепь 5) состоит из RS-триггера и таймера с задержкой включения. При подаче сигнала на вход SET, включается мотор и начинается отсчет до включения таймера. Если, сигнала с позиционного датчика не приходит, то таймер подает сигнал на RESET вход триггера и сигнал на выходе RS сбрасывается.
Рис.4 Цепи 2, 3, 4, 5
В шестой цепи в цепь мотора включены реле останова с кнопкой стоп и кнопкой концевых датчиков каретки.
Позиционный датчик в данной схеме активируется при подаче сигнала с универсального и индуктивного датчика. В реальности позиционный датчик срабатывает отдельно, и никак не зависит от других датчиков. Это сделано для удобства эмуляции.
Положения каретки в данной схеме так же задаются с помощью реле. Цепи составляются по следующей логике:
Таб.2 Таблица истинности положения каретки
|
SB1 |
DI |
DU |
DP |
MC1 |
MC2 |
MC3 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Таймеры с задержкой включения нужны для того что бы у каретки было время сменить положение.
Рис.5 Цепи 6,7,8,9,10,11
Цепь каретки (цепь 12) состоит из двух концевых датчиков каретки, объединенных параллельно к одному реле. Данные датчики предназначены для останова каретки в крайних положениях.
Цепь аварийной сигнализации (Цепь 13) HL2 состоит из RS- триггера, где на вход SET может прийти сигнал с SA3, offC или же с таймера работы мотора. Так как в задании не уточняется, как отключать сигнализацию, то здесь она выключается дополнительным реле.
Рис.6 Цепи 12, 13.
2.Основная часть
2.1 Разработка документации для АСУ
Документация — крайне важна для таких сложных устройств как АСУ. Такие системы, как правило, очень дороги, и поэтому поломки из-за ошибок пользователя или незнания работы станка, может просто уничтожить мелкосерийное производство, а массовому — нанести внушительный ущерб. Поэтому для работников составляют такой документ как руководство по эксплуатации (иначе — руководство пользователя или user manual в английском).
Руководство по эксплуатации является учебным пособием для пользователей системы, а так же позволяет стандартизировать процесс.
Руководство по эксплуатации должно состоять из:
1. Введения
2. Назначения и условий применения.
3. Подготовки к работе.
4. Описание операций
5. Описания действий при аварийных ситуациях
6. Ссылки на связанные документы и схемы.
В Российской Федерации нормативными документами определяющими порядок разработки технической документации являются Единая система конструкторской документации (ЕСКД), ГОСТ 2.601-2006 Эксплуатационные документы, ГОСТ 2.610-2006 Правила выполнения эксплуатационных документов, ГОСТ 34.003-90 Автоматизированные системы. Термины и определения; ГОСТ 34.201-89 Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем.
Во введении указывают назначение устройства, краткое описание возможностей, необходимый уровень оператора, перечень эксплуатационной документации, с которой необходимо ознакомится.
В возможном разделе «назначение и условия применения» описываются функциональные возможности данного устройства автоматического управления, а так же условия при наступлении, соблюдении или выполнении которых будут обеспечиваться какие-то определенные функции.
Раздел «Подготовка к работе» описывается порядок включения и проверки работоспособности системы.
Раздел «Описание операций» описывает необходимые технологические операции необходимые для выполнение задач, процедур.
В разделе «Аварийные ситуации» описывают действия при не соблюдении условий выполнение технологического процесса и других возможных чрезвычайных ситуаций
Российская Федерация
ГБПОУ СПО КАИТ №20
Сортировочный конвейер «TP-CPC»
Руководство по эксплуатации
1.Введение.
Данное руководство по эксплуатации (РЭ) предназначено для изучения устройства, принципа действия и назначения сортировочного конвейера «TP-CPC» с целью его правильной эксплуатации, монтажом и транспортировкой.(для кого, какой персонал)
Руководство содержит сведения о конструкции, эксплуатации, принципах действия в аварийных ситуациях, правила безопасной эксплуатации конвейера.
1.1 Область применения
Требования данного документа применяются при:
· предварительных испытаниях;
· эксплуатации устройства при тестировании;
· ежегодных проверочных испытаниях;
· эксплуатации устройства в рабочей обстановке.
1.2 Уровень подготовки пользователя
На данной установке можно работать специалистам любой категории, ознакомленным с правилами техники безопасности и оказанием первой помощи.
1.3 Термины и сокращения
Конвейер, устройство — Сортировочный конвейер «TP-CPC»
Сеть — сеть электроснабжения.
Лента — транспортная лента конвейера.
1.4 Перечень обязательной документации к ознакомлению.
