Разработка вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане

Датчик ремонтопригоден . Производитель предоставляет необходимые части для ремонта: элемент катушки ;центрирующие диски, разъем.

Выбран проходной круглый дифференциальный ВТП.

У российских производителей преобразователи вихретоковые проходные изготавливаются под конкретное изделие по индивидуальному заказу.Это еще один довод в пользу выбора импортного датчика.

Рисунок 3.9 - Проверка дефектов изоляции проходной катушкой

Трещина прерывает распространение вихревых токов в материале контроля и соответствующий сигнал дефекта выдается катушкой.

Далее произведем расчет вихретокового датчика. Расчет проведен по методике изложенной в источнике [4].

Рассчитаем радиус возбуждающей катушки. По техническому заданию максимальный диаметр зоны контроля 20 мм

, (3.1)

где - диаметр зоны контроля, - диаметр возбуждающей катушки. Подставляя значения в (1) получим

мм.

где rкат - толщина катушки, Lкат - длина катушки, Dкат - диаметр катушки, D - диаметр трубы, h - зазор, T - толщина покрытия, T = (1. .2) мм, d - толщина стенки трубы, d = 1 мм, t - толщина протектора.

Каркасы катушек изготавливают из изоляционных материалов (капролон, гетинакс, оргстекло, эбонит и др.) . Диаметр проводов обмоток возбуждения от 0.01 до 0.3 мм. [4].Из этого условия выберем диаметр провода возбуждающей катушки dпр равным 0,2 мм.

Рисунок 3.10 - Схема расчетная вихретокового датчика

Количество витков в одном слое возбуждающей обмотки определяется по формуле: , (3.2);

где Lкат - длина катушки, dпр - диаметр провода обмотки.

Находим высоту возбуждающей катушки

мм. (3.3)

В нашем случае толщину катушки r можно выбрать равной длине, то есть мм. (3.4)

Подставляя (3.3) в (3.2) находим количество витков в одном слое возбуждающей катушке

витков.

Исходя из (3.4) находим число слоев в катушке

слоев. (3.5)

Получаем катушку из пяти слоев, в каждом слое пять витков, т.е. всего витков в возбуждающей обмотке:

витков. (3.6)

Находим длину и площадь провода соответственно по формулам

мм, (3.7)

мм3. (3.8)

Исходя из полученных геометрических параметров катушки выбираем толщину протектора равной t2 = 0,5 мм.

Подставляя полученные значения найдем значение обобщенного зазора по формуле:

. (3.9)

Получаем h = (3. .3) мм.

Рассчитаем относительные значения зазоров по формуле:

. (3.10)

Получаем h = (0.4, 0.5, 0.6).

При контроле зазора параметр выбирается >20, то есть выбирают высокую рабочую частоту.

Значение обобщенного параметра контроля .

Рабочую частоту fраб рассчитаем из формулы для нахождения обобщенного параметра контроля

, (3.11)

где - обобщенный параметр,

Rкат - радиус возбуждающей катушки, м,

щ - круговая частота, рад/с,

ма = мм0, - относительная магнитная проницаемость, = 1;

0 -магнитная постоянная, м0 = 4•10-7 Гн/м.

кГц, тогда кГц.

В тоже время при граничная частота равна Гц.

В зависимости от заданного диапазона температуры Т = 0. .40 єС

где б - температурный коэффициент удельного сопротивления, для меди он равен б = 4,28?10-3 1/ єС.

Ду = у?е = 58?0,856 = 4,9648 МСм/м.

Получили диапазон изменения

УЭП у±Ду = (58±5) МСм/м, т.е.

при Т = 0 єС у = 63?106 См/м,

при Т = 20 єС у = 58?106 См/м,

при Т = 40 єС у = 53?106 См/м.

Ток, протекающий по возбуждающей катушке Imax, А, вычислим по формуле

I0 = jSпр, (3.12)

где j - плотность тока в медном проводнике, для многослойной катушки плотность тока j= (3. .4) , берем j = 4 А/; Sпр - площадь поперечного сечения провода.

I0 = А.

Напряженность магнитного поля внутри возбуждающей катушки :

, (3.13)

.

Рассчитаем индуктивность L0, Гн, катушек:

L0 = , (3.14)

где W - число витков катушки, Dкат - ее диаметр, - величина, значения которой даны в таблице [4, стр.248] в зависимости от отношения

,

Ф (б) = 0,946.

L0 = мкГн.

Сопротивление катушки R0, Ом,:

, (3.15)

где - удельная электрическая проводимость основания, МСм/м.

Ом.

Найдем комплексное сопротивление:

Ом,

мОм.

Определим напряжение холостого хода Uxx, В на ВТП без ОК:

мВ, - падение напряжение на ВТП.

Добавочное сопротивление Rд выбираем приблизительно в 10 раз меньше z0, Rд = 50 мОм, также задаем С1 = 100 мкФ, чтобы емкостное сопротивление было маленьким.

, (3.16)

где мОм.

мВ.

Принимаем мВ.

