Система автоматизації розвантаження промислової лінії

Харсун, Владислав Ігорович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6376

Title:	Система автоматизації розвантаження промислової лінії
Authors:	Зубко, Ігор Анатолійович Харсун, Владислав Ігорович
Issue Date:	Jun-2022
Abstract:	Було розроблено структурну схему управління пристроєм розвантаження лінії нарізання заготовок. Для реалізації цієї мети було спроектовано інтерфейсну частину блоку та сам блок функціональних вузлів пристрою (функціональну частину). При виконанні завдання було зроблено висновок що автоматизація виробництва виконана запропонованим методом зменшує затрати часу та покращує ефективність лінії. Автоматизація промисловості на даний момент є незаперечним фактом, але його потрібно розглядати з двох сторін. Використання промислових роботів у виробництві може оптимізувати ефективність, в той же час ведуться дебати про скорочення ролі людини в управлінні роботами, що теж має свої недоліки.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6376
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Б_151_2022_Харсун.pdf Restricted Access		3.59 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦІЇ РОЗВАНТАЖЕННЯ
ПРОМИСЛОВОЇ ЛІНІЇ

Виконав: студент 4 курсу, групи АКІТС-2099
спеціальності 151 – Автоматизація
та комп’ютерно-інтегровані
технології
Харсун В.І.
(прізвище та ініціали)
Керівник Зубко І.А.
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)

Черкаси 2022 року

ЗМІСТ
ВСТУП .......................................................................................................... 4
1 АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ ТА ВИБІР МЕТОДУ РЕАЛІЗАЦІЇ
ТЕМИ ПРОЄКТУ. ...................................................................................... 14
2 СХЕМА УПРАВЛІННЯ ПРИСТРОЄМ РОЗВАНТАЖЕННЯ
ПРОМИСЛОВОЇ ЛІНІЇ .............................................................................. 26
2.1 Розробка структурної (функціональної) схеми пристрою. ............ 26
2.2 Вибір елементної бази пристрою..................................................... 28
2.3 Розробка електричної принципової схеми пристрою. .................... 38
2.4 Розрахунок енергії споживання. ...................................................... 50
2.5 Розрахунок надійності пристрою. ................................................... 52
2.6 Опис роботи схеми пристрою. ......................................................... 55
2.7 Розробка методики налагодження схеми. ....................................... 56
ВИСНОВОК ............................................................................................... 57
Список використаної літератури. .............................................................. 58

ЧДТУ.222087.001.ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Харсун Літ. Арк. Акрушів
Перевір Зубко Розробка схеми управління 3 60
Реценз. пристроєм розвантаження

промислової лінії Кафедра РСКС
Н. Контр. Пояснювальна записка Група АКІТС-2099
Затверд.

ВСТУП
Гнучкість виробництва – це його здатність робити широку
номенклатуру виробів і швидко і економічно здійснювати перехід від
випуску одного до випуску іншого типу виробів.
Відповідно до цього гнучке виробництво повинне мати наступні три
властивості:
- робити широку номенклатуру виробів;
- швидко і економічно переходити від випуску одного до випуску
іншого типу виробів в межах встановленої номенклатури;
- допускати зміни номенклатури виробів, що випускаються, без
зміни його технологічного оснащення.
Гнучке автоматичне виробництво (ГАВ) – це інтегроване
автоматичне виробництво широкої номенклатури виробів, що має
здатність автоматично переходити від випуску одного до випуску іншого
типу виробів в межах встановленої номенклатури і допускаючи зміну цієї
номенклатури без зміни його технологічного оснащення.
ГАВ створюються на рівні ділянки, цеху і навіть цілого підприємства
і покликані забезпечити:
- скорочення циклу виготовлення виробів, передусім, за рахунок
зменшення часу виконання контрольних, транспортних і складських
операцій і міжопераційних пролежувань, що становить загалом до 95%
тривалості циклу виготовлення;
- підвищення безперервності виробництва і використання
устаткування за рахунок організації роботи в другу і третю зміни без участі
робітників і обслуговуючого персоналу;
- зменшення тяжкості і підвищення продуктивності праці; при досить
надійній роботі устаткування і хорошої стійкості інструменту ГАВ
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

забезпечує підвищення продуктивності праці в 3-5 разів в порівнянні із
звичайним виробництвом;
- скорочення дефіциту робочої сили за рахунок застосування
безлюдної технології і вивільнення при цьому значного числа робітників.
ГАВ реалізується за допомогою виробничих систем, що мають
властивості гнучкості і автоматичності функціонування.
Гнучка автоматична виробнича система (ГАВС) - це виробнича
система, що реалізовує гнучкий автоматичний процес виробництва і є
взаємоузгодженою сукупністю верстатів з числовим програмним
управлінням, промислових роботів, автоматичних транспортних засобів,
автоматичних складів, центрального комп'ютера, що управляє, і
обслуговуючих усі ці засоби працівників.
ГАВС включає наступні види компонентів:
Верстати з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Це верстати,
що мають вбудовані програмні пристрої автоматичного управління,
програми робіт яких складаються на основі чисел, що отримуються
безпосередньо з креслень деталей. Кожен верстат з ЧПУ може обробляти
широку номенклатуру деталей при обмеженому наборі технологічних
методів обробки.
Промислові роботи. Промисловий робот (ПР) - це машина-автомат,
запрограмована на виконання допоміжних і деяких основних виробничих
операцій. За призначенням ПР діляться на:
- виробничі, здійснюючі основні операції технологічних
процесів зварювання, зборки, забарвлення і т. д.;
- транспортні, здійснюючі міжопераційну передачу заготівель,
деталей і виробів, автоматизоване завантаження і розвантаження різного
устаткування, складування виробів і т. д.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Автоматичні транспортні засоби. В якості автоматичних
транспортних пристроїв використовуються: підвісні і підлогові
транспортери; транспортні візки, забезпечені захватними пристроями і
керовані від магнітних шин, прокладених під підлогою відповідно до
траєкторії транспортного шляху; управляються від комп'ютера, точність
позиціонування - до 1 мм.
Автоматичні склади і накопичувачі. Важливою частиною ГАВС є
система зберігання і автоматичного розподілу предметів виробництва. Ця
система, в загальному випадку, включає:
- центральний склад (ЦС), призначений для обслуговування усієї
виробничої системи;
- проміжні накопичувачі (ПН), кожен з яких призначений для
зберігання і автоматичного розподілу сукупності предметів виробництва,
достатньої для безперервної роботи одного або групи обслуговуваних цим
накопичувачем верстатів.
Центральний комп'ютер ГАВС, що управляє. Найважливішим
компонентом ГАВС, який інтегрує її роботу і перетворює її на єдине ціле, є
центральний комп'ютер, що управляє, зі своїм оснащенням. Він виконує
наступні функції:
- оперативне планування роботи усієї ГАВС відповідно до програми
виробництва, що задається вищим рівнем управління;
- зберігання, пошук і передачу в локальні пристрої управління
відповідних оброблюваним деталям програм роботи верстатів з ЧПУ;
- координацію роботи усіх компонентів ГАВС і оптимізацію режиму
її роботи;
- збір інформації і контроль усіх супутників, що знаходяться в
системі, з деталями під час їх переміщення;
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- управління рухом супутників з деталями за передбаченою
технологією і оптимізацію завантаження верстатів;
- управління вимірювальними установками, вимір припусків і
визначення числа переходів при чорновій обробці деталей;
- управління установками технічного контролю і видача інформації
про параметри виробу;
- контроль і видача інформації про стан верстатів і інших пристроїв
системи; виявлення помилок і їх оцінка на усіх робочих позиціях системи,
недопущення аварійних ситуацій;
- підготовка і видача документованої інформації про результати
роботи системи.
Працівники ГАВС. Створення ГАВС призводить до двох істотних
наслідків: в порівнянні із звичайним виробництвом у декілька разів
скорочується необхідне число працівників; змінюється характер праці
працівників.
При цьому можна виділити наступні основні професії працівників
ГАВС:
- оператори, які повинні мати досить високу кваліфікацію для
обслуговування складного устаткування і його наладки;
- допоміжні робітники, що здійснюють підготовку деталей і
інструменту для запуску в систему; вимоги до кваліфікації цих працівників
є відносно невисокими;
- допоміжні робітники, що здійснюють прибирання стружки і
підтримку чистоти в приміщеннях; вимоги до кваліфікації цих працівників
є дуже низькими;
- технологи-програмісти у тому випадку, якщо розробка програм
верстатів з ЧПУ здійснюється безпосередньо у рамках ГАВС; ці
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

