Файл: Методические указания для бакалавров, обучающихся по направлениям 15. 03. 04 и 27. 03. 04 очной и заочной форм обучения.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 27
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»
Кафедра автоматизации производственных процессов
Г.Г. Ордуянц
В.Я. Тойбич
В.В. Шипилов
Программирование логического контроллера в среде LOGO!Softна примере управления роботом-манипулятором
Методические указания для бакалавров, обучающихся по направлениям 15.03.04 и 27.03.04 очной и заочной форм обучения
Екатеринбург 2016
Печатается по рекомендации методической комиссии ИЛБиДС.
Протокол № от « » октября 2016г.
Рецензент – доцент, канд. техн. наук С.П. Санников
Редактор РИО Е.Л. Михайлова
Компьютерная верстка
__________________________________________________________________
Подписано в печать Поз. 3
Плоская печать Формат 60х84 1\16 Тираж 10 экз.
Заказ № Печ.л Цена
Редакционно-издательский отдел УГЛТУ
Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ
Введение
На рис. 1 приведена схема разработанного и изготовленного на кафедре АПП УГЛТУ робота-манипулятора.
Технические характеристики робота-манипулятора:
Вес обрабатываемой модели до 20 кг.
Скорость вращения модели 9 об/мин
Угол поворота в горизонтальной плоскости 180 град.
Диапазон углов наклона стрелы 0 – 35 град.
Скорость подъема штока регулируется 0 – 1,2 м/мин
Габариты установки д х ш х в 1,7 х 1,0 х 2,1м.
Вес 120 кг.
Общая установленная мощность 1,8 КВт
Напряжение питания 3 х 380 В.
Рис. 1 Робот-манипулятор
На раме 1установлена стойка 2 с телескопически выдвигающимся штоком 5. Приводом выдвижения служит электродвигатель 15 и клиноременная передача на пару винт-гайка, находящиеся внутри стойки и штока. Турель 7 и шток соединены между собой посредством ступицы, а мотор-редуктор 12 обеспечивает поворот турели в горизонтальной плоскости. Рамка 8 имеет общую ось 6 с турелью 7, а электродвигатель 11 посредством пары винт-гайка позволяет менять угол наклона рамки 8 в вертикальной плоскости. Электродвигатель 10 и редуктор 9 задают скорость вращения стрелы 4, на конце которой закреплена модель 3. Электроаппаратура установлена в силовом шкафу 14, а контроллер и органы управления в пульте управления 13.
В качестве контроллера управления был выбран SiemensLogo! OBA7 с дополнительными дискретными расширителями ввода/вывода. Микровыключателями контролируются положение штока вверх/вниз, бесконтактные датчики FESTOSME-8M-DS-24V-K-2.5-0E применены для контроля положения при повороте турели в горизонтальной плоскости, а частотный преобразователь MITSUBISHID740 для управления двигателем перемещения штока вверх/вниз. Для коммутации силовой части были выбраны контакторы фирмы ABBB6-30-01. Обмотки расчитаны на напряжение 24 вольта переменного тока. Питание контроллера, датчиков угла поворота стрелы и арматуры управления таких как кнопки, тумблеры, осуществляется напряжением 24 вольта постоянного тока. Контроллер оценивает работоспособность датчиков положения и выхода поворотной турели на заданную позицию по выбранному алгоритму.
Индикация состояния и работы всей системы отображается на пульте оператора с возможностью оперативного вмешательства в рабочий процесс в автоматическом и ручном режимах. Установлены следующие органы управления (кнопки и переключатели):
«Пуск» - возможен только с парковочного места;
«Стоп» - остановка робота в любом положении со сбросом выбранного режима;
«Пауза» - приостановка агрегатов и временное отключение барьера безопасности с возможностью продолжения выполнения выбранного алгоритма;
«Авария» - остановка выбранного алгоритма и аварийное снятие напряжения вводным пускателем, снятие аварии кнопкой «стоп»;
«Тест/Цикл» - позволяет выбрать тестовый пробный проход или цикловой режим с возможностью изменения количества циклов;
«Автомат/Ручное» – переводит управление в автоматический или ручной режим. При переключении тумблера «Автомат/Ручное», происходит остановка выбранного алгоритма и переход в ручной режим работы без последующего продолжения выполнения алгоритма. В ручном режиме оператор имеет возможность управлять стрелой кнопками «вверх», «вниз», «вправо» «влево». Наклон стрелы можно изменять независимо от выбранного режима работы кнопками«↑», «↓».