Выбор электродвигателя и подводящего провода

Для контроля , необходимо протягивать контролируемую проволоку через датчик, для этого необходимо к бабине, присоединить двигатель с редуктором, которые обеспечат плавный ход проволоки и не подвергнут его возможности разрыва. Так как установка может контролировать проволоку с диаметром сечения от 2 до 5 мм, то необходимо подобрать провод, который наиболее подойдет по мощности, для этого зададимся номинальной и максимальной массой контролируемого провода:

Мmin = 20 кг = 200 Н - для провода диаметром d = 2 мм,

Мmax = 50 кг = 500 Н - для провода диаметром d = 5 мм.

Угловая скорость вращения двигателя = 110 угл.мин. = 680 об/мин

(по техническому заданию).

Pmin = Mmin = 200 680 2 3.14/60 = 1453.5 Вт

Pmax = Mmax = 500 680 2 3.14/60 = 3558.6 Вт

Минимально возможная мощность двигателя составила Pmin = 1,5 кВт, а максимально возможная Pmax = 3,6 кВт. Проверим правильность определения мощности двигателя, для этого определим максимальное и минимальное натяжение провода, и сравним с табличным значением максимальной нагрузки медных проводов для соответствующих сечений:

min = Mmin / S, где S - площадь сечения провода

Smin = D2 / 4 = 3.14 *10-6 / 4 = 3.14 *10-6 м2

Smax = D2 / 4 = 3.14 *25*10-6/ 4 = 19.625 *10-6 м2

min = 200 / 3.14 * 10-6 = 6.4* 10-6 Н/ м2

справочное 1 = 8.1* 10-6 Н/ м2

max = Mmax / S = 500 / 19.625 * 10-6 = 3.55* 10-6 Н/ м2

справочное 2 = 8.8 * 10-6 Н/ м2

Таким образом, можно сделать вывод, что выбор двигателя по мощности произведен правильно, так как min< справочное 1 , а max< справочное 2 [1].

Для данной установки наиболее благоприятно применить шаговый двигатель, который не даст проволоке возможности оборваться, так как протягивает её небольшими прерывистыми порциями, а так же благоприятно для используемого датчика, давая возможность точечной проверки .

Шаговые двигатели (ШД) применяются в качестве исполнительных элементов в системах с дискретным приводом. Частота вращения и суммарный угол поворота вала ШД пропорциональны соответственно частоте и числу поданных импульсов управления. При отсутствии управляющих импульсов ШД находится в режиме фиксированной стоянки и сохраняет конечные результаты предыдущих перемещений. Привод с ШД сочетает возможности глубокого регулирования частоты вращения с возможностью числового задания и надежной фиксации конечных координат. Для питания ШД применяются специальные блоки управления, которые обеспечивают преобразование унитарной последовательности импульсов в m- разную систему напряжений, питающих обмотки ШД через усилители мощности. Параметры блока управления определяются числом и порядном коммуникации обмоток ШД. Технический уровень блока управления определяется в основном примененной в них элементной базой.

Напряжение питания ШД задается на входе блока управления. Но минимальный момент ШД составляет обычно (0,40,5)Мст мах. Номинальный момент инерции нагрузки выбирается обычно в пределах Jн=(12)Jр. Такое соотношение моментов инерции нагрузки и ротора позволяет наиболее полно использовать динамические качества ШД и обеспечить устойчивость его работы. Разрешающая способность ШД по углу определяется статической и динамической погрешностями, которые характеризуют точность отработки шага. Основными характеристиками ШД являются предельная динамическая и предельная механическая характеристики. Рассмотрим два варианта двигателей: IM 1001 - Р = 3.7 кВТ и ДШИ - 200 Р = 4 кВт. Оба двигателя представлены в минимальном размерном исполнении, но во избежании возможных колебаний массы протягиваемого провода, которая может зависеть от массы различных факторов, как природных, так и человеческих, выбираем двигатель ДШИ - 200, имеющий большее значение мощности, что возможно при наличии значительного запаса по нагрузке натяжения провода[1].

Разработка схемы электронного блока

Структурная схема электронного блока приведена на рисунке 3.11.

По сигналу центрального процессора (ЦП) генератор вырабатывает синусоидальное напряжение, которое подается на возбуждающую обмотку ВТП. Под действием электромагнитного поля вихревых токов, наведенных в металле, в измерительных обмотках преобразователя возникает электродвижущая сила (ЭДС), параметры которой соответствуют состоянию металла. Выходное напряжение ВТП, после предварительного усиления, подвергается детектированию и поступает на вход усилителя, коэффициент усиления которого задается ЦП. Усиленный электрический сигнал фильтруется частотным фильтром и подается на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). С выхода АЦП цифровой сигнал поступает в ЦП для дальнейшей обработки и отображения на дисплее

Рисунок 3.11 Структурная схема электронного блока

Схема электрическая условно разбита на субблоки:

1.Плата счета А1 ; 3.Плата управления А2; 3. Плата индикации А3;

4.Плата коммутации и отображения информации.

Плата коммутации и отображения информации

Плата коммутации и отображения информации обеспечивает подключение элементов системы контроля к блоку контроля через розетки,гнезда ,клеммы.А также при наличии брака изоляции провода подается световой и звуковой сигналы оператору.Световой сигнал обеспечивает светодиодный индикатор АЛ307Б на лицевой панели блока контроля.Звуковой сигнал подается генератором звука SCO715BLLF SONITRON.