працівники повинні мати найбільш високу кваліфікацію і число їх
відносно невелике.
Види гнучких автоматичних виробничих систем
За змістом технологічного процесу, що реалізовується, і виду
вироблюваних виробів можна виділити наступні види ГАВС :
- по механічній обробці: призматичних або корпусних деталей, тіл
обертання, зубчастих коліс і т. д.;
- по виготовленню друкованих плат;
- по зборці: виробів машинобудування (підшипники, вузли і т.д.),
механічних приладів (годинник і т. п.), виробів радіоелектронної
апаратури.
Нині найбільшого поширення набули ГАВС по механічній обробці.
За величиною системи і кількістю наявних в ній верстатів усе ГАВС
можна розділити на наступні види:
Гнучкий автоматичний модуль (ГАМІР) - це ГАВС, що містить від 1
до 3 верстатів з ЧПУ і внутрішній накопичувач, що зберігає запас
предметів виробництва не менше, чим на 8 ч роботи.
ГАМІР забезпечує безлюдну технологію впродовж зміни і тому
повинен мати усі пристрої, які гарантують надійне протікання усього
процесу і високу якість виробів, а саме:
- накопичувач заготовок достатньої місткості; автоматичну доставку
деталей на робочу позицію верстатів;
- автоматичний затиск деталей на верстаті;
- повністю автоматичний цикл обробки;
- автоматичний контроль якості виробів вимірами в процесі обробки
або на вбудованій в модуль вимірювальній станції;
- накопичувачі інструменту на усіх верстатах;
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- діагностичну систему спостереження за зносом або поломкою
інструменту з подачею сигналів на корекцію або заміну;
- діагностичну систему спостереження за функціонуванням
верстатів, транспортної системи і системи управління.
ГАМІР має предметну спеціалізацію при досить широкій
номенклатурі виробів і обслуговується одним оператором. ГАМІР
застосовуються як мінімальні ГАВС, що створюються на перших етапах
впровадження ГАВ в існуючих виробничих системах, і як типовий модуль,
використовуваний в комбінації з іншими модулями для створення більших
ГАВС.
Гнучка автоматична ділянка (ГАД) - це предметно або технологічно
спеціалізована ГАВС, що складається або з декількох ГАМІР, або з 6-8
безпосередньо об'єднаних в систему верстатів з ЧПУ, транспортно-
складської системи і комп'ютера. По своїх виробничих можливостях ГАД
приблизно еквівалентний звичайній адміністративно відособленій ділянці.
При модульній побудові ГАД транспортно-складська система має декілька
рівнів обслуговування з різними проміжними накопичувачами. Управління
ділянкою теж будується за ієрархічним принципом. Обслуговуючий
персонал потрібно для періодичного огляду верстатів і обчислювальної
техніки, для підготовки деталей і їх установки на верстати, для
спостереження за ходом робочого процесу.
Гнучкий автоматичний цех (ГАЦ) - це предметно спеціалізована
ГАВС, що складається або з декількох технологічно або предметно
спеціалізованих ГАД, або з сукупності безпосередньо об'єднаних в систему
верстатів з ЧПУ і інших необхідних компонентів.
По своїх виробничих можливостях ГАЦ приблизно еквівалентний
звичайному цеху. Номенклатура оброблюваних деталей відносно широка і
майже не обмежена по малих структурних відхиленнях. Хід робочого
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

процесу усієї системи встановлюється довільно, включаючи численні
допоміжні і обслуговуючі операції. Послідовність обходу верстатів
оптимізується з урахуванням технологічних вимог і завантаження
верстатів. Оператори лише періодично спостерігають за ходом роботи
системи, усувають несправності і підтримують усі пристрої в необхідному
стані.
Гнучкий автоматичний завод (ГАЗ) є вищою формою гнучкої
автоматизації виробництва. Її створення має бути засноване на якісно
новій концепції проектування з урахуванням того, що управління
устаткуванням і його обслуговування будуть покладені не на людину, а на
машини. При цьому устаткування ГАЗ повинне забезпечити раціональне
виконання усіх функцій обробки, зборки, контролю і транспортування
виробів, а також його швидку переналадку на випуск нової продукції. Воно
повинне мати високу універсальність, взаємозаміну і надійність роботи.
По виду систем управління усе ГАВС можна розділити на ГАВС з
прямим управлінням верстатів від центрального комп'ютера і з
комбінованим управлінням, при якому верстати з ЧПУ, роботи і складські
системи мають власні мікропроцесорні системи управління, якими
управляє центральний комп'ютер.
По мірі пристосування до реальних ситуацій ГАВС діляться на:
- прості, в яких можливості оптимізації режимів обробки відсутні або
дуже незначні;
- адаптивні, в яких режими обробки і кількість проходів
оптимізуються з урахуванням величини припуску, зносу інструменту і
інших чинників.
Організація гнучких автоматичних виробничих систем
Організація ГАВС - це процес створення і вдосконалення ГАВС.
Кожна конкретна ГАВС призначена для виробництва цілком певної
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

номенклатури виробів, а її структура істотним чином визначається
конкретними умовам виробництва на відповідному підприємстві. Проте,
процес створення ГАВС може типізуватися, і відповідно до цього можуть
бути виділені наступні його типові етапи.
Конструктивно - технологічна класифікація виробів. Відмітною
особливістю цієї класифікації є значно глибша, ніж в звичайному
виробництві, диференціація конструктивно-технологічних ознак виробів
аж до виділення елементарних поверхонь, робочих переходів необхідного
набору інструментів для обробки і необхідних пристроїв для закріплення
деталей на верстатах. В результаті такої класифікації усі аналізовані деталі
розбиваються на групи однорідних деталей, кожна з яких об'єднується в
одну показну деталь з деякими укрупненими параметрами.
Встановлення конкретної номенклатури виробів, для виготовлення
яких створюватиметься ГАВС. Ця номенклатура може включати одну або
декілька груп виробів і формується з урахуванням необхідної
конструктивно-технологічної близькості виробів, обсягів їх випуску, вимог
високої продуктивності і точності виготовлення.
Розробка укрупненої структури технологічного процесу
виготовлення встановленої номенклатури виробів. При цьому складається
загальна схема технологічного процесу виготовлення усіх деталей цієї
номенклатури, т. е. розробляється узагальнена типова технологія з
урахуванням забезпечення необхідної гнучкості, продуктивності
і ефективності виробництва.
Вибір технологічного оснащення ГАВС. При цьому спочатку на
основі укрупненої структури технологічного процесу формуються загальні
вимоги до необхідного набору верстатів, а потім формуються вимоги до
окремих верстатів з ЧПУ і вибирається оптимальне їх число з урахуванням
раціональної міри концентрації операцій на окремих верстатах,
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

