Разработка системы автоматического управления

СОДЕРЖАНИЕ: Содержание Задание на курсовое проектирование 2 Реферат 4 Введение 5 1. Обоснование необходимости автоматизации объекта 6 1.1. Характеристика автоматизируемого технологического объекта 6

Содержание

Задание на курсовое проектирование........................................................... 2

Реферат ........................................................................................................... 4

Введение .......................................................................................................... 5

1. Обоснование необходимости автоматизации объекта .............................. 6

1.1. Характеристика автоматизируемого технологического объекта .. 6

1.2. Анализ путей автоматизации объекта ............................................. 6

1.2.1. Экономический аспект .............................................................. 6

1.2.2. Социальный аспект ................................................................... 7

1.2.3. Пути автоматизации объекта .................................................... 7

1.3. Техническое задание ........................................................................ 8

2. Разработка локальной системы управления технологическим объектом 11

2.1. Разработка общей структуры системы управления ..................... 11

2.2. Разработка циклограммы работы РТК ........................................ 13

2.3. Определение состава входных и выходных сигналов ................. 13

2.4. Разработка программы управления для ПЛК ............................. 14

2.4.1. Разработка релейно-контактного эквивалента программы

управления ........................................................................................ 14

2.4.2. Разработка текста программы управления ........................... 19

2.5.Разработка электрической схемы соединений ............................... 25

Заключение ................................................................................................... 26

Список используемых источников .............................................................. 27

Приложение А. Общий вид РТК, А2

Приложение Б. Циклограмма работы РТК, А2

Приложение В. Структурная схема СУ, А2

Приложение Г. Релейно-контактный эквивалент программы управления, А1

Приложение Д. Электрическая схема соединений, А2

Задание на курсовое проектирование

В состав РТК гальванообработки входят (рис.1):промышленный робот (ПР) портального типа, два накопителя и две технологических установки (ванны), в которых происходят процессы гальванической обработки деталей. Перемещение обрабатываемых деталей, находящихся в специальных поддонах, выполняет ПР.

1. Промышленный робот портального типа;

2. Ванна 1;

3. Ванна 2;

4. Накопитель 1;

5. Накопитель 2.

Рисунок 1 РТК гальванообработки

В общем случае отдельными элементами (тактами) технологического цикла работы РТК являются:

1. Перемещение ПР к накопителю 1

2. Перемещение ПР к накопителю 2

3. Перемещение ПР к ванне 1

4. Перемещение ПР к ванне 2

5. Выдвижение руки ПР

6. Задвижение руки ПР

7. Зажим схвата ПР

8. Разжим схвата ПР

9. Гальванообработка деталей в ванне 1

10. Гальванообработка деталей в ванне 2

Варианты последовательности выполнения приведенных циклов указаны в таблице 1.

ПР осуществляет захват деталей (см. табл. 1), находящихся в поддоне в накопителе 2 и их перемещение в ванну 2 (такты с 1-6). Начинается гальванообработка деталей в ванне 2 (такт 7). Одновременно с этим (такт 7) выполняется разжим схвата ПР, задвижение руки (такт 8) и перемещение ПР к накопителю 1 (такт 9). При этом в ванне 2 продолжается гальванообработка деталей. ПР осуществляет загрузку деталей из накопителя 1 в ванну 1 (такты 10-14). Начинается обработка деталей в ванне 1 (такт 15). Одновременно с этим (такт 15) выполняется разжим схвата ПР, задвижение руки (такт 16). При этом в ванне 1 продолжается обработка. ПР перемещается к ванне 2, извлекает обработанные детали и перегружает их в накопитель 2 (такты 17-24). Затем ПР перемещается к ванне 1, извлекает обработанные детали и перегружает их в накопитель 1 (такты 25-32).. После этого цикл работы РТК повторяется.

Исходные данные

Параметр Значение
Номер задания 3
Номер варианта 3
Время гальванообработки в ванне 1, с 20
Время гальванообработки в ванне 2, с 60
Язык программирования ПЛК язык релейных диаграмм LD

Таблица 1. Последовательность циклов работы РТК гальванообработки

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2 5 7 6 4 5

8

10

6

10

1

10

5

10

7 6 3 5

8

9

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

4

9

5

9

7 6 2 5 8 6 3 5 7 6 1 5 8

Реферат

Курсовая работа: 27стр., 3 рис., 7 табл., листинг программы, 5 источников, приложения.

Задание на курсовое проектирование, расчетно-пояснительная записка, графическая часть.

На примере системы управления РТК гальванообработки рассматривается один из возможных вариантов автоматизации процесса гальванообработки. Приведено обоснование необходимости автоматизации данного технологического объекта, разработаны техническое задание и локальная система управления данным объектом. В графической части приведены общий вид объекта, циклограмма работы системы, релейно-контактный эквивалент программы управления, структурная схема системы управления и электрическая схема подключения датчиков и исполнительных устройств к устройству управления.