-
ПЛК и модули расширения
Внешний вид ПЛК SiemensLOGO! изображен на рис. 1.
Рисунок 1 ПЛК SiemensLOGO!
Контроллер SiemensLogo! OBA7 с дополнительными дискретными расширителями ввода/вывода, напряжением питания 24 вольта постоянного тока, позволяет решить программно-функциональные задачи без применения дорогостоящих ПЛК. Программируется с помощью языков FBD (FunctionBlockDiagram) или LAD (LadderDiagram) с использованием программного пакета LOGO! SoftComfort для ПК или напрямую клавишами на лицевой панели ПЛК. Имеет встроенный интерфейс Ethernet, предназначенный для программирования, соединения с другими LOGO! 0BA7 или 0BA8 (до 8 ПЛК) или компонентами автоматизации семейства SIMATIC. Также присутствует слот для карт памяти SD.
Логический модуль Siemens LOGO! 12/24 RCE является компактным, функционально законченным универсальным изделием, предназначенным для построения простейших устройств автоматики с логической обработкой информации с возможностью простейших сетевых коммуникаций.
Технические характеристики Siemens LOGO! 12/24 RCE:
– Напряжение питания : 12 или 24 В.
– Ток потребления: 60..175 мА при 12 В,
40..100 мА при 24 В.
– Защита от неправильной полярности напряжения.
– Количество входов: 8 (Входы I1(AI3), I2(AI4), I7(AI1), I8(AI2) могут использоваться для ввода аналоговых сигналов 0..10 В. Входы I3, I4, I5, I6 могут использоваться для подсчета импульсов, следующих с частотой до 5 кГц).
– Количество выходов: 4 релейных выхода (замыкающие контакты).
– Ethernet: 10/100 Мбит/с.
Базовые параметры контроллера: интегрированный дисплей, библиотеки встроенных функций, программная память рассчитанная на использование до 400 встроенных функций на программу. Все модули LOGO! монтируются на профильную DIN-рейку 35 мм или на вертикальную плоскую поверхность. Объединение логических модулей и модулей расширения в единое устройство преимущественно осуществляется через внутреннюю шину. Базовые логические модули оснащены восемью входными и четырьмя выходными дискретными каналами. Использовались дополнительные дискретные модули расширения ввода/вывода LOGO! DM8 с 4 дискретными входами и 4 дискретными выходами. Технические характеристики LOGO! DM8:
– Напряжение питания: 12 или 24 В.
– Ток потребления: 30..140 мА при 12 В,
20..75 мА при 24 В.
– Количество входов: 4.
– Количество выходов: 4 релейных выхода (замыкающие контакты).
Максимальное поддерживаемое контроллером количество дискретных входов 24, дискретных выходов 16. Благодаря этому, а также модульной конструкции, обеспечивается высокая универсальность и свобода в реализации алгоритмов управления. Дополнительно для этих логических модулей доступна широкая гамма модулей расширения, добавляющая гибкие возможности адаптации к требованиям решаемых задач.
Варианты программ управления создаются студентами в среде LOGO!Soft на любом ПК и могут быть загружены в память робота для проверки последовательности выполнения операций в режиме реального времени.
| | |
Полный список блоков и функций контроллера приведен в методических указаниях по программированию в среде SiemensLogo! Soft.
-
Алгоритм движения органов манипулятора
Алгоритм поведения робота-манипулятора складывается из технологических требований производства с учетом ограничений, вызванных конструктивными особенностями. Изменение углов поворота турели, углов наклона стрелы и высоты подъема штока достигается путем перестановки соответствующих датчиков, контролирующих положение в пространстве этих органов. Частотный преобразователь позволяет задавать различные характеристики скоростей вращения электродвигателя подъема/опускания штока, включая участки разгона и торможения. На рис. 2 приведена схема расположения позиций поворота турели манипулятора (вид сверху).
Рисунок 2. Позиции поворота турели манипулятора
Работа манипулятора всегда должна начинаться с «парковочного места» и заканчиваться также «парковочным местом», характеристика которого приведена ниже:
-
Выдвижной шток полностью вдвинут в стойку т.е. находится в крайнем нижнем положении; -
Стрела не вращается и максимально наклонена вниз. -
Турель находится в позиции №0 (рис. 2).
