Файл: СКАМКО_тех описание.doc

рис 5.3 ВИД СВЕРХУ с открытой крышкой

рис 5.4 ВИД СБОКУ с открытой крышкой

рис 5.5 ВИД СПЕРЕДИ

5.2. Принцип действия блока управления

5.2.1. БУ представляет собой многопроцессорное управляющее устройство, построенное по иерархическому принципу ( рис. 5.6). Такая структура позволяет оптимально распределить функции в системе.

Аппарат верхнего уровня состоит из ПК.

Аппарат центрального уровня управления состоит из следующего комплекта модулей:

• CPUATmega128;

• входы технологического оборудования (20 шт.);

• выходы технологического оборудования (20 шт.);

• канал связи с ПК;

• канал связи с приводными контроллерами.

Аппарат нижнего уровня управления состоит из 6 комплектов следующих модулей:

• ДПК;

• Входы концевых датчиков;

• Канал связи с центральным модулем;

• CPU ATmega8;

• Силовая часть управления обмотками L298;

• Драйвер шагового двигателя L297;

• Модуль подстройки тока обмоток двигателя;

Верхний уровень

Машина верхнего уровня представляет собой IBMPCсовместимый компьютер и реализует тактический уровень управления роботом. К основным задачам данного уровня относятся

• расчет траектории движения манипулятора.

• организация интерфейса с пользователем,

• поддержка языка программирования робота

• возможность управления по сети

• пульт ручного управления

Центральный контроллер обеспечивает:

• связь с РС с настраиваемой скоростью по COM-порту;

• управление 5ю приводными контроллерами одновременно в режиме прерываний;

• выдачу дискретных сигналов управления технологическим оборудованием от РС (20 каналов);

• ввод дискретных сигналов от технологического оборудования в РС (20 каналов)

  • могут вызывать аппаратное прерывание

  • подключены к портам аппаратных счетчиков микропроцессора;

• обработку и передачу диагностической информации в РС в режиме прерывания;

• контроль правильности величин управляющих сигналов и обмена данных с PC и приводными контроллерами;

Приводной контроллер решает следующие задачи:

• прием управляющих сигналов (число шагов и скорость перемещения, коды настройки, сигналы синхронизации и аварийной остановки);

• передачу данных о текущем положении, о состоянии привода, о завершении текущего перемещения;

• управление шаговым двигателем в полношаговом и полушаговом режимах;

• может прерывать работу верхних уровней управления в аварийной ситуации;

• обеспечивает прерывание управления при срабатывании концевых датчиков;

• диагностика привода.

Сетевой контроллер

Сетевой интерфейс предназначен для связи с другими системами управления, технологическим оборудованием, ЭВМ верхнего уровня управления (управляет несколькими РТК, цехом, заводом).

Физическая среда передачи информации, топология построения сети выбирается в зависимости от требуемых скоростей передачи информации или в зависимости от существующей сети цеха (участка).

Протоколы передачи данных выбираются в зависимости от того, какие протоколы поддерживают другие члены сети.

При возможности свободного выбора сетевых параметров рекомендуется использовать транспортный протокол обмена TCP/IP; компьютерную сеть лучше всего строить на основе стандарта 100-BASE-TX с использованием экранированной витой пары 5 категории. Изменение протоколов обмена и архитектуры сети не требует изменения программного обеспечения и структуры построения системы управления.

Рис. 5.6

Архитектура приводного модуля блока управления робота «Скамко-1» представлена на рис. 5.6 следующим образом:

Приводной модуль состоит из набора независимых контроллеров управления приводами, в функции которых входит управление двигателями манипулятора. Управление осуществляется независимо пятью двигателями манипулятора. Кроме этого приводной контроллер обрабатывает информацию от концевых датчиков. Контроллер обеспечивает управление двигателем с минимальной временной задержкой и с заданной точностью. В задачи приводного контроллера также входит контроль правильности команд, поступающих с центрального модуля и сигнализация об ошибках.

Таким образом, приводной модуль можно разделить на 6 отдельных приводных контроллеров. Пять контроллеров задействованы в управлении всеми степенями манипулятора. Шестой выполнен для возможности управления отдельным приводом при выполнении лабораторных работ, а так же обеспечивает возможность подключения к системе шестистепенного манипулятора. Для работы с отдельным приводом манипулятора «Скамко-1» необходимо использовать блок коммутации – переходник, через который подключается манипулятор к блоку управления. Приводные контроллеры имеют одинаковую архитектуру, что унифицирует приводной уровень системы управления.

5.3 Режимы работы блока управления

• режим начальной загрузки;

• режим нормальной работы или режим слежения;

• режим аварийной ситуации;

• режим калибровки;

Начальная загрузка

Начальная загрузка или инициализация проводится сразу после включения системы управления. Программа, находящаяся во встроенной памяти контроллера приводов проводит начальную инициализацию микроконтроллера, тестирование памяти, диагностику линий передачи данных, тест линий технологического оборудования, выдает результаты в ЭВМ верхнего уровня. ЭВМ верхнего уровня анализирует полученную информацию. В случае нормальной работы всех систем проводится подготовка систем к работе.

Калибровка робота

Калибровка робота необходима для точного определения положения звеньев манипулятора в процессе работы. Необходимо знать смещение относительно некоторой начальной точки, то есть относительно базовой системы координат. Для этого должна проводиться калибровка робота. Эта процедура возможна благодаря наличию концевых датчиков. Сначала при помощи концевых датчиков производится установка звена в точку с нулевой координатой, а после этого можно отсчитывать значение положения по импульсам, поступающим на шаговые двигатели. В режиме калибровки происходит перемещение всех степеней в крайнее правое положение на малой скорости. Количество импульсов сверяется с эталонным. При совпадении задается декартова система координат. При несовпадении – выдается сообщение об ошибке, в котором содержится информация, двигатель какого звена пропустил шаг.

Режим нормальной работы или режим слежения

В режиме нормальной работы со стороны ПК приходят управляющие команды на осуществление тех или иных движений, в процессе выполнения команд контроллером управления ПК осуществляет слежение за работой центрального микроконтроллера СУ.

Центральный микроконтроллер, в свою очередь, выполняя команды верхнего уровня, осуществляет самодиагностику, диагностику работы приводного модуля, состоящего из 6 приводных контроллеров, и опрос технологического оборудования.

Приводной модуль выполняет команды, пришедшие от центрального контроллера, осуществляют самодиагностику, контроль срабатывания концевых датчиков.