Введение

Темой курсовой работы является разработка автоматизированной системы управления РТК гальванообработки. Целью курсовой работы является разработка автоматизированной системы управления РТК гальванообработки.

Задача автоматизации в данном случае является целесообразной, так как здесь мы не только освобождаем человека от выполнения рутинных операций, но также исключаем присутствие человека на вредном для его здоровья производстве. Когда речь идет о здоровье человека, то любая возможность улучшить условия труда должна использоваться, поэтому тема автоматизации вредных производств всегда будет актуальна. В этом случае можно даже пойти на серьезные финансовые расходы, которые, на первый взгляд, могут показаться неоправданными с экономической точки зрения, так как автоматизированные системы на вредных производствах работают в тяжелых условиях, поэтому их разработка обходится дороже, а расходы на эксплуатацию таких систем выше по сравнению с эксплуатацией систем, работающих в более щадящих условиях.

Кроме всего прочего повышение качества и себестоимости продукции в наше время не возможно без применения средств автоматизации. Грамотно спроектированные системы автоматизации рано или поздно себя окупают.

1. Обоснование необходимости автоматизации объекта

Общие обоснования автоматизации уже были коротко рассмотрены в предыдущем разделе. Здесь мы обоснуем необходимость автоматизации конкретного объекта, то есть необходимость автоматизации производственного участка гальванообработки.

1.1. Характеристика автоматизируемого технологического объекта

В состав РТК гальванообработки входят (рис. 1): промышленный робот (ПР) портального типа, два накопителя и две технологических установки (ванны), в которых происходят процессы гальванической обработки деталей. Перемещение обрабатываемых деталей выполняется ПР портального типа. Принцип работы РТК гальванообработки описан в разделе «Контрольное задание».

1.2. Анализ путей автоматизации объекта

При анализе объекта роботизации выделяют два пути проектирования роботизированного производства:

1. Роботизации подвергается существующий производственный (технологический) процесс;

2. Разрабатывается новый процесс изготовления изделий с использованием ПР.

В нашем случае мы имеем дело с первым вариантом, хотя второй вариант более рационален и перспективен, так как позволяет в полной мере использовать типовые технологические решения и групповые методы производства, а также шире внедрять принципы агрегатирования при построении производства РТС из унифицированных элементов [4].

Необходимость автоматизации участка гальванообработки обусловлена следующими факторами:

1.2.1. Экономический аспект

Здесь мы не приводим точных расчетов, так как речь идет о неком абстрактном производстве, и мы не знаем многих факторов, влияющих на экономический эффект, например, заработную плату рабочего, который выполнял данные операции до автоматизации системы. Однако, в связи с тем, что гальванообработка является вредным производством, где обычно к зарплате прибавляются различные надбавки за вредность, мы можем уверенно предположить, что автоматизация данного производственного процесса экономически целесообразна. Кроме того, система может работать круглосуточно. Для многих предприятий стоимость электроэнергии в ночное время меньше, чем в дневное, в то время как рабочее время ночью стоит дороже, чем днем - этот факт также играет в пользу автоматизации.

1.2.2. Социальный аспект

Социальный аспект - это освобождение рабочего от выполнения рутинных операций. К тому же любое химическое производство является вредным для здоровья (химически активная и загазованная среда, высокиетемпературы, большие физические нагрузки и высокий уровень производственных шумов), поэтому автоматизация химических производств - это одна из самых актуальных социальных задач. Кроме того, любое химическое производство - это повышенная травмоопасность. Возможность получения травмы кроме всего прочего несет в себе и экономическую угрозу, так как травма - это всевозможные страховые выплаты и потери рабочего времени. А когда речь идет о жизни человека, то можно пойти и на экономические убытки, чтобы автоматизировать опасное производство. Но в данном случае экономические убытки нам не грозят (см. п. 1.2.1).

1.2.3. Пути автоматизации объекта

Объект управления в нашем случае - это роботизированный технологический комплекс (РТК), который выполняет сложный технологический процесс, состоящий из отдельных операций. Задача управления этим процессом - связать отдельные операции и агрегаты в единую систему и обеспечить определенную последовательность работы, переходы из одного режима в другой при определенных условиях. Поэтому в качестве устройства управления дискретным технологическим процессом применим программируемый логический контроллер ПЛК-256.

Задача РТК состоит в том, чтобы взять деталь 2 из накопителя 2 и поместить ее для гальванообработки в ванну 2, затем взять деталь 1 из накопителя 1 и поместить ее для гальванообработки в ванну 1, после гальванообработки детали 2 взять ее из ванны 2 и поместить в накопитель 2, затем после гальванообработки детали 1 взять ее из ванны 1 и поместить в накопитель 1.

1.3. Техническое задание

1.3.1. Наименование и область применения

Наименование автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) - РТК гальванообработки. АСУТП предназначена для управления РТК в автоматическом режиме и применяется для автоматизации процесса гальванообработки.

Краткая характеристика АСУТП:

Состав РТК гальванообработки:

1. Промышленный робот портального типа;

2. Ванна 1;

3. Ванна 2;

4. Накопитель 1;

5. Накопитель 2.

Устройство управления - ПЛК-256.

1.3.2. Основания для разработки

АСУТП разрабатывается на основании учебного плана специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств». Техническое задание утверждается преподавателем.

1.3.3. Цель и назначение разработки

Назначение разработки - автоматизация технологического процесса гальванообработки.

Цели разработки:

1. Освобождение человека от участия во вредном производстве.

2. Освобождение человека от выполнения тяжелых и монотонных операций.

3. Повышение качества продукции за счет исключения влияния человеческого фактора.

4. Повышение производительности оборудования.

5. Улучшение экономических показателей.

1.3.4. Источники разработки

Проект системы управления выполняется на базе следующих источников:

1. Задания к курсовому проектированию [1]

2. РТК гальванообработки

1.3.5. Режимы работы объекта

Объект работает в автоматическом режиме. Человеком выполняется только включение и выключение объекта. Некоторые управляющие сигналы поступают от другой системы управления, которая в данной курсовой работе не рассматривается.

1.3.6. Условия эксплуатации системы управления

В соответствии с ГОСТ 21552-84 нормальными климатическими условиями для эксплуатации устройства являются:

Температура окружающего воздуха 20±5 °С;

Относительная влажность воздуха 60±15%;

Атмосферное давление 630-800 мм рт.ст.;

Температура: +5...+35°С;

Влажность: 20...75%

1.3.7. Требования к составу и параметрам технических средств

Состав технических средств:

1. Промышленный робот

2. Система управления промышленным роботом на основе программируемого логического контроллера ПЛК-256

Система и объект управления будут находиться в непосредственной близости от участка гальванообработки, т.е. должны работать в сложных условиях и выдерживать перечисленные ниже воздействия окружающей среды:

1. Химически агрессивная среда

2. Повышенная загазованность (пары от реакции)

3. Повышенная температура и влажность

1.3.8. Технико-экономические показатели

Экономический эффект достигается за счет следующих факторов:

1. Сокращение высокооплачиваемых рабочих мест.

2. Повышение качества продукции.

3. Повышение производительности оборудования.

4. Сокращение потерь рабочего времени из-за временной нетрудоспособности.

5. Сокращение расходов на оплату электроэнергии за счет более эффективного использования оборудования.

1.3.9. Стадии и этапы разработки

1. Согласование технического задания с преподавателем.

2. Внесение изменений в техническое задание в зависимости от предложений и замечаний, появившихся после выполнения пункта 1.

3. Утверждение технического задания.

4. Разработка АСУТП по утвержденному техническому заданию.

5. Разработка чертежей и сопроводительной документации.

6. Оформление курсовой работы.

7. Защита курсовой работы.

1.3.10. Порядок контроля и приемки

Контроль и приемка курсовой работы осуществляется преподавателем.

2. Разработка локальной системы управления технологическим объектом

2.1. Разработка общей структуры системы управления

В нашем случае дискретным технологическим объектом является роботизированный технологический комплекс (РТК) в состав которого входят (рис. 1):

1. Промышленный робот портального типа;

2. Ванна 1;

3. Ванна 2;

4. Накопитель 1;

5. Накопитель 2.

Задача ПР состоит в том, чтобы взять деталь 2 из накопителя 2 и поместить ее для гальванообработки в ванну 2, затем взять деталь 1 из накопителя 1 и поместить ее для гальванообработки в ванну 1, после гальванообработки детали 2 взять ее из ванны 2 и поместить в накопитель 2, затем после гальванообработки детали 1 взять ее из ванны 1 и поместить в накопитель 1.

Отдельными элементами цикла работы РТК являются:

1. Перемещение ПР к накопителю 1

2. Перемещение ПР к накопителю 2

3. Перемещение ПР к ванне 1

4. Перемещение ПР к ванне 2

5. Выдвижение руки ПР

6. Задвижение руки ПР

7. Зажим схвата ПР

8. Разжим схвата ПР

9. Гальванообработка деталей в ванне 1

10. Гальванообработка деталей в ванне 2

Один полный цикл работы РТК состоит из 32 тактов (табл. 1). В каждом такте выполняются отдельные элементы цикла. В таблице 2.1 описан цикл работы РТК.

Структурная схема системы управления приведена в приложении В . Обмен данными между ПЛК и технологическим объектами управления (ТОУ) происходит через устройства управления (УУ), которые обрабатывают сигналы с датчиков и при необходимости преобразуют их в совместимые с входными сигналами ПЛК, а также усиливают выходные сигналы ПЛК, если мощности этих сигналов недостаточно для управления ТОУ.

