izdelava dokumentacije za testno mesto ...advanced motion controls, model dpcante-020b080, linerani...

Uroš Predikaka

IZDELAVA DOKUMENTACIJE ZA TESTNO MESTO LINEARNEGA MOTORJA

Diplomsko delo

Maribor, september 2010

I

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa

Študent: Uroš Predikaka

Študijski program: UN ŠP Mehatronika

Mentor FERI: red. prof. dr. Riko Šafarič

Mentor FS: izred. prof. dr. Karl Gotlih

Maribor, september 2010

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr Riku

Šafariču in somentorju izred. prof. dr. Karlu

Gotlihu za pomoč in vodenje pri opravljanju

diplomskega dela. Prav tako se za pomoč

zahvaljujem mlademu raziskovalcu g. Francu

Hanţiču.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi

omogočili študij in me moralno podpirali skozi

celotno izobraţevanje.

IV

IZDELAVA DOKUMENTACIJE ZA TESTNO MESTO LINEARNEGA MOTORJA

Ključne besede: linearni električni motor, testno mesto, dokumentiranje UDK: 621.313.282:005.922(043.2)

Povzetek

Vsaka naprava potrebuje kvalitetno dokumentacijo, iz katere lahko uporabniki dobijo

informacije o delovanju, hkrati pa je potrebna za kasnejša vzdrževanja. Za testni objekt

lineranega motorja je potrebno izdelati dokumentacijo, v katero so vključeni mehanski načrti,

elektro načrti, navodila za upravljanje, opis naprav ter tehnične lastnosti. Cilj naloge je izdelati

kvalitetno dokumentacijo, preko katere bodo uporabniki dobili razne informacije iz testnega

mesta linernega motorja.

V

DOCUMENTATION DESIGN FOR LINEAR MOTOR TEST-BED

Key words: linear electric motor, test-bed, documentation

UDK: 621.313.282:005.922(043.2)

Abstract

Each device requires a high quality documentation, from which the users are able to gain

information about the operation and maintenance. The documentation for linear motor test-

bed should include both mechanical and electrical drawings, instructions for use, description of

the device and technical specification. The aim of the task is to create high quality

documentation, offering the users a variety of information about the linear motor test-bed.

VI

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ...................................................................................................................... 1

2 PREDSTAVITEV TESTNEGA MESTA AVTOMATSKIH DRSNIH VRAT 2

2.1 LINEARNI MOTOR .............................................................................................. 3

2.1.1 Prednosti uporabe linearnega elektromotorja ............................................. 4

2.1.2 Slabosti uporabe linearnega motorja ........................................................... 5

2.1.3 Tehnični podatki uporabljenega linearnega motorja ................................... 5

2.2 REGULATOR ...................................................................................................... 7

2.2.1 Tehnični podatki uporabljenega regulatorja .............................................. 10

2.3 NAPAJALNIK .................................................................................................... 12

2.3.1 Tehnični podatki uporabljenega napajalnika ............................................. 14

2.4 LINEARNI MAGNETNI DAJALNIK ....................................................................... 15

2.4.1 Opis delovanja ............................................................................................ 17

2.5 CANOPEN PROTOKOL ...................................................................................... 18

3 IZDELAVA DOKUMENTACIJE TESTNEGA OBJEKTA ........................... 21

3.1 MEHANSKI DEL ................................................................................................ 22

3.2 ELEKTRO DEL .................................................................................................. 27

4 ZAKLJUČEK ....................................................................................................... 32

5 VIRI IN LITERATURA ...................................................................................... 34

6 PRILOGE .............................................................................................................. 35

6.1 SEZNAM TABEL ................................................................................................ 35

6.2 NASLOV ŠTUDENTA ......................................................................................... 36

6.3 KRATEK ŢIVLJENJEPIS...................................................................................... 36

VII

KAZALO SLIK

Slika 1: Avtomatska drsna vrata…………………………………………………………2

Slika 2: Linearni motor......................................................................................................3