При включении питания, вначале включите главный автоматический выключатель SF1, наличие вводного напряжения информирует контрольная лампа HL7 «Сеть», а затем выключатели SF2 и SF3 на панели управления, поверните ключ-бирку по часовой стрелке, загорится индикаторная лампа HL6 «включено», включается вводной контактор безопасности и напряжение питания поступает на схему. Через некоторое время (5-10с) робот готов к работе.
Автоматический режим работы выбирается переключателем «Авт/Руч» и индикацией выбранного режима лампой «Автомат», что соответствует выбранному режиму, если выбран автоматический режим, лампа горит. Данный режим работы предназначен для выполнения запрограммированной технологической программы и позволяет работать в следующих режимах работы, выбираемых переключателем «Тест/Цикл»:
«Тест» - позволяет выбрать тестовый пробный проход (перед первым пуском в автоматическом режиме, рекомендуется использовать вначале именно этот режим, так как он позволяет на начальном этапе скорректировать работу робота или определить различные отклонения работы установки), робот-манипулятор разово проходит технологический цикл работы и возвращается на парковочное место после выполнения заданной программы.
«Цикл» - цикловой режим с возможностью изменения количества циклов, позволяет выбрать количество повторяющихся технологических циклов с последующим возвратом агрегатов установки на парковочное место, после выполнения заданной программы.
Индикация выбранного режима работы тест или цикл, отображается лампой «Тест», что соответствует, если выбран режим «Тест», индикатор горит, выбран режим «Цикл», лампа не горит.
Пуск робота-манипулятора в автоматическом режиме возможен только с «парковочного места».
После выполнения заданной программы и возврата агрегатов установки в парковочную зону, лампа «Пуск» мигает, что соответствует о выполнении заданной программы, подтверждение кнопкой «Стоп».
В ходе выполнения заданной программы в автоматическом режиме, оператор имеет возможность временной приостановки выполнения технологического цикла кнопкой «Пауза», данный режим приостанавливает выполнение программы с возможностью дальнейшего продолжения выполнения технологического цикла с временным отключением системы безопасности установки. При включенном режиме «Пауза», лампа «Пауза» мигает, повторное нажатие кнопки «Пауза» отключает данный режим.
При работе в автоматическом режиме, оператор имеет возможность остановки выполнения заданной программы, без последующего ее продолжения кнопкой «Стоп». Возврат в парковочную зону с помощью ручного режима.
Варианты заданий для самостоятельной работы приведены в таблице. По выбранному варианту необходимо на ПК разработать программу управления, провести её отладку и эмуляцию. После проверки преподавателем программа может быть перемещена в память ПЛК и опробована в действии.
Таблица
Варианты алгоритма движений частей манипулятора
