Классификация и назначение промышленных роботов. Применение робототехнических комплексов в промышленности. Назначение робототехнического комплекса "Ритм – 01". Описание инструментальных средств программирования и языки программирования контроллеров.
Аннотация к работе
Промышленная робототехника является одним из новых направлений автоматизации производственных процессов, начало развития, которого в нашей стране относится к последнему десятилетию. Комплексный подход к решению технико-экономических и социальных задач, связанных с внедрением их промышленных роботов , позволил высвободить около 2000 рабочих. В процессе создания, производства и внедрения ПР приходилось сталкиваться с решением ряда сложных научно-технических проблем. Все эти вопросы, получившие отражение в предлагаемой книге, представляют, по нашему мнению, значительный интерес как для широкого круга специалистов, конструкторов и производственников различных отраслей, которые заняты в настоящее время работой по увеличению производства и широкому применению ПР во всех отраслях народного хозяйства, так и для всех специалистов, работающих в области автоматизации производственных процессов. За последние десятилетия автоматизация основных технологических операций (формообразование и изменение физических свойств деталей) достигла такого уровня, что вспомогательные операции, связанные с транспортировкой и складированием деталей, разгрузкой и загрузкой технологического оборудования, выполняемых вручную либо с помощью существующих средств механизации и автоматизации, являются тормозом как в повышении производительности труда, так и в дальнейшем совершенствовании технологии.Устройства такого типа, действующие по принципу «взять-положить», хотя, строго говоря, не относятся к роботам, тем не менее часто называются роботами с жесткой последовательностью перемещений. Поэтому во всех роботах, кроме учебных, используют другое решение задачи, которое предполагает размещение на каждом узле сервомеханизма, эффективно контролирующего фактическое положение узла и положение, которое контроллер «хочет», чтобы узел занял, а затем перемещающего руку до тех пор, пока положения не совпадают. Роботы, использующие управление с замкнутым контуром, называются роботами со следящей системой или просто сервороботами. Робототехнические системы второго поколения отличаются от роботов первого поколения наличием автоматически управляемой системы, состоящей из комплекта датчиков обратной связи, которые устанавливаются в сочленениях звеньев , а также на деталях схватов, и регистрируя силы взаимодействия, дают возможность имитировать функции органов осязания, а также в соответствии с заранее с заранее разработанными программами и алгоритмами для ЭВМ, которой снабжается робот, обеспечивать приспособляемость робота к внешней обстановке и коррекцию движений «руки» с помощью этой ЭВМ. Наконец в отличие от роботов второго поколения роботы третьего поколения имеют еще более сложную систему датчиков и систему управления, которые состоят из устройств: а) заменяющих органы осязания (как и в роботах второго поколения). б) дальномерных для измерения расстояний до объектов, в) для получения визуальной информации в виде телевизионных камер со специальными «фильтрами» информации для отбора объектов лишь с теми свойствами, которые представляют интерес в связи с конкретными целями применения робота, г) ориентации в виде специальных навигационных систем, регистрирующих положение робота относительно некоторых фиксированных точки и направления выбранных, например, на полу помещения, в котором эксплуатируется робот.Несмотря на то, что непроизводственные основные фонды не оказывают какого - либо непосредственного влияния на объем производства, рост производительности труда, постоянное увеличение этих фондов связано с улучшением благосостояния работников предприятия, повышением материального и культурного уровня их жизни, что в конечном счете сказывается на результате деятельности предприятия. 2 Закона Украины "О предприятиях в Украине" выделяет такие виды предприятий: частные, коллективные, хозяйственные общества, предприятия, основанные на собственности объединения граждан, коммунальные, государственные (в том числе казенные). Коллективное предприятие (точнее его можно было бы назвать "предприятие коллективной собственности") - это организационно-правовая форма предприятия, основанного на собственности трудового коллектива предприятия. Правосубъектность владельца (в данном разе коллектива или группы владельцев, организованных в коллективное предприятие с правами юридического лица) реализуется через юридическое лицо - предприятие, которое владеет, пользуется и распоряжается имуществом согласно своему уставу (статьи 6, 20 и 21 Закона Украины "О собственности"). 20 Закона Украины "О собственности": коллективные предприятия (например, предприятие, приватизированное трудовым коллективом государственного предприятия и не преобразованное на другой вид; коллективное сельскохозяйственное предприятие); акционерное или другое уставное хозяйственное общество (статьи 25 и 26 Закона); производственный кооператив (ст.