забезпечення автоматичності процесу виготовлення виробів, необхідної
міри гнучкості виробництва і економічної ефективності усієї ГАВС.
Розробка детальної структури технологічного процесу виготовлення
виробів кожного виду встановленої номенклатури. Проектування
технологічного процесу обробки деталей на верстатах з ЧПУ вимагає не
лише ретельної розробки загальної структури технологічного процесу, але
і детальної розробки структури кожної операції аж до робітників і
допоміжних ходів. При цьому необхідно: провести аналіз варіантів
обробки різних елементарних поверхонь деталі; визначити оптимальні
режими обробки; визначити набір інструментів і послідовність їх
використання в кожній операції обробки деталі; визначити і угрузати з
системою координат верстата траєкторії автоматичного руху інструментів.
Розробка програм роботи верстатів з ЧПУ. На цьому етапі
розробляються програми, що управляють, для виконання кожної операції
обробки деталі. Програма, що управляє, складається з окремих кадрів,
кожен з яких визначає послідовність виконання певних дій робочих
органів верстата. При цьому виділяють наступні основні дії: початок
роботи (включення верстата); пошук і зміна інструменту, переміщення
інструменту по прямолінійній ділянці траєкторії; переміщення інструменту
по криволінійній ділянці траєкторії; кінець програми (виключення
верстата).
Розробка просторового планування ГАВС і загальної структури її
транспортно-складської системи. При цьому здійснюється: аналіз
оптимального розміщення верстатів з ЧПУ; аналіз можливих варіантів
побудови і розміщення центрального складу і проміжних накопичувачів
ГАВС; аналіз характеру і інтенсивності транспортних потоків в системі;
вибір найбільш раціонального варіанту просторового планування і
транспортно-складської системи ГАВС.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Вибір складу промислових роботів і транспортно-складського
устаткування ГАВС. Цей етап тісно пов'язаний з попереднім і виконується
практично одночасно з ним.
Розробка програм роботи промислових роботів і транспортно-
складського устаткування.
Розробка моделі і алгоритмів функціонування усієї ГАВС. У основі
розробки загальної моделі функціонування ГАВС лежить принцип
інтеграції: потоку предметів виробництва, потоку інструментів і потоку
інформації. При цьому розробляються не алгоритми функціонування
кожної одиниці устаткування ГАВС, а алгоритми взаємодії і координації
роботи усіх одиниць устаткування ГАВС.
Вибирання засобів обчислювальної техніки для центральної системи
управління ГАВС.
Розробка програмного забезпечення управління усієї ГАВС.
Програмне забезпечення ГАВС повинне забезпечувати роботу системи в
реальному масштабі часу з можливістю встановлення наступних режимів :
повністю автоматичне управління від центрального устаткування;
автономне ручне комп'ютера; автономне мікропроцесорне управління
кожною одиницею управління з індивідуальних пультів управління
кожною одиницею устаткування.

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1 АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ ТА ВИБІР МЕТОДУ
РЕАЛІЗАЦІЇ ТЕМИ ПРОЄКТУ.

Згідно теми проекту необхідно, розробити електричну схему
управління пристроєм розвантаження лінії нарізання заготовок
Основними вимогами до такого пристрою є його висока чутливість,
також він не повинен спрацьовувати при змінах навколишнього
середовища (зміни магнітного поля, сонячного та теплового
випромінювання, та інше), пристрій повинен мати невисоку вартість,
відповідати вимогам техніки безпеки та екологічності, що на даний момент
є дуже актуальним.
Аналіз роботи пристрою автоматичної передачі виробу.
Для реалізації цього пристрою необхідно вибрати 3 двигуни АДКЗР:
М1 – АДКЗР, виконує переміщення крану вгору та вниз.
М2 – АДКЗР, виконує переміщення крану вперед та назад.
М3 – АДКЗР, виконує стискання і розтискання тисків крану.
В даній схемі присутні 35 датчиків:
Д1 – датчик нульового положення крану.
Д2 – датчик положення крану зверху.
Д3 – датчик положення крану знизу.
Д4 – датчик тиски зажаті.
Д5 – датчик тиски розжаті.
Д6-Д14 – датчики положення крану над ящиками на лініях.
Д15-Д23 – датчики наявності ящика на лінії.
Д24-Д32 – датчики наповненості ящика.
Д33 – датчик наявності пустих ящиків на складі.
Д34 – датчик положення крану над ящиком на складі.
Д35 – датчик положення крану над конвеєром.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.1 – Загальна схема пристрою
Управління автоматичними режимами роботи обладнання
реалізується за допомогою багатотактних схем. Найпоширенішими є три
способи реалізації таких схем: на логічних елементах, мультиплексорах та
тригерах. Функції управління і матрицю вхідних сигналів виводяться за
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

допомогою графів переходів, які відображаюсь стани схеми. Матриця
вхідних даних складається стовпчик за стовпчиком у наступному порядку:
Для кожного стовпчика матриці вказується відповідний йому стан на
граф переході.
Перевіряється, яка змінна при переході з поточного стану в
наступний не змінюється і елементом матриці стає значення цієї змінної.
Якщо значення проміжної змінної при переході з одного стану в
інший змінюється з 0 на 1, то елементом матриці стає вхідна змінна, що
викликає цей перехід. Якщо проміжна змінна змінюється з 1 на 0, то
елементом матриці стає інверсія вхідної змінної, що викликає цей перехід.
Для мінімізації функцій, що описують роботу комбінаційних
пристроїв розроблено метод карт Карно.
Карта Карно зменшує потребу в обширних обчисленнях,
використовуючи перевагу людської можливості розпізнавання шаблонів,
дозволяє швидке розпізнавання і виключення потенційних станів.
В карті Карно змінні переносяться (зазвичай з таблиці істинності) і
впорядковуються згідно з принципами коду Грея, в якому тільки одна
змінна змінюється при переході між сусідніми квадратами. Коли таблиця
згенерована і у відповідні комірки записані вихідні значення, дані
організовуються в найбільші можливі групи, що містять 2n
комірок
(n=0,1,2,3...). Далі, працюючи з цими групами, отримують мінімізовану
функцію.
Отримання точних даних від різного обладнання, контролерів, ваг,
лічильників та передача їх до обліково-бухгалтерської системи
підприємства (SAP, BAAN, 1С). До подібної важливої інформації
відносяться різні якісні показники цифрових датчиків, змінні звіти,
кількість виробленої продукції та ін.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

— Можливість оперативної зупинки конвеєрної лінії (а також
окремого конвеєра та частини лінії) за командами з АРМ диспетчера або за
командами з блоку керування конвеєром — із забезпеченням необхідної
послідовності включення та вимкнення механічних елементів конвеєра
— Високий рівень захисту роботи конвеєрних ліній. У різних
екстрених ситуаціях (знімання огорожі, сходження стрічки,
спрацьовування датчика температури, зниження швидкості та ін.)
відбувається автоматична екстрена зупинка конвеєра
— Надходження всієї інформації безпосередньо на АРМ диспетчера,
куди потраплятимуть дані про аварійну індикацію захисних відключень,
про оперативну індикацію режиму роботи, швидкість самої стрічки тощо.
— Відсутність пошкоджень матеріалу, продукції: повний контроль
над лінійним прискоренням та уповільненням конвеєра попереджає
падіння та зісковзування виробів зі стрічки конвеєра
Ведення щодобових та створення історичних протоколів про
значення технологічних параметрів та роботу технологічного обладнання,
перегляд таких даних та їх подальший друк.
Візуалізація технологічного процесу на автоматизованому робочому
місці диспетчера. Вся необхідна інформація відображається у цифровому
та графічному вигляді
—Побудова багаторівневої архітектури системи, можливість
дистанційного моніторингу та управління обладнанням через мережу
(LAN/INTERNET)
- Управління супутнім обладнанням та контроль його стану
(загазованість, датчики пожежної сигналізації, моніторинг провітрювання
та ін.).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