· Сортировочный конвейер «TP-CPC». ПАСПОРТ.
· Сортировочный конвейер «TP-CPC». Руководство по эксплуатации
2.Назначение и условия эксплуатации.
2.1 Назначение изделия
Конвейер предназначен для непрерывного горизонтального транспортирования металлических и не металлических мелких деталей и их отбраковке, перед тем как отправить детали на следующую технологическую операцию.
2.2 Условия эксплуатации
Использовать конвейер только когда он находится в горизонтальном положении.
Конвейер предназначен для работы в сухом помещении при нормальных климатических условиях.
Устройство должно быть подключено к сети 220в/50Гц.
3.Подготовка к работе
3.1 Порядок установки и монтажа конвейера
Конвейер поступает к пользователю в полностью собранном виде. При приемке, распаковке, осмотре конвейера необходимо руководствоваться инструкцией о порядке приемки продукции производственно-технического назначения по количеству и качеству.
Провести внешний осмотр конвейера. Убедится в том, что отсутствуют видимые повреждения кабеля питания, корпуса конвейера, транспортной ленты, моторов каретки и ленты.
При установке убедится, что конвейер устанавливается на горизонтальную поверхность. Закрепить конвейер на столе винтами, для предотвращения падения, смещения, вибраций.
Заземление конвейера выполняется в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» и ГОСТ 12.1.030-81.
3.2 Устройство, состав и принцип работы
3.2.1 Устройство
Конвейер представляет собой металлический корпус на котором установлены транспортная лента, датчики, лампы, каретка, моторы транспортной ленты и каретки, ремня.
3.2.2 Состав
Сортировочный конвейер «ТР-СРС». В состав устройства входит:
— датчик универсальный;
— датчик индуктивный;
— датчик позиционный;
— двигатель транспорта;
— двигатель каретки;
— элементы световой сигнализации (лампы HL1, HL2, HL3);
— реле включения транспорта;
— реле включения каретки;
— таймер наличия детали на конвейере;
— концевые выключатели каретки;
— реле включения ламп сигнализации;
— кнопка включения цепей автоматики (SA1);
— кнопка пуска конвейера (SB1);
— кнопка останова конвейера (SB2);
— выключатель аварийный (SB3).
3.2.3 Принцип работы
Работа сортировочного конвейера ТР-СРС выполняется под управление микроконтроллера. Питание на цепи автоматики подаётся с помощью кнопки SA1, при этом включается лампа сигнализации HL1. При включении сортировочного конвейера кнопкой «Пуск» сигнал подаётся в микроконтроллер. Микроконтроллер включает транспортную ленту и каретка устанавливается в исходное положение (положение 1). При поступлении на транспортную ленту деталей, датчики определяют тип детали. Сигналы с датчиков поступают в микроконтроллер. Если деталь выполнена из металла, микроконтроллер устанавливает каретку в положение №3 и деталь направляется в третий контейнер. Если деталь выполнена из неметалла, каретка устанавливается в положение №2 и деталь направляется во второй контейнер. Если в течение 60 сек. деталь на конвейере отсутствует, или сработали концевые выключатели каретки, то конвейер останавливается и включается аварийная сигнализация HL2. Аварийное выключение конвейера выполняется аварийным выключателем SB3. В случае останова конвейера, его пуск осуществляется вручную.
4.Описание операций.
4.1 Начало работы
Убедиться, что устройство подключено с помощью розетки в сеть.
Включить цепь питания с помощью кнопки включения питания SA1 в правом нижнем углу.
Убедиться, что горит лампа HL1.
Нажать кнопку «ПУСК». Каретка должна встать в положение №1.
4.2 Холостой ход
Если на конвейере отсутствуют детали, то конвейер должен самостоятельно остановиться через одну минуту и включить лампу сигнализации HL2.
4.3 Рабочий процесс
При поступлении металлической детали на конвейер каретка встает в положение 3.
При поступлении неметаллической детали каретка встанет в положение 2.
После того как последняя деталь пройдет под датчиком положения, конвейер остановится через 1 минуту и загорится лампа сигнализации HL2.
Кнопка «СТОП» используется только для останова мотора ленты конвейера, но не для сброса внутреннего таймера.
5. Действия при аварийных ситуациях.
5.1 Возгорание
При появлении видимого задымления или запаха гари немедленно остановить станок кнопкой аварийного останова, отключить питание конвейера и вызвать бригаду ремонтников.
5.2 Шум
При возникновении сильного шума или треска отключить станок кнопкой аварийного останова, после чего убедится в целостности ленты, отсутствии посторонних предметов на пути каретки и в валах транспортной ленты. Если шум исходит из корпуса конвейера вызвать ремонтную бригаду, предварительно отключив конвейер от питания.
5.3 Сильные вибрации
При возникновении сильных вибраций убедится в том, что конвейер крепко закреплен на устойчивой поверхности.
5.4 При включении конвейера не работает транспортная лента
Убедится, включено ли питание, проверить целостность ремня каретки, отсутствие посторонних предметов в валах ленты,.
5.5 При включении конвейера каретка не встает в положение 1
Убедится, включено ли питание, проверить целостность ремня передачи каретки, отсутствие посторонних предметов в шкивах каретки или на её оси.
5.6 При работе конвейера каретка не встает в положения 2 и/или 3
Убедится включено ли питание, проверить работу датчиков, целостность ремня передачи каретки , отсутствие посторонних предметов в шкивах каретки или на её оси.
5.7 При включении конвейера не загорается лампа сигнализации
Убедится, включено ли питание. Если все остальные элементы работают в нормальном режиме следует вызвать ремонтную бригаду.
Заключение
Цель данной курсовой работе заключалось в составлении руководства по эксплуатации сортировочного конвейера «TP-CPC».
Изначально были определены важность и актуальность документа и устройства, к которому прилагается документ.
В работе был проведен анализ и выполнен расчет работы конвейера «TP-CPC». Был выбран подходящий ПЛК, ARDUINO UNO, и выбран подходящий для данной задачи язык релейно-контактной логики. Данный язык позволяет быстро находит ошибки в логике работы устройства. Затем была составленная структурная схема, совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними
После анализа работы конвейера была составлена таблица истинности и временная диаграмма работы мотора конвейера. Эти приложения позволили составить цепи релейной логики в соответствии с заданием.
После того как разработки логики конвейера было разработано руководство по эксплуатации. РЭ описывает работу устройства, как правильно вести себя в аварийных ситуациях.
В итоге цель данной курсовой работы была достигнута.
Данная курсовая работа в последствии может использоваться как методический материал при изучении таблиц истинности, языка релейно-контактных диаграмм, синтеза САУ.
Список литературы
1. Берсекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. М.: Наука. 1987. — 320 с.
2. Карпов Ю.Г. Терория автоматов: учебник для вузов. — Спб : Питер, 2002 — 206 с.
3. Минаев И.Г., Самойленко В.В. Программируемые логические контроллеры: практическое руководство для начинающего инженера. АГРУС, 2009 — 100 с.
4. Мишель Ж. Программируемые контроллеры: архитектура и применение. М.: Машиностроение, 1992.
5. Парр Э. Программируемые контроллеры : руководство для инженера — М. : Бином ; Лаборатория знаний, 2007. — 516 с.
6. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования — М. : СОЛОН-Пресс, 2004. — 246 с.
7. Шалыто А.А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов.
8. ГОСТ 2.601-2006 Эксплуатационные документы. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации(МГС). — Взамен ГОСТ 2.601-95; введен 2006 — 02 — 2. Москва 2006.— 32 с.
9. ГОСТ 19.101-77 Виды программ и программных документов. Государственный стандарт союза ССР. Москва: Изд-во стандартов, 1982. — 4 с.
10. ГОСТ 19.105-78 Общие требования к программным документам. Государственный стандарт союза ССР. Москва: Изд-во стандартов, 1987 — 2с.
11. ГОСТ 19.505-79 Руководство оператора. Требования к содержанию и оформлению. Государственный стандарт союза ССР. Москва: Изд-во стандартов, 1987 — 2с.
12. ГОСТ 19.508-79 Руководство по техническому обслуживанию. Требования к содержанию и оформлению. Государственный стандарт союза ССР. Москва: Изд-во стандартов, 1987 — 2с.
13. ГОСТ 34.003-90 Автоматизированные системы. Термины и определения. Государственный стандарт союза ССР. Москва: Изд-во стандартов, 1990 — 23 с.
14. ГОСТ 34.201-89 Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем. Государственный стандарт союза ССР. Москва: Изд-во стандартов, 1989 — 10 с.
15. Руководящий документ по стандартизации 50-34.698-90 Автоматизированные системы требования к содержанию документов. URL: http://www.prj-exp.ru/gost/rd_50-34-698-90.php
16. Википедия — свободная энциклопедия. Руководство пользователя. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Руководство_пользователя Дата обращения: 03.05.2015
17. АСУ ТП обозначает автоматизацию технологических процессов — портал по автоматике. — Справочник инженера по АСУ ТП Федорова Ю.Н. — URL: http://automation-system.ru/spravochnik-inzhenera.html Дата обращения : 29.04.2015
