Разработка системы автоматического управления

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.

     

	Промышленный робот портального типа;

	Ванна 1;

	Ванна 2;

	Накопитель 1;

	Накопитель 2.

Рисунок 1  РТК гальванообработки

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

				Перемещение ПР к накопителю 1

					Перемещение ПР к накопителю 2

					Перемещение ПР к ванне 1

					Перемещение ПР к ванне 2

					Выдвижение руки ПР

					Задвижение руки ПР

					Зажим схвата ПР

					Разжим схвата ПР

					Гальванообработка деталей в ванне 1

					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, высокие температуры, 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:

	Промышленный робот портального типа;

	Ванна 1;

	Ванна 2;

	Накопитель 1;

	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):

		Промышленный робот портального типа;

			Ванна 1;

			Ванна 2;

			Накопитель 1;

			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:

				Перемещение ПР к накопителю 1

					Перемещение ПР к накопителю 2

					Перемещение ПР к ванне 1

					Перемещение ПР к ванне 2

					Выдвижение руки ПР

					Задвижение руки ПР

					Зажим схвата ПР

					Разжим схвата ПР

					Гальванообработка деталей в ванне 1

					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:

Работа системы разрешена;

Кнопка «ПУСК» нажата;

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 датчик SQ-7





7

Блокируем схват и переходим к блоку 04

03

3

8

Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчик SQ-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 датчик SQ-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 датчик SQ-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:

Завершаем гальванообработку в ванне 2;

Сбрасываем таймер;

Переходим к блоку 11.





23

Сжимаем схват, пока не сработает датчик SQ-7





24

Блокируем схват и переходим к блоку12

11

11

25

Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчик SQ-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 датчик SQ-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 датчик SQ-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:

Завершаем гальванообработку в ванне 1;

Сбрасываем таймер;

Переходим к блоку 19.





40

Сжимаем схват, пока не сработает датчик SQ-7





41

Блокируем схват и переходим к блоку 20

19

19

42

Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчик SQ-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 датчик SQ-8





49

Блокируем схват и переходим к блоку 24

23

23

50

Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчик SQ-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 датчик SQ-7





57

Блокируем схват и переходим к блоку 28

27

27

58

Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчик SQ-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 датчик SQ-8





65

Блокируем схват и переходим к блоку 32

31

31

66

Задвигаем руку ПР, пока не сработает датчик SQ-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:

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

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

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

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

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

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

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

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











2