— Наділення звуковим сигналізаційним керуванням (аварійним,
попереджувальним, викликальним тощо) конвеєрів та всіх видів
конвеєрних ліній
- Економія електроенергії: швидкість руху стрічки встановлюється
на найоптимальнішому рівні потреб виробництва
— Надійний запуск конвеєрних ліній, що виключає завал місць
перевантажень та передбачає повний контроль швидкості стрічок
— Ведення добових та формування історичних протоколів аварійних
повідомлень із зазначенням дати, часу та характеру ч/п
— Підвищення якості виробів, зниження кількості шлюбу,
відбраковування, виключення фактів розкрадання та повернення продукції
— Місцеве автоматизоване керування конвеєром, яке здійснюється з
блоку керування конвеєром (АРМ оператора)
— Автоматичне керування обладнанням конвеєрних ліній у
ручному, дистанційному та автоматичному режимах
— Екстрене зупинення обладнання, наприклад, при зміні швидкості
руху стрічки
- Повний всебічний контроль стану технічного обладнання
- Протоколізація дій диспетчера
- Скорочення ручної праці.
Конвеєрні лінії мають протиаварійне автоматичне керування. Їх
параметри безпеки входять, зокрема, сигналізація і гучномовний зв'язок.
Системи автоматизації технологічних процесів можуть проводити
самодіагностику та самотестування.
Автоматизована система управління та контролю конвеєрних ліній,
розроблена компанією «ЦКТ», може бути використана на промислових
підприємствах різної галузевої приналежності: починаючи від
виробництва продуктів харчування, деталей та виробів та закінчуючи
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

металургійними комбінатами та іншими підприємствами, у технологічних
процесах яких беруть участь конвеєрні лінії.
Функціональні особливості
До складу основного обладнання для автоматизації конвеєрів
входять різні цифрові датчики (оптичні датчики, газоаналізатори та ін),
керовані пристрої, АРМ оператора (комп'ютер), програмне забезпечення та
бази даних.
Аварійне відключення приводу конвеєра повинно здійснюватися при
зниженні швидкості стрічки до 75% від номінальної, при обриві стрічки,
при пуску, що затягнувся, при завалі перевантажувального пункту і т.п.
Рішення з автоматизації конвеєрних ліній побудовано настільки
гнучко, що його можна змінювати у процесі експлуатації. Це справедливо
для всіх загальних налаштувань конвеєрної лінії, а також індивідуальних
налаштувань для кожного конвеєра, що унеможливлює несанкціонований
доступ. Налаштування системи може підлаштовуватись під конфігурацію
конвеєрних ліній.
Автоматизований блок управління конвеєром (БУК) функціонує як
проектно-компоноване рішення під конкретне підприємство — користувач
сам може вибирати кількість сигналів, що обробляються, виходячи з
конкретних технічних характеристик кожного конвеєра. Відповідне
виконання БУК визначається залежно від розташування конвеєра.
Наприклад, для рудника це буде блок управління конвеєром у
вибухозахищеному виконанні. Складовою кожного БУК є спеціалізоване
програмне забезпечення. У ньому повноцінно реалізовано весь спектр
функцій керувати різними типами конвеєрів.
Результати від застосування продукту
Впровадження вдосконаленого комплексу АУК.1М у порівнянні з
базовою апаратурою дозволяє істотно поліпшити ряд важливих техніко-
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

економічних показників, а саме: знизити питомі показники енергоємності і
матеріаломісткості за рахунок введення ряду додаткових функцій
(забезпечення управління окремим конвеєром пульті управління,
можливість управління одиночним конвеєром без пульта управління та ін),
капітальні витрати за рахунок заміни дорогого контрольного кабелю
телефонним кабелем; зменшити витрати на автоматизоване управління
конвеєрними лініями (на одиницю довжини) шляхом збільшення опору
шлейфу ланцюгів сигналізації у 3 рази та витримки часу на запуск
конвеєра у 2 рази; скоротити час простою конвеєрних ліній.
Досвід експлуатації апаратури автоматизованого управління
АУК.1М (удосконаленої та неудосконаленої) показує, що найкраще в
одній конвеєрній лінії використовувати однотипну апаратуру, хоча
можливий варіант змішаного її використання. У будь-якому варіанті при
оцінці ситуації за станом світлової індикації слід особливу увагу звертати
на правильність розшифровки горіння зеленого індикатора в блоці
управління, так як ця інформація для СУ удосконаленого і
неудосконаленого комплексу АУК.1М має розшифровку, що різко
відрізняється. У першому випадку це свідчить про наявність напруги
живлення або справності електродного датчика заштибування під час
роботи конвеєра, а в другому - аварійне відключення, яке виробляється
людиною, що впливає на кабель-тросовий вимикач КТВ-2 або на голі
дроти.
Слід також звертати увагу на різну реакцію цих комплексів під час
замикання на землю проводів 1,2 ланцюгів управління.
Комплекс автоматизованого управління конвеєрними лініями
АУК.2М має аналогічне до вдосконаленого комплексу АУК.1М
призначення та однакову комплектність поставки.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Технічна характеристика комплексу АУК.2М відрізняється від
характеристики удосконаленого комплексу АУК.1М великою кількістю
функцій, що виконуються, витримкою часу на запуск конвеєрної лінії та
одного конвеєра (табл.6.1).
У комплексі АУК.2М передбачено можливість повної
взаємозамінності пульта та блоків управління у зборі (оболонці), а також їх
виїмних частин з аналогічними апаратами вдосконаленого комплексу
АУК.1М.

До додатково введених нових функцій комплексу АУК.2М належать:
автоматизоване керування конвеєрною лінією за сигналами
телемеханіки та технологічних датчиків приймальних пристроїв без
застосування додаткових апаратів контролю;
блокування з попереду технологічним ланцюжком, що стоїть, без
застосування додаткових апаратів контролю;
блокування, яке виключає роботу конвеєра при несправності блок-
контакту пускача;
Впровадження вдосконаленого комплексу АУК.1М у порівнянні з
базовою апаратурою дозволяє істотно поліпшити ряд важливих техніко-
економічних показників, а саме: знизити питомі показники енергоємності і
матеріаломісткості за рахунок введення ряду додаткових функцій
(забезпечення управління окремим конвеєром пульті управління,
можливість управління одиночним конвеєром без пульта управління та ін),
капітальні витрати за рахунок заміни дорогого контрольного кабелю
телефонним кабелем; зменшити витрати на автоматизоване управління
конвеєрними лініями (на одиницю довжини) шляхом збільшення опору
шлейфу ланцюгів сигналізації у 3 рази та витримки часу на запуск
конвеєра у 2 рази; скоротити час простою конвеєрних ліній.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Досвід експлуатації апаратури автоматизованого управління
АУК.1М (удосконаленої та неудосконаленої) показує, що найкраще в
одній конвеєрній лінії використовувати однотипну апаратуру, хоча
можливий варіант змішаного її використання. У будь-якому варіанті при
оцінці ситуації за станом світлової індикації слід особливу увагу звертати
на правильність розшифровки горіння зеленого індикатора в блоці
управління, так як ця інформація для СУ удосконаленого і
неудосконаленого комплексу АУК.1М має розшифровку, що різко
відрізняється. У першому випадку це свідчить про наявність напруги
живлення або справності електродного датчика заштибування під час
роботи конвеєра, а в другому - аварійне відключення, яке виробляється
людиною, що впливає на кабель-тросовий вимикач КТВ-2 або на голі
дроти.
Слід також звертати увагу на різну реакцію цих комплексів під час
замикання на землю проводів 1,2 ланцюгів управління.
Комплекс автоматизованого управління конвеєрними лініями
АУК.2М має аналогічне до вдосконаленого комплексу АУК.1М
призначення та однакову комплектність поставки.
Технічна характеристика комплексу АУК.2М відрізняється від
характеристики удосконаленого комплексу АУК.1М великою кількістю
функцій, що виконуються, витримкою часу на запуск конвеєрної лінії та
одного конвеєра (табл.6.1).
У комплексі АУК.2М передбачено можливість повної
взаємозамінності пульта та блоків управління у зборі (оболонці), а також їх
виїмних частин з аналогічними апаратами вдосконаленого комплексу
АУК.1М.
До додатково введених нових функцій комплексу АУК.2М належать:
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