Slika 3: Sestava linearnega motorja……………………………………………………..4

Slika 4: Uporabljen linearni motor pritrjen na ohišje avtomatskih vrat…………………6

Slika 5: Uporabljen linearni motor………………………………………………………6

Slika 6: Komercialni regulator…………………………………………………………..8

Slika 7: Blokovni prikaz regulatorja…………………………………………………….9

Slika 8: Napajalnik PS16L60…………………………………………………………..13

Slika 9: Oţičenje za 30V in 40V transformator………………………………………..13

Slika 10: Oţičenje za 36V transformator………………………………………………14

Slika 11: Dimenzije uporabljenega napajalnika………………………………………..15

Slika 12: Linearni magnetni dajalnik RLS, model LM10……………………………...16

Slika 13: Zgradba magnetnega traku…………………………………………………...16

Slika 14: Način delovanja linearnega magnetnega dajalnika…………………………..17

Slika 15: Dimenzije linearnega magnetnega dajalnika………………………………...18

Slika 16: Prikaz prednosti uporabe CAN vodila……………………………………….19

Slika 17: Prikaz odvisnosti hitrosti prenosa od dolţine vodila………………………...20

Slika 18: Osnovni zaslonski pogled programa AutoCAD……………………………..23

Slika 19: Mehanska risba testnega objekta v vseh treh pogledih……………………....24

Slika 20: Pribliţan pogled stranskega risa mehanske risbe…………………………….25

Slika 21: Naris mehanske risbe………………………………………………………...26

Slika 22: Tloris mehanske risbe………………………………………………………..26

Slika 23: Osnovni zaslonski pogled programa Microsoft Visio……………………….28

VIII

Slika 24: Blokovna shema testnega mesta……………………………………………..29

Slika 25: Krmilna omara……………………………………………………………….29

Slika 26: Notranjost krmilne omare……………………………………………………30

Slika 27: Stikalni načrt omreţja v sistemu testnega mesta…………………………….31

Slika 28: Kontaktor Iskra KNL16-10………………………………………………….31

IX

UPORABLJENE KRATICE

FERI – Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko

CAN-BUS – Komunikacija med krmilnimi enotami

USB – Univerzalna serijska povezava

PWM – Pulzno širinski modulator

FS – Fakulteta za strojništvo

AMC – Mikrokrmilnik

AC – Izmenični tok

DC – Enosmerni tok

M – Motor

DI – Digitalni vhod

DO – Digitalni izhod

PC – Osebni računalnik

AI – Analogni vhod

AO – Analogni izhod

Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 1

1 UVOD

Cilj in namen tega diplomskega dela je raziskati praktično uporabnost električnega

linearnega motorja za pogon avtomatskih drsnih vrat ter izdelati dokumentacijo za testno

mesto linearnega motorja, preko katere bodo uporabniki dobili razne informacije iz

testnega mesta. Diplomsko delo je bilo razpisano pri predmetu Sistemi mehatronike v

sodelovanju s podjetjem DOORSON d.o.o., Milenkova ulica 9, 2000 Maribor, ki je ta

projekt tudi financiralo.

Diplomsko delo zajema celotno dokumentacijo, v katero so vključeni mehanski načrti,

elektro načrti, opis naprav ter tehnične lastnosti posameznih komponent. Mehanski del

načrtov, ki zajema mehansko zgradbo v vseh treh pogledih, je izdelan s programskim

paketom AutoCAD. Elektro del, ki zajema blokovno shemo celotnega sistema in stikalni

načrt vseh povezav, je izdelan s programom Microsoft Office Visio. V prvem delu

diplomskega dela pa so predstavljene posamezne glavne komponente testnega mesta

linearnega motorja. Glavne komponente so linearni motor podjetja H2W Technologies,

napajalnik podjetja Advanced Motion Controls serije PS1600W, regulator podjetja

Advanced Motion Controls, model DPCANTE-020B080, linerani magnetni dajalnik

podjetja RLS, model LM10 ter CANopen protokol, s pomočjo katerega je izvedena

komunikacija med komponentami v sistemu.


2 PREDSTAVITEV TESTNEGA MESTA AVTOMATSKIH

DRSNIH VRAT

Na sliki je prikazano testno mesto, na katerem so vgrajena avtomatska drsna vrata (slika 1),

ki jih poganja linearni motor. Testno mesto je izdelalo podjetje DOORSON d.o.o. in je

namenjeno raziskovalnim namenom v okviru razvijanja in testiranja novih in boljših

rešitev za trţišče. V našem primeru gre predvsem za raziskovanje uporabnosti linearnega

motorja v primerjavi z rotacijskim motorjem, ki trenutno prevladuje v podobnih sistemih

na trţišču. Moja naloga je bila, izdelati dokumentacijo testnega mesta, ki vsebuje opis in

tehnične lastnosti vgrajenih naprav ter izdelava mehanskih in elektro načrtov.

Slika 1: Avtomatska drsna vrata


2.1 Linearni motor

Linearni motor (slika 2) je motor, ki spada v posebno vrsto elektromotorjev in pretvarja

električno energijo v translacijsko gibanje. Linearni motor je elektromotor posebne oblike,

saj je brez rotirajočih delov.

Njegovo sestavo si najlaţje predstavljamo tako, kot bi prerezali klasični rotacijski motor na

pol, izravnali rotor in stator in ju poloţili enega nad drugim ter bi tako ţe dobili linearni

elektromotor (slika 3).

Slika 2: Linearni motor


Z linearnim motorjem je moč doseči zelo visoke pospeške in hitrosti, zato jih lahko

najpogosteje srečamo v pogonski tehniki pri avtomatiziranih procesih (npr. obdelovalni

stroji). V nasprotju z rotacijskimi motorji, linearni motorji direktno zagotavljajo

premočrtno gibanje in ne potrebujejo nikakršnih dodatnih mehanskih prenosnih elementov.

