Автоматизация станка с ЧПУ

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Октября 2011 в 18:52, дипломная работа

Описание работы

Современный электропривод представляет собой конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя и устройства управления. Он обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую в соответствии с алгоритмом работы технологической установки. Сфера применения электрического привода в промышленности, на транспорте и в быту постоянно расширяется. В настоящее время уже более 60% всей вырабатываемой в мире электрической энергии потребляется электрическими двигателями. Следовательно, эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью электропривода. Разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем привода является приоритетным направлением развития современной техники.

Содержание работы

Введение 6
1 Анализ объекта управления 8
1.1 Основные требования к объекту управления 8
1.2 Принцип работы БДПТ 10
1.3 Управление шаговым двигателем 14
1.4 Описание объекта управления 17
1.5 Анализ целей управления 17
2 Обзорный анализ существующих аналогов СУ 18
3 Построение структурной схемы СУ 20
4 Проектирование принципиальной схемы СУ 22
4.1 Выбор управляющего микроконтроллера 22
4.1.1 Основные требования к микроконтроллеру 22
4.1.2 Анализ аппаратных ресурсов микроконтроллера и обоснование их использования 23
4.1.3 Модуль микроконтроллера 24
4.2 Проектирование силовой части схемы 25
4.2.1 Устройство сопряжения и транзисторный ключ 25
4.2.2 Датчики положения ротора 27
4.2.3 Оптический энкодер 29
4.2.4 Разработка принципиальной схемы блока питания 32
4.3 Проектирование интерфейса пользователя 32
4.3.1 Модуль ЖК-дисплея 32
4.3.2 Устройство сброса микроконтроллера 34
5 Синтез алгоритма СУ 35
5.1 Разработка алгоритма микроконтроллера 35
5.2 Процедура инициализации 36
5.3 Основной цикл программы 38
5.4 Обработка прерывания QEI 38
5.5 Отладка программы микроконтроллера в среде MPLAB 39
5.6 Настройка параметров среды программирования 40
5.7 Создание нового проекта 40
5.8 Создание основного файла проекта 41
5.9 Подключение дополнительных файлов проекта 41
6 Технологическая часть 42
6.1 Программирование микроконтроллера 42
6.2 Разработка печатной платы 43
6.2.1 Общие сведения о системе проектирования печатных плат ACCEL P-CAD 2002 44
6.2.2 Технология изготовления печатных плат 44
6.2.3 Разработка печатных плат системы управления и силовой части 46
7 Экономическая часть 51
7.1 Расчет стоимости опытного образца 51
7.1.1 Расчет стоимости основных материалов 51
7.1.2 Расчет стоимости покупных изделий 52
7.2 Расчет стоимости проектирования и изготовления устройства 54
7.2.1 Расчет основной заработной платы 54
7.2.2 Расчет дополнительной заработной платы 54
7.2.3 Отчисления на социальные нужды 54
7.2.4 Общая стоимость проектирования и изготовления устройства 55
7.3 Общехозяйственные расходы. 55
7.4 Расчет полной стоимости устройства 56
7.5 Экономический эффект от создания устройства 56
8 Охрана труда и окружающей среды 57
8.1 Охрана труда 57
8.1.1 Разработка системы управления 57
8.1.2 Изготовление печатных плат системы управления и силовой части 60
8.1.3 Эксплуатация и обслуживание системы управления 63
8.2 Охрана окружающей среды 64
8.2.1 Охрана окружающей среды при работе на ПЭВМ 65
8.2.2 Охрана окружающей среды при работах по пайке и лужению 65
8.2.3 Экономия ресурсов и утилизация прибора 66
Заключение 68
Список литературы 69
Приложение А 70
Приложение Б 71
Приложение В 73
Приложение Г 74
Приложение Д 92

Файлы: 1 файл

ДИПЛОМ.doc

— 2.79 Мб (Скачать файл)

      При компоновке печатной платы стремятся  достигнуть максимального заполнения ее поверхности навесными элементами и разместить их так, чтобы обеспечить кратчайшие связи между ними, выполняемые печатными проводниками.

      Толщина платы, как правило, соответствует  толщине фольгированного диэлектрика  и выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции изделия, метода изготовления платы, веса и габаритов устанавливаемых элементов и не превышает 3 мм. В качестве материала платы выбран двухсторонний фольгированный стеклотекстолит.

  Переходным элементом от отверстия, в которое вставляется вывод устанавливаемого элемента, к печатному проводнику является контактная площадка.

     Площадь контактных площадок следует максимально  увеличивать, предусматривая формирование кольцевого пояса вокруг отверстия  в месте соединения печатного проводника с контактной площадкой. Увеличение площади контактных площадок предотвращает отрыв их в процессе изготовления плат и улучшает качество паяных соединений.

     Минимальные размеры контактных площадок принимаются в соответствии с таблицей 6.1.

Таблица 6.1

Номинальный диаметр отверстия, мм    0.6    0.8    1.0    1.3    1.6    2.0
Минимальный диаметр контактной площадки, мм    1.8    2.3    2.5    2.8    3.1    3.5
 

     При практических расчетах ширины проводников  пользуются специальными таблицами зависимости ширины проводника от перегрева и токовой нагрузки для конкретного фольгированного материала.

     При расчете зазоров между проводниками считают, что электрическая прочность  должна быть не меньше 1 кв/мм. При расчете  ширины проводников и зазоров между ними необходимо учитывать также емкость между соседними проводниками. Также существуют зависимости, которые приводятся в специальных таблицах.

   Процесс изготовления платы в лабораторных условиях следующий:

  • нанесение рисунка на заготовку;
  • сверление отверстий;
  • нанесение защитного слоя на печатную схему;
  • травление в растворе хлорного железа с удельным весом 1.36-1.40 г/мл, температура травления 25-50°C, время травления 10-15 мин;
  • промывка от остатков раствора и сушка;
  • механическая обработка поверхности при помощи мелкой наждачной бумаги;
  • обезжиривание поверхности;
  • лужение печатных проводников (марка припоя для лужения должна соответствовать марке припоя, применяемого при пайке радиоэлементов).

   После лужения печатную плату отмывают от остатков флюса.

     Далее производится установка элементов  на печатные платы. Для повышения  производительности труда при пайке  все элементы должны быть заранее  установлены своими выводами в монтажные  отверстия печатных плат и закреплены в них. В случае необходимости подпайки к одному контакту нескольких элементов на печатную плату предварительно устанавливают контактные штыри, лепестки или трубчатые заклепки-пистоны. Все контакты устанавливают в местах, указанных на чертеже. Буртики контактных штырей со стороны печатных проводников паяют. Пистоны также заливают припоем. Пайку контактных штырей и заливку припоем пистонов производят не позднее 48 ч после их установки на плату.

     На  платах с двусторонним расположением  печатных проводников все навесные элементы устанавливают с той стороны, которая указана в сборочном чертеже на изделие. Корпуса элементов размещают на печатной плате параллельно или перпендикулярно друг другу.

     Выводы  элементов вставляют в отверстия  печатной платы. В каждом отверстии можно размещать вывод только одного элемента.

     Выводы  элементов, поступающих на сборку и  монтаж, рихтуют, зачищают и, если требуется, лудят, а затем формуют в соответствии с требованиями ТУ и конструкторской  документации.

     Требования  к формовке выводов элементов, устанавливаемых на печатные платы, такие же, как при объемном монтаже: в местах ввода в корпус не должно возникать механических напряжений. Если специальные указания в ТУ или в чертежах отсутствуют, расстояние от корпуса элемента до оси изогнутого вывода принимается равным 2 мм.

     Расстояние  между корпусом элемента и краем  печатной платы, если оно не оговорено  в чертеже, должно быть не менее 1 мм, а расстояние между выводом элемента и краем платы - не менее 2 мм.

     Расстояние  между корпусами соседних элементов или между корпусами и выводами соседних элементов выбирают в зависимости от условий теплоотвода и допустимой разности потенциалов между ними, но не менее 0,5 мм.

     Ручная  формовка выводов и установка  элементов на печатные платы должны производиться таким образом, чтобы в процессе контроля просматривалась маркировка номиналов на корпусах элементов. При автоматизированной и полуавтоматической формовке выводов и установке элементов допускается произвольное расположение маркировки.

     Радиоэлементы и узлы аппаратуры с большим количеством выводов закрепляются на плате в зависимости от их конструктивных особенностей и механической прочности платы.

     В случае необходимости производят дополнительное крепление корпусов элементов к  плате с помощью привязки, приклейки, установки хомутов, скоб и других держателей.

     Установку элементов на печатные платы рекомендуется  начинать с меньших по размерам. Все элементы устанавливают таким  образом, чтобы луженая часть  вывода выходила из монтажного отверстия.

     Все элементы должны плотно прилегать своими корпусами к печатной плате, чтобы вывод, подпаянный к печатному проводнику, при нажатии на корпус элемента не отрывал его от платы. Этого достигают натяжением выводов перед их загибкой.

     Пайку производят кратковременным прикосновением на 2-3 с стержня паяльника с запасом припоя к контактной площадке и концу вывода. Паяльник отнимают сразу, после того как припой расплавится и заполнит отверстия и зазоры между выводом элемента и контактной площадкой.

     Для избежания перегрева микросхем  при пайке рекомендуется использовать панельки для микросхем.

     После пайки излишек вывода элемента обрезается кусачками. При этом срезанный торец  вывода элемента должен быть виден. Длина  обрезанного участка вывода не должна превышать 0,6-2 мм. При обрезании излишков вывода не допускается механическое нарушение паяного соединения. 
 
 
 
 
 
 
 

  1. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

     Определение стоимости – подсчет того, во что обходится производство и  продажа каждого отдельного вида товара. Если производитель имеет  полное представление о том, сколько стоит производство продукции, ее продажа или оказание какой-либо услуги, то он может правильно установить цену, определить прибыль, выяснить какие части производства самые дорогостоящие и есть ли возможность уменьшить их стоимость. В практике планирования затраты на производство продукции делятся на две группы:

  1. прямые затраты, которые напрямую связаны с изготовлением продукта, включают в себя стоимость материалов и комплектующих, стоимость труда людей, непосредственно занятых производством данного товара или оказанием данной услуги;

   2) косвенные затраты, которые необходимы  для обеспечения процесса производства  продукта, включают в себя плату  за эксплуатацию помещений и  оборудования, плату за электроэнергию, свет и отопление, водоснабжение,  затраты на рекламу, транспортные расходы и финансовые издержки.

       7.1    Расчет стоимости опытного образца

     Себестоимость системы складывается из затрат на материалы, покупные комплектующие  изделия, заработной платы основных рабочих, накладных расходов.

     7.1.1    Расчет стоимости основных материалов

     Стоимость используемых для разработки устройства материалов в общем виде может  быть рассчитана по формуле:

(7.1)

Gmi – стоимость i-того наименования материала;

Cmi – цена единицы массы;

Kmp – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы. Примем Kmp = 0.14;

     Расчет  стоимости используемых материалов представлен в таблице 7.1.

Таблица 7.1  Расчет стоимости материалов   

Наименование Цена Количество Стоимость, руб.
Припой  ПОС-61 200 руб/кг 0,05 кг 10,00
Канифоль  сосновая 50 руб/кг 0,02 кг 1,00
Спирт этиловый 40 руб/л 0,1 л 4,00
Стеклотекстолит СФ-1Н 1000 руб/м² 0,02 м² 20,00
Хлорное железо 120 руб/кг 0,15 кг 18,00
Общая сумма 53,00
Транспортно-заготовительные  расходы 14% 7,42
ИТОГО: 60,42

     7.1.2    Расчет стоимости покупных изделий

     Расчет  производится по формуле:

(7.2)

Ni – количество штук покупных изделий i-го наименования;

Цпиi – цена i-го изделия;

Kmp – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы. Примем Kmp = 0.14;

     Стоимость покупных изделий приведена в  таблице 7.2.

Таблица 7.2

Наименование Количество,

шт.

Цена за 1

шт, руб.

Стоимость,

руб.

Диоды      
КД206А 3 12 36
КД202А 8 4 32
АЛ107Б 3 2 6
ФД256Б 3 4 12
ЖК-дисплей      

Продолжение таблицы 7.2

Наименование Количество,

шт.

Цена за 1

шт, руб.

Стоимость,

руб.

MT – 16S2D 1 220 220
Конденсаторы      
К50 – 29 – 470 мкФ х 16 В 3 4 12
К50 – 29 – 1000 мкФ х 25 В 2 12 24
К73 – 17 – 33 пФ 2 2 4
Микросхемы      
КР142ЕН5А 2 10 20
Microchip dsPIC30F2010 1 180 180
Модули      
Honeywell HLC2701 1 10000 10000
Оптопары  транзисторные      
АОТ110Б 3 60 180
Переключатели      
SWT – 81 - 7 1 6 6
Резисторы      
МЛТ – 0,125 – 68 Ом ±10% 9 1 9
МЛТ – 0,25 – 100 Ом ±10% 3 1 3
МЛТ – 0,125 – 100 кОм ±10% 3 1 3
ПЭВ – 5 – 4 Ом 3 4 12
МЛТ – 0,125 – 2 кОм ±10% 3 1 3
МЛТ – 0,125 – 1 кОм ±10% 1 1 1
Резонаторы  кварцевые      
Murata Erie CDA4 МГц 1 20 20
Транзисторы      
КТ815А 3 6 18
КТ812А 3 26 78
КТ324Б 3 20 60
Общая сумма 10939
Транспортно-заготовительные расходы 14% 1531,46
ИТОГО: 12470,46

Информация о работе Автоматизация станка с ЧПУ