автоматизоване керування конвеєрною лінією за сигналами
телемеханіки та технологічних датчиків приймальних пристроїв без
застосування додаткових апаратів контролю;
блокування з попереду технологічним ланцюжком, що стоїть, без
застосування додаткових апаратів контролю;
блокування, яке виключає роботу конвеєра при несправності блок-
контакту пускача;
1. можливість вибору та запуску будь-якого маршруту
2. оперативне відключення будь-якого відгалуження незалежно від
інших маршрутів
3. селективне подання кодового звукового сигналу на будь-яке
відгалуження та селективний прийом світлових та звукових сигналів з
будь-якого відгалуження
4. авт. подання попереджувального сигналу тільки відгалуженню,
що запускається
5. телеф. і гучномовний зв'язок
6. розшифровку причин аварії. зупинок
7. візуальну інформацію про кількість працюючих конвеєрів
центрального напрямку та відгалужень.
Впровадження вдосконаленого комплексу АУК.1М у порівнянні з
базовою апаратурою дозволяє істотно поліпшити ряд важливих техніко-
економічних показників, а саме: знизити питомі показники енергоємності і
матеріаломісткості за рахунок введення ряду додаткових функцій
(забезпечення управління окремим конвеєром пульті управління,
можливість управління одиночним конвеєром без пульта управління та ін),
капітальні витрати за рахунок заміни дорогого контрольного кабелю
телефонним кабелем; зменшити витрати на автоматизоване управління
конвеєрними лініями (на одиницю довжини) шляхом збільшення опору
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

шлейфу ланцюгів сигналізації у 3 рази та витримки часу на запуск
конвеєра у 2 рази; скоротити час простою конвеєрних ліній.
Досвід експлуатації апаратури автоматизованого управління
АУК.1М (удосконаленої та неудосконаленої) показує, що найкраще в
одній конвеєрній лінії використовувати однотипну апаратуру, хоча
можливий варіант змішаного її використання. У будь-якому варіанті при
оцінці ситуації за станом світлової індикації слід особливу увагу звертати
на правильність розшифровки горіння зеленого індикатора в блоці
управління, так як ця інформація для СУ удосконаленого і
неудосконаленого комплексу АУК.1М має розшифровку, що різко
відрізняється. У першому випадку це свідчить про наявність напруги
живлення або справності електродного датчика заштибування під час
роботи конвеєра, а в другому - аварійне відключення, яке виробляється
людиною, що впливає на кабель-тросовий вимикач КТВ-2 або на голі
дроти.
Слід також звертати увагу на різну реакцію цих комплексів під час
замикання на землю проводів 1,2 ланцюгів управління.
Комплекс автоматизованого управління конвеєрними лініями
АУК.2М має аналогічне до вдосконаленого комплексу АУК.1М
призначення та однакову комплектність поставки.
Технічна характеристика комплексу АУК.2М відрізняється від
характеристики удосконаленого комплексу АУК.1М великою кількістю
функцій, що виконуються, витримкою часу на запуск конвеєрної лінії та
одного конвеєра (табл.6.1).

У комплексі АУК.2М передбачено можливість повної
взаємозамінності пульта та блоків управління у зборі (оболонці), а також їх
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

виїмних частин з аналогічними апаратами вдосконаленого комплексу
АУК.1М.
До додатково введених нових функцій комплексу АУК.2М належать:
автоматизоване керування конвеєрною лінією за сигналами
телемеханіки та технологічних датчиків приймальних пристроїв без
застосування додаткових апаратів контролю;
блокування з попереду технологічним ланцюжком, що стоїть, без
застосування додаткових апаратів контролю;
блокування, яке виключає роботу конвеєра при несправності блок-
контакту пускача;
візуальна інформація про наявність напруги живлення на кожному
апараті, про справність вузла сигналізації, про накладення заборони роботи
оператором з-під лави, тан попереду технологічного ланцюжка, стан
ланцюгів управління і сигналізації, роботу конвеєрної лінії - оператору під
лавою, а також візуальна інформація з дублюючою звуковою
сигналізацією про відключення конвеєра при несправності робочого
органу або невключенні при запуску (переривчастий сигнал).

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2 СХЕМА УПРАВЛІННЯ ПРИСТРОЄМ РОЗВАНТАЖЕННЯ
ПРОМИСЛОВОЇ ЛІНІЇ

2.1 Розробка структурної (функціональної) схеми пристрою

Згідно завдання необхідно розробити структурну схему управління
пристроєм розвантаження лінії нарізання заготовок.
Отже, для реалізації цієї мети необхідно спроектувати інтерфейсну
частину блоку та сам блок функціональних вузлів пристрою
(функціональну частину).
Узагальнена структурна схема пристрою складається з вхідного
каскаду, схеми формування функцій та вихідного каскаду (Рис.2.1).

Рисунок 2.1 – Узагальнена структурна схема пристрою.
Для розробки електричної принципової схеми пристрою, необхідна
розгорнута функціональна схема (Рис.2.2).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.2 – Розгорнута структурна схема.
ПВСДЛ – приймальний вузол сигналів датчиків ліній – приймає
сигнали з датчиків, що знаходяться на лініях, обробляє цей сигнал і
спрямовує на схему управління краном.
ВАР – вузол автоматичної роботи – призначений для автоматичного
управління краном, без втручання в їх роботу.
СхФФАР – схема формування функцій автоматичної роботи –
формує функції, що потрібні для виконання роботи в автоматичному
режимі.
ПУ – пульт управління – використовується для перемикання з
автоматичного режиму на ручний і навпаки, вибіру лінії, а також
управління функціями.
ВАКПУ – вузол аналізу кнопок пульта управління – аналізує кнопки
пульта управління, яка кнопка натиснута та яку функцію вона виконує.
ВРУ – вузол ручного управління – призначений для ручного
управління краном.
ВФФРУ – вузол формування функцій ручного управління – формує
функції необхідні для ручного управління.
ФВС – формувач вихідних сигналів – формує вихідні сигнали схеми.
ВК – вихідний каскад – необхідний для впевнення в тому, що всі
функції виконуються.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.2 Вибір елементної бази пристрою
Мікросхеми з серіями логічних ТТЛ мікросхем володіють
мінімальними значеннями швидкодії на розсіювану потужність.
Конструктивно мікросхеми виконанні в 14-, 16-, 20- і 24- вивідних
стандартних пластмасових корпусах типу 201.141, 238.16-1, 2140.20-8,
2142.24-2.
Ці мікросхеми мають такі технічні характеристики : стандартні ТТЛ
вхідні і вихідні рівні сигналів; напруга живлення 5В ±10%; затримка на
вентилі 4 нс; потужність споживання на вентилі 1 мВт; тактова частота до
70 МГц; вихідний струм навантаження низького рівня до 24 мА; вихідний
струм навантаження вищого рівня до – 15 мА; гарантування статичних
та динамічних характеристик при емності навантаження 50 пФ в діапазоні
температур від 100
C до  700
C і напруг живлення 5B 10% ; стійкість до
статичної електрики до 200 В; широкий набір типономіналів мікросхем.
Для розробки схеми управління пристроєм розвантаження лінії
нарізання заготовок використані мікросхеми серій К155,К555, КР1533 або
їх аналоги.
КР531ЛЕ7 – ця мікросхема являє собою, два логічні елементи 5АБО-
НІ (Рис2.3), кожен з яких працює в відповідності з таблицею.
Таблиця істинності елементу 5АБО-НІ.
Х1 X1 X2 X3 Y
0 0 0 0 1
* * * * 0

де Xi – вхідні сигнали,
Y – вихідний сигнал.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.3 – Умовне зображення мікросхеми SN74S260
SN74S260 – ця мікросхема являє собою логічний елемент 8 І-НІ.

Рисунок 2.4 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74ALS30

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

SN74ALS00 – ця мікросхема являє собою, чотири логічні елементи
2І-НІ.

Рисунок 2.5 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74ALS00
SN74LS279 – ця мікросхема являє собою, чотири RS-тригера.
Основний режим роботи мікросхеми – режим зберігання, при цьому на
входах R i S – високий рівень напруги.