2.1.1 Prednosti uporabe linearnega elektromotorja

Linearni motor prenaša silo prek mehanske povezave, namesto povezave preko

magnetnega polja. Os, ki jo poganja linearni motor, ne zahteva stika med premikajočimi se

deli. Zmanjšan stik med premikajočimi se površinami pomeni zmanjšano obrabo in

zmanjšane vibracije. Tako lahko stroj pozicionira, vstavlja in orisuje veliko natančneje pri

visokih podajalnih hitrostih, s tem pa prinaša hitrejšo obdelavo velikih obdelovancev. Na

kvaliteto dela linearnega motorja ne vpliva dolţina njegovega potovanja. To pa ne drţi za

Slika 3: Sestava linearnega motorja; a) stator prerezan po črti, b) stator izravnan, c) rotor

poloţen nad stator, d) dvostransko obleganje rotorja, e) enostransko obleganje rotorja.


os rotacijskega motorja, kjer se togost vretena in matice pri maksimalni rotacijski hitrosti

zmanjšujeta hkrati z večanjem dolţine. To pa lahko omeji podajalno hitrost pri strojih z

zelo velikimi podajanji. Zaradi tega razloga linearni motorji ponujajo učinkovitejši način.

2.1.2 Slabosti uporabe linearnega motorja

Stranski proizvod vsakega električnega motorja je toplota. Vsekakor ima linearni motor

neposredno povezavo s strukturo strojnega orodja in zato obstaja neposredna pot za prenos

toplote. Da bi minimalizirali spremembe dimenzij zaradi temperature, stroji z linearnim

motorjem pogosto zahtevajo draţje hladilne mehanizme, kot pa primerljivi stroji z

rotacijskim motorjem, zato so tudi občutno draţji.[1]

2.1.3 Tehnični podatki uporabljenega linearnega motorja

Uporabljen je motor podjetja H2W Technologies, Inc., model BLDA-02 (slika 5). Motor je

pritrjen na ohišje avtomatskih vrat (slika 4).[2]


Slika 4: Uporabljen linearni motor pritrjen na ohišje avtomatskih vrat; a) kabli za napajanje

in merjenje pozicije, b) magnetni pas iz trajnih magnetov, c) navitje linearnega motorja, d)

leţaji za vrata, e) nosilec na katerega so pritrjena vrata, f) leţaji za linearni motor, g)

magnetni trak linearnega dajalnika pomika.

Slika 5: Uporabljen linearni motor


Tabela 1: Podatki uporabljenega linearnega motorja

Model Kp

(N/A)

Fc

(N)

Fp

(N)

Ic

(A)

Ip

(A)

Ve

V/m/s

Rc

(Ω)

L

(mH)

Lc

(mm)

masa

(kg)

BLD-

02

13,7 45 202 3.1 9.3 15,7 7,6 2 142,2 0,22

2.2 Regulator

Regulacija linearnega motorja je izvedena s komercialnim regulatorjem DPCANTE-

020B080 (slika 6), ki ga je razvilo podjetje Advanced Motion Controls v seriji produktov

DigiFlex® Performance™. Njegov namen je reguliranje servomotorjev različnih tipov. S

tem regulatorjem lahko reguliramo hitrost, poloţaj in navor. Je popolnoma digitaliziran in

uporablja vektorsko modulacijo (SVM). Prednost popolne digitalizacije je, da lahko

izkoriščamo višje BUS napetosti, ob tem pa se zmanjša tudi izguba toplotne energije v

primerjavi s pulzno širinsko modulacijo (PVM).


Slika 6: Komercialni regulator

Regulator lahko ukazne signale generira sam, ali pa se napajajo od zunaj. Ima tudi

namenske programabilne digitalne in analogne vhode in izhode, za krepitev povezav med

zunanjimi upravljalci in napravami. Za povezavo se uporablja CANopen vmesnik in RS-

232 vmesnik za konfiguracijo in nastavitev pogona. Vsi parametri regulatorja se

shranjujejo v vgrajen trajni pomnilnik (slika 7).


Slika 7: Blokovni prikaz regulatorja

Za komunikacijo z regulatorjem je potrebno preučiti CANopen protokol in način, po

katerem poteka pošiljanje in prejemanje ukazov. Regulator pošilja in prejema ukaze v

obliki 8 bajtne heksadecimalne kode. Pri tem prvi 4 bajti vsebujejo informacijo oz. ukaz,

zadnji 4 bajti pa vsebujejo informacijo o veličini (npr. hitrost znaša 0,5 m/s).[3]


2.2.1 Tehnični podatki uporabljenega regulatorja

Tabela 2: Specifikacije - napajanje

Opis Enota Vrednost

DC napajalna napetost VDC 20-80

DC Bus največja napetost VDC 89

DC Bus najmanjša napetost VDC 17,5

Največja konica izhodnega

toka

A 20

Največji trajni izhodni tok A 10

Največja trajna izhodna moč W 760

Največja poraba moči pri

trajnem toku

W 40

Notranja Bus kapaciteta µF 33

Najmanjša samoinduktivnost µH 250

Preklopna frekvenca kHz 20

Največji izhodni PWM

delovni cikel

% 85


Tabela 3: Specifikacije – povratna vezava

Opis Enota Vrednost

Komunikacijski vmesnik / CANopen (RS-232 za nastavitve)

Ukazni vir / ± 10V Analogni, preko omreţja, pulzno širinski

in smerni

Podpora povratni vezavi / Pomoţni ikrementalni dajalnik, hallova sonda,

inkrementalni dajalnik, tahometer (± 10VDC)