Таблица 2.1. Цикл работы РТК.

Такт Элемент цикла Описание
1 2 Перемещение ПР к накопителю 2
2 5 Выдвижение руки ПР
3 7 Зажим схвата ПР
4 6 Задвижение руки ПР
5 4 Перемещение ПР к ванне 2
6 5 Выдвижение руки ПР
7 8 Разжим схвата ПР
10 Гальванообработка деталей в ванне 2
8 6 Задвижение руки ПР
10 Гальванообработка деталей в ванне 2
9 1 Перемещение ПР к накопителю 1
10 Гальванообработка деталей в ванне 2
10 5 Выдвижение руки ПР
10 Гальванообработка деталей в ванне 2
11 7 Зажим схвата ПР
12 6 Задвижение руки ПР
13 3 Перемещение ПР к ванне 1
14 5 Выдвижение руки ПР
15 8 Разжим схвата ПР
9 Гальванообработка деталей в ванне 1
16 6 Задвижение руки ПР
9 Гальванообработка деталей в ванне 1
17 4 Перемещение ПР к ванне 2
9 Гальванообработка деталей в ванне 1
18 5 Выдвижение руки ПР
9 Гальванообработка деталей в ванне 1
19 7 Зажим схвата ПР
20 6 Задвижение руки ПР
21 2 Перемещение ПР к накопителю 2
22 5 Выдвижение руки ПР
23 8 Разжим схвата ПР
24 6 Задвижение руки ПР
25 3 Перемещение ПР к ванне 1
26 5 Выдвижение руки ПР
27 7 Зажим схвата ПР
28 6 Задвижение руки ПР
29 1 Перемещение ПР к накопителю 1
30 5 Выдвижение руки ПР
31 8 Разжим схвата ПР

2.2. Разработка циклограммы работы РТК

Алгоритм работы технологического объекта управления можно реализовать в виде циклограммы. Циклограмма работы РТК горячей штамповки приведена в приложении Б .

2.3. Определение состава входных и выходных сигналов

Условное размещение датчиков показано на общем виде РТК (приложение А ). Перечень входных и выходных сигналов приведен в таблицах 2.2 и 2.3 соответственно. В этих же таблицах приведены адреса сигналов для ПЛК-256.

По условию задания контроль гальванообработки деталей в ваннах 1и 2 выполняется по отсчету времени, поэтому внешних входных сигналов для этих операций нет.

Из условия задания нам ничего не известно о том, каким образом детали попадает в накопители 1 и 2 до гальванообработки, как происходит контроль над параметрами гальванообработки. Будем считать, что все эти процессы контролируются другой системой, по сигналу которой ПЛК начинает цикл.

Сигнал РЦ (разрешение цикла) также поступает от другой системы, которая следит за работой технологических объектов управления, а также проверяет другие условия (например, отсутствие человека в рабочей зоне).

Таблица 2.2. Входные сигналы

№ Наименование входного сигнала Условное обозначение Источник входного сигнала Адрес для ПЛК-256
1 Наличие детали в накопителе 2 КНД BQ-1 10000
2 ПР над накопителем 2 КН2 SQ-1 10001
3 ПР над ванной 2 КВ2 SQ-2 10002
4 ПР над накопителем 1 КН1 SQ-3 10003
5 ПР над ванной 1 КВ1 SQ-4 10004
6 Рука ПР задвинута КРЗ SQ-5 10005
7 Рука ПР выдвинута КРВ SQ-6 10006
8 Схват зажат КСЗ SQ-7 10007
9 Схват разжат КСР SQ-8 10010
10 Разрешение цикла РЦ Др. СУ 10011
11 Пуск цикла ПУСК SВ 1 10012

Таблица 2.3. Выходные сигналы

№ Наименование входного сигнала Условное обозначение Выход сигнала на Адрес для ПЛК-256
1 ПР вправо ПРп КМ 1 00100
2 ПР влево ПРл КМ 2 00101
3 Руку задвинуть Рз YA 1 00102
4 Руку выдвинуть Рв YA 2 00103
5 Схват зажать СхЗ YA 3 00104
6 Схват разжать СхР YA 4 00105
7 Начать гальванообработку ванны 2 Гобр2 КМ 3 00106
8 Начать гальванообработку ванны 1 Гобр1 КМ 4 00107

2.4. Разработка программы управления для ПЛК

2.4.1. Разработка релейно-контактного эквивалента программы управления

Разработка релейно-контактного эквивалента (РКЭ) программы управления для ПЛК-256 выполняется согласно рекомендациям, изложенным в [3]. РКЭ программы управления представлен в приложении Г . В таблице 2.4 приведены комментарии.