| | операции | ||||||||||||||
| № варианта | Шток вверх | Шток вниз | Стрела вверх | Стрела вниз | Поворот от 0 до 1 | Поворот от 0 до 2 | Поворот от 1 до 0 | Поворот От 2 до 0 | Поворот от 1 до 2 | Поворот от 2 до 1 | Вращение стрелы включить | Вращение стрелы выключить | Выдержка времени 3с. | Выдержка времени 5с. | Выдержка времени 8с. |
| 1 | 1 | 7 | | | 2 | | 6 | | | | 3 | 5 | 4 | | |
| 2 | 4 | 7 | 1 | | | 2 | | 5 | | | 3 | 4 | | | |
| 3 | | | | | 1 | | | 6 | 3 | | 2 | 5 | 4 | | |
| 4 | | | 5 | 8 | 3 | | | 7 | 6 | | 1 | 4 | 2 | | |
| 5 | 1 | 10 | 2 | 8 | | 3 | 9 | | | 7 | 4 | | 5 | | |
| 6 | | | 3 | 7 | | 1 | 8 | | | 5 | 2 | 6 | 4 | | |
| 7 | 2 | 8 | 1 | 3 | 4 | | 9 | | | | 5 | 7 | 6 | | |
| 8 | | | 2 | 4 | 5 | | | 8 | 7 | | 1 | 6 | 3 | | |
| 9 | 2 | 8 | 5 | 9 | 1 | | | 7 | 4 | | | 3 | 6 | | |
| 10 | | | 2 | 9 | | 1 | 8 | | | 4 | 5 | 7 | 3 | 6 | |
| 11 | 1 | 9 | 2 | 8 | 3 | | | 7 | 5 | | 4 | 10 | | 6 | |
| 12 | 3 | 10 | 1 | 9 | 2 | | | 8 | 6 | | 4 | 8 | 5 | | 7 |
| 13 | 2 | 8 | | | | 1 | 7 | | | 5 | 3 | | 6 | 4 | |
| 14 | 5 | 9 | 3 | 10 | | 2 | | 7 | | | 1 | 6 | 4 | 8 | |
| 15 | | | 4 | 8 | 1 | | 9 | | 5 | 7 | 3 | 10 | 2 | 6 | |
| 16 | 1 | 5 | | | | 4 | | 8 | | | 2 | 6 | 3 | 7 | |
| 17 | 2 | 8 | 1 | 9 | 3 | | 7 | | | | 4 | 6 | | | 5 |
| 18 | 1,6 | 4,9 | | | 2 | | 8 | | | | 3 | 7 | | 5 | |
| 19 | 3 | 11 | 2 | 10 | 1 | | | 9 | 7 | | 4 | 6 | 5 | 8 | |
| 20 | 2 | 6 | 4 | 7 | | 1 | 11 | | | 3 | 8 | 10 | 9 | | 5 |
| 21 | 5 | 10 | 1 | 11 | | 2 | | 9 | | | 3,6 | 4,8 | 4 | 7 | |
| 22 | 1 | 5 | 3 | 6 | 4 | | 9 | | | | 2 | 8 | 7 | | |
| 23 | 2 | 6 | 1 | 8 | 3 | | 9 | | | | 4 | 7 | | 5 | |
| № варианта | Шток вверх | Шток вниз | Стрела вверх | Стрела вниз | Поворот от 0 до 1 | Поворот от 0 до 2 | Поворот от 1 до 0 | Поворот От 2 до 0 | Поворот от 1 до 2 | Поворот от 2 до 1 | Вращение стрелы включить | Вращение стрелы выключить | Выдержка времени 3с. | Выдержка времени 5с. | Выдержка времени 8с. |
| 24 | 1 | 5 | | | | 4 | | 8 | | | 2 | 6 | 3 | 7 | |
| 25 | 5 | 9 | 3 | 10 | | 2 | | 7 | | | 1 | 6 | 4 | 8 | |
| 26 | 2 | 8 | | | | 1 | 7 | | | 5 | 3 | | 6 | 4 | |
| 27 | 1 | 9 | 2 | 8 | 3 | | | 7 | 5 | | 4 | 10 | | 6 | |
| 28 | | | 2 | 9 | | 1 | 8 | | | 4 | 5 | 7 | 3 | 6 | |
| 29 | 2 | 8 | 5 | 9 | 1 | | | 7 | 4 | | 3 | 10 | 6 | | |
| 30 | | | 2 | 4 | 5 | | | 8 | 7 | | 1 | 6 | 3 | | |
| 31 | 2 | 8 | 1 | 3 | 4 | | 9 | | | | 5 | 7 | 6 | | |
| 32 | 2 | 8 | 1 | 9 | 3 | | 7 | | | | 4 | 6 | | | 5 |
| 33 | 3 | 11 | 2 | 10 | 1 | | | 9 | 7 | | 4 | 6 | 5 | 8 | |
| 34 | 1 | 10 | 2 | 8 | | 3 | 9 | | | 7 | 4 | | 5 | | |
| 35 | 4 | 6 | 1 | 7 | | 2 | | 5 | | | 3 | 4 | | | |
| 36 | 2 | 6 | 1 | 8 | 3 | | 9 | | | | 4 | 7 | | 5 | |
| 37 | 1 | 5 | 3 | 6 | 4 | | 9 | | | | 2 | 8 | 7 | | |
| 38 | 2 | 6 | 4 | 7 | | 1 | 11 | | | 3 | 8 | 10 | 9 | | 5 |
| 39 | 5 | 10 | 1 | 11 | | 2 | | 9 | | | 3,6 | 4,8 | 4 | 7 | |
| | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | |