лаб.практикум СУХТП. Московский государственный университет прикладной биотехнологии

• Название: Московский государственный университет прикладной биотехнологии
• Анкор: лаб.практикум СУХТП.doc
• Дата: 28.12.2017
• Размер: 4.63 Mb.
• Имя файла: лаб.практикум СУХТП.doc
• Тип: Методические указания; #13328
• страница: 6 из 6

4. Порядок выполнения работы
1.Ознакомиться с содержанием методических указаний.

2.Начертить функциональную схему системы управления.

3.Запрограммировать верхний и нижний пределы сигнализатора уровня

5. 
   Контрольные вопросы
   

1. 
   Принцип действия ультразвуковых датчиков уровня?
   
2. 
   Какие функции в системе управления может выполнять контроллер типа 8620?
   

Рис. 34. Схема обучения датчика по объему


3.8. Лабораторная работа 8
Ознакомление с устройством и ручным

управлением учебным робототехническим

комплексом УРТК
1. Цель работы

1. 
   Изучить устройство и принцип действия робототехнического комплекса УРТК.
   
2. 
   Получить навыки управления роботом в ручном режиме.
   

2. Устройство и принцип действия робототехнического комплекса УРТК
Лабораторная установка на базе учебного роботизированного комплекса (УРТК) для выполнения лабораторных работ состоит из манипуляционного робота (рисунок 35 а, в) с рабочим органом (РО), блока управления (рисунок 35 б) и ПЭВМ IBM PC , соединенную с сервером локальной сети .

Робот может быть собран по одной из трех кинематических схем: робот с прямоугольной системой координат (рисунок 35 а); робот с цилиндрической системой координат (рисунок 35 в); робот базовой конструкции.


Рис.35. Манипуляционный робот (а, в) с блоком управления (б)
Все роботы строятся на основе унифицированных мехатронных модулей (ММ): модуля линейного перемещения (рисунок 36 а, б); модуля вращения (рисунок 36 а); модуля смены захватного устройства; захватного устройства; устройства фрезеровки (рисунок 36 б).



Рис.36. Модули линейного перемещения



Рис.37. Модуль вращения (а) и модуль с рабочим органом (б)
Модули действуют согласованно в соответствии с заданной траекторией движения РО, которая формируется системой управления (СУ). Исполняют движение двигатели (Д). Движение рабочего органа в вертикальной и горизонтальной плоскостях обеспечивается модулями линейного перемещения (рисунок 36). Движение в горизонтальной плоскости дополнительно обеспечивает модуль вращения (рисунок 37) или модуль линейного перемещения. Исполнительным механизмом помимо двигателей является также электромагнитное реле. Рабочий орган является устройством захвата или (и) фрезеровки (Фр, рисунок 37б). Он устанавливается на ММ и может обеспечивать выполнение соответствующих технологических операций (степень W). В частности, захватное устройство (Зхв, на рисунке 37б и рисунке 38а, 38б) предназначено для захвата и удержания роботом небольших по массе деталей.



Рис. 38а. Конструкция захватного устройства


Рис. 38б. Общий вид захватного устройства



Рис. 38в. Модуль ориентации схвата
Модуль при подаче рабочего напряжения с амплитудой 24 В на электромагнит захватного устройства его подвижный якорь втягивается и губки захватного устройства смыкаются. При снятии напряжения пружина, размещенная внутри электромагнита (на рисунке 38 не показана), вытолкнет шток и губки разомкнутся. Максимальное время, в течении которого захватное устройство может находиться во включенном состоянии, не должно превышать 5 мин. После этого оно должно находиться в выключенном состоянии не менее 15 мин. Так как робот содержит три ММ (степени подвижности X , Y , Z ), то управление движением его рабочего органа осуществляется по трем каналам управления. В каждом канале имеется управляемый электропривод на основе двигателя постоянного тока с независимым возбуждением типа МН-145А. По командам управления действие соответствующего ММ обеспечивается двигателем, ротор которого может вращаться в одну или другую сторону. Так для модулей линейного перемещения (рисунок 36) через механическую передачу вращение ротора соответствующего двигателя преобразуется в поступательное движение платформы ММ.



Рис. 39. Положение датчиков на ММ линейного перемещения
На платформе степени X устанавливается ММ степени Z , а на платформе степени Z – ММ степени Y .

