Проектирование автоматизированных систем.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ.
1.1 Анализ назначения, условий работы объекта управления и его характеристик
1.2 Анализ кинематической схемы ОУ
1.3 Описание приводов и методов управления ими
1.4 Описание датчиков и методов получения информации с них
1.5. Формулирование требований к частям СУ и видам обеспечения СУ
ГЛАВА II ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Выбор и обоснование решений по структуре СУ
2.2. Определение количества и видов входных и выходных каналов
2.3 Выбор управляющего устройства
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ
3.1 Разработка схемы сбора информации
3.2 Разработка схемы управления приводами
ГЛАВА VI. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
4.1 Разработка алгоритма управления
4.2 Разработка управляющей программы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ :

Компенсацию ЭДС выполним с помощью добавления к сигналу управления преобразователем сигнала:
Подытожив всё вышеперечисленное получаем следующую структурную схему.
ГЛАВА VI. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Разработка алгоритма управления
По порядку обработки детали станции конвейера называются следующим образом: загрузочная станция, станок 1, станок 2, разгрузочная станция.
Загрузочная станция принимает деталь и подает ее на обработку в станок 1. Станция оснащена двумя датчиками присутствия детали. Первый датчик (Е1 готов к загрузке) определяет, что на входе конвейера появилась деталь, и таким образом запускает работу конвейера (при любой остановке конвейера, его запуск осуществляется постановкой детали в просвет данного датчика). Второй датчик (Е2 загружено) осуществляет контроль того, что деталь успешно загружена и может быть подана на станок 1.
Загрузка детали осуществляется с помощью транспортера (М2 ЗС транспортер). Подача детали на станок 1 осуществляется с помощью толкателя (М1 ЗС шибер). Крайние положения толкателя контролируется двумя концевиками (Е3 ЗС шибер концевик вперед и Е4 ЗС шибер концевик назад). Срабатывание концевика Е3 ЗС шибер концевик вперед означает, что деталь подана на станок 1 и он может приступить к ее обработке.
Станок 1 осуществляет загрузку детали, обработку и выгрузку детали на станок 2. Загрузка и выгрузка детали осуществляется транспортером (М3 С1 транспортер). Датчик присутствия детали под обрабатывающим станком (Е5 готовность станок 1) указывает на то, что загрузка детали закончена и станок должен начать обработку. Обработка производится с помощью двигателя М4 С1 мотор в течении заданного времени (данные интервал может быть изменен из интерфейса верхнего уровня). Когда обработка детали завершена транспортер М3 осуществляет выгрузку детали на станок 2.
Станок 2 работает полностью аналогично станку 1.
Разгрузочная станция принимает деталь от станка 2 и перемещает ее в конец конвейера так, что рука может забрать деталь. Прием детали от станка 2 осуществляет толкатель (М7 РС шибер), срабатывание его концевика Е11 РС щибер концевик вперед дает сигнал о том, что деталь принята. Тогда транспортер (М8 РС транспортер) начинает выгрузку детали. При этом датчик присутствия (Е12 готов к разгрузке) служит промежуточной точкой, от которой отсчитывается определенное время работы транспортера, чтобы доставить деталь в конец линии, где она может быть забрана рукой (установка этого датчика в конец линии невозможна из-за недостатка свободного места для захвата руки).
Рука-робот состоит из трех осей и захвата. Каждая ось (в том числе и захват) управляется одним реверсивным двигателем, которому в программе соответствует два управляющих дискретных сигнала — соответсвенно для движения в одну и другую сторону. Включение двух сигналов одновременно должно быть программно запрещено, выключение обоих сигналов приводит к остановке двигателя. Ось также снабжена одним концевиком и датчиком оборотов, с помощью которых может быть определено положение оси. Такая конфигурация требует инициализации крана, при которой все оси перемещаются в положения, в которых срабатывают концевики. После этого возможно определение положение оси с помощью датчика оборотов — положение оси задается в количестве оборотов. При включении контроллера программа осуществляет данную инициализацию и устанавливает все оси в положение готовности для захвата детали. Такая же инициализация проводится также после каждых 10 циклов переноса детали с целью исключения возможных накопившихся ошибок в счетчиках положения осей.
Захват детали инициируется моментом когда конвейер закончил выгрузку детали. Дальнейшие движения руки жестко заданы в координатах осей за неимением каких-либо внешних датчиков для определения положения руки. Поэтому для правильной работы стенда важно всегда соблюдать правильное расположение оснований конвейера и руки.
Система регулирования работает таким образом: сначала происходит определение состояния датчиков, далее на основе этиих состояния происходит выбор вида регулирования и само регулирование. Далее происходит возврат к «основной системе».
