Файл: Контроль и регулирование систем автоматического управления мехатронным модулем.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 609
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГАГосударственное профессиональное образовательное учреждение Ямало-Ненецкого автономного округа «Надымский профессиональный колледж»ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА по профессии 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)»Тема: «Контроль и регулирование систем автоматического управления мехатронным модулем»
Надым, 2023СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………….3ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………….6
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………...49ВВЕДЕНИЕМехатроника — это сравнительно новая область науки и техники, посвященная созданию, исследованию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движения, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением и процессом в машинах и аппарата известно несколько определений мехатроники. В настоящее время конструирование мотор-редукторов у нас в стране производится по справочникам, учебным пособиям и атласам, составленным на основе анализа конструктивных исполнений и работоспособности серийно изготавливаемых в стране мотор-редукторов. Чтобы разрабатывать мотор-редукторы значительно меньшей относительной массы, конкурентоспособные на мировом рынке, необходимо существующие в стране методы конструирования дополнить новыми, основанными на учете результатов анализа методов проектирования зарубежных мотор-редукторов. Выполнению этой задачи предназначено данное учебное пособие.Актуальность дипломного проекта определяется тем, что мотор-редуктор представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные и цилиндрические мотор-редукторы, выполненные по соосной схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала, а также червячные мотор-редукторы с расположением электродвигателя под 90 град. к выходному валу. К мотор-редукторам общемашиностроительного применения относят: цилиндрические мотор-редукторы, планетарные мотор-редукторы, спироидные мотор-редукторы, червячные и цилиндрическо-червячные мотор-редукторы, волновые мотор-редукторы, мотор-редукторы специального назначения. Область применения: средства автоматизации и системы управления, устройства регулирования, автоматические и автоматизированные системы управления, следящие мини-приводы, средства обработки и представления информации,
Рис.1. Система мехатроники.Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление классического научного принципа декомпозиции.Рис. 2. Антропоморфная реализация модуля робототехнической памяти (2014 год)Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году.Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова
механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.Стандартное определение (1995):Мехатронный модуль — это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу.К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как
| Работа допущена к защите "____" ______________ 202__ г. Зам. директора по УМР _____________ /_________________/ (подпись) | Выполнил(а) студент (ка) 4 курса специальности 15.02.07 «автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» _____________ /_________________/ (подпись) |
| Дипломная работа защищена "____" ______________ 202__ г. Оценка ________________ Секретарь ГЭК _____________ /_________________/ (подпись) | Научный руководитель: преподаватель высшей квалификационной категории _____________ /_________________/ (подпись) |
-
Основные понятия и определения. Мехатроника ………………...6 -
Основные виды мехатронных модулей …………………………...15 -
Мотор-редуктор ....…………………………………………………17 -
Контроль мотор-редуктора ……………………………….………..24 -
Регулирование мотор-редуктора ……………………………….…28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………...49ВВЕДЕНИЕМехатроника — это сравнительно новая область науки и техники, посвященная созданию, исследованию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движения, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением и процессом в машинах и аппарата известно несколько определений мехатроники. В настоящее время конструирование мотор-редукторов у нас в стране производится по справочникам, учебным пособиям и атласам, составленным на основе анализа конструктивных исполнений и работоспособности серийно изготавливаемых в стране мотор-редукторов. Чтобы разрабатывать мотор-редукторы значительно меньшей относительной массы, конкурентоспособные на мировом рынке, необходимо существующие в стране методы конструирования дополнить новыми, основанными на учете результатов анализа методов проектирования зарубежных мотор-редукторов. Выполнению этой задачи предназначено данное учебное пособие.Актуальность дипломного проекта определяется тем, что мотор-редуктор представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные и цилиндрические мотор-редукторы, выполненные по соосной схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала, а также червячные мотор-редукторы с расположением электродвигателя под 90 град. к выходному валу. К мотор-редукторам общемашиностроительного применения относят: цилиндрические мотор-редукторы, планетарные мотор-редукторы, спироидные мотор-редукторы, червячные и цилиндрическо-червячные мотор-редукторы, волновые мотор-редукторы, мотор-редукторы специального назначения. Область применения: средства автоматизации и системы управления, устройства регулирования, автоматические и автоматизированные системы управления, следящие мини-приводы, средства обработки и представления информации,
специальные инструменты, медицинская техника.
Целью дипломной работы является анализ контроля и регулирования мотор-редуктора в системе электродвигателя.
Задачи:
-
Изучить научную литературу, касающуюся мехатроники. -
Исследовать основные виды мехатронных модулей. -
Изучить мотор-редуктор. -
Проанализировать контроль мотор-редуктора. -
Выявить регулирование мотор-редуктора. -
Исследовать описание системы электродвигателя. -
Исследовать описание мотор-редуктора DRV 030/050. -
Проанализировать мотор-редуктор в системе электродвигателя. -
Изучить плановые работы и техника безопасности мотор-редуктора.
Рис.1. Система мехатроники.Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление классического научного принципа декомпозиции.Рис. 2. Антропоморфная реализация модуля робототехнической памяти (2014 год)Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году.Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова
механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.Стандартное определение (1995):Мехатронный модуль — это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу.К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как