Модули оснащены инкрементным датчиком положения и двумя концевыми герконовыми датчиками. Длина L пути платформы (см. рисунок 39), равная 290 мм (для некоторых ММ L =390 мм), является расстоянием между концевыми датчиками (начальным и конечным). Инкрементный датчик состоит из непрозрачного диска с прорезями (рисунок 40). Он установлен на вал двигателя и в процессе вращения ротора двигателя перекрывает световой поток от источника излучения к приемнику. На выходе приемника излучения датчика формируются импульсы прямоугольной формы (рисунок 41). Они используются для определения положения подвижной части ММ. Состояние датчика положения отображается на передней панели СУ (см. рисунок 35) светодиодным индикатором, обозначенным как «Датчик 0».


Рис. 40. Датчик положения ММ линейного перемещения


Рис. 41. Временная диаграмма работы датчиков положения
Индикатор, обозначенный как «Датчик 1», здесь не используется и постоянно находится во включенном состоянии.

Скорость v вращения вала двигателя для датчика, имеющего 6 прорезей, может быть определена по формуле:



При скорости вращения вала двигателя 120 об/мин частота следования импульсов на выходе датчика положения составляет 12 Гц.

Если на модуле установить два импульсных датчика, то можно определять не только положение подвижной части, но и направление ее перемещения, а также можно повысить точность определения положения. Скорость вращения выходного вала редуктора составляет не менее 120 об/мин. Если команда на привод не поступает, то двигатель привода отключен и его ротор не вращается. Во время работы двигателя температура его корпуса может достигать 60ºС. В процессе работы пользователь должен контролировать температуру двигателей и при их нагреве сверх указанной температуры отключить питание двигателей не менее чем на 15 мин.

СУ автоматизирует и осуществляет функции оперативного контроля за состоянием робота и управления им. Система управления является аппаратно-программным комплексом, реализованным на двух уровнях (рисунок 42).



Рис.42. Система управления УРТК
На верхнем уровне часть функций осуществляет ПЭВМ, программа которой на основании текущей информации о состоянии робота, полученной от процессорного модуля блока управления, и алгоритма движения РО, формирует для блока управления задания каждому модулю. Здесь может быть использован персональный компьютер, совместимый с IBM PC и имеющий процессор типа Intel 80386 DX 40 (если используется программное обеспечение, разработанное для операционной системы MS DOS) или более производительный (если, например, используется операционная система MS Windows или пользователь планирует разрабатывать прикладное программное обеспечение на современных объектно-ориентированных языках программирования). На нижнем уровне управления другую часть функций оперативного контроля и управления осуществляет блок управления ( БУ ). Он имеет указанный на рис. 8 состав элементов (модулей), которые решают разные задачи. Например, модуль процессора и модуль управления в совокупности являются аппаратно-программной основой трех электроприводов (по числу степеней подвижности) соответствующих каналов управления. Эти модули обеспечивают управление состоянием приводов робота. В модуле управления также производится первичная обработка показаний датчиков, расположенных на роботе. Процессорный модуль может подключаться к ПЭВМ с помощью параллельного ( Centronis ) или (и) последовательного ( RS -232) интерфейса.

Рабочая зона - это пространство, в котором находится рабочий орган робота (в данном случае схват) при всех возможных положениях манипулятора.

Рабочее пространство манипулятора - часть физического пространства, в котором может находиться робот при функционировании манипулятора.

3. 
   Порядок проведения работы
   

1. 
   Запустить программу WinTester
   
2. 
   Установить робот в начальное положение
   
3. 
   Определить размеры рабочей зоны и рабочего пространства робота
   
4. 
   Определить скорость движения степеней
   
5. 
   Перенести предмет
   

4. 
   Управление роботом
   

Начальное положение: Xr(0), Yr(1), Zr(2)

Конечное положение: Xl(0), Yl(1), Zl(2)

Сомкнуть захват: D1

Пробел – стоп/пуск, указатели клавиатуры – перемещение между командами.

5. Контрольные вопросы
1. Что входит в состав роботизированного комплекса?

1. 
   Назовите унифицированные мехатронные модули.
   
2. 
   Что является исполнительными механизмами робота?
   
3. 
   Принцип организации системы управления роботом.
   
4. 
   Что такое рабочая зона манипулятора?
   
5. 
   Что такое рабочее пространство манипулятора?
   

4. Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления. Учебное пособие/В.А.Бесекерский, Е.П.Попов. – 4-е изд., перераб. И доп. – СПб. Профессия, 2003. – 752 с.

2. Благовещенская М.М Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учебник для вузов/М.М. Благовещенская, Л.А. Злобин. -М.; Высшая школа, 2005.-768с.
Дополнительная литература

1. 
   Митин В.В. Автоматика и автоматизация производственных
   процессов мясной и молочной промышленности: учебник /В.В.
   Митин В.И. Усков. Н.Н. Смирнов. - М.: Агропромиздат, 1987. – 240 с.
   
2. 
   Монтаж средств измерения и автоматизации /К.А. Алексеев, B.C. Антипин и др. - М.: Энергопромиздат. 1988.-488 с.
   
3. 
   Потапов А.С. Технические измерения и приборы отрасли: лекции /А.С. Потапов. – М.: МГУПБ, 2005. – 125с.
   
4. 
   Потапов А.С. Технические измерения и приборы отрасли: лекции. Инструментальные методы контроля состава и качества пищевых продуктов: Лекции /А.С. Потапов. – М.: МГУПБ, 2007. – 96 с.
   
5. 
   Сердобинцев С.П. Автоматика и автоматизация производственных процессов в рыбной промышленности. Учебник - М.: Колос, 1994. - 335с.
   
6. 
   Справочник проектирования АСУТП/ Г.Л. Смилянский, Л.З. Амлинский и др.- М.: Энергостройиздат. 1989г.-400с.
   
7. 
   Усков В.И, Метрологическое обеспечение производств мясной и молочной промышленности / В.И. Усков, В.К. Бондаренко, В.В.Митин, И.А. Яцюта, СИ. Суханова, П.Н. Рудавка; под ред. В.И.Ускова. - М.: Агропромиздат. 1988. - 183с.
   
8. 
   Трегуб В.Г. Проектирование, монтаж и экплуатация систем
   автоматизации в пищевой промышленности/В.Г. Трегуб, А.П.
   Ладанюк, П.Н. Плужников. - М.: Агропромиздат 1991. - 352с.
   

Приложение 1

Таблица 1 - 1

Градуировочная таблица платиновых термометров сопротивления

Обозначение градуировки: гр.21 (R₀=46 Ом)

Сопротивление Rt при температуре от -200 до +650 ⁰С

t ⁰C	Rt, Ом	t ⁰C	Rt, Ом	t ⁰C	Rt, Ом
-200	7,95	90	62,21	380	111,48
-190	9,96	100	63,99	390	113,1
-180	11,95	110	65,76	400	114,72
-170	13,93	120	67,52	410	116,32
-160	15,9	130	62,28	420	117,93
-150	17,85	140	71,03	430	119,52
-140	19,79	150	72,78	440	121,11
-130	21,72	160	74,52	450	122,7
-120	23,63	170	76,26	460	124,28
-110	25,54	180	77,79	470	125,86
-100	27,44	190	79,71	480	127,43
-90	29,33	200	81,43	490	128,99
-80	31,21	210	63,15	500	130,55
-70	33,08	220	84,86	510	132,1
-60	34,94	230	86,56	520	133,65
-50	36,8	240	88,26	530	135,2
-40	38,65	250	89,96	540	136,73
-30	40,5	260	91,64	550	138,27
-20	42,34	270	93,33	560	139,79
-10	44,17	280	95	570	141,32
0	46	290	96,68	580	142,83
10	47,82	300	98,34	590	144,34
20	49,64	310	100,01	600	145,85
30	51,45	320	101,66	610	147,35
40	53,26	330	103,31	620	148,84
50	55,06	340	104,96	630	150,33
60	56,86	350	106,6	640	151,81
70	58,65	360	108,23	650	194,3
80	60,43	370	109,86

Приложение 1

Таблица 1 - 2

Градуировочная таблица платиновых термометров сопротивления

Обозначение градуировки: гр.22 (R₀=100 Ом)