4.2 Разработка управляющей программы
Управляющая программа работает под управлением DOS или под управлением QNX Языки низкого уровня (ассемблер)
Языки высокого уровня (С, С++)
Графический язык
Мы используем язык FBD, предназначен для инженеров-технологов, решающих задачи управления технологическим процессом. Трудно придумать более наглядное средство для программирование контуров управления и регулирования. Программа на FBD представляет собой схему, состоящую из набора функциональных блоков, связанных между собой через входы и выходы. В систему включены типовые функциональные блоки, реализующих широкий набор функций - от простейших логических операций до готового адаптивного регулятора. Фильтрация, ПИД, ПДД, модальное, нечеткое, позиционное регулирование, ШИМ-преобразование, статистические,  тригонометрические, а также блоки управления клапаном, задвижкой, мотором .
Для автоматизация программирования контроллеров на примере графической среды разработки программного обеспечения контроллера «Полигон»
Назначение ПО контроллера
Исполнение алгоритмов
управления:
Регулирование частоты и мощности
Реле положения НА
Язык функциональных блоков Function Block Diagrams
Универсальный язык
Соответствует объектно-ориентированному программированию
Прост для понимания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам проектирования загрузочного конвейера пришел к выводам:
- для привода конвейера используют два мотор - барабана, что позволяет обеспечить равное распределение натяжения ленты по всей длине трассы.
- в качестве двигателя выбираем электродвигатель с мощностью, которая позволяет полностью использовать его по нагреву и по нагруженности, т.е. двигатель полностью нагружен, и при этом работает, не перегреваясь сверх пределов. Равным образом он обеспечивает нормальную работу при возможных нагрузках и обладает достаточным пусковым моментом для обеспечения требуемой длительности пуска рабочего механизма, и позволяет сократить до минимума энергозатраты.
Промышленные роботы данных моделей сконструированы по агрегатно-модульному принципу, в результате чего возможно создание модификаций роботов с требуемыми функциональными возможностями и оптимальным уровнем автоматизации.
Применение высокоэффективных электроприводов с транзисторными преобразователями в сочетании с позиционно-контурной системой управления обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики промышленных роботов, а также надежность работы при применении их в автоматизированных производственных системах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 1987.
РТК и ГПС в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М., М.: «Машиностроение» 2009.
Малов А.Н., Иванов Ю.В. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов. М.: «Машиностроение», 2004.
4. Заборщикова, А. В., «Двигатели постоянного тока для автоматизированного электропривода»: Учебное пособие. Заборщикова, А.В., Мельников В.И. – СПб: Петербургский гос. ун-т путей сообщ., 2004. – 84 с.
5. Башарин, А.В., «Управление электроприводами» : Учебное пособие для вузов. Башарин, А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 2002. – 392 с., ил.
ПРИЛОЖЕНИЕ :
Проектирование системы в полигоне демо
Программа полигон демо
Спецификации
-Загрузочная станция
|-Загрузочная станция -
| |-<DI> Е1 готов к загрузке -
| |-<DI> Е2 загружено -
| |-<DI> Е3 ЗС шибер концевик вперед -
| |-<DI> Е4 ЗС шибер концевик назад -
| |-<DO> М1 ЗС шибер вперед -
| |-<DO> М1 ЗС шибер назад -
| |-<DO> М2 ЗС транспортер -
-Разгрузочная станция
|-Разгрузочная станция -
| |-<DI> Е11 РС щибер концевик вперед -
| |-<DI> Е11 РС щибер концевик назад -
| |-<DI> Е12 готов к разгрузке -
| |-<DO> М7 РС шибер вперед -
| |-<DO> М7 РС шибер назад -
| |-<DO> М8 РС транспортер -
| |-<DI> УУУ -
-Рука-робот
|-Вертикальная ось -
| |-<DO> D3_2 вертикальный мотор вверх -
| |-<DO> D3_2 вертикальный мотор вниз -
| |-<DI> I5 вертикальный концевик в верх -
| |-<DI> I6 вертикальный счетик -
|-Вращательная ось -
| |-<DO> D1_1 поворот крана по часовой -
| |-<DO> D1_2 поворот крана против часовой -
| |-<DI> I1 Поворот крана концевик -
| |-<DI> I2 Поворот крана счетик -
|-Горизонтальная ось -
| |-<DO> D3_2 горизонталный мотор вверх -
| |-<DO> D3_2 горизонталный мотор вниз -
| |-<DI> I3 горизонталный концевик в верх -
| |-<DI> I4 вертикальный счетик -
|-Захват -
| |-<DO> D4_1 Мотор захвата отпустить -
| |-<DO> D4_1 Мотор захвата сжат -
| |-<DI> I7 Захвата концевик -
| |-<нет> I8 Захвата счетик -
-Станок 1 (С1)
|-Станок 1 -
| |-<DI> Е5 готовность станок 1 -
| |-<DO> М3 С1 транспортер -
| |-<DO> М4 С1 мотор -
-Станок2
|-Станок 2 -
| |-<DI> Е9 готовность станок 2 -
| |-<DO> М5 С2 транспортер -
| |-<DO> М6 С2 мотор -
Рука-робот (1-часть)
Рука-робот (2-часть)
Входы загрузочного конвейера
2
4
32
A
B
C
D
C
B
A
D
B
A
.
Программные модули
Цикл
задачи 0
Цикл
задачи 1
Цикл
задачи n
Цикл
прерывания
Программа А
Программа В
.