Плата счета А1

Плата счета А1 построена на базе операционного дифференциального усилителя К544УД1 с высоким входным сопротивлением и низким уровнем входных токов, с внутренней частотной коррекцией, обеспечивающей устойчивую работу при любых режимах отрицательной обратной связи, включая режимы интеграторов и повторителей напряжения. . Малые значения шумового тока и хорошие спектральные характеристики напряжения шума, высокие динамические параметры, дают преимущества при использовании их в качестве схем выборки и хранения.

В плате счета используется два компаратора на микросхеме К521 СА3

Взаимо-действие между аналоговой частью системы и цифровой (преобразование информации из аналоговой формы в цифровую и обратно) обеспечивают цифроаналоговые (ЦАП) и аналого-циф-ровые преобразователи (АЦП).

Очень важную роль при аналого-цифровом преобразовании играют компараторы. Компаратором называют устройство, пред-назначенное для сравнения изменяющегося аналогового входного сиг-нала с опорным напряжением. При этом в зависимости от того, больше входной сигнал опорного или меньше (на доли милли-вольт), на выходе компаратора должно установиться напряжение «логический нуль» (лог. 0) или «логическая единица» (лог. 1).

В плате счета используется микросхема 176ИЕ4 (Рисунок 3.12)которая представляет собой двоичный счетчик по модулю 10 с дешифратором в 7-сегментный код.

Исходное состояние схемы устанавливается подачей сигнала H на вход Cl (5)Входная частота подается на вход Ck (4), а выходная частота (в 10 раз меньше) появляется на выводе Y10 (2) После каждого второго входного импульса на выводе Y4 (3) формируется сигнал, который используется для выработки команды сброс в разрядах индикатора "Часы". В случаях использования жидкокристаллических индикаторов, в схеме предусмотрено получение на выходе прямого и инверсного кода (относительно входа Ck) путем подачи на вывод 6 (M) сигнала с частотой 32 или 64 Гц. При применении индикаторов, не требующих знакопеременного питающего напряжения, на вывод M подается постоянное напряжение L

Рисунок 3.12 Микросхема 176ИЕ4

Плата управления А2

Построена на следующих основных элементах:

PIC16F628 А однокристальный 8-разрядный FLASH CMOS микроконтроллер компании Microchip Technology Incorporated. Все микроконтроллеры PIC16/17 используют RISC структуру процессорного ядра. Семейство микроконтроллеров PIC16/17 имеет расширенные возможности ядра, стек глубиной восемь уровней и множество внутренних и внешних прерываний. Гарвардская архитектура с отдельными шинами команд и данных позволяет одновременно передавать 14 разрядные команды и 8 разрядные данные. Двух командный конвейер позволяет выполнять все команды за один машинный цикл, кроме команд ветвления программы, которые выполняются за два цикла. Уменьшенная система команд (всего 35 команд). Высокая эффективность достигается использованием новшеств архитектуры и большого набора дополнительных регистров.

Микроконтроллеры семейства PIC16 по сравнению с другими 8 разрядными микроконтроллерами такого же класса позволяют уменьшить программу 2:1 и увеличить быстродействие 4:1.Две логические микросхемы К561ЛА7 которые в своем составе имеют 4 элемента 2И-НЕ.Две логические микросхемы К561ЛН2 которые в своем составе имеют 6 элементов НЕ. Узел триггера собран по классической схеме на логической микросхеме DDI К561ТМ3.Микросхема КР142ЕН5А трехвыводный стабилизатор с фиксированным выходным напряжением 5 вольт могут найти применение в широком спектре радиоэлектронных устройств в качестве источниках питания логических систем, измерительной технике. Компоненты могут быть использованны для ускорения переходных процессов. Входной конденсатор необходим только в том случае, если регулятор находиться на растоянии более 5 см от фильтрующего конденсатора источника питания.

Плата индикации А3

Основным элементом платы индикации является семи сегментный цифровой индикатор АЛС333А,которой отображает информацию сформированную платой счета А1.

3.3 Разработка функциональной схемы

Проектируемая система маркировки является частью системы контроля качества изоляции проводов, и должна обеспечить точную маркировку поврежденного места провода, с минимальными затратами средств и времени.

Конструктивное решение №1.

На двигатель приходит сигнал включения, при появлении дефекта изоляции провода. Двигатель раскручиваетролик или ролики (в различных модификациях используют два ролика, для двусторонней окраски провода). На ролике нанесено специальное покрытие для равномерного распределения красещего фермента, который поступает из дозирующей установки после начала раскрутки красящего ролика. Данная схема имеет ряд существенных недостатков: сложность системы маркеровки, требующей значительных габаритных затрат; дороговизна осуществления системы; появление сил трения при отсутствии сигнала питания на двигателе, данный недостаток может вызвать дефект изоляции провода после проверки, а так же быстрый износ ролика.

Конструктивное решение №3.

Конструктивное решение представляет собой механическую систему маркеровки. Сигнал включения поступает на электромагнит, который примагничевает крепление "качели", которые удерживают маркер, предназначенный для отметки места повреждения изоляции провода. Противовесом в данной системе является пружина, предназначенная для удержания крепления во время отсутствия сигнала о дефекте. Данный вариант схемы не является наиболее простым,а сточки зрения надежности является самым ненадежным вариантом решения с точки зрения ремонта[12].

Конструктивное решение №3.

Сигнал питания подается на насос,который перекачивает красящий фермент из резервуара в дозирующую установку, которая дозирует подаваемую краску. Такой вариант схемы изрядно упрощает систему маркировки, но требует наиболее точного расположения маркирующего устройства, та как маркеровка ведется точечным путем.

Необходимо решить вопрос управления расходом краски и шириной маркировки.

Функциональная схема автоматизации узла маркировки

Рисунок 3.13 - Функциональная схема автоматизации узла маркировки

Что бы не заходить за пределы, установлены два концевых выключателя, верхнего и нижнего положения, по сигналам от которых будет останавливаться шаговый двигатель. По сигналу с пульта, будет открываться запорный клапан, через который в дозирующее устройство будет подаваться чернила. Уровень заполнения дозатора контролируется датчиком уровня. Генерировать необходимую частоту вращения шагового двигателя будет частотный генератор, которым будет управлять микроконтроллер.

Система управления узла маркировки

На рисунке 3.19 представлена блок схема системы управления .

Рисунок 3.14 - Блок-схема системы управления

Система управления состоит из трех уровней:

- первый уровень - это персональный компьютер, он обрабатывает данные, полученные со второго уровня. С помощью PC оператор управляет процессом, вводит необходимые константы и переменные, задает требуемые границы. Так же он отвечает за архивирование данных, вывод соответствующих сигнальных сообщений, при возникновении аварийной ситуации;

- второй уровень - это шкаф контроля управления (ШКУ). Он производит сбор и первичную обработку сигналов с датчиков, и выдачу информации на PC. По сигналам от оператора ШКУ выдает сигналы на исполнительные механизмы;

- третий уровень - это непосредственно датчики и исполнительные механизмы.

На основе системы управления была разработана структурная схема дозатора маркирующих чернил.

3.4. Разработка алгоритма работы системы поиска дефектов проволоки

На рисунке 3.15 представлена структурная схема.

Рисунок 3.15 - Структурная схема

Оператор задаёт расход литров в час, затем контроллер преобразует этот расход в 32 битный код, который отправляется на генератор частоты. Необходимость преобразования расхода в код, вызвана тем, что частотный генератор, который управляет скоростью шагового двигателя, сделан в программном комплексе MPlab, на языке Assembler. Данный генератор, формирует частоту в зависимости от кода поданного на вход, данный код представляет собой целое число от 1 до 65535, наименьшее значение кода соответствует максимальной частоте, равной 35084 Гц.

Алгоритм управления предназначен для осуществления автоматизированного управления технологическим процессом дозирования чернильного маркирующего раствора и маркировки брака проволоки в составе системы автоматизированного контроля качества изготовления изоляции кабельной продукции.

Алгоритм управления должен обеспечивать устойчивое ведение процесса дозирования и маркировки путем поддержания переменных процесса в регламентных границах в течение работы промышленной установки контроля качества проволоки. (за исключением пускового режима и остановки).

Главной целью автоматизированного управления является повышение технико-экономических показателей, качества продукта и снижение влияния человеческого фактора на параметры технологического процесса. Снижение влияния человеческого фактора на технологический процесс обеспечивается выводом человека из непосредственных контуров управления технологическими переменными.

Для совместимости решаемых задач, предусмотрена кодировка технологических участков (блоков), входных/выходных сигналов контроллера, технологического оборудования и исполнительных механизмов.

Погрешность измерения технологических переменных, используемых в алгоритме не должна превышать 1%.

Перечень необходимых сигналов для работы алгоритма приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Перечень входных сигналов алгоритма

Обозначение	Наименование	Ед. изм.
DIH	Сигнал верхнего ограничителя хода поршня	В
DIL	Сигнал нижнего ограничителя хода поршня	В
DIU	Уровень технологического раствора в дозирующем устройстве	В
AIT	Температура технологического раствора в дозирующем устройстве	°С

Перечень выходных сигналов алгоритма приведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Перечень выходных сигналов алгоритма

Обозначение	Наименование	Ед. изм.
Disable	Пуск/стоп двигателя	В
Direction	Направление вращения шагового двигателя	В

Алгоритм работает в циклическом режиме и включает следующие модули:

- расчет частоты вращения двигателя;

- обеспечение необходимого расхода маркирующих чернил;

- поддержание температуры маркирующих чернил в заданном пределе;

На рисунке 3.16 представлена обобщенная схема алгоритма управления. В начале алгоритма основные входные переменные проверяются на достоверность (попадание в допустимые диапазоны изменения). Если входные данные не достоверны, то алгоритм отключается.Следующим шагом выполняется разгон двигателя (из-за особенностей ШД, перед началом работы его необходимо разогнать).

Затем выполняется расчет необходимой частоты вращения ШД, в зависимости от необходимого расхода маркировочных чернил.

Следующим шагом включается модуль управления ШД, который по сигналу с контроллера задает частоту и направление вращения ШД.

Когда маркировочные чернила закончились, открываются клапаны подачи маркировочных чернил.

Далее алгоритм циклично запускается на следующем такте работы системы.