Komutativne metode / Sinusoidne, trapezoidne

Način operacij / Tok, pozicija, hitrost

Podpora motorja / Zaprtozančni vektor, enofazni, trofazni

Strojna zaščita / 40+ nastavljivih funkcij, premočen tok,

previsoka temperatura, previsoka napetost, kratek

stik, prenizka napetost

Programabilni digitalni

vhodi/izhodi

/ 8/4

Programabilni analogni

vhodi/izhodi

/ 3/2

Primarna izhodno/vhodna

logična stopnja

/ 5V TTL

Največja frekvenca dajalnika Mhz 20


Tabela 4: Specifikacije - mehanske

Opis Enota Vrednost

Odobritve agencij / CE Class A(EMC), CE Class

A (LVD), cul, RoHS, UL

Mere (V x Š x D) mm 127 x 79,9 x 36,5

Masa g 488

Ohlajevalni sistem / Naravna konvekcija

AUX COMM priključek / 3-pinski, 2,5mm

COMM priključek / Zaščiten, dvojni RJ-45

Priključek povratne zanke / 15-pinski, ţenski D-sub

Vhodno/izhodni priključek / 26-pinski, ţenski D-sub

Napajalni priključek / 6-pinski, 3,96mm

2.3 Napajalnik

Za napajanje linearnega motorja in regulatorja je uporabljen napajalnik proizvajalca

Advanced Motion Controls z oznako PS16L160 (slika 8). Spada v serijo nereguliranih

napajalnikov modela PS1600W. Gre za nereguliran enosmerni (DC) vir električne energije

in predstavlja sprejemljivo rešitev za večino aplikacij, kjer deluje kot nadomestek servo

ojačevalnikov za spreminjanje izhoda in komponent izmeničnega nihanja napajalnika.


Slika 8: Napajalnik PS16L60

Napajalniki serije PS1600W so načrtovani tako, da zagotavljajo najbolj optimalno

razmerje cene na Watt moči. Imajo več navitij za prilagajanje evropskim ali ameriškim

napetostim omreţja (240V/50 Hz ali 120V/60 Hz). Imajo tudi več različnih izhodnih

navitij za različne napetosti (30V, 36V ali 40V). Pri čemer pa imajo pri navitjih za 30V in

40V štiri enaka sekundarna navitja, za napetost 36V pa dva enaka sekundarna navitja (slika

9, 10). Izhodna navitja lahko med seboj povezujemo zaporedno ali vzporedno, odvisno od

tega, kakšne izhodne napetosti in tokove potrebujemo.[4]

Slika 9: Oţičenje za 30V in 40V transformator


Slika 10: Oţičenje za 36V transformator

2.3.1 Tehnični podatki uporabljenega napajalnika

Tabela 5: Podatki napajalnika PS16L60

Podatki Model PS16L60

AC izhodni konektor Izmenično kabelno napajanje

DC izhodni konektor Navojni terminal

Mere 330,2 x 266,7 x 152, 4 mm

Masa 11,3 kg

Vhodna napetost 240 VAC

Izhodna napetost 60 VDC

Nazivni vhodni tok 13 A


Slika 11: Dimenzije uporabljenega napajalnika

2.4 Linearni magnetni dajalnik

Za spremljanje informacij o hitrosti in poloţaju potrebujemo ustrezno senzorsko napravo.

Za sistem z drsnimi vrati je najbolj primeren linearni magnetni dajalnik, saj nam

brezkontakten način delovanja odpravlja problem obrabe, hkrati pa zagotavlja trpeţnost in

minimalno histerezo. To nam omogoči zanesljivo in natančno merjenje tudi pri visokih

hitrostih in pospeških. Iz vseh omenjenih razlogov smo se odločili, da izberemo linearni

magnetni dajalnik proizvajalca RLS, model LM10 (slika 12).


Slika 12: Linearni magnetni dajalnik RLS, model LM10

LM10 brezkontaktni magnetni dajalnik pomika je sestavljen iz samolepilnega magnetnega

traku (slika 13) in iz zaprte merilne glave. Merilna glava dajalnika LM10 ima vgrajeno

LED diodo, ki sluţi kot indikator za laţje določanje pravilnega delovanja merilne glave

dajalnika. Merilna letev je lahko dolga do 100mm, medtem ko mora biti zračna reţa med

merilno glavo in merilno letvijo velika največ 1,5mm. Na merilni letvi je vedno potrebno

nastaviti referenčno točko. Lahko je vdelana ţe ob izdelavi ali pa jo prilepimo pozneje s

pomočjo orodja za namestitev označb. Merilna glava dajalnika ima digitalne izhode (lahko

so tudi analogni izhodi), ki omogočajo ločljivost 1µm, 2µm, 5µm, 10µm, 20µm in hitrost

podajanja 4m/s.

Slika 13: Zgradba magnetnega traku


2.4.1 Opis delovanja

LM10 je namenjen delovanju v ekstremnih pogojih in deluje v temperaturnem območju od

-20°C do +85°C, zagotavlja stopnjo zaščite IP68 in je neobčutljiv na udarce, vibracije in

pritisk. Magnetni merilni trak je odporen na kemikalije, ki se pogosto uporabljajo v

proizvodnih procesih.

