Автоматизация технологических процессов

Исполнительные механизмы АЗУ:
- электродвигатель вибратора - ЭМ;
- шаговый двигатель поворотного устройства - ШД;
- пневмопривод толкателя 5 – ПТ1;
- пневмопривод отсекателя 7 – ПО1;
- пневмопривод отсекателя 13 – ПО2;
- пневмопривод зажима 13 – ПЗ1.
Начала-окончания циклов программы задаются выдержками времени.
Циклограмма представлена в приложении В.

Разработка схемы управления АЗУ
Т.к. имеется небольшое количество устройств ввода-вывода, а также достаточно большое количество временных выдержек, схему управления можно организовать;
- на логических элементах с применением тактов;
- на реле с полупроводниковыми выходами;
- на контроллере низшего уровня («программируемом реле») с полупроводниковыми выходами.
Применение полупроводниковых выходов необходимо для увеличения срока службы из-за большого количества команд включения-отключения.
Выбираем для разработки вариант с программируемым реле. Его преимущества:
- простота изготовления;
- простота изменения программы и схемы;
- наращиваемость системы (с помощью модулей расширения);
- простота тиражирования программы.
В качестве такого применяем Zelio Logic типа SR2B202BD производства Шнейдер Электрик и его пакет для разработки программ ZelioSoft2 v5.2, доступный для бесплатного скачивания с сайта Шнейдер Электрик.
Краткие характеристики SR2B202BD:
- встроенный дисплей;
- напряжение питания =24В;
- количество входов – 12;
- количество выходов – 8 (транзисторные).
Входные и выходные устройства подключаются на соответствующие входы и выходы реле.
Функциональная схема представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 Функциональная схема
Программа представлена в приложении Г.
Расчёт параметров АЗУ
Ёмкость бункера
Произведём расчёт ёмкости и габаритов бункера из расчёта его автономной работы в течение 10 минут. Согласно исходным данным, производительность станка – не менее 1000шт/час.
Производительность АЗУ должна выбираться с запасом по отношению к производительности станка:
QАЗУ=(1,15…1,2)QСТ=(1,15…1,2) · 1000=1150…1200шт/час.
Принимаем QАЗУ=1200шт/час.
Тогда ёмкость бункера определяется по формуле:


Отсюда
Произведём расчёт объёма и габаритов бункера:


=0,58 [1].
Тогда
.
Если принять бункер кубической формы, то его внутренние габариты (АхВхС) будут равны:
.
Такой бункер не удобен из-за трудности загрузки и большого количества слоёв деталей, что будет препятствовать их подаче. Потому увеличим ширину и длину бункера в 2 раза, высоту уменьшим в 4 раза с учётом габаритов заготовок (она не должна быть меньше максимального размера заготовки) и округлим полученные значения в сторону увеличения.
Получается:
длина А=200мм;
ширина В=200мм;
высота С=30мм.
При разработке конструкции соотношение габаритов может быть изменено.
Скорость захватного органа
Произведём расчёт скорости захватного органа (смотри рисунок 7.1) с учётом принятой производительности QАЗУ=1200шт/час.

Рисунок 7.1 Захват

Согласно циклограмме, время захвата-отпускания заготовки составляет не более 0,12 времени технологического цикла обработки одной заготовки. (Время приблизительное. Точное время определяется после выбора оборудования и изучения его характеристик.)
Соответственно,
Время цикла 1/ QАЗУ=1/1200=8,33·10-4часа=3с.
.
Смещение толкателя l принимаем равным d=10мм. Этого расстояния достаточно для проектирования захватного органа с небольшими нагрузками на поворотные элементы захвата.
Тогда скорость движения толкателя захвата равна
.
Потребляемая мощность АЗУ
Произведём расчёт потребляемой мощности.
Из электрооборудования постоянно в работе только электродвигатель эксцентрикового вибратора.
Для бункера с расчетными габаритами и массой (включая детали), достаточно вибратора с электродвигателем мощностью 75Вт.
Полная потребляемая электрическая мощность асинхронного электродвигателя:

Для маломощного двигателя принимаем:


Отсюда
Оценка срока окупаемости разработки
Нормативный коэффициент эффективности дополнительных капиталовложение .
Окупаемость АЗУ определим по формуле: ,
где - капитальные затраты на создание;
- экономия по себестоимости;
,
где - затраты на проектирование,
- затраты на материалы и комплектующие,
- затраты на изготовление,
- затраты на пусконаладочные работы.
,
где - время проектирования системы;
- число задействованных конструкторов;
- зарплата одного конструктора.
Принимаем:
, , . Тогда

Принимаем:
,, . Тогда


,
где - длительность расчетного периода;
- число одновременно высвобжденных рабочих;
- зарплата рабочего;
- количество смен.
Принимаем:
=12мес; =1чел;=45000руб;=2 смены.
Тогда
=1080000руб

.
Полученное значение окупаемости гораздо меньше норматива, значит, применение данной АЗУ можно считать экономически эффективным.

Список литературы
1 А.А. Иванов, А.А. Москвичёв, А.Р. Кварталов Проектирование нестандартного автоматического оборудования: Учеб. пособие/ НГТУ, Нижний Новгород, 2004
2 Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник под общей редакцией И.А. Клусова – М.:Машиностроение, - 1972.
3 Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. М.:Машиностроение, - 1977.
4 Усенко Н.А. Автоматические загрузочно-ориентрующие устройства. М.:Машиностроение, - 1977.
Приложение А. ББЗУ

Приложение Б. ВБЗУ
Приложение В. Циклограмма
Приложение Г. Программа контроллера

























Группа Изм Лист № документа Подпись Дата Разраб. ----------

АЗУ для подачи ступенчатого валика в позицию сборки Лит. Лист Листов Руковод. ----------- 2 32
ВУЗ

Группа Лист 4 Изм Лист № документа Подпись Дата