3.5 Разработка программного обеспечения для системы поиска дефектов

Для работы программного обеспечения необходим быстродействующий однокристальный микроконтроллер со встроенной периферией. Требования к микроконтроллеру:

процессор с архитектурой «ARM7TDMI»: 32-разрядная RISC-архитектура, поддержка 16-разрядных инструкций;

объем FLASH-памяти (перепрограммируемого ПЗУ): не менее 256 кб;

объем ОЗУ: не менее 32 кб;

встроенная периферия: 16 канальный АЦП, 3 канальный 16-разрядный таймер, интерфейс UART.

Системное программное обеспечение должно выполнять следующие функции:

ввод/вывод данных по дискретным и аналоговым линиям;

обмен данными по протоколу «ModBus RTU» через интерфейс RS_232;

формирование заданных временных интервалов;

управление задачами, включая задачи пользователя;

Взаимодействие программы алгоритма управления дозатора с системным обеспечением должно выполняться по механизму «общая память» - обмен данными между задачами должен выполняться через глобальные переменные.

Программа разработана для микроконтроллера PIC 8616

1.Описание переменных программы управления дозатором

PROGRAM PLC_PRGVAR_INPUT

(*Входные величины*)

f_rab, f_raz1,f_raz2,t_raz:REAL;

t_razt:TIME;

f_razgon: BOOL;END_VAR

VAR_OUTPUT

(*Выходные величины*)

a_out,c_out:INT;

END_VAR

VAR

(*Переменные*)

tinput,tinput1,tinput2,ttemp,tconst,k,kraz:REAL;

o_ak,o_kb,grana,granb,t_razS:REAL;

t_ak,t_kb,tim:TIME;

a,b,d,m,c,f: INT;

l: BOOL;

finput: REAL;

END_VAR

VAR CONSTANT

(*Константы*)

fconst:REAL:=35084;

END_VAR

Основное тело программы управления установкой дозированияttemp:=1/fconst;(*время импульса при макс частоте*)

tconst:=ttemp/2;(*время половины импульса*)

tinput:=1/finput;(*время полученное в зависимости от частоты заданной оператором*)

t_razS:=t_raz*1000;

IF f_rab>0 THEN

finput:=f_rab;

END_IF

IF f_razgon=FALSE THEN

finput:=0;

END_IF

IF finput=0 THEN

TONInst(IN:=FALSE);

a_out:=0;

END_IF

IF f_razgon=TRUE THEN

l:=f_razgon;

END_IF

IF l<>f_razgon THEN

f_raz1:=0;

f_raz2:=0;

l:=FALSE;

END_IF

IF f_raz1=0 AND f_raz2=0 THEN (*Остановка программы*)

TPInst(IN:=FALSE);

f_raz1:=0; f_raz2:=0; f:=0; m:=0; c:=0; c_out:=0; t_raz:=0;

END_IF

IF finput>0 THEN

k:=(tinput/tconst)-1;

a:=TRUNC(k);

b:=a+1;(*Полученное значение*)

END_IF

tim:=T#20s;

grana:=INT_TO_REAL(a);

granb:=INT_TO_REAL(b);

o_ak:=(k-grana)*100000; (*Вычисление границы A*)

o_kb:=(granb-k)*100000; (*Вычисление границы B*)

t_ak:=REAL_TO_TIME(o_ak);

t_kb:=REAL_TO_TIME(o_kb);

IF a=k AND finput>0.0 THEN

a_out:=a;

TONInst(IN:=TRUE,PT:=tim);

END_IF

IF TONInst.PT=tim AND TONInst.ET=TONInst.PT THEN

TONInst(IN:=FALSE);

END_IF

IF d=0 AND finput>0 AND a<>k AND l=TRUE THEN (*Переход на

действие поддержания границы А*)

PLC_PRG.TimeAK;

END_IF

IF d=1 AND finput>0 AND a<>k AND l=TRUE THEN (*Переход на

действие поддержание границы В*)

PLC_PRG.TimeKB;

END_IF

Действие первое - разгон двигателя

IF f_raz1>0 THEN (*Проверка условия перехода на это действие*)

tinput1:=1/f_raz1;

kraz:=(tinput1/tconst)-1;

c:=TRUNC(kraz);

END_IF

IF f_raz2>0 THEN

tinput2:=1/f_raz2;

kraz:=(tinput2/tconst)-1;

m:=TRUNC(kraz);

END_IF

IF t_raz>0 THEN

t_razt:=REAL_TO_TIME(t_razS); (*Определение временного интервала для разгона*)

END_IF

IF f=0 THEN (*Присвоение выходу начального кода*)

c_out:=c;

TPInst(IN:=TRUE,PT:=t_razt);

END_IF

IF TPInst.ET=TPInst.PT AND c>m THEN (*Уменьшение кода, если разгон*)

c_out:=c_out-1;

f:=f+1;

TPInst(IN:=FALSE);

END_IF

IF c<>m THEN

TPInst(IN:=TRUE,PT:=t_razt);

END_IF

IF TPInst.ET=TPInst.PT AND c<m THEN (*Увеличение кода, если торможение*)

c_out:=c_out+1;

f:=f+1;

