2

NASTAVNO-NAUČNOM VEĆU ELEKTRONSKOG FAKULTETA U NIŠU

PRIJAVA TEHNIČKOG REŠENJA

U skladu sa odredbama Pravilnika o postupku i načinu vrednovanja, i kvantitavnom iskazivanju naučnoistraživačkih rezultata istraživača, koji je doneo Nacionalni savet za naučni i tehnološki razvoj Republike Srbije («Službeni glasnik RS», br. 38/2008,) dostavljam sledeće podatke: Obavezni podaci:

Autori rešenja

Stanko Stankov, Zoran Icić, Dragan Antić, Nikola Danković, Miroslav Veselinović

Naziv tehničkog rešenja:

Upravljački sistem pilane s jednom trakastom testerom Kategorija tehničkog rešenja: M84 – Bitno poboljšan postojeći proizvod Za koga je rešenje rađeno i u okviru kog projekta MNTR:

Rešenje je urađeno za potrebe preduzeća za proizvodnja drvne ambalaže DOO S&L AMBALAGE, Globoder, Kruševac u okviru projekata III44006 i TR35005 Ko rešenje koristi tj. ko je prihvatio – primenjuje rešenje

Firma S&L AMBALAGE, Globoder, Kruševac

Godina izrade rešenja

2011. Kako su rezultati verifikovani (od strane kog tela)

Verifikacija je izvršena od strane Službe održavanja preduzeća DOO S&L AMBALAGE i NASTAVNO-NAUČNOG VEĆA ELEKTRONSKOG FAKULTETA U NIŠU

Na koji način se koriste rezultati tehničkog rešenja

Upravljački sistem, koje je rezultat tehničkog rešenja, ugrađen je u komandnom ormaru pilane, koja je neprekidno u eksploataciji četiri godine.

3

Oblast na koju se odnosi tehničko rešenje

Automatika, elektronika, mašinstvo

Problem koji se tehničkim rešenjem rešava Budući da postoji više vrsta sistema za rezanje, sa različitim mehaničkim rešenjima, teško se može napraviti univerzalna upravljačka jedinica. Opisano tehničko rešenje obuhvata projektovanje i realizaciju upravljačkog sistema koji omogućava automatski rad konkretne pilane s jednom trakastom testerom. Upravljačka jedinica na bazi mikrokontroleru ATmega8 uz primenu frekvencijskih regulatora elektromotornih pogona obezbeđuje kvalitativno i kvantitativno korišćenje sirovine (trupaca) uz minimalano angažovanje radne snage i smanjen utrošak energije po jedinici proizvoda.

Stanje rešenosti razmatranog problema u svetu

Na tržištu su dostupne savremene pilane s jednom trakastom testerom. S druge strane, ne postoje na svetskom tržištu, u slobodnoj prodaji, upravljački sistemi namenjene striktno za ovakve pilane, jer proizvođači prodaju postrojenje sa integrisanomm upravljačkom logikom. U situacijama kada je potrebno zameniti kod ranije proizvedenih mašina postojeći upravljački sistem, koji je van funkcije, pri čemu je nemoguća popravka ili necelishodna usled čestih kvarova, nameće se potreba za projektovanjem odgovarajućeg upravljačkog sistema. Pri tome su nove mašine višestruko skuplje u odnosu na remontovane s novom upravljačkom logikom. Objašnjenje suštine tehničkog rešenja i detaljan opis s karakteristikama, uključujući i prateće ilustracije i tehničke crteže

Upravljački sistem pilane s jednom trakastom testerom

1. UVOD

Pilanska industrija je važna privredna grana u mnogim zemljama, koje su bogate šumama. Za

nerazvijene zemlje ona je često najznačajniji kapacitet za izvoz i osnova za prihod i privredni razvoj. Kod visokorazvijenih zemalja, poput skandinavskih, ova grana kao deo razvijene drvno prerađivačke industrije preko finalnih proizvoda ostvaruje značajne prihode. Testera, kao mašina za rezanje je osnovni element svake pilane.

Kod nas postoje dva načina piljenja trupaca: grupni način piljenja i individualni način. Uglavnom pilane su s trakastim testerama, koje su se u odnosu na kružne testere pokazale pogodnijim za računarsko upravljanje. Ove pilane su raznih konstrukcija od kojih svaka ima svoje karakteristike i prednosti.

