Post on 12-Jul-2020
transcript
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
II
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 2
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 3
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 4
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 5
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]
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 6
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 7
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).
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 8
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).
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 9
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]
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 10
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 11
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 12
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 13
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 14
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 15
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).
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 16
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 17
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]
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 18
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 19
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 20
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]
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 21
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 22
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 23
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 24
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 25
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 26
Slika 21: Naris mehanske risbe
Slika 22: Tloris mehanske risbe
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 27
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 28
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 29
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 30
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 31
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 32
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 33
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.
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 34
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 35
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 36
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
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 37
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:
_________________ _________________________
Izdelava dokumentacije za testno mesto linearnega motorja Stran 38
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:
___________________________