TPInst(IN:=FALSE);

END_IF

IF c_out=m THEN

(Выход из действия*)

f_raz1:=0;f_raz2:=0;f:=0;TPInst(IN:=FALSE);

END_IF

Действие второе - поддержание первого кода

IF finput>0.0 AND d=0 THEN (*Присвоение выходу первого кода*)

a_out:=a;

TONInst(IN:=TRUE,PT:=t_kb);

END_IF

IF TONInst.ET=t_kb AND TONInst.ET=TONInst.PT THEN (*Проверка условия выхода действия*)

d:=d+1;

TONInst(IN:=FALSE);

PLC_PRG.TimeKB;

END_IF

Действие третье - поддержание второго кода

IF finput>0.0 AND d=1 THEN (*Присвоение выходу второго кода*)

a_out:=b;

TONInst(IN:=TRUE,PT:=t_ak);

END_IF

IF TONInst.ET=t_ak AND TONInst.ET=TONInst.PT THEN (*Проверка условия выхода из действия*)

TONInst(IN:=FALSE);

d:=0;

END_IF



4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ

Разрабатываемая система предназначена для увеличения скорости поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане.

Преимущество установки в синхронизации работы системы подачи, контроля и маркировки дефектных зон. Когда скорость подачи регулируется системой ,чтобы не влиять на точность контроля , а краскоотметчик успевает точно пометить зону дефекта.

Общая стоимость материалов в проектируемых приборах:

1166,1руб.х 1,07=1247,73руб.

где

CМ - затраты на сырье и материалы;

mi - норма расхода i-ого материала на изготовление изделия, кг;

Цi - цена 1 кг i-го вида материала, руб./кг;

i = 1…n - наименование (перечень) видов материалов на изготовление единицы изделия;

n - количество типов изделий;

НТЗ - транспортно-заготовительные расходы составляют 7% от стоимости материалов.

Результаты расчет стоимости основных материалов на изготовление , сведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Наименование	Единица измерения	Цена	Стоимость
Сталь конструкционная углеродистая	15кг	21,18	317,70
Сталь конструкционная легированная	5кг	24,65	123,25
Провод ПТЛ-200-15,0	1м	30	30
Сталь 45	10 кг	24,36	243,6
Труба 50	3м	110,76	332,28
Труба 20	1м	101,56	101,56
Лента М40	0,5м	101,56	101,56
ИТОГО			1166,1

Общая стоимость покупных изделий рассчитывается по формуле:

СП = 28494,95 руб.

где

СП - общая стоимость покупных изделий, руб.;

Ni - количество изделий одного типа;

Цi - оптовая цена одного типа изделия, руб.;

i = 1…n - наименование (перечень) видов материалов на изготовление еди -ницы изделия;

n - количество типов изделий;

НТЗ - транспортно-заготовительные расходы 7% от стоимости покупных изделий

Результат расчета стоимости покупных материалов и изделий для проектируемой системы представлен в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Наименование	Цена,руб	Количество,шт.	Стоимость,руб.
1	2	3	4
Вилка РП 14-30Л	207,87	1	207,87
Вилка РСГ 10ТВ	196,35	1	196,35
Вилка СНП268-37ВП32-33-В	596,40	1	596,40
Вилка СНП346-14ВП21-2-В	224,55	2	449,10
Вилка СНП346-80ВП31-2-В	178,83	1	178,83
Диод 2Д212А	93,43	4	373,72
Диод 2Д212А/СО	90,01	2	180,02
Диод 2Д522Б	8,85	9	79,65
Конденсатор К10-17а-М47-10пФ	12,66	4	50,64
Конденсатор К10-17а-Н90-1мкФ	33,96	4	135,84
Конденсатор К10-17а-М47-100пФ	12,86	2	25,72
Конденсатор К10-17в-М47-3300пФ	26,17	3	78,51
Конденсатор К10-17в-М1500-100пФ	15,12	6	90,72
Конденсатор К10-17в-М1500-560пФ	15,12	2	30,24
Конденсатор К10-17в-М1500-2200пФ	14,39	3	43,17
Конденсатор К10-17в-М1500-5600пФ	22,73	3	68,19
Конденсатор К10-17в-М1500-0,01мФ	36,40	7	254,80
Конденсатор К10-17в-Н50-0,1мФ	9,38	7	18,76
Конденсатор К10-17в-Н90-6800пФ	5,91	2	11,82
Конденсатор К10-17в-Н90-0,01мФ	7,60	3	22,80
Конденсатор К10-17в-Н90-0,047мФ	7,60	10	76,00
Конденсатор К10-17в-Н90-0,1мФ	8,94	8	71,52
Микросхема 142ЕН5	406,86	5	2034,30
Микросхема 142ЕН10	616,26	1	616,26
Микросхема 249ЛП4	215,94	1	215,94
Микросхема 249ЛП8	815,38	1	815,38
Микросхема 521СА301	268,04	2	536,08
Микросхема 544УД12У3	692,20	1	692,20
Микросхема 544УД14УР3	846,65	1	846,65
Резистор Р1-12-0,25-5,1кОм	4,05	9	36,45
Резистор Р1-12-0,25-5,1кОм	4,05	8	32,4
Резистор Р1-12-0,25-6,8кОм	6,52	1	6,52
Резистор Р1-12-0,25-7,8кОм	4,05	1	4,05
Резистор Р1-12-0,25-10кОм	4,05	6	24,3
Резистор Р1-12-0,25-22кОм	3,69	2	11,07
Резистор Р1-12-0,25-33кОм	4,05	3	12,15
Резистор Р1-12-0,25-150кОм	4,05	1	4,05
Резистор РП1-212-0,25-6,8кОм	84,41	1	84,41
Резистор Р1-8МП-0,125-5,11кОм	33,08	2	66,16
Резистор Р1-8МП-0,125-5,62кОм	33,08	4	132,32
Резистор Р1-8МП-0,125-9,09кОм	33,08	2	66,16
Резистор Р1-8МП-0,125-10кОм	33,08	10	330,80
Розетка СНП268-37 РП12-0-В	342,79	1	342,79
Розетка СНП346-80 РП21-2-В	1243,01	1	1243,01
Генератор звука SCO715BLLF	550,00	1	550,00
Стабилитрон 2С133А	32,60	3	97,80
Транзистор 2П769А	126,14	1	126,14
Транзистор 2П769В	337,60	1	675,20
Транзистор 2Т3130Б	53,10	3	159,30
Транзистор 2Т664А9	218,54	2	437,08
Транзистор 2Т665А9	217,80	4	871,20
Мост выпрямительный М2 ТПК-125-1	605,44	3	1816,32
Трансформатор ТИМ-187В	102,93	1	102,93
Вихретоковый датчик	9700	1	9700
Электромагнит ПЭ-10	1071,55	1	1071,55
Маркер	120.00	1	120,00
ИТОГО			26630,80