Budući da još uvek ne postoji mogućnost za snimanje kvaliteta trupaca po celom preseku, način rezanja se određuje na osnovu tri elementa: prečnik, pad prečnika i dužina na osnovu kojih upravljačka jedinica, uz određeni program, donosi odluku o načinu rezanja.

Operater kao kontrolor vrši izmene programa u zavisnosti od kvaliteta i dimenzija materijala. Nakon promene programa upravljačka logika vrši optimalno pozicioniranje testere i nadgleda proces rezanja.

4

2. OPIS PRINCIPSKE ŠEME

U ovom tehničkom rešenju je sadržan sistem upravljanje pilanom za piljenje pojedinačnih trupaca. Blok šema sistema je prikazana na slici 1.

Slika 1. Blok šema upravljanja pilanom

Skica pilane, koja je predmet ovog tehničkog rešenja data je na slici 2. Sastavni elementi pilane

su: - mehanička konstrukcija, - trofazni elektromotor (M1) za pogon testere (koji radi u sistemu zvezda – trougao), - trofazni elektromotor (M2) s frekvencijskom regulacijom za podizanje i spuštanje postolja

testere (kretanje po vertikali), - trofazni elektromotor (M3) s frekvencijskom regulacijom, za pokretanje postolja testere

(kretanje po horizontali), - tri hidraulična motora koji pokreću transportni mehanizam za okretanje trupaca, - dvokanalni obrtni enkoder, koji je spregnut preko reduktora s motorom M2, daje 1000 impulsa

po obrtaju pri čemu se vrši regulacija pozicije sklopa po vertikali,

A

TASTATURA

LCD MODUL

FREKVENCIJSKIREGULATOR

F1

M ~3 ~

F3A1

A2

Napred

L1, L2, L3

POGONTESTERE

Nazad

STOP/START TESTERE

M ~3 ~

F2

A1

A2

PODIZANJE/SPUŠTANJEPOSTOLJA TESTERE

L1, L2, L3

FR 1

FREKVENCIJSKIREGULATOR

FR 2Gore

Dole

F4

M ~3 ~

F5A1

A2

KRETANJE SKLOPAPO HORIZONTALI

K4

K1 K2 K3

K5

B*Enkoder

IND

UK

TIV

NI S

ENZO

RI

I MIK

RO

PREK

IDA

CI

L1, L2, L3

M3

M1

M2

UPR

AV

LJA

CK

A L

OG

IKA

Kompresor 1

Signali sa senzora i prekidaca

Upravljacki signali

Kompresor 2

5

Slika 2. Skica pilane sa sastavnim delovima

v

m

d

- induk- senz- gran

vertikali, - komp

motora i ven- kompPreko

displeju se vNa s

ktivni senzoori za registrični mikropr

presor 1 nantila, presor 2, taktastature, k

vrši očitavanjlici 3 je prik

ori početnog rovanje dužirekidači, koj

a električni p

kođe na elektkoja se nalaznje. kazana fotogr

Slika

položaja meina trupaca,ji služe za od

pogon, koji

trićni pogonzi na upravlj

rafija pilane

Slika 3. F

a 4. Fotograf

ehanizma po

dređivanje k

služi za od

n, namenjen zjačkoj konzo

, a na slici 4

Fotografija pi

afija upravlja

o horizontali,

krajnjih polo

državanje pr

za zatezanjeoli, zadaju s

4 fotografija u

ilane

ačke konzole

,

žaja mehani

ritiska hidrau

trakaste testse parametri

upravljačke

e

izma po hori

ulike – hidr

tere. i rezanja, a

konzole.

6

izontali i

rauličnih

na LCD

7

3. UPRAVLJAČKA JEDINICA

Upravljačka logika je koncipirana u skladu sa zahtevima i iskustvom operatera, kao i sagledavanjem sigurnosnih aspekata u smislu bezbednog rada operatera i opreme. Upravljačka jedinica (slika 5) je izvedena s mikrokontrolerom ATmega8 i pratećim elementima i povezana je s konzolom (pultom), na kojoj je tastatura i LCD displej.