Список литературы
Проведен расчет полной себестоимости и цены модернизации робототехнического комплекса «Ритм 01» для автоматизации технологических процессов в листоштамповочном и механосборочном производствах на оптических и приборостроительных предприятиях.
Цены на оборудование взяты из прайс-листов фирмы Siemens. Аналогов данной разработки не найдено.
6. ОХРАНА ТРУДА
6.1 Анализ опасных и вредных факторов
При модернизации робототехнического комплекса «Ритм - 01», к основным вредным и опасным факторам, что влияют на людей, можно отнести: · Запыленность
· шум и вибрация
· отравления вредными порами
· Опасность поражения электрическим током
· Пожарная опасность
При модернизации (монтаже) робототехнического комплекса «Ритм - 01» использовались материалы: оргстекло, текстолит, метал. Обработка которого производилась при помощи механического и электрического инструмента (дрель, болгарка, заточная машина, напильник и т. п.). В процессе обработки материалов возможно появление следующих опасных и вредных факторов: - запыленность воздуха рабочей зоны.
Надо иметь ввиду, что пыль, которая образуется при обработке материалов вредна для здоровья. Поэтому для защиты органов дыхания применялся респираторы ШБ-1 «Лепесток» ГОСТ 12.4.028-76 а для защиты глаз применялись защитные очки 02 (У,В,Д) ГОСТ Р12.4.013-97
- шум и вибрация
При работе с электроинструментом создается большое количество шума. В зависимости от уровня и характера шума, его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека шум может оказывать на него различное действие. Шум, даже когда он невелик (при уровне 50 - 60 ДБА), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Для защиты органов слуха использовались наушники.
Уровень звукового давления в помещении не должен превышать 85 ДБА.
Так же при работе с ручным электроинструментом общее время работы в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочего времени. При этом длительность непрерывного влияния вибрации, включая микро-паузы, не должна превышать 15 - 20 минут.
При модернизации робототехнического комплекса призводилось склеивание оргстекла с использовался органический растворитель дихлорэтан. Вдыхание паров дихлорэтана оказывает на организм оглушающие и парализующие действия. Нужно избегать попадания его на руки, особенно на участки с повреждением кожного покрова (свежие раны, царапины). Во время работы с дихлорэтаном нельзя курить или принимать пищу. Работать с дихлорэтаном нужно в хорошо проветриваемом помещении. Для защиты от попадания дихлорэтана на руки применялись резиновые перчатки, для защиты органов дыхания от паров дихлорэтана применялся респиратор РУ-60 М ГОСТ 12.4.041-89 при концентрациях вредных веществ, не превышающих 10-15 ПДК.
При работе с электрическими паяльниками следует соблюдать меры защиты от поражения электрическим током: 1. Ручка паяльника должна быть сухой и не должна проводить электрический ток. Руки должны быть сухими. Небрежное обращение с электрическим током может привести к ожогам, поражением им, и нарушением работы сердца, органов дыхания, что может привести к смерти.
2. Ежедневно перед началом работы необходимо проверять целостность розетки, вилок, заземления, изоляцию проводов. Начинать работать нужно тогда, когда вы убедитесь в исправности электрооборудования.
3. При пайке свинцово-содержащими припоями выделяются пары, содержащие соединения свинца, хлористый водород, оксиды углерода, которые, попав в организм человека, вызывают отравление, поражение слизистой оболочки глаз и кожи.
Поэтому помещение, где проводится монтажные работы, должны быть снабжены общей вентиляцией и общей вытяжкой.
Во время работы: 1. Для поддержания деталей во время пайки необходимо пользоваться пинцетом, плоскогубцами или салфеткой.
2. Во время работы руки должны быть сухими.
3. При работе с паяльником необходимо соблюдать следующие меры безопасности: - не следует проверять температуру паяльника и электрооборудования на ощупь;
- остерегаться брызг припоя;
- легко воспламеняющиеся жидкости необходимо держать в закрытой таре.
При покраске робототехнического комплекса «Ритм - 01» применялась краска ПФ - 024 в аэрозольной упаковке растворителем которой является уайтспирит, Применялся респиратор РУ-60М для защиты органов дыхания от вредных паров краски.