Сопротивление Rt при температуре от -200 до +650 ⁰С

t ⁰C	Rt, Ом	t ⁰C	Rt, Ом	t ⁰C	Rt, Ом
-200	17,28	90	135,24	380	242,36
-190	21,65	100	139,1	390	245,88
-180	25,98	110	142,95	400	249,38
-170	30,29	120	146,78	410	252,88
-160	34,56	130	150,6	420	256,36
-150	38,8	140	154,41	430	259,83
-140	43,02	150	158,21	440	263,29
-130	47,21	160	162	450	266,74
-120	51,38	170	165,78	460	270,18
-110	55,52	180	169,54	470	273,6
-100	59,65	190	173,29	480	277,01
-90	63,75	200	177,03	490	280,41
-80	67,84	210	180,76	500	283,8
-70	71,91	220	184,48	510	287,18
-60	75,96	230	188,18	520	290,55
-50	80	240	191,88	530	293,91
-40	84,03	250	195,56	540	297,25
-30	88,04	260	199,23	550	300,58
-20	92,04	270	202,89	560	303,9
-10	96,03	280	206,53	570	307,21
0	100	290	210,17	580	310,5
10	103,96	300	213,79	590	313,79
20	107,91	310	217,4	600	317,06
30	111,85	320	221	610	320,32
40	115,78	330	224,59	620	323,57
50	119,7	340	228,17	630	326,8
60	123,6	350	231,73	640	330,03
70	127,49	360	235,29	650	333,25
80	131,37	370	238,83

Приложение 1

Таблица 1 - 3

Градуировочная таблица платиновых термометров сопротивления

Обозначение градуировки: гр.23 (R₀=53 Ом)

Сопротивление Rt при температуре от -50 до +180 ⁰С

t ⁰C	Rt, Ом	t ⁰C	Rt, Ом	t ⁰C	Rt, Ом
-50	41,71	30	59,77	110	77,34
-40	43,97	40	62,03	120	80,09
-30	46,23	50	64,29	130	82,35
-20	48,48	60	66,5	140	84,61
-10	50,74	70	68,81	150	86,87
0	53	80	71,06	160	89,13
10	55,26	90	73,32	170	91,38
20	57,52	100	75,59	180	93,64

Таблица 1 - 4

Градуировочная таблица термометра сопротивления Pt100

в°С	Pt100	в°С	Pt100	в°С	Pt100	в°С	Pt100	в°С	Pt100
-50	80,31	-15	94,12	20	107,79	55	121,32	90	134,7
-45	82,29	-10	96,09	25	109,73	60	123,24	95	136,6
-40	84,27	-5	98,04	30	111,67	65	125,16	100	138,5
-35	86,25	0	100	35	113,61	70	127,07	105	140,39
-30	88,22	5	101,95	40	115,54	75	128,98	110	142,29
-25	90,19	10	103,9	45	117,47	80	130,89	150	157,31
-20	92,16	15	105,85	50	119,4	85	132,8	200	175,84

Приложение 2

Градуировочная таблица для термопары

(согласно ГОСТ 3044-61 и ГОСТ 6071-51, приложение 1)

Хромель-копель градуировка ХК*
°С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
милливольты
- 0 100 200	- 0 6,95 14,66	-0,64 0,65 7,69 15,48	-1,27 1,31 8,43 16,30	-1,89 1,98 9,18 17,12	-2,50 2,66 9,93 17,95	-3,11 3,35 10,69 18,77	- 4,05 11,46 19,60	- 4,76 12,24 20,43	- 5,48 13,03 21,25	- 6,21 13,89 22,08

*- соответствует градуировке «L» (ГОСТ 3044-84).

Содержание

Введение	3
1. Общие методические указания по выполнению лабораторных работ	3
2. Основные понятия измерительной техники и метрологии	5
3. Лабораторный практикум	8
3.1. Лабораторная работа 1. Экспериментальное исследование переходной характеристики объекта регулирования	8
3.2. Лабораторная работа 2. ПОВЕРКА МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ	13
3.3. Лабораторная работа 3. ПОВЕРКА ТЕРМОМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ	19
3.4. Лабораторная работа 4. ПОВЕРКА ГРАДУИРОВКИ ЛОГОМЕТРА	24
3.5. Лабораторная работа 5. ПОВЕРКА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТЕРМОМЕТРА	29
3.6. Лабораторная работа 6. ПОВЕРКА ГРАДУИРОВКИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПОТЕНЦИОМЕТРА ТИПА КСП-4	31
3.7. Лабораторная работа 7. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ И ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ	36
3.8. Лабораторная работа 8. Ознакомление с устройством и ручным управлением учебным робототехническим комплексом УРТК	57
4. Рекомендуемая литература	64
Приложение 1	66
Приложение 2	69