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.

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.