Робототехнический комплекс работает от однофазной сети 220 В, и заземлен в соответствии с ГОСТ 12.1.009-76.
Мероприятия по охране труда: - обеспечение недоступности к токоведущим частям путем закрытия ;
- заземление ;
- защитное отключение при помощи предохранителя на максимальный ток нагрузки 4А;
Источниками возникновения пожара являются: -остановка аппарата и его пуск;
-курение в недозволенных местах;
-источники зажигания, связанные с электрической энергией;
-перегрузка сетей и устройств, которая ведет за собой сильный разогрев токоведущих проводников и загорание изоляции.
В производственном помещениях применяются углекислотные огнетушители ОУ-2, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.
Воздействие пожара на человека может вызвать неблагоприятные последствия: ожоги, удушье и отравление дымом, а также смерть.
Пожарная безопасность обеспечивается системой предотвращения пожара, системой противопожарной защиты, организационно-техническими мероприятиями.
Система предотвращения пожара и противопожарной защиты в совокупности исключат воздействия на людей опасных факторов пожара, имеющих значение, превышающие допустимые.
Требования регламентированы ГОСТ 12.1.004-91.
6.2 Расчет защитного заземления
РТК «РИТМ - 01» питается от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 вольт. Поэтому для безопасной работы с оборудованием и во избежание поражения электрическим током, его необходимо заземлить. Рассчитаем заземляющее устройство.
Для расчета заземляющего устройства необходимо следующее: защищаемый объект - стационарный;
характеристика объекта - напряжение сети до 1000 В, исполнение сети с глухозаземленной нейтральютип заземляющего устройства - вертикальный;
размер заземлителя - l в = 2,5 м - длина стержня, d = 6 см - диаметр стержня, b п = 5 см - ширина полосовой стали, глубина заложения заземлителей h в = 0,5 м;
расположение заземлителей - вертикальное в один ряд.
В соответствии с ПУЭ, ПТБ, ПТЭ допускаемое сопротивление растеканию тока в заземленном устройстве R з = 4 Ом, для сети до 1000 В с изолированной и глухозаземленной нейтралью.
Определяем расчетное удельное сопротивление грунта: r расч = r изм * ?, где r изм - удельное сопротивление грунта, определенное в результате измерений (выбирается в зависимости от типа грунта по таблице 1.2 [ ]), r изм = 1*104 Ом*см;
? - коэффициент сезонности, который учитывает замерзание или высыхание грунта (выбирается по таблице 1.3 [ ]), ? = 1,3. r расч = 130 Ом*м.
Определяем сопротивление растеканию тока для единичного углубленного заземлителя, расположенного ниже поверхности земли на 0,5-0,8 м (применяется для стационарных установок): R в = 0.366 * rрасч / l в * (lg ((2*l в )/ d) 0.5 * lg((4*t l в)/( 4*t - l в))), где r расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом*м;
l в - длина вертикального стержня, м;
d - диаметр стержня, м;
t - расстояние от поверхности грунта к середине длины вертикального стержня, м.
Определим расстояние от поверхности земли до середины стержня: t = h в l в / 2, t = 0,5 2,5/2 = 1,75 (м).
Сопротивление растеканию тока единичного углубленного заземлителя: R в = 0,366 *130/2,5*( lg(2*2,5/0,06) 0.5* lg((4*1,75 2,5)/(4*1,75-2,5)))= 39,65 (Ом).
4. Определяем необходимое число стержней без учета коэффициента экранирования: n " = R в / R з = 39,65/4 = 9,91 10
5. Определяем расстояние а между вертикальными стержнями: а = k* l в , где k - коэффициент кратности; для заземлителей, расположенных у поверхности земли, рекомендуется принимать k = 3, а для углубленных стационарных заземлителей рекомендуется принимать k = 1: а = 2,5*1= 2,5 (м).
6. Определяем необходимое число стержней с учетом коэффициента использования (таблица 1.4 [ ]): n = n " /?в
Для этого находим отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине: а/l в = 1. По таблице определяем ?в = 0,59. n = 10/0,59 = 17.
12. Определяем расчетное сопротивление растеканию тока при принятом числе стержней n: R расч.в = R в / (n*?в ) = 39,65/(17*0,59) = 3,95 (Ом).
8. Определяем длину горизонтальной полосы: lг =1,05*а*(n-1), где n - количество вертикальных стержней;
а - расстояние между вертикальными стержнями. lг = 1,05*2,5*(17-1) = 42 (м).
Сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы равно: Rг = 0.366 * rрасч. / lг *( lg (2* lг2 )/ (t1 * b п)), где r расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом*м;
lг - длина горизонтальной полосы, м;
t1 - расстояние от поверхности грунта к середине ширины горизонтальной полосы, м. t1 = 0,525 м. b п - ширина горизонтальной полосы, м. b п = 0,05 м.
10. Определяем коэффициент экранирования hп для соединяющей полосы при отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине равном 1 и числе вертикальных стержней равном 17 (таблица 1.4 [ ]). hп = 0,48.
11. Определяем расчетное сопротивление растеканию тока в соединяющей полосе (с учетом коэффициента экранирования):
R расч.г = R г / (n п * hп), где n п - количество соединительных полос;
12. Определяем эквивалентное сопротивление группового заземлителя: R = 1/ (R расч.в-1 R расч.г-1)
R = 1/((1/3,95) (1/12,1)) = 2,98 » 3 (Ом).
Откуда видно, что условие R » R з выполняется. Следовательно, подобранные стержни (их количество, геометрические размеры, глубина заложения в грунт, порядок размещения) и соединительная полоса отвечают требованиям, при которых сопротивление растеканию тока группового заземлителя будет не большим от нормативного значения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Робототехнический комплекс «Ритм - 01» в общем случае предназначен для автоматизации технологических процессов в листоштамповке и механосборке
В нашей работе робототехнический комплекс «Ритм - 01» используется в учебных целях для проведения лабораторных работ по предмету системы программного управления. Причем программирование выполняемых роботом действий и управление роботом осуществлялось при помощи морально устаревшей системы управления МКП - 1.
В ходе выполнения дипломной работы была поставлена задача замены старой системы управления на более новую, современную. Входе работы в качестве основных структурных элементов системы управления были выбраны: программный контроллер серии S7 - 200, коммуникационный модуль EM 277 для связи с контроллером через сеть PROFIBUS, текстовый дисплей TD - 200 для связи с оператором.
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 помог решить задачу управления и регулирования системы автоматизации. На его основе была создана эффективная система управления , робототехническим комплексом «Ритм01».
Одним из преимуществ S7 - 200 является невысокая стоимость. SIMATIC S7-200 позволил решать широкий спектр задач управления от замены простых релейно-контактных схем до построения автономных систем управления.
Устройство человеко-машинного интерфейса (текстовой дисплей TD200 ) - маленькое, компактное устройство, которое обеспечивает все необходимые компоненты для связи с помощью интерфейса с S7-200 CPU. Программирование дисплея TD200 было произведено с помощью пакетов STEP 7 Micro/Win. Реализована новая СУ, которая позволяет эффективно управлять роботом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 1. Техническая документация Siemens. Каталог ST 70 2003/2004. «Комплексная автоматизация производства».
2. Техническая документация робототехнического комплекса «Ритм 01»
3. ГОСТ 7.1-84. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. - Взамен ГОСТ 7.1-76; Введ. 01.01.86. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 78 с.
4. Основи охорони праці: Навчальний посібник / За ред. Я. І. Бедрія.?3-тє вид., переробл. і доп. ? Львів: «Магнолія плюс» ,видавець СПД ФО В.М.Піча, 2004. ? 240 с.
5. Охрана труда в машиностроении / Под ред. Е.Я.Юдина, С.В.Белова - М: Машиностроение, 1983.
6. Электротехнический справочник: В 3 т. /Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. Т.1. Общие вопросы. Электротехнические материалы- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 488с.
7. Экономика предприятия. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. /Под редакцией А.А. Фастовец/ - К.: НМЦ, 2000.
8. Экономика предприятия. С. И. Мельник. Киев-1999.
9. Экономика предприятия: уч. под ред. проф. О.И. Волкова. Москва. ИНФРА-М, 1998.
10. Экономика предприятия. Под общей редакцией доктора экономических наук, профессора Л. Г. Мельника. Сумы «Университетская книга» 2002.