Diferencialni magnetorezistivni senzor zaznava enolični magnetni zapis na magnetnem

traku in ob pomikanju vzdolţ traku ustvarja sinusne in kosinusne signale (slika 14). Z

notranjo interpolacijo teh analognih signalov lahko doseţemo ločljivost 1μm.

Slika 14: Način delovanja linearnega magnetnega dajalnika

Spremembe magnetnega pretoka nastanejo ob premikanju vzdolţ magnetnega traku

nasičijo senzor, kar omogoča natančne in zanesljive odčitke. Nasičenje senzorjev

doseţemo, ko je razmik med senzorjem in magnetnim trakom manjši od ¾ dolţine

magnetne periode in s tem postanejo sinusni ter kosinusni signali stabilni. Senzor zaznava

gradient magnetnega polja in je zato skoraj popolnoma neobčutljiv na zunanja homogena

magnetna polja.[5]


Slika 15: Dimenzije linearnega magnetnega dajalnika

2.5 CANopen protokol

Za komunikacijo v sistemu testnega mesta linearnega motorja je uporabljen CANopen

protokol. CAN je področno serijsko komunikacijsko omreţje. Namenjeno je za upravljanje

in povezavo krmilnih modulov, aktuatorjev in senzorjev, ter nadzor in diagnosticiranje

porazdeljenih procesov, ki se izvajajo v realnem času. Omreţni sistem je bil prvotno razvit

za avtomobilistične proizvodne sisteme. Razvilo ga je nemško podjetje Robert BOSCH

GmbH iz Stuttgarda leta 1987. Ker je CAN prenos podatkov zelo zanesljiv in cenovno

prijazen, je zelo zastopan tudi izven avtomobilistične industrije. Najnovejši izdelki

uporabljajo CAN kot dopolnilo drugim omreţnim sistemom, kot so npr. : LIN (nizko

cenovno serijsko omreţje za elektroniko), MOST (za uporabo zabavne elektronike v

avtomobilih) in FLEXRAY (za uporabo zaščitenih komunikacij). CAN je standardiziran za

industrijske aplikacije, Field Bus pa je razširjen pri krmiljenju procesov. CAN zagotavlja

trpeţno ter hkrati cenovno ugodno omreţje, ki omogoča napravam medsebojno

komunikacijo. Največja prednost uporabe CAN komunikacije je v tem, da se občutno

zmanjša število povezav (slika 16), saj potrebuje procesor samo vmesnik, da lahko potem

komunicira z ostalo periferijo, npr. senzorji, aktuatorji itd… Zato ne uporablja njegovih

vhodnih in izhodnih enot za komunikacijo z ostalimi napravami iz sistema, kar pomeni, da


se posledično zmanjšajo tudi stroški izdelave, kar pride do izraza posebej pri velikih

serijah.

Slika 16: Prikaz prednosti uporabe CAN vodila

CAN protokol omogoča velike dolţine komunikacijskega vodila, pri niţjih hitrostih

prenosa kar do 1 km dolţine. Po CAN vodilu pošiljamo kratka sporočila s hitrostjo prenosa

od 100kbit/s do 2Mbit/s. CAN ima optimizirano obnašanje, kar pomeni, da se sam

avtomatsko sinhronizira. Dostop na vodilo lahko ima več nadzornih parov, ki naključno

dostopajo na vodilo v izogib morebitnim trkom. Število vozlišč v enem omreţju je

omejeno s številom razpoloţljivih identifikatorjev. Število vozlišč se trenutno giblje do 32

ali 64 vozlišč na omreţje, vendar so na trţišču tudi ţe proizvajalci, ki omogočajo mreţe

vse do 110 vozlišč. Hitrost prenosa podatkov je odvisna od celotne dolţine vodnika (slika

17), ki je povezan z oddajniki. Za vse naprave v standardu ISO11898 poteka hitrost pri 1

Mbit/s, če je dolţina vodnika krajša od 40 m. Za večje dolţine vodnikov, pa je potrebno

hitrost prenosa zmanjšati.


Tabela 6: Prikaz odvisnosti hitrosti prenosa od dolţine vodila

Hitrost Dolţina vodnika

125 kbit/s nad 500m

250 kbit/s nad 200m

500 kbit/s nad 100m

Slika 17: Prikaz odvisnosti hitrosti prenosa od dolţine vodila

Komunikacija je enaka pri vseh izvedbah CAN. Vendar pa obstajata dve različni izvedbi

CAN komunikacije. To sta popolni CAN (full CAN) in osnovni CAN (Basic CAN). V

osnovni CAN konfiguraciji sta CAN krmilnik in mikrokrmilnik tesno povezana. Povezava

mikrokrmilnika, ki ima sicer še druge funkcije povezane s sistemom za upravljanje, se

prekine, da se ukvarja z vsakim CAN sporočilom. Popolni CAN pa vsebuje še dodatno

strojno opremo za zagotavljanje sporočil ''streţnika'', ki samodejno prejema in pošilja CAN

sporočila v mikrokrmilnik. Pri popolnem CAN-u izvedejo naprave obseţno filtriranje

dohodnih sporočil, da se zmanjša obremenitev mikrokrmilnika.[6]