Расчет основной заработной платы (ЗО) сведен таблицу 4.3.

Размер прямой заработной платы определяется исходя из суммарной трудоемкости изготовления прибора по каждой операции и тарифной ставке данной операции.

Расшифровка трудовых затрат на изготовление одного образца

Таблица 4.3

Вид операции	Разряд	Суммарная трудоемкость в норма часах	Тарифная ставка, руб.	Тарифная заработная плата, руб.
Заготовительная	3	75	7,75	582,25
Мехобработка	4	200,00	8,76	1752,00
Сборочная	5	215,00	9,77	2100,55
Испытания	6	75	11,3	847,50
Итого:		640		5282,30

Дополнительная заработная плата составляет 15% от размера основной заработной платы .

,



где

НД - норма дополнительной заработной платы (НД).

Отчисления на социальные нужды принимаются равным 30,2% от суммы основной и дополнительной заработной платы:

Отчисления делаются в: а) в пенсионный фонд РФ -22% ; б) фонд социального страхования (2,9%)-отчисления в фонт временной нетрудоспособность, материнства и детства; 0,2 - страховые отчисления на риск профессиональных заболеваний (проектная деятельность);

в) фонд обязательного медицинского страхования (5.1% в федеральный бюджет).

Отчисления на социальное страхование рассчитывается по формуле:

где НСС - норматив отчислений на социальные нужды (НСС=30,2%).

Определение величины накладных расходов.

Данная статья является комплексной и включает в себя расходы, связанные с эксплуатацией оборудования; с использованием электроэнергии; с выплатой заработной платы работникам заводоуправления; вспомогательным и обслуживающим рабочим; со стоимость различных заводских работ; с текущим ремонтом оборудования и транспортных средств и др.

Величина накладных расходов берется в размере 212% от основной заработной платы производственных рабочих.

Величину накладных расходов определяется по формуле:

Величину накладных расходов определяется по формуле:

где

РОП- величина накладных расходов;

НОП- норматив накладных расходов, НОП=212%.

Величина производственной себестоимости рассчитывается путем суммирования всех вышеизложенных пунктов:

СПр=СМ+СП+ЗО+ЗД+ ЗСС +РОП

Для проектируемой системы

СПр=1372,50+28494,95+5282,30+792,35 +1834,54+11198,48=48975,12руб.

Коммерческие расходы составляют 5% от производственной себестоимости:

РК=

Полная себестоимость рассчитывается как сумма производственной себестоимости и коммерческие расходы:

С= СПр+РК= 48975,12+ 2448,76руб.=51423,88 руб.

Прибыль составляет 20% от полной себестоимости:

Для проектируемой системы

П=51423,88 * 0,2=10284,78 руб.

Оптовая цена рассчитывается как сумма себестоимости и планируемой прибыли:



ЦО=С+

Для проектируемой системы:

ЦО=51423,88 +10284,78=61708,66руб

Калькуляция себестоимости изготовления системы

Таблица 4.4

№ п./п.	Наименование калькуляционных статей	Сумма, руб.	%
1	Основные материалы	1373	2,23
2	Покупные комплектующие изделия	28495	46,17
3	Основная заработная плата производственных рабочих	5282	8,56
4	Дополнительная заработная плата	792	1,28
5	Отчисления на соцстрахование	1835	2,97
6	Накладные расходы	11198	18,15
	Итого: производственная себестоимость	48975	79,36
7	Коммерческие расходы	2449	3,97
	Итого: полная себестоимость	51424	83,33
8	Прибыль	10284,78	17
9	Оптовая цена	61708,66	100%

Таким образом, себестоимость составляет : 48975рублей, а расчетная оптовая цена 61708,66 рублей.

При этом максимальную долю расходов в цене и себестоимости системы составляют покупные комплектующие изделия 46,17 % далее идут накладные расходы 18,15 %,далее идет основная заработная плата 8,56%.

Снижение производственной себестоимости возможно по следующим напралениям:

-поиска более дешевых комплектующих изделий ;

-совершенствование конструктивных решений;

-совершенствование технологии изготовления.

Сам процесс удорожания связан с совершествованием скорости и точности контроля, поэтому были выбраны такие технические решения. Для снижения стоимости необходим всесторонний анализ , что дает более выгодный экономический эффект .Например, применение менее точного контроля приведет к повышению брака проволоки. Поэтому снижение цены системы должно идти по пути улучшения технологического процесса изготовления,замене дорогих по трудоемкости технологически операций на более экономически эффективные .А также разработка организационных мер, снижающих накладные расходы (мероприятия по экономии ресурсов,внедрение энергоэффективных технологий с применением нового оборудования и т.п.)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В проекте представлена разработка вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане. Для контроля качества производится маркировка поврежденного места, что должно наиболее оптимизировать процесс контроля и обеспечить максимальную точность и надежность процесса контроля. Такой способ контроля позволяет исключить субъективный фактор измерения, что значительно увеличило точность и производительность.

В качестве метода контроля мест повреждения изоляции вихретоковый метод контроля. Данный метод позволяет проводить контроль с необходимой точностью, большим КПД, возможно применение бесконтактного способ контроля, более дешево в обслуживании, более компактно в отношении габаритов, но более дорого в отношении покупки датчика.

В проекте используется схема, где контролируемую проволоку протягивают через вихретоковый датчик, данные о повреждении передаются на счетчик , который отправляет сигнал на маркировщик (краскоотметчик).



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анурьев В. И., Справочник технолога-машиностроителя / В. И. Анурьев - в 3-х т. - М., 2017.

2.Воскобоев В.Ф. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Надежность технических систем М.: Альянс, , 2018 - 200с.

3.Герасимов, В.Г. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами : монография / В.Г. Герасимов, Ю.Я. Останин, А.Д. Покровский [и др.]. - М.: Энергия, 2018. - 216 с.: ил.

4. Краузе В. Конструирование приборов / В. Краузе - в 2-х т. - М.: Машиностроение, 2017.

5. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева - М.: Машиностроение, 2019

6.Машиностроение. Энциклопедия.Надежность машин Т. IV-3 : Под общ. ред. В.В. Клюева , М.: Машиностроение, 2018- 592с.

7.Надежность электрорадиоизделий.Спаравочник.М.:МО РФ,2014

8.Научно-производственная фирма Электропривод [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.elektroprivod.ru, свободный.

9.Ненашев А.П. Конструирование РЭС: Учебник для радиотехнических спец. вузов. М.: Высшая школа, 2020. 432 с.

10.Острейковский В. А. Теория надежности М.: Высшая школа, 2016 - 463 с.

11.Половко А. М., Гуров С. В Основы теории надежности. Практикум. СПб.: БХВ-Петербург,2016- 560 с

12.Руководство пользователя по программированию ПЛК в CoDeSys v 2.3 - Смоленск: ПК Пролог, 2018. - 166 с.

13. Сабинин Ю. А. Основы элетропривода / Ю. А. Сабинин - М.: Госэнергоиздат, 2013.

14. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам / Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергия, 2019. - 831 с

15. Справочник техника-конструктора / Я.А. Самохвалов, М.Я. Левицкий, В.Д. и др. 3-е изд., перераб. и доп. К.: Техника,2017 592 с.

16.Сухоруков, В.В. Неразрушающий контроль: в 5 кн. Кн.3. Электромагнитный контроль: Практ. пособие / В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, В.В. Сухоруков; Под ред.В. В. Сухорукова. - М.: Высш. шк., 2017. - 312 с.: ил.

17.Технические характеристики двухканального дозирующего устройства / Гатчина: Конструкторское бюро, 2019. - 10 с.

18. Федотов А.В. Основы теории надежности и технической диагностики, М.:ОГТУ,2018-287с.

19.Шишмарев В.Ю.Надежность технических систем, М.: Академия, 2018 - 304с.

20.Ямпурин Н. П., Баранова А. В. Основы надежности электронных средств., М.:Академия , 2017-240с.

21. Гузеев, В. И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением: : справочник / В. И. Гузеев, В. А. Батуев, И. В. Сурков. - 2-е изд. / Под ред. В. И. Гузеева. М: Машиностроение , 2017. - 368 с.

22.Технологические регламенты процессов металлообработки и сборки в машиностроении : учебное пособие / А. Г. Схертладзе [и др.]. - 3-е изд., перераб. и доп. - Старый Оскол: ООО “ТНТ”, 2019. - 424 с.

23.Терликова, Т.Ф. Основы конструирования приспособлений: учебное пособие для машиностроительных вузов. / Т.Ф. Терликова А.С. Мельников В.И. Баталов. - М.: Машиностроение, 2017. - 119с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...