робот манипулятор. Программы управления роботом манипулятором. Содержание введение Основная часть
 Скачать 456.5 Kb.
|
  СОДЕРЖАНИЕВведение…………………………………..………………………………2 1.Основная часть………………………………………………………...4 1.1.Манипулятор…………………………………………………………..4 1.2.Выбор программируемого контроллера……………………………..6 1.3.Архитектура контроллера S5-100U………………………………….7 1.4.Технические характеристики контроллера S5-100U……………....8 2.Разработка и написание программы управления………………….10 2.1. Разработка структуры системы управления………………………...10 2.2. Присвоение адресов……………………………………………...…...11 2.3.Функциональная блок-схема алгоритма управления промышленным роботом……………………………………………………………………...12 2.4.Представление программы управления роботом-манипулятором в виде функциональной схемы…………………………………………………....13 Заключение………………………………………………………………...…23 Список используемых источников……………………………...………….24 ВВЕДЕНИЕЦель данной курсовой работы – разработать программу управления манипулятором, основной функцией которого является транспортировка деталей от конвейера к таре. Манипулятор – это управляемое устройство или робот для выполнения двигательных функций, аналогичным функциям человеческой руки при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом. Манипулятор состоит из звеньев, соединенных между собой подвижными кинематическими парами. Последние движутся по определенной программе с помощью управляемых приводов. В курсовой работе управление приводами будет осуществляться по сигналам, поступающим с конечных датчиков, которые фиксируют момент перемещения или поворот в начальное положение и предельное положение. Для организации каждого из движений в двух направлениях используется по два исполнительных механизма. В реальной ситуации эту операцию может осуществлять один реверсивный привод, снабженный для организации перемещений двумя контактными и бесконтактными пускателями. В курсовой работе рабочий орган представляет собой схват, который обеспечивает захват и отпускание объекта за счет двух исполнительных механизмов (ИМ). Манипуляционная система промышленных роботов и их двигательные возможности определяются видом и расположением кинематических пар. Выбор конкретного варианта кинематической схемы манипуляционной системы определяется конкретным условием и требованием. Эта схема должна обеспечивать достаточную степень универсальности функционирования робота с учетом операций, которые ему предстоит выполнять во внешней среде. Для выполнения транспортных операций без ориентации объекта достаточно сочетания трех кинематических пар. Система управления манипулятором представляет собой контроллер Simatic S5 с программой пользователя. На первом этапе проектирования следует сопоставить входные и выходные величины, которые необходимы для управления манипулятором. После составления общей схемы и присваивания адресов соответствующим входам и выходам, составляют алгоритмическое представление программы, а затем переходят к непосредственному ее написанию. СНОВНАЯ ЧАСТЬ 1.1. Манипулятор Манипулятор состоит из четырех кинематических пар (КП): вращательная S1, два изгиба S2 и S3, и перемещение S4. Манипулятор снабжен рабочим органом, представляющим собой схват. По конвейеру идет поток деталей двух видов. Задача манипулятора – транспортировка деталей 1 и 2