3 IZDELAVA DOKUMENTACIJE TESTNEGA OBJEKTA

Pri izdelavi elektro in mehanske dokumentacije je dandanes na voljo veliko programskih

paketov različnih razvijalcev te opreme. Najpomembnejši dobavitelji te programske

opreme so:

-Aucotec s programskim paketom ELCAD , RUPLAN,

-Autodesk s programskim paketom AutoCAD,

-FRIEDHELM LOH GROUP- EPLAN,

-CAdy ++…

Vrsto programskih paketov za izdelavo dokumentacije predpisuje oz. narekuje naročnik,

saj vsi omenjeni programski paketi izpolnjujejo standarde in norme za uporabo v področju

projektiranja. Vsak programski paket pa ima določene prednosti in slabosti. Čas, ki je

odmerjen projektantu za izdelavo dokumentacije, je cenovno zelo drag. Z »user frendly«

programsko opremo lahko ta čas celo prepolovimo, v primerjavi s »unuser frendly«

programski paketi.

Omenjeni programski paketi omogočajo uporabniku izdelavo makrojev, simbolov,

tvorjenje baz artiklov in dobaviteljev, analizo stroškov...

V mojem primeru sem ustrezne programske pakete izbral na podlagi analize vrste in

obsega dokumentacije elektro in mehanskega dela načrtov. Pri mehanskem delu

dokumentacije, ki zajema mehansko zgradbo v vseh treh pogledih, sem se odločil za

programski paket AutoCAD. Pri elektro delu, ki zajema blok-shemo celotnega sistema in

stikalni načrt vseh povezav pa sem izbral program Microsoft Office Visio.


3.1 Mehanski del

Mehanski del dokumentacije je izdelan s programskim paketom AutoCAD (slika 18).

AutoCAD je zelo razširjen programski paket za računalniško podprto konstruiranje (CAD -

computer assisted design). Obsega 2D in 3D risanje, z mnogimi dodatki pa je uporaben na

različnih tehniških področjih: strojništvo, lesarstvo, gradbeništvo, arhitektura, geodezija in

elektrotehnika.

Razširjeni dodatki (nadgradnje) AutoCADa so Autodesk Inventor, Architectural Desktop,

Autodesk Map 3D, Mechanical Desktop, Genius 2D in 3D. Omogočajo strojniško

konstruiranje, ki vključuje tudi modeliranje delov in sestavov v 3D. AutoCAD razvija

podjetje Autodesk, teče pa izključno na operacijskem sistemu Microsoft Windows. Prva

različica je bila predstavljena leta 1982, trenutna različica pa je AutoCAD 2010. Datotečna

zapisa DWG in DXF, ki jih je uvedel AutoCAD, sta postala neformalni standard za CAD

programje.

http://sl.wikipedia.org/wiki/Programska_oprema

http://sl.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunalni%C5%A1ko_podprto_konstruiranje

http://sl.wikipedia.org/wiki/Konstruiranje

http://sl.wikipedia.org/wiki/CAD

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=2D&action=edit&redlink=1

http://sl.wikipedia.org/wiki/3D

http://sl.wikipedia.org/wiki/Strojni%C5%A1tvo

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Lesarstvo&action=edit&redlink=1

http://sl.wikipedia.org/wiki/Gradbeni%C5%A1tvo

http://sl.wikipedia.org/wiki/Arhitektura

http://sl.wikipedia.org/wiki/Geodezija

http://sl.wikipedia.org/wiki/Elektrotehnika

http://sl.wikipedia.org/wiki/Operacijski_sistem

http://sl.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows

http://sl.wikipedia.org/wiki/1982

http://sl.wikipedia.org/wiki/2010

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Datote%C4%8Dni_zapis&action=edit&redlink=1

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Datote%C4%8Dni_zapis&action=edit&redlink=1

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=DWG&action=edit&redlink=1

http://sl.wikipedia.org/wiki/DXF

http://sl.wikipedia.org/wiki/Standard


Slika 18: Osnovni zaslonski pogled programa AutoCAD

Moja naloga pri mehanskem delu dokumentacije je bila, izdelati mehansko risbo testnega

mesta linearnega motorja avtomatskih drsnih vrat (slika 19). Izdelal sem mehansko risbo v

treh pogledih; naris, tloris, stranski ris.


Slika 19: Mehanska risba testnega objekta v vseh treh pogledih

Najpomembnejši del mehanske risbe je stranski ris, ki je narisan v prerezu (slika 20). Tako

je dobro vidna zgradba testnega objekta in postavitev vseh sestavnih delov konstrukcije.

Viden je linearni motor, magnetni pas iz trajnih magnetov, leţaji za vrata, nosilci na

katerega so pritrjena vrata, leţaji za linearni motor in magnetni trak linearnega dajalnika

pomika.


Slika 20: Pribliţan pogled stranskega risa mehanske risbe

Na naslednjih slikah pa sta prikazana še naris (slika 21) in tloris (slika 22) mehanske risbe,

na katerih je vidno celotno testno mesto. Vidno je celotno ohišje konstrukcije, vključno s

krili avtomatskih drsnih vrat.


Slika 21: Naris mehanske risbe

Slika 22: Tloris mehanske risbe


3.2 Elektro del

Elektro del dokumentacije sem izdelal s programom Microsoft Office Visio (slika 23).