 Slika 5. Šema povezivanja mikrokontrolera s releima

4.7

kΩ

Vcc C7 GND

Vcc

Vcc GND

GND

PD6PB0PD7PB4PB3PB1PB2PB5

23456789

1918171615141312

12345678

100nF

11PC0

100nF

100

kΩ

10

1D2D3D4D5D6D7D8D

1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q

GNDVcc

74574IC4

1817161514131211

9

IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8

O1O2O3O4O5O6O7O8

10

+V

ULN 2803IC5

CL

1

20

R112VDC,16A

+V

+++

R212VDC,16A

R312VDC,16A

R412VDC,16A

R512VDC,16A

R612VDC,16A

R712VDC,16A

R812VDC,16A

GND

220 µF, 25V

C6 R28

R29

K2

K1

K3

K8

K7

K9

K5

K4

K6

K12

K11

K13

K14

K13

K15

K16

K1

K17

K18

K1

K19

K10

K1

K11

+V

+++GND

220 µF, 25V

+V

+++GND

220 µF, 25V

+V

+++GND

220 µF, 25V

+V

+++GND

220 µF, 25V

+V

+++GND

220 µF, 25V

+V

+++GND

220 µF, 25V

220 µF, 25V +V

+++GND

2

1516171819

3456111213

RELE1TXD1PD2PD3PD4PD5PD6PD7

7

8

22

20

21

C3

4.7

µF

C1

PB0

PB510pF

10pF

8MH

z

Q1

C5

C6

AGND

910

AGND

+VREF

AGND

+Vcc

282726252423

PC3PC2PC1PC0

PC4PC5

10 kΩ

R1 +Vcc

R210Ω

250 ΩR3

4.7

µFC4100 nF

GND

TL431IC2 (2.5V)

C2

100 nF

+++

+++

1

PB1PB2PB3PB4

14

PC6

PB0 RES

PB1PB2PB3PB4PB5

PC5/SCLPC4/SDA

PC3PC2PC1PC0XT1

XT2PD0PD1PD2/INT0PD3/INT1PD4PD5/T1PD6PD7

Vcc

GND

AGND

AVcc

AREF

ATmega8IC1

PC5/SCL

8

Pinovi PB0 ÷ PB5, PD6 i PD7 čine dvosmernu magistralu podataka. Preko ove magistrale šalju se podaci na LCD displej, čitaju se statusi induktivnih senzora i davača položaja – krajnjih mikroprekidača, odvija se komunikacija s tastaturom i releima preko čijih kontakata se daju signali za rad motora (sistem zvezda – trougao i frekvencijski regulatori) i kompresora za hidrauliku odnosno zatezanje testere. Ulazni signali (sa senzora) su galvanski odvojeni od upravljačke jedinice preko opto kaplera. Izlazi, preko kojih se prosleđuju upravljački signali do izvršnih elemenata – motora, takođe su galvanski odvojeni preko kontakata relea. Podaci o izlazima se vode do leča (IC4), a zatim preko drajvera (IC5) na namotaje pomoćnih relea R1 ÷ R8 (slika 5). Dvokanalni obrtni enkoder šalje u mikrokontroler dve povorke impulsa (svaka za jedan smer), koje su fazno pomerene, pri čemu određen broj impulsa odgovara određenoj brzini. Na slici 6 je prikazana šema elektronike koja omogućava rad tastature pomoću koje se zadaju parametri rezanja.

OPTO S01

TASTATURA

1 2 3 4 5 6 7 8

16 15 14 13 12 11 10 9

100

µF25

V

GND

+Vcc

PB4

PB5

PB6

PB7

8*10

kΩ

DU2DU7DU8DU6DU5DU1DU4DU3

12345678

16151413121110 9

+Vcc

9

2345678

D8

D1D2D3D4D5D6D7

E1E2

11

18171615141312

PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7

74LS

541

Q8

Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7

8*1.2 kΩ

4*10 kΩ

GN

DPD5

1

19

GND

+Vcc

A1A2A3A4

B1B2B3B4

UT1UT2UT3UT4

1110 9 8

PB1PB0PB2PB3

GABGBA

GND

PC1

74LS243

1

13

OPTO S01

OPTO S01

OPTO S01

OPTO S01

OPTO S01

OPTO S01

OPTO S01

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

T11

T12

T13

T14

T15

T16

T17

T18

T19

T20

PD4

PB8

+Vcc

Slika 6. Deo upravljačke jedinice za podršku tastature

9

Algoritam rada pilane nije jednostavan. Ovde je na vrlo pojednostavljen način, zbog ograničenog prostora, prikazan dijagram toka rada pilane (slike 7 i 8).

 

Slika 7. Pojednostavljeni dijagram toka rezanja – deo I

10

Slika 8. Pojednostavljeni dijagram toka rezanja – deo II

Podnosilac prijave

________________________

Mr Stanko Stankov, el. inž.