Разработка системы автоматического управления приводом фрезерного станка

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
1.1 Общие сведения о промышленных роботах 6
1.2 Описание и анализ робототехнического комплекса сортировки материалов 19
1.3 Постановка задачи 23
2. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТ И РАЗРАБОТКА СХЕМ АСУ 24
2.1 Выбор технических средств 24
2.2 Требования к системе управления 31
2.3 Разработка функциональной схемы автоматизации 34
2.4 Разработка принципиальной электрической схемы 36
2.5 Структурная схема системы управления 38
3. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АСУ 40
3.1 Моделирование системы 40
3.2 Монтаж и характеристики технических средств 46
3.3 Разработка алгоритмического и программного обеспечения системы автоматизации 52
3.4 Проектирование человеко-машинного интерфейса автоматизированной системы управления 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
ПРИЛОЖЕНИЕ А 64
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
ПРИЛОЖЕНИЕ В 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 67

Весь текст будет доступен после покупки

Современный этап развития промышленности характеризуется интенсивной автоматизацией и роботизацией производственных процессов. Особое внимание уделяется созданию гибких и высокопроизводительных робототехнических комплексов, способных выполнять сложные технологические операции с минимальным участием человека. Одним из ключевых направлений является автоматизация процессов сортировки материалов, которая широко применяется в металлургии, переработке отходов, пищевой и фармацевтической промышленности. Актуальность данной темы обусловлена необходимостью повышения точности, скорости и надёжности сортировки при одновременном снижении эксплуатационных затрат и влияния человеческого фактора.
Несмотря на наличие разнообразных решений в области автоматизации, многие предприятия до сих пор используют устаревшее оборудование или частично автоматизированные системы, что ограничивает их производительность и конкурентоспособность. В этой связи разработка современного робототехнического комплекса сортировки с применением передовых технических средств и эффективной системы управления представляет собой важную научно-техническую задачу.
Целью настоящей работы является разработка и исследование автоматизированной системы управления робототехническим комплексом сортировки материалов, обеспечивающей высокую точность, гибкость и устойчивость функционирования в условиях изменяющейся номенклатуры объектов сортировки.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
Провести анализ существующих типов промышленных роботов и систем сортировки.
Выбрать и обосновать состав технических средств робототехнического комплекса.
Разработать функциональную и принципиальную электрическую схемы системы автоматизации.
Спроектировать структурную схему системы управления и человеко-машинный интерфейс (HMI).
Создать алгоритмическое и программное обеспечение для управления процессом сортировки.
Выполнить моделирование работы системы и оценку её характеристик.
Объектом исследования является процесс автоматизированной сортировки материалов на базе промышленного робота.
Предметом исследования выступает система управления робототехническим комплексом, включающая аппаратные и программные компоненты.
В ходе выполнения работы использовались следующие методы исследования:

Весь текст будет доступен после покупки

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Общие сведения о промышленных роботах
Роботы как новый класс машин появились в конце 30-х годов прошлого столетия. Первым термин «робот» употребил чешский писатель Карел Чапек в 1920 г. в произведении о механических людях. Смысловая нагрузка этого термина была определена чешским словом robota, означающим работу. Однако изначально применение роботов носило характер развлечений и никак не связывалось с возможностью их промышленного использования, чем и определялось стремление придать им внешний вид аналогичный внешности человека.
Промышленные роботы в Советском Союзе серийно впервые стали выпускать в 1972 1973 гг. [1]. В период с 1980 по 1981 года уже выпускалось примерно 50 различных моделей роботов. В то время рост темпов разработок и серийного выпуска промышленных роботов был характерен для всех промышленно развитых стран.
Не останавливаясь на предыстории вопроса формирования предпосылок создания промышленных роботов, назовем сразу их основную задачу. Основная задача промышленных роботов заключается в комплексной автоматизации производства [2-4]. Суть комплексной автоматизации состоит в автоматизации различных видов деятельности, т.е. как автоматизации процессов по совершению полезной работы, связанной с затратами механической энергии, так и автоматизация операций по сбору, переработке и передачи информации, выработке на основании этой информации управляющих воздействий, т.е. процессов управления, связанных с использованием «интеллекта». Подтверждения тому проявятся уже при рассмотрении вопросов классификации. Названия отдельных групп робототехнических систем отображают те задачи, для решения которых они предназначены.
В рассуждениях об особенности этого класса машин, в первую очередь, следует отметить их назначение, обусловленное решением только что рассмотренной задачи – комплексной автоматизации. Еще одной важной структурной особенностью является, как правило, незамкнутость кинематической цепи, что обуславливает определенные дополнительные требования к приводам этих машин. При этом, в процессе функционирования кинематическая структура этих машин способна изменяться с точки зрения количества кинематических пар и их подвижности. Так, например, в процессе торможения подвижная кинематическая пара может стать неподвижной. Помимо широты диапазонов скоростей и перемещений этих машин, а так же точности, отметим режимы функционирования приводов, которые, как правило, работают в переходных режимах, чередующих разгоны и торможения.
По поводу основной проблемы роботизации производства скажем, что основное содержание этого вопроса связано с надлежащей технологической подготовкой предприятия. Основным моментом в данном контексте, помимо всех остальных, которые связаны с подготовкой обслуживающего персонала, заменой оборудования и др., является формирование самого технологического процесса с участием этих машин.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Дмитриев, Д. В. Промышленная робототехника : учебник для вузов / Д. В. Дмитриев, А. С. Кулабухов. – М. : Лань, 2023. – 320 с.
2) Колотилов, Ю. В. Автоматизация производственных процессов : учебное пособие / Ю. В. Колотилов, И. А. Шаповалов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : НИЦ ИНФРА-М, 2022. – 288 с.
3) Сидоров, П. А. Робототехнические системы в промышленности: проектирование и внедрение / П. А. Сидоров. – СПб. : Политех-пресс, 2021. – 240 с.
4) Петров, М. А. Программирование промышленных роботов : учебное пособие / М. А. Петров, Е. В. Лебедева. – М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. – 196 с. – Режим доступа: https://bmstu.ru/upload/iblock/1a7/petrov_ programmirovanie_promyshlennykh_robotov.pdf
5) Гришин, А. А. Системы автоматизации с применением ПЛК : практикум / А. А. Гришин, О. В. Мельников. – М. : Горячая линия – Телеком, 2020. – 208 с.
6) Брюханов, В. Н. Основы автоматики и систем управления : учебник для вузов / В. Н. Брюханов, А. В. Скворцов, С. В. Яковлев. – М. : Академия, 2021. – 272 с.
7) Ключев, В. И. Теория электропривода : учебник / В. И. Ключев, А. В. Терехов. – М. : Высшая школа, 2020. – 400 с. – ISBN 978-5-06-004567-8.
8) Новиков, Ю. Н. Промышленные контроллеры: принципы построения и программирование / Ю. Н. Новиков, А. А. Козлов. – М. : ДМК Пресс, 2022. – 352 с.
9) Федоров, А. А. Современные системы человеко-машинного интерфейса в промышленной автоматике / А. А. Федоров // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2023. – № 4. – С. 12–18. – Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=51234567

Весь текст будет доступен после покупки