Microsoft Visio je program za grafično ustvarjanje preglednih tehničnih risb, načrtov in

diagramov. Podpira neposredno sinhronizacijo s podatkovnimi viri, zato lahko s Visiem

avtomatiziramo slikovno ponazoritev podatkov, kar pomeni, da so diagrami vedno

posodobljeni. Pomembne funkcije in prednosti programa Microsoft Office Visio so:

Uporaba specifičnih orodij in tipskih diagramov za boljšo podporo vsaki

dokumentaciji.

Ustvarjanje profesionalnih diagramov s pomočjo vgrajenih tem (dodatne teme so na

voljo na uradni spletni strani proizvajalca programa).

Enostavna osveţitev podatkov v tabelah, ki se prenese tudi na vizualne dele

predstavitve.

Preprosto sestavljanje diagramov in risb z vlečenjem vnaprej definiranih znakov s

pomočjo aplikacije Microsoft SmartShapes.

Opozarjanje na podatke, ki so si med seboj v konfliktu in enostavno reševanje teh

problemov.

Z orodji, ki so bila posebej razvita za posamezna strokovna področja, lahko

pripravljamo poslovne in tehnične diagrame, ki izpolnjujejo zahteve celotne

organizacije.

Pripravljanje pogostih vrst diagramov iz obstoječih podatkov.

Dostopanje do kontekstno občutljivih pomoči in opravilom prilagojenih predlog, ki

se redno posodabljajo po spletu.


Slika 23: Osnovni zaslonski pogled programa Microsoft Visio

Moja naloga pri elektro delu dokumentacije je bila, izdelati blokovno shemo celotnega

sistema (slika 24) in stikalni načrt vseh povezav (slika 27). Blokovna shema prikazuje vse

komponente, ki sestavljajo sistem testnega mesta. Glavne komponente sistema sem

podrobno opisal v prvem delu mojega diplomskega dela. To so linearni motor, regulator,

napajalnik, dajalnik in CANopen povezava.


Slika 24: Blokovna shema testnega mesta

Omeniti velja, da se na zunanji strani krmilne omare (slika 25) nahajajo tipke za vklop in

izklop v sili ter glavno stikalo, kar je prikazano na spodnji sliki.

Slika 25: Krmilna omara; a) tipka za vklop, b) tipka za izklop v sili, c) glavno stikalo.


V notranjosti krmilne omare (slika 26) pa se nahaja plošča, na kateri so transformator,

regulator, kondenzator in kontaktor s pripadajočimi stikalnimi povezavami, kar bo

podrobno razvidno iz stikalnega načrta, predstavljenega v nadaljevanju diplomskega dela.

Slika 26: Notranjost krmilne omare; a) transformator, b) regulator, c) kondenzator.

V nadaljevanju pa sem v okviru svoje naloge pri elektru delu dokumentacije izdelal še

stikalni načrt, s katerega so pregledno razvidne vse povezave omreţja v sistemu testnega

mesta. Stikalni načrt vključuje vsa stikala, releje, kontaktor, povezave in vir napajanja.


Slika 27: Stikalni načrt omreţja v sistemu testnega mesta

Številke, ki jih vidimo označene na stikalnem načrtu na sliki 28, pomenijo številke

kontaktov, kot so označene na kontaktorju. Uporabljen je kontaktor proizvajalca Iskra,

model KNL16-10 (slika 28).

Slika 28: Kontaktor Iskra KNL16-10

Preostali simboli in oznake na stikalnem načrtu pa so tako standardizirane elektrotehniške

oznake.


4 ZAKLJUČEK

V okviru izdelave tega diplomskega dela sem najprej podrobno preučil delovanje

linearnega motorja. Prišel sem do ugotovitve, da je uporaben predvsem za sisteme, v

katerih je zahtevana velika natančnost pri visokih hitrostih in pospeških.

V nadaljevanju mojega raziskovanja sem se najprej lotil podrobnega preučevanja vseh

posameznih komponent na testnem mestu linearnega motorja, avtomatskih drsnih vratih.

Raziskovanje je vključevalo študij obstoječe literature o posameznih komponentah, prevod

tuje literature in testiranje in preučevanje delovanja posameznih komponent na samem

testnem mestu. Iz vsega pridobljenega znanja in gradiva sem nato poskušal izluščiti jedro

oziroma najpomembnejše izsledke in podatke, ki sem jih predstavil v opisu posameznih

komponent v prvem delu tega diplomskega dela.

V nadaljnem poteku raziskovanja sem se osredotočil na izdelavo mehanske in elektro

dokumentacije. Najprej sem se na podlagi zahtev in ocene, kaj je najprimernejše za

pregleden prikaz celotnega testnega mesta, izbral ustrezna programska orodja za izdelavo

mehanske in elektro dokumentacije. Tako sem se za izdelavo mehanskega dela

dokumentacije odločil za programski paket AutoCAD, za izdelavo elektro dela

dokumentacije pa sem uporabil program Microsoft Office Visio. V okviru izdelave

dokumentacije sem tako v mehanskem delu narisal celotno konstrukcijo testnega mesta v

vseh pogledih, v elektru delu pa blokovno shemo celotnega sistema testnega mesta ter nato

še stikalni načrt posameznih povezav.

Na koncu sem vso pridobljeno gradivo iz celotnega poteka raziskovanja na testnem mestu

strnil v pregledno celoto, ter rezultat dela predstavil v tem diplomskem delu.

Glede predstavljenega sistema testnega mesta linearnega motorja, avtomatskih drsnih vrat,

je treba zaključiti, da je sistem dober, hiter, natančen, napreden in zanesljiv. Slabost


sistema je cena, ki pa bi se ob morebitni serijski proizvodnji takšnih sistemov primerno

zniţala.

Sam pa sem za obstoječi sistem skušal izdelati čim bolj uporabno in primerno predstavitev,

ter jo v obliki dokumentacije predstavil v tem diplomskem delu.


5 VIRI IN LITERATURA

[1] I. Pahole, J. Balič, Obdelovalni in preoblikovalni stroji, Fakulteta za strojništvo,

Maribor 2003.

Literatura na spletnih straneh (20. 8 .2010):

[2] http://www.h2wtech.com/dcbrushless.htm

[3] http://www.a-m-c.com/download/datasheet/dpcante-020b080.pdf

[4] http://www.a-m-c.com/download/datasheet/ps16h40.pdf

[5] http://www.rls.si/default.asp?prod=lm10&lang=slovene

[6] http://www.a-m-c.com/content/support/categories/dpcanopen.html

http://www.h2wtech.com/dcbrushless.htm

http://www.a-m-c.com/download/datasheet/dpcante-020b080.pdf

http://www.a-m-c.com/download/datasheet/ps16h40.pdf

http://www.rls.si/default.asp?prod=lm10&lang=slovene

http://www.a-m-c.com/content/support/categories/dpcanopen.html


6 PRILOGE

Mehanska risba v elektronski obliki se nahaja na priloţeni zgoščenki.

6.1 Seznam tabel

Tabela 1: Podatki uporabljenega linearnega motorja

Tabela 2: Specifikacije – napajanje

Tabela 3: Specifikacije – povratna vezava

Tabela 4: Specifikacije – mehanske

Tabela 5: Podatki napajalnika PS16L60

Tabela 6: Prikaz odvisnosti hitrosti prenosa od dolţine vodila


6.2 Naslov študenta

Uroš Predikaka

Breg 38

2322 Majšperk

6.3 Kratek življenjepis

Ime in priimek: Uroš Predikaka

Rojen: 8. avgusta 1985

Osnovna šola: 1992-1996 OŠ Majšperk, podruţnica Ptujska Gora

1996-2000 OŠ Majšperk

Srednja šola: 2000-2004 Srednja elektro šola Ptuj (ŠC Ptuj),

smer: Elektronika; program: Elektrotehnik elektronik

Višja šola: 2005-2007 Višja strokovna šola Ptuj, smer: Mehatronika

Visoka šola: 2007-2010 FERI, Univerza Maribor, smer: Mehatronika UN


Sprejeto na Komisiji za študijske zadeve Senata FERI 14. 12. 2009

IZJAVA O USTREZNOSTI DIPLOMSKEGA DELA

Podpisani mentor _________________________________________ izjavljam, da je

(ime in priimek mentorja)

študent ________________________________________________ izdelal diplomsko

(ime in priimek študenta-tke)

delo z naslovom:__________________________________________________________

________________________________________________________________________

(naslov diplomskega dela)

v skladu z odobreno temo diplomskega dela, Navodili o pripravi diplomskega dela in

mojimi navodili.

Datum in kraj: Podpis mentorja:

_________________ _________________________


IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE

DIPLOMSKEGA DELA IN OBJAVI OSEBNIH PODATKOV DIPLOMANTOV

Ime in priimek diplomanta-tke: _______________________________________________

Vpisna številka: ___________________________________________________________

Študijski program: _________________________________________________________

Naslov diplomskega dela: ___________________________________________________

________________________________________________________________________

Mentor: __________________________________________________

Somentor: __________________________________________________

Podpisani-a ________________________ izjavljam, da sem za potrebe arhiviranja oddal

elektronsko verzijo zakljucnega dela v Digitalno knjiţnico Univerze v Mariboru.

Diplomsko delo sem izdelal-a sam-a ob pomoci mentorja. V skladu s 1. odstavkom 21.

clena Zakona o avtorskih in sorodnih pravicah (Ur. l. RS, št. 16/2007) dovoljujem, da se

zgoraj navedeno zakljucno delo objavi na portalu Digitalne knjiţnice Univerze v Mariboru.

Tiskana verzija diplomskega dela je istovetna elektronski verziji, ki sem jo oddal za objavo

v Digitalno knjiţnico Univerze v Mariboru.

Podpisani izjavljam, da dovoljujem objavo osebnih podatkov vezanih na zakljucek študija

(ime, priimek, leto in kraj rojstva, datum diplomiranja, naslov diplomskega dela) na

spletnih straneh in v publikacijah UM.

Datum in kraj: Podpis diplomanta-tke:

___________________________

izdelava dokumentacije za testno mesto ...advanced motion controls, model dpcante-020b080, linerani...

Documents