Рисунок 2.6 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74LS279
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Н* - високий рівень на виході зберігається до тих пір, доки на входах
S1,S2 низький рівень.
Qo – попередній стан.
SN74ALS04 – ця мікросхема являє собою, шість логічних елементів
НІ.

Рисунок 2.7 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74ALS04
SN74ALS05 – ця мікросхема являє собою, шість логічних елементів
НІ. Мікросхема виконана, з відкритим колектором, допустима напруга на
виході мікросхеми в стані лог. 1 складає – 5,5, 30, і 15 В.

Рисунок 2.8 – Умовне зображення та виводи мікросхеми
SN74ALS05
SN74ALS20 – ця мікросхема являє собою, два логічних елемента 4І-
НІ.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.9 – Умовне зображення та виводи мікросхеми
SN74ALS12A
SN74ALS32 – ця мікросхема являє собою, чотири логічних елемента
2АБО-НІ (Рис.2.10).

Рисунок 2.10 – Умовне зображення та виводи мікросхеми
SN74ALS32

SN74150 – мікросхема являє собою 16-входовій цифровий
мультиплексор. Він дозволяє завдяки чотирьом адресним входам вибору
A-F передавати данні, що поступають на один із входів D0-D15 до виходу
Y. Якщо на вхід дозволу С поданий дозвіл високого рівня, на виході Y
також з’явиться високий рівень не залежно від адрес інших входів.
Напруга низького рівня на вході Е дозволяє проходження даних від входів
D0-D15.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Входи
Вибір Дозвіл E Вихід Y
F E B A
X X X X H H
L L L L H D0
L L L H H D1
L L H L H D2
L L H H H D3
L H L L H D4
L H L H H D5
L H H L H D6
L H H H H D7
H L L L H D8
H L L H H D9
H L H L H D10
H L H H H D11
H H L L H D12
H H L H H D13
H H H L H D14
H H H H H D15
Рисунок 2.11 – Умовне зображення, виводи та таблиця істинності
мікросхеми SN74150

SN74ALS02 – ця мікросхема являє собою, чотири логічних елемента
2АБО-НІ.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.12 – Умовне зображення та виводи мікросхеми
SN74ALS02

SN74ALS08 – ця мікросхема являє собою, чотири логічних елемента
2І.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.13 – Умовне зображення та виводи мікросхеми
SN74ALS1011A
SN74154 – мікросхема являє собою дешифратор чотиризначного
двійкового коду, що має спеціально розроблену логіку. При високому рівні
напруги на входи дозволу Е виходи встановлюються в стан високого рівня
(Рис.2.14).

Рисунок 2.14 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74154
SN74ALS10 – ця мікросхема являє собою, три логічних елемента 3І-
НІ.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

&
&
&

Рисунок 2.15 – Умовне зображення та виводи мікросхеми
SN74ALS10
Оптопара АОТ 110А – складається з випромінюючого діоду та фото
транзистора, в металевому корпусі, призначена для використання в якості
перемикача в гальванічно розв’язаних електричних ланцюгах
радіоелектронної апаратури. Вона має вихідний постійний струм 200 мА,
якого якраз достатньо для включення реле.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.15 – Технічні характеристики, розміри та вигляд оптопари
АОТ110А
В схему пристрою включені також резистори на 0,125 Вт,
однокілоомні (МЛТ – 0,125). Конденсатори використовуються
електролітичні К53-6 чи інші зарубіжні аналоги, а також конденсатори
типу Н90, Н70 та інші в залежності від потреб.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.3 Розробка електричної принципової схеми пристрою
Електричну принципову схему розробляємо згідно функціональної
схеми пристрою розвантаження лінії нарізання заготовок.
Вузол прийому сигналів датчиків ліній. Для реалізації даного вузла
застосовуються стандартні вузли системи ЧПУ 2Р22. Цей вузол забезпечує
надійну роботу і застосовується в багатьох системах ЧПУ (Рис.2.16).

Рисунок 2.16 - Схема вузла прийому сигналів датчиків ліній.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Вузол автоматичної роботи. Щоб реалізувати даний вузол, потрібно
розробити схему формування функцій автоматичної роботи, що формує
функції, які потрібні для виконання роботи в автоматичному режимі.
Згідно з методикою проектування багатотактних схем на мультиплексорах
позначимо вхідні сигнали і функції схеми управління пристроєм
розвантаження лінії нарізання заготовок змінними:
a1-a9 – положення крану над лініями;
b1-b9 – наявність ящиків на лініях;
q1-q9 – наповненість ящиків на лініях;
с (f4) – положення пустих ящиків на складі;
d (f4) – положення конвеєра;
е (f1) – рух крану вгору;
h (f2) – рух крану вниз;
a (f3) – рух крану вперед;
m (f6) – тиски крану зажаті;
l (f5) – тиски крану розжаті;
r – ручне управління краном;
k1 – рух крану вгору (ручне управління);
k2 – рух крану вниз (ручне управління);
k3 – рух крану вперед (ручне управління);
k4 – рух крану назад (ручне управління);
k5 – тиски крану розжаті (ручне управління);
k6 – тиски крану зажаті (ручне управління).
Складемо граф переходів станів схеми управління пристроєм
розвантаження лінії нарізання заготовок в автоматичному режимі. Для
початку окремо складаємо графи переходів завантаження і розвантаження
ящиків на лінії (Рис.2.17).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.17 – Графи переходів завантаження і розвантаження
ящиків на лінії
Так як графи відрізняються лише двома станами, розробимо для них
функції, що їх об’єднають. Для цього розробимо таблицю істинності та
мінімізуємо функції за допомогою карт Карно (Табл.2.1).

Таблиця 2.1 – Таблиця істинності та кати Карно

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Функції розвантаження ( ) і завантаження ( ) матимуть вигляд:
,
д е
+ 9 9 + 1 1+ 2 2+ 3 3+ 4 4+ 5 5+ 6 6+ 7 7+ 8 8++
9 9

Отже граф переходів станів схеми управління пристроєм
розвантаження лінії нарізання заготовок в автоматичному режимі має
вигляд:

Рисунок 2.18 – Граф переходів станів схеми управління пристроєм
розвантаження лінії нарізання заготовок в автоматичному режимі
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Згідно графу переходів складаємо матрицю вхідних сигналів та
функції:

Згідно побудованої матриці та отриманих функцій будуємо схему
формування функцій автоматичної роботи та схему вузла автоматичного
управління. (Рис.2.19, Рис.2.20).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.19 – Схема формування функцій автоматичної роботи
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.20 – Схема вузла автоматичної роботи
Вузол ручного управління. Реалізовуємо цей вузол на RS-тригерах.
Для цього потрібно реалізувати функції ручного управління. Складаємо
графи переходів для реалізації функцій ручного управління (Рис.2.21).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.21 – Графи переходів станів схеми в ручному режимі
Згідно графів переходів будуємо вузол управління ручного
управління пристроєм розвантаження ліній нарізання заготовок (Рис.2.22).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.22 – Схема вузла ручного управління
Пульт управління. Реалізовується на кнопках (SB1-SB6), для
управління краном в ручному режимі, та перемикачем вибору положення
(SA1), для перемикання роботи схеми з ручного режиму на автоматичний і
навпаки. (Рис.2.23).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.23 – Схема вузла пульта управління
Вузол аналізу кнопок пульта управління. Цей вузол розроблений для
того, щоб на пульті управління було видно, яка кнопка натиснута та яка
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

функція виконується. Якщо натиснута певна кнопка – спрацьовує
відповідний світло діод (Рис.2.24).

Рисунок 2.24 – Схема вузла аналізу кнопок пульта управління
Вихідний каскад. Схема вихідного каскаду реалізована на оптопарах
АОТ110А (DA16-DA21) для кожного вихідного сигналу. Принцип роботи
вимагає з’єднання лінії керуючого сигналу з входом оптопари через
схему формування вихідних сигналів, реалізованої на логічних елементах
2АБО-НІ (DD30-DD31) (Рис.2.25).
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.25 – Схема вихідного каскаду
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.4 Розрахунок енергії споживання
Розрахунок енергії споживання зводиться до визначення загальної
потужності, що споживається нашим пристроєм.
Отже, спочатку визначаємо потужність, що споживають мікросхеми.
Для цього всі мікросхеми занесемо до таблиці.

Таблиця 2.2 - Потужність, що споживають мікросхеми пристрою.
Позначення Найменування Кількість Потужність Потужність
мікросхем шт. споживання спож. Pзаг.,
Р, мВт мВт
DD1;DD2 SN74ALS30 2 185 370
DD3;DD4 SN74ALS30 2 3,5 7
DD5-DD10 SN74ALS00 6 9,6 57,6
DD11;DD12 SN74LS279 2 27,5 48
DD13-DD18 SN74ALS04 6 12 72
DD19 SN74ALS05 1 13 13
DD20-DD23 SN74ALS20 4 4,75 19
DD24 SN74ALS32 1 44 44
DD25-DD28 SN74150 4 360 1440
DD29-DD31 SN74ALS02 3 15,5 46,5
DD32 SN74ALS08 1 16 16
DD33 SN74154 1 75 75
DD34;DD35 SN74ALS10 2 7 14
Всього: 35 2222,1

Розрахуємо загальну потужність, що споживають мікросхеми :

Р заг.мс = Р1 + Р2 + Р3 +… +Р13 (2.1)
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Р заг.мс = 370 + 7 + 57,6 + 48 + 72 + 13 + 19 + 44 + 1440 + 46,5 + 16 +
75+ 14 = = 2222,1 мВт = 2,222 Вт

Визначаємо потужність, що споживають резистори:

Р заг.R = Р R1 + Р R2 + Р R3 + Р R4 + Р R5 + Р R6 +… Р R40 (2.2)

Р R = I сп. R · К, (2.3)

де К – коофіцієнт навантаження ; К = 0,6
Р R1 = 0,125 · 0,6 = 0,075 Вт, аналогічно рахуємо всі інші резистори.
За формулою 2.2 маємо:

Р заг.R = 0,075 · 40 = 3 Вт

Отже, тепер визначаємо загальну потужність, що споживається
пристроєм:

Р заг. = Р заг.мс + Р заг.R (2.4)
Р заг. = 2,222 + 3 = 5,222 Вт

Отже, загальна потужність, що споживається пристроєм, дорівнює
5,222 Вт.

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.5 Розрахунок надійності пристрою
При уточненому розрахунку надійності враховують вплив умов
експлуатації, температури та електричного режиму. Розрахунок
ймовірності безвідмовної роботи на протязі часу t годин проводиться за
формулою:

m
pc(t) = exp ( – t∙ kλ ∙  j N j ) = pc(t) = exp ( – λПР ∙ t), (2.5)
j1
m
де λПР = kλ ∙  j N j
j1
kλ – поправочний коефіцієнт, що враховує умови експлуатації;
λj – інтенсивність відмов елементів j-тої рівнонадійної групи при
експлуатації в заданих умовах;
Nj – кількість елементів j-тої групи.
λj знаходиться за формулою:

λj = λ0j ∙ αj, (2.6)

де λ0j – інтенсивність відмов елементів j-тої рівнонадійної групи при
експлуатації в номінальному режимі.
αj – поправочний коефіцієнт інтенсивності відмов j-тої групи, що
враховує вплив температури оточуючого середовища та електричне
навантаження елемента.
Поправочний коефіцієнт kλ знаходиться за формулою:

λ = kλ1 ∙kλ2 ∙ kλ3 , (2.7)

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де kλ1 – коефіцієнт, який враховує вплив механічних факторів
(вібрації).
kλ2 – коефіцієнт, який враховує вплив кліматичних факторів
(температура, вологість).
kλ3 – коефіцієнт, який враховує умови роботи при зниженому
атмосферному тиску.
Напрацювання на відмову пристрою знаходиться за формулою:

1
Тсер.с = (2.8)
m
 j N j
j1

Пристрій керування позиціонуванням знаходиться в приміщенні,
тому будемо вважати що на протязі часу експлуатації працює в
нормальних умовах: вібрацій немає, температура від 0 до 20˚С, вологість
60–80 % та атмосферний тиск 750–770 мм рт. ст.. Тому поправочні
коефіцієнти для пристрою становлять kλ1 = 1, kλ2 = 1, kλ3 = 1. Отже,
коефіцієнт kλ дорівнює 1 (kλ = 1 ∙ 1 ∙ 1 = 1).
Розраховуємо надійність елементів.
Коефіцієнт навантаження конденсаторів kн = 0,3...0,7. При kн = 0,5 та
температурі 20° С поправочний коефіцієнт для конденсаторів становить
0,4, а інтенсивність відмов дорівнює 2,3 ∙ 10–6
1/год. Отже

λС = 2,3 ∙ 10–6 ∙ 0,4 = 0,92 ∙ 10–6
1/год.

Надійність інтегральних схем (α = 0,2, λ0 = 0,02 ∙ 10–6
1/год):

λ –6 –6
DDA = 0,02 ∙ 10 ∙ 0,2 = 0,004 ∙ 10 1/год.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Надійність діодів (α = 0,85, λ0 = 0,5 ∙ 10–6
1/год):

λVD = 0,5 ∙ 10–6 ∙ 0,85 = 0,425 ∙ 10–6
1/год.

Надійність резисторів (α = 0,42, λ = 0,6 ∙ 10–6
0 1/год):

λR = 0,6 ∙ 10–6 ∙ 0,42 = 0,252 ∙ 10–6
1/год.

Визначимо сумарну інтенсивність відмов схеми пристрою:

λПР =1∙ (0,92 ∙ 10–6
∙ –6 –6
36 + 0,004 ∙ 10 ∙ 35 + 0,425 ∙ 10 ∙21 +
+ 0,252 ∙ 10–6 ∙ 4 ∙ –6
0) = 52,22 10 (1/год.)

Розраховуємо ймовірність безвідмовної роботи протягом 500год.
всієї схеми, що включає 36 конденсатора, 40 резисторів, 25 діодів, 35
мікросхеми.

–6
pc(t) = exp ( – 52,22 ∙ 10 ∙ 500) = exp ( – 0,02611) ≈ 0,99.

Розраховуємо напрацювання на відмову схеми керування:

Т –6
сер.с = 1 / (52,22 ∙ 10 ) = 19149,75 годин.

Ймовірність безвідмовної роботи протягом 500год. дорівнює 99%.
Напрацювання на відмову схеми керування дорівнює 19149,75
годин.
Інтенсивність відмов схеми пристрою дорівнює 52,22 ∙10–6 1/год.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.6 Опис роботи схеми пристрою
Робота пристрою розвантаження ліній нарізання заготовок,
розпочинається з приймального вузла сигналів датчиків ліній,
реалізованого на перемикачах SQ1-SQ15, та на цифровій оптопарі DA1 –
DA15 (Рис.2.16). Вузол приймає сигнали з датчиків, що знаходяться на
лініях, обробляє цей сигнал і спрямовує на схему управління пристроєм.
Схема передбачає два режими роботи – ручний та автоматичний. Для
перемикання роботи схеми з одного режиму на інший, а також управління
пристроєм в ручному режимі використовується пульт управління
(Рис.2.23). Режим роботи залежить від положення тумблера SA1. На пульті
є індикація (Рис.2.24), яка вказує на виконувану дію в ручному режимі
роботи.
Ручний режим роботи реалізований на RS-тригерах та логічних
елементах, що формують функції ручного управління (Рис.2.22).
Управління ручним режимом роботи здійснюється за допомогою кнопок
пульта управління (SB1-SB6).
Автоматичний режим роботи реалізований на логічних елементах,
що формують функції автоматичної роботи(Рис.2.19), мультиплексорах
(DD25-DD28) та дешифраторі (DD33) (Рис.2.20), що формують вузол
автоматичної роботи.
На формувач вихідних сигналів приходять сформовані функції
автоматичного і ручного режиму роботи (DD30-DD31), та заводяться на
вихідний каскад реалізований на оптопарах (DA16-DA21) (Рис.2.25).

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2.7 Розробка методики налагодження схеми

Для перевірки схеми управління пристроєм розвантаження лінії
нарізання заготовок на предмет несправності потрібно розробити блок
діагностики нашого обладнання. Цей блок повинен імітувати сигнали
спрацювання датчиків накопичувального пристрою і слідкувати за
виконанням функцій. В нашій схемі 35 датчиків, тому нам знадобиться 35
перемикачів, що будуть імітувати датчики. Для контролю роботи
багатотактної схеми управління пристроєм розвантаження лінії нарізання
заготовок потрібно отримати сигнали від мультиплексорів, що формують
вихідні функції, та через дешифратор подати їх на цифровий індикатор,
який буде вказувати в якому стані знаходиться схема на даний момент.
Так як семисегментний індикатор може показувати лише стан від 1
до 9, то для відображення схеми в 12 та 13 станах використовуються
спеціальні символи:
« [ »  12 стан;
« ] » – 13 стан.

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ВИСНОВОК
Згідно завдання було розроблено структурну схему управління
пристроєм розвантаження лінії нарізання заготовок.
Отже, для реалізації цієї мети було спроектовано інтерфейсну
частину блоку та сам блок функціональних вузлів пристрою
(функціональну частину).
Також при виконанні завдання було зроблено висновок що
автоматизація виробництва виконана запропонованим методом зменшує
затрати часу та покращує ефективність лінії.
Автоматизація промисловості на даний момент є незаперечним
фактом, але його потрібно розглядати з двох сторін. Використання
промислових роботів у виробництві може оптимізувати ефективність, в той
же час ведуться дебати про скорочення ролі людини в управлінні роботами,
що теж має свої недоліки.
Головною перевагою автоматизації можна назвати економічну
ефективність – один з найбільш переконливих аргументів на користь
промислових роботів. Роботи скоротять виробничі витрати за рахунок
усунення внутрішніх витрат на компенсацію заробітної плати працівників.
Підприємці прогнозують, що їх рентабельність буде збільшуватися після
впровадження роботів у виробництво або що у них буде більше фінансової
мобільності для інвестицій в нові продукти або технології.

Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Кухарчук В.В., Кучерук В.Ю., Долгополов В.П., Грумінська Л.В.
Метрологія та вимірювальна техніка. Вінниця: Універсум-Вінниця,
2004. – 245 с
2. Володарський Є.Т., Кухарчук В.В., Поджаренко В.О., Сердюк Г.Б.
Метрологічне забезпечення вимірювань і контролю. –Вінниця: ВДТУ,
2001. –219 с
3. Лихтциндер Б.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные
устройства в радиотехнике. – К.: Вища школа, 1988.–272 с.
4. Попович Н.Г., Ковальчук А.В., Гаврилюк В.А. Электромеханические
системы автоматизированного электропривода: Учебное пособие.- К.:
КПИ, 114 с.
5. Мікульонок І.О. Механічні, гідромеханічні й масообмінні процеси та
обладнання хімічної технології / І. Мікульонок. с Навч. Посіб. -2-ге
вид., переробл. і допов. –К.:ІВЦ «Політехніка»,2002. – 304c.
6. Хачaтрян С.А., Деревяшкин И.В. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ПЕРЕХОДЫХ ПРОЦЕССОВ МНОГОПРИВОДНОГО ЛЕНТОЧНОГО
КОНВЕЙЕРА // Международный журнал прикладных и
фундаментальных исследований. – 2017. – № 7-1. – С. 37-41;
7. Дробот В.І. Технологія хлібопекарського виробництва. – К.: „Логос»,
2002. – 365 с
8. Колонтаєвський Ю. П., Сосков А. Г.Промислова електроніка
тамікросхемотехніка: Навчальний посібник для студентів вищих
закладів освіти. - К.: Каравела, 2004. – 432 с.
9. Ельперін І. В. Автоматизація виробничих процесів:підр./І.В.Ельперін,
О. М. Пупена, В. М. Сідлецький, С.М. Швед. – К. Вид-во Ліра
К,2015.– 378 с.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

10. Основи автоматики та автоматизації навч. посіб. Є.П.Пістун І. Д.
Стасюк; Нац. ун-т "Львів. політехніка". - Львів, 2014. - 333 c. -
Бібліогр.: с. 303-304
11. Схемотехніка електронних систем: у 3 кн. Кн.3. Мікропроцесори і
мікро-контролери Підручник. / В.І.Бойко, А.М.Гуржій, В.Я.Жуйков та
ін.– 2-е вид.– К.: Вища школа, 2014.– 399с.
12. Методичні вказівки докурсового проекту з деталей машин Розділ 2,3.
(для студентів напрямку "Інженерна механіка"). Автори: В.С.
Ісадченко,П.М. Матеко, В.О. Голдобін, – Донецк: ДонНТУ, 2005 г. –
36 с.
13. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин.
"Вибір електродвигуна та визначення вихідних даних для розрахунку
приводу". Автори: Оніщенко В. П., Ісадченко В. С., Недосекін В. Б., -
Донецьк:ДонНТУ,2005. – 36 стор
14. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин.
Розділ 3. Проектування валів та їх опор на підшипниках кочення/
Автори: О. В. Деркач, О. В. Лукінов,В.Б. Недосєкін, Проскуряков С.
В. – Донецьк: ДонНТУ,2005.
15. Моделювння електромеханічних систем: Підручник / Чорний О.П.,
Луговой А.В., Д.Й.Родькін, Сисюк Г.Ю., Садовой О.В.–Кременчук,
2001. – 410 с
16. Бочаров Л.Ю. Стан і перспективи розвитку мікроелектромеханічних
систем за кордоном / Бочаров Л.Ю., Мальцев. П.П. - Штучний
Інтелект, 2019. - №3. – 599-606 с
17. Васильєв А. Мікросистемна техніка. Матеріали, технології, елементна
база Васильєв А., Лучинин В., Мальцев П. -Електронні компоненти,
2020. - № 4. - 3-11 с
18. Мальцев П.П. Технології та вироби мікроелектромеханіки Мальцев
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

П.П., Телець В.А., Никифоров А.Ю. - «МСТ», 2019. - №6. - 1-13 с.
19. Черемісін М.М. Автоматизація обліку та управління
електроспоживання / М.М. Черемісін .//Харків. – Факт – 2005.
20. Антоненко В. М. Сучасні інформаційні системи і технології
управління знаннями : навч. посібник / В. М. Антоненко, С. Д.
Мамченко, Ю. В. Рогушина. – Ірпінь : Нац. університет ДПС України,
2016. – 212 с
21. Іванов А. О. Теорія автоматичного керування // Підручник. Дніпро:
Дніпровська політехніка. — 2003. — 250 с
22. Є. П. І. Д. Стасюк// Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів,
2014.Пістун Основи автоматики та автоматизації: навч. посіб. — 333
c. — Бібліогр.: с. 303—304.
23. Н. П. Деменков Системы автоматического управления на основе
программируемых логических контроллеров./ Техническая коллекция
Schneider Electric. // No16, 2008. – 77 с.
24. Воронін А. М. Інформаційні системи прийняття рішень: навчальний
посібник. / Воронін А. М., Зіатдінов Ю. К., Климова А. С. − К. :
НАУдрук, 2016. − 136с
25. Інформаційні системи в промисловості : навчальний посібник / Л. О.
Добровольська, О. О. Черевко. – Маріуполь : ПДТУ, 2014. – 238 с.
Арк.
ЧДТУ.222087.001.ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets