Проект автоматизации склада строительных материалов

Описание

В проекте выполнена разработка автоматизации склада строительных материалов.

Приведено описание склада.

Склад строительных материалов представляет собой цех с размещенными в нем приспособлениями для хранения материалов: стеллажи, пирамиды. Вдоль стеллажей проложены рельсы, предназначенные для перемещения козлового крана. Главная рабочая зона находится под пролетом крана, за счет чего основная часть стеллажей расположена в этом пространстве. Возможность выхода грузоподъемной тележки на выносные консоли за пределы крана, позволяет использовать большие площади склада.

Приведен требования, предъявляемые к подъемно-транспортному оборудованию.

Сделан выбор крана второй группы – козлового.

Составлен раздел "Механическое оборудование".

Приведено описание конструкции козлового крана.

Козловой кран устроен на балочном мосту, закрепленном на рельсовом пути. Работа крана выполняется от электродвигателя переменного тока, расположенного на галерее моста. Устройство передвижения козлового крана может быть центральным и раздельным по виду. На них выполнена установка рельс с целью обеспечения передвижения крановой тележки, которая закреплена электрической талью и другими подъемными устройствами. Закрепление крановых тележек выполнено через концевые кран-балки. Конструкция грузовой тележки выполнена однорельсовой. Ее перемещение происходит по нижнему поясу. На ней установлены механизмы подъема груза и передвижения талии. Ходовые тележки установлены по концам продольных балок ног. Ходовые колеса приводятся через систему зубчатых передач от индивидуальных крановых электродвигателей. Посредством гибкого кабеля осуществляется энергосбережение козловых кранов. Наматывание кабеля происходит на кабельный барабан, который закреплен на одной ноге крана и совершает синхронное вращение относительно скорости его передвижения. В конструкции крана предусмотрен противоугонный захват. Выполнена установка пружинных или пружинно-фрикционных буферов для смягчения ударов крана об упоры в процессе их движения. Укладка рельсовых путей для передвижения выполнена на шпалах по щебёночному или гравийному основанию. Для предотвращения схода крана с рельсов в конце крановых путей установлены надежные упоры. 

Внесены предложения по модернизации привода.

В конструкции предлагается применение мотор-редуктора серии ЗМП со встроенным тормозом, проектировании площадки оператора для нахождения на ней работника при управлении краном.

Выполнен расчет нагрузок в приводе и выбор мотор-редуктора.

Механизм перемещения представлен двумя независимыми узлами, состоящими из электрического тормоза, асинхронного двигателя, редуктора, соединительной муфты между редуктором и колесом.

Произведен расчет параметров механизма перемещения:

На основании расчетов принят мотор-редуктор со встроенным электрическим тормозом типа ЗМП-31,5.

1. Сделан выбор соединительных муфт с определением действующего момента 216 Н×м. Для соединения вала редуктора с цапфой ходовых колес принята соединительная зубчатая муфта типа М3-3-H
2. Рассчитан наибольший допустимый тормозной момент для механизма передвижения, равный 0,018 кН×м.
3. Проведены проверочные расчеты механизмов передвижения: двигателя на время разгона, запаса сцепления колес с рельсами. На основании расчетом внесено предложение замены рельсов с выпуклой головкой на рельсы с плоской головкой.
4. Выполнен расчет и выбор приводного механизма подъема козлового крана с определением параметров: время подъема груза 46,2 сек, перемещения груза на расстояние – 61 сек, спуска – 46,2 сек. Суммарное время работы электродвигателя составляет 184,8 сек, пауз – 522 сек. Принят асинхронный электродвигатель с фазным ротором типа МТF311-8.
5. Аналогично проведен расчет и выбор приводного механизма перемещения тележки.
6. Выполнена разработка электроснабжения с расчетом электрических нагрузок, освещения, схемы силовой сети цеха и заземляющих устройств.
7. Разработана система автоматического управления козловым краном.

Объектом управления является асинхронный двигатель с редуктором и колесо. Сделана разработка расчетно модели и математическое описание объекта управления.

Составлена структурная схема математической модели объекта управления.

В программной среде MatLab создана нелинейная вычислительная модель асинхронного двигателя при его частотном регулировании.

Проведено исследование динамики ОУ с построением графиком изменения скорости, по результатам которого установлена полная работоспособность объектов управления.

Выполнена разработка варианта технической реализации. Для управления асинхронными двигателями, размещенными на кране, принят преобразователь частоты серии ЭПВ-ТТПТ-5-380. Для автоматизации крана выбран микроконтроллер серии SIMATIC S7-200, предназначенный для решения задач управления и регулирования небольших систем автоматизации. В качестве центрального процессора применен модуль CPU 224.

Разработан алгоритм управления краном.

Рабочий цикл козлового крана предполагает выполнение трех основных операций по его перемещению, перемещению тележки и подъему груза. Технологический цикл работы начинается с включения питания и выполнения проверки системы защиты. По окончании проверки выполняется включение одного из двигателей крана. В случае невыполнения этого условия система осуществляет переход в начальное состояние и находится в режиме ожидания включения одного из двигателей. Процесс по передвижению завершится в момент выполнения условия блока. 

Составлен раздел по повышению надежности установки.

Приведен технико-экономический расчет с вычислением годового экономического эффекта в размере 413493,5 руб и срока окупаемости 2,1 года.

Разработаны раздела по безопасности труда и охране окружающей среды.

В дипломной работе разработана автоматизация склада строительных материалов с применением козлового крана.