Таблица 2.4. Комментарии для релейно-контактного эквивалента программы

Блок Такт Цепь Комментарий
01 1 1

Проверяем следующие начальные условия:

1. Работа системы разрешена;

2. Кнопка «ПУСК» нажата;

3. Деталь находится в накопителе 2;
2 Проверяем положение ПР над накопителем 2, если его нет отправляем ПР вправо до срабатывания датчика SQ-1
3 Блокируем ПР над накопителем 2, после этого переходим к блоку 02
4 Контролируя положение ПР над накопителем 2 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
5 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении и переходим к блоку 03
02 2 6 Сжимаем схват, пока не сработает датчикSQ-7
7 Блокируем схват и переходим к блоку 04
03 3 8 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
9 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 05
04 4 10 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР влево до ванны 2(SQ-2)
11 Блокируем ПР над ванной 2, переходим к блоку 06
05 5 12 Контролируя положение ПР над ванной 2 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
13 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении и переходим к блоку 07
06 6 14 Разжимаем схват ПР, пока не сработает датчикSQ-8
15 Блокируем схват, запускаем гальванообработку в ванне 2 и таймер на 60сек.переходим к блоку 08
07 7 16 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
17 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 09
08 8 18 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР влево до накопителя 1(SQ-3)
19 Блокируем ПР над накопителем 1, переходим к блоку 10
09 9 20 Контролируя положение ПР над накопителем 1выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
21 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении
10 10 22

Когда таймер сработает, выполняем следующие действия:

1. Завершаем гальванообработку в ванне 2;

2. Сбрасываем таймер;

3. Переходим к блоку 11.
23 Сжимаем схват, пока не сработает датчикSQ-7
24 Блокируем схват и переходим к блоку12
11 11 25 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
26 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 13
12 12 27 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР влево до ванны 1(SQ-4)
28 Блокируем ПР над ванной 1, переходим к блоку 14
13 13 29 Контролируя положение ПР над ванной 1 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
30 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении и переходим к блоку 15
14 14 31 Разжимаем схват ПР, пока не сработает датчикSQ-8
32 Блокируем схват, запускаем гальванообработку в ванне 1 и таймер на 20сек, переходим к блоку 16
15 15 33 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
34 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку17
16 16 35 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР вправо до ванны 2 (SQ-2)
36 Блокируем ПР над ванной 2, переходим к блоку18
17 17 37 Контролируя положение ПР над ванной 2 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
38 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении
18 18 39

Когда таймер сработает, выполняем следующие действия:

1. Завершаем гальванообработку в ванне 1;

2. Сбрасываем таймер;

3. Переходим к блоку 19.
40 Сжимаем схват, пока не сработает датчикSQ-7
41 Блокируем схват и переходим к блоку 20
19 19 42 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
43 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 21
20 20 44 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР вправо до накопителя 2(SQ-1)
45 Блокируем ПР над накопителем 2, после этого переходим к блоку 22
21 21 46 Контролируя положение ПР над накопителем 2 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
47 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении и переходим к блоку 23
22 22 48 Разжимаем схват ПР, пока не сработает датчикSQ-8
49 Блокируем схват и переходим к блоку 24
23 23 50 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
51 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 25
24 24 52 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР влево до ванны 1 (SQ-4)
53 Блокируем ПР над ванной 1, переходим к блоку 26
25 25 54 Контролируя положение ПР над ванной 1 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
55 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении и переходим к блоку 27
26 26 56 Сжимаем схват, пока не сработает датчикSQ-7
57 Блокируем схват и переходим к блоку 28
27 27 58 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
59 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 29
28 28 60 Контролируя положение руки ПР начинаем перемещение ПР влево до накопителя 1(SQ-3)
61 Блокируем ПР над накопителем 1, переходим к блоку 30
29 29 62 Контролируя положение ПР над накопителем 1 выдвигаем руку, пока не сработает датчик SQ-6
63 Блокируем руку ПР в выдвинутом положении и переходим к блоку 31
30 30 64 Разжимаем схват ПР, пока не сработает датчикSQ-8
65 Блокируем схват и переходим к блоку 32
31 31 66 Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчикSQ-5
67 Блокируем руку ПР в задвинутом положении, переходим к блоку 1 (в начало цикла)

Некоторые обозначения операторов языка релейно-контактных схем (языка LD) приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5. Обозначение операторов в языке LD

Оператор Описание
Нормально разомкнутый контакт
Нормально замкнутый контакт
Включение катушки с фиксацией
Выключение катушки с фиксацией
Прямое включение катушки
Инверсное включение катушки

Цепь РКЭ строится из операторов (см. табл. 2.5). Последовательное включение операторов это, по сути, логическое умножение, а параллельное - логическое сложение. При выполнении последовательности инструкций, кодирующих некую релейно-контактную цепь, процессор присваивает внутренней бинарной переменной R (результат) состояние 0, если комбинация состояния переменных, определяющих контакты цепи, «запрещает» протекание тока в ней и состояние 1, если комбинация состояний этих переменных разрешает протекание тока по цепи [3].

В РКЭ программы управления выполнено структурирование программы путем разбиения ее на отдельные блоки. Блоки отрабатываются ПЛК последовательно, обеспечивая тем самым заданную последовательность выполнения тактов. В каждом блоке задана инструкция ПБЛ, обеспечивающая переход к заданному блоку. Все это необходимо для того, чтобы исключить возможные сбои и конфликты оборудования. Например, мы не можем начать перемещение промышленного робота в продольных направлениях, пока не убедимся, что рука робота находится в задвинутом положении.

Рассмотрим более подробно первую цепь (рис. 2.1). Остальные цепи строятся аналогично.

Рис. 2.1.

РКЭ программы управления. Цепь 1. Мы сможем включить катушку с фиксацией и подать сигнал ПовЛев только в том случае, если в цепи 1 будет «протекать ток». Для этого необходимо выполнить три условия:

1. Разрешение цикла (замкнуты «контакты» РЦ)

2. Замкнуты контакты кнопки ПУСК

3. ПР находится НЕ в позиции 1 (контакты КПР1 НЕ замкнуты)

Но цепь рисуется в исходном состоянии, т.е. все операторы изображаются в том состоянии, когда катушка с фиксацией НЕ включена, тогда выполнение всех условий приведет к включению катушки. Таким образом, для изображения данной цепи нам нужно инвертировать перечисленные условия (таблица 2.6). В итоге получим цепь, изображенную на рис. 2.1. На этой цепи контакты РЦ и ПУСК – нормально разомкнутые, а КПР1 – нормально замкнутые.

Таблица 2.6. Состояние операторов в цепи 1

Контакт Условие включения ПовЛев Инверсия
РЦ Замкнут Разомкнут
ПУСК Замкнут Разомкнут
КПР1 Разомкнут Замкнут

Еще несколько слов об использовании таймера. Для задания таймера необходимо два слова данных: слово текущего значения и слово уставки таймера-счетчика.


Рис. 2.2. Использование таймера.

В нашем примере мы контролируем гальванообработку в ванне 2 по времени. Гальванообработка должно прекратиться через 60с после начала обработки. Реализуем эту операцию следующим образом:

1. разжимаем и блокируем схват руки ПР, после чего начинаем гальванообработку «подавая ток» на катушку с фиксацией (включение катушки).

2. Запускаем таймер на 60с и только в этом случае переходим в следующий блок.

3. После срабатывания таймера (выход таймера) прекращаем гальванообработку, снова «подавая ток» на катушку с фиксацией, но в этот раз мы выключаем ее.

4. Сбрасываем таймер

С помощью инструкции ЗТС мы запускаем таймер на 60 с. Для этого выбираем режим 1 -таймер с задержкой на включение с дискретностью 0,1 с. А уставка будет равна 0600, т.к. нам нужно отсчитать 600 раз по 0,1 с, чтобы получить задержку 60с.

После срабатывания таймера его нужно сбросить, потому что этот таймер может использоваться в других участках программы. Сброс выполняется инструкцией СТС.

Мы выбрали таймер с задержкой на включение, потому что использовали катушку с фиксацией. На катушку с фиксацией мы в должны «подавать ток» как для ее включения, так и для отключения, поэтому выход таймера - это нормально разомкнутые контакты, которые «замыкаются» (включаются) при срабатывании таймера и выключают катушку с фиксацией.

2.4.2. Разработка текста программы управления

Разработка текста программы управления для ПЛК-256 также выполняется согласно рекомендациям, изложенным в [3]. Текст программы приведен в листинге.

Листинг. Текст программы управления

0001 НСТ 00 Начало сегмента
0002 НБЛ 00 Начало блока
0003 СТС 020 Сбросить таймер
0004 ПБЛ 01 Перейти к блоку 01
0005 НБЛ 01 Начало блока 01
0006 10011 Разрешение цикла
0007 10012 Кнопка «ПУСК»
0008 10000 Наличие детали в накопителе 2
0009 10001 Если ПР не над накопителем 2,
0010 00100 То начать движение ПР вправо
0011 10001 ПР над накопителем 2
0012 00100 Остановить движение вправо
0013 ПБЛ 02 Перейти к блоку 02
0014 НБЛ 02 Начало блока 02
0015 10001 ПР над накопителем 2
0016 10006 Пока не сработает датчик SQ -6
0017 00103 Выдвигаем руку ПР
0018 10006 Рука ПР выдвинута
0019 00103 Закончить выдвижение руки
0020 ПБЛ 03 Перейти к блоку 03
0021 НБЛ 03 Начало блока 03
0022 10007 Пока не сработает датчик SQ -7
0023 00104 Сжимаем схват
0024 10007 Схват сжат
0025 00104 Прекратить сжимание
0026 ПБЛ 04 Перейти к блоку 04
0027 НБЛ 04 Начало блока 04
0028 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0029 00102 Задвигаем руку ПР
0030 10005 Рука ПР задвинута
0031 00102 Закончить задвижение руки
0032 ПБЛ 05 Перейти к блоку 05
0033 НБЛ 05 Начало блока 05
0034 10005 При задвинутой руке
0035 10002 До срабатывания датчика SQ-2
0036 00101 Перемещаем ПР влево
0037 10002 ПР над ванной 2
0038 00101 Остановить движение ПР
0039 ПБЛ 06 Перейти к блоку 06
0040 НБЛ 06 Начало блока 06
0041 10002 Над ванной 2
0042 10006 До срабатывания датчика SQ- 6
0043 00103 Выдвигаем руку ПР
0044 10006 Рука ПР выдвинута
0045 00103 Закончить выдвижение руки
0046 ПБЛ 07 Перейти к блоку 07
0047 НБЛ 07 Начало блока 07
0048 10010 Пока не сработает датчик SQ -8
0049 00105 Разжимаем схват
0050 10010 Схват разжатт
0051 00105 Прекратить разжимание
0052 00106 Начать гальванообработку детали 2
0053 ЗТС 020 1 0600 Запускаем таймер на 60с
0054 ПБЛ 08 Перейти к блоку 08
0055 НБЛ 08 Начало блока 08
0056 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0057 00102 Задвигаем руку ПР
0058 10005 Рука ПР задвинута
0059 00102 Закончить задвижение руки
0060 ПБЛ 09 Перейти к блоку 09
0061 НБЛ 09 Начало блока 09
0062 10005 При задвинутой руке
0063 10003 До срабатывания датчика SQ- 3
0064 00101 Перемещаем ПР влево
0065 10003 ПР над накопителем 1
0066 00101 Остановить движение ПР
0067 ПБЛ 10 Перейти к блоку 10
0068 НБЛ 10 Начало блока 10
0069 10003 Над накопителем 1
0070 10006 До срабатывания датчика SQ- 6
0071 00103 Выдвигаем руку ПР
0072 10006 Рука ПР выдвинута
0073 00103 Закончить выдвижение руки
0074 При срабатывании таймера
0075 00106 Закончить гальванообработку дет 2
0076 СТС 020 Сбросить таймер
0077 ПБЛ 11 Перейти к блоку 11
0078 НБЛ 11 Начало блока 11
0079 10007 Пока не сработает датчик SQ -7
0080 00104 Сжимаем схват
0081 10007 Схват сжат
0082 00104 Прекратить сжимание
0083 ПБЛ 12 Перейти к блоку 12
0084 НБЛ 12 Начало блока 12
0085 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0086 00102 Задвигаем руку ПР
0087 10005 Рука ПР задвинута
0088 00102 Закончить задвижение руки
0089 ПБЛ 13 Перейти к блоку 13
0090 НБЛ 13 Начало блока 13
0091 10005 При задвинутой руке
0092 10004 До срабатывания датчика SQ- 4
0093 00100 Перемещаем ПР враво
0094 10004 ПР над ванной 1
0095 00100 Остановить движение ПР
0096 ПБЛ 14 Перейти к блоку 14
0097 НБЛ 14 Начало блока 14
0098 10004 Над ванной 1
0099 10006 До срабатывания датчика SQ- 6
0100 00103 Выдвигаем руку ПР
0101 10006 Рука ПР выдвинута
0102 00103 Закончить выдвижение руки
0103 ПБЛ 15 Перейти к блоку 15
0104 НБЛ 15 Начало блока 15
0105 10010 Пока не сработает датчик SQ -8
0106 00105 Разжимаем схват
0107 10010 Схват разжатт
0108 00105 Прекратить разжимание
0109 00107 Начать гальванообработку детали 1
0110 ЗТС 020 1 0200 Запускаем таймер на 20с
0111 ПБЛ 16 Перейти к блоку 16
0112 НБЛ 16 Начало блока 16
0113 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0114 00102 Задвигаем руку ПР
0115 10005 Рука ПР задвинута
0116 00102 Закончить задвижение руки
0117 ПБЛ 17 Перейти к блоку 17
0118 НБЛ 17 Начало блока 17
0119 10005 При задвинутой руке
0120 10002 До срабатывания датчика SQ-2
0121 00100 Перемещаем ПР вправо
0122 10002 ПР над ванной 2
0123 00100 Остановить движение ПР
0124 ПБЛ 18 Перейти к блоку 18
0125 НБЛ 18 Начало блока 18
0126 10002 Над ванной 2
0127 10006 До срабатывания датчика SQ- 6
0128 00103 Выдвигаем руку ПР
0129 10006 Рука ПР выдвинута
0130 00103 Закончить выдвижение руки
0131 При срабатывании таймера
0132 00106 Закончить гальванообработку дет 1
0133 СТС 020 Сбросить таймер
0134 ПБЛ 19 Перейти к блоку 19
0135 НБЛ 19 Начало блока 19
0136 10007 Пока не сработает датчик SQ -7
0137 00104 Сжимаем схват
0138 10007 Схват сжат
0139 00104 Прекратить сжимание
0140 ПБЛ 20 Перейти к блоку 20
0141 НБЛ 20 Начало блока 20
0142 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0143 00102 Задвигаем руку ПР
0144 10005 Рука ПР задвинута
0145 00102 Закончить задвижение руки
0146 ПБЛ 21 Перейти к блоку 21
0147 НБЛ 21 Начало блока 21
0148 10005 При задвинутой руке
0149 10001 До срабатывания датчика SQ- 1
0150 00100 Перемещаем ПР вправо
0151 10001 ПР над накопителем 2
0152 00100 Остановить движение ПР
0153 ПБЛ 22 Перейти к блоку 22
0154 НБЛ 22 Начало блока 22
0155 10001 ПР над накопителем 2
0156 10006 Пока не сработает датчик SQ -6
0157 00103 Выдвигаем руку ПР
0158 10006 Рука ПР выдвинута
0159 00103 Закончить выдвижение руки
0160 ПБЛ 23 Перейти к блоку 23
0161 НБЛ 23 Начало блока 23
0162 10008 Пока не сработает датчик SQ -8
0163 00105 Разжимаем схват
0164 10008 Схват разжат
0165 00105 Прекратить разжимание
0166 ПБЛ 24 Перейти к блоку 24
0167 НБЛ 24 Начало блока 24
0168 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0169 00102 Задвигаем руку ПР
0170 10005 Рука ПР задвинута
0171 00102 Закончить задвижение руки
0172 ПБЛ 25 Перейти к блоку 25
0173 НБЛ 25 Начало блока 25
0174 10005 При задвинутой руке
0175 10004 До срабатывания датчика SQ- 4
0176 00101 Перемещаем ПР влево
0177 10004 ПР над ванной 1
0178 00101 Остановить движение ПР
0179 ПБЛ 26 Перейти к блоку 26
0180 НБЛ 26 Начало блока 26
0181 10004 Над ванной 1
0182 10006 До срабатывания датчика SQ- 6
0183 00103 Выдвигаем руку ПР
0184 10006 Рука ПР выдвинута
0185 00103 Закончить выдвижение руки
0186 ПБЛ 27 Перейти к блоку 27
0187 НБЛ 27 Начало блока 27
0188 10007 Пока не сработает датчик SQ -7
0189 00104 Сжимаем схват
0190 10007 Схват сжат
0191 00104 Прекратить сжимание
0192 ПБЛ 28 Перейти к блоку 28
0193 НБЛ 28 Начало блока 28
0194 10005 Пока не сработает датчик SQ -5
0195 00102 Задвигаем руку ПР
0196 10005 Рука ПР задвинута
0197 00102 Закончить задвижение руки
0198 ПБЛ 29 Перейти к блоку 29
0199 НБЛ 29 Начало блока 29
0200 10005 При задвинутой руке
0201 10003 До срабатывания датчика SQ- 3
0202 00101 Перемещаем ПР влево
0203 10003 ПР над накопителем 1
0204 00101 Остановить движение ПР
0205 ПБЛ 30 Перейти к блоку 30
0206 НБЛ 30 Начало блока 30
0207 10003 Над накопителем 1
0208 10006 До срабатывания датчика SQ- 6
0209 00103 Выдвигаем руку ПР
0210 10006 Рука ПР выдвинута
0211 00103 Закончить выдвижение руки
0212 ПБЛ 31 Перейти к блоку 31
0213 НБЛ 31 Начало блока 31
0214 10008 Пока не сработает датчик SQ -8
0215 00105 Разжимаем схват
0216 10008 Схват разжат
0217 00105 Прекратить разжимание
0218 ПБЛ 1 Перейти к блоку 1

2.5. Разработка электрической схемы соединений

Электрическая схема соединений ПЛК-256 с датчиками и исполнительными устройствами приведена в приложении Д . При разработке схемы использована информация из [3].

Заключение

В результате выполнения курсовой работы была разработана система управления РТК гальванообработки. При этом были изучены основные направления развития робототехники, способы разработки систем управления технологическими объектами, циклограмм, управляющих программ и их релейно-контактных эквивалентов.

Список используемых источников

1. Автоматизация технологических процессов и производств. Задания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств». КГУ, Курган, 2008.

2. Автоматизация технологических процессов и производств. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств». КГУ, Курган, 2005.

3. Программное управление технологическим оборудованием (станками). Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 210200. Часть 3. Курган, 1994 г.

4. Промышленная робототехника. Л.С. Ямпольский, В.А. Яхимович, Е.Г. Вайсман и др.; Под. ред. Л.С. Ямпольского. - Киев: Технiка, 1984. - 264 с., ил.

Скачать архив с текстом документа