Разработка мехатронной системы автоматического перемещения крана-штабелера копрового цеха ПАО «ЧМК»

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
образования
«Южно-Уральский государственный университет
(национальный исследовательский университет)»
Политехнический институт факультет Машиностроения
Кафедра «Мехатроника и автоматизация»
Направление «Мехатроника»
РАЗРАБОТКА МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРАНА-ШТАБЕЛЕРА КОПРОВОГО ЦЕХА ПАО «ЧМК»
Руководитель: Е.А. Гартлиб
Автор работы: студент группы П-264 Д.А. Курушкин
1

2.

Цель выпускной квалификационной работы
• Разработать систему автоматического перемещения крана-штабелера
копрового цеха ПАО «ЧМК»
Задачи выпускной квалификационной работы
• Проанализировать технологический процесс склада копрового цеха;
• Разработать систему автоматического перемещения крана;
• Смоделировать систему автоматического регулирования
технологической координаты;
• Разработать HMI панель;
• Разработать электрические чертежи;
• Рассчитать технико-экономические показатели.
2

3.

Рисунок 1. Общий вид крана-штабелера и стеллажей
3

4.

Требования к приводу
Ограничение скорости при перемещении крана по X - 1,6 м/c;
Ограничение по ускорению по X – 0,4 м/с2;
Ограничение скорости при перемещении крана по Y – 0,35 м/c;
Ограничение ускорения по Y – 0,25 м/с2;
Ограничение скорости при перемещении крана по Z – 0,3 м/c.
Ограничение ускорения по Z – 0,25 м/с2;
Точность остановки в заданной позиции не более ±10мм;
Привод работает в реверсе.
Требования к системе автоматизации
Быстродействие системы на уровне контроллера не более 30 мс;
Система автоматизация должна быть открытой;
Система автоматизации должна работать в реальном времени;
Система автоматизации должна обеспечивать сбор, хранение, передачу
данных.
4

5.

Рисунок 2. Структурная схема АСУ штабелера
5

6.

Рисунок 3. Упрощенная функциональная схема САР
6

7.

Рисунок 4. Структурная схема регулирования моментом и скоростью
Рисунок 5. Структурная схема регулирования положения
7

8.

Рисунок 6. Модель САУ в программе MATLAB Simulink
8

9.

Рисунок 7. Результат моделирования движения (положения) в
последовательном режиме
9

10.

Рисунок 8. Результат моделирования движения (положения) в параллельном
режиме
10

11.

Рисунок 9. Результат моделирования движения (скорости) в
последовательном режиме
11

12.

Рисунок 10. Основной экран HMI
12

13.

Рисунок 11. Электрическая схема подключения приводов
13

14.

Заключение
В ходе проведенной выпускной квалификационной работы была выполнена разработка мехатронной
системы автоматического перемещения крана-штабелера для склада копрового цеха ПАО «ЧМК».
Были
определены
требования
к
электроприводу
и
системе
автоматизации,
смоделирована
математическая модель в программе MATLAB, разработана HMI панель в программе TIA PORTAL,
разработаны электрические чертежи в программе EPLAN.
Были выполнены все необходимые требования по приводу:
1. Ограничение скорости при перемещении крана по X - 1,6 м/c;
2. Ограничение по ускорению по X – 0,4 м/с2;
3. Ограничение скорости при перемещении крана по Y – 0,35 м/c;
4. Ограничение ускорения по Y – 0,25 м/с2;
5. Ограничение скорости при перемещении крана по Z – 0,3 м/c.
6. Ограничение ускорения по Z – 0,25 м/с2;
7. Точность остановки в заданной позиции не более ±10мм;
8. Привод работает в реверсе.
Были выполнены все необходимые требования по автоматизации:
1. Быстродействие системы на уровне контроллера не более 30 мс;
2. Система автоматизация должна быть открытой;
3. Система автоматизации должна работать в реальном времени;
4. Система автоматизации должна обеспечивать сбор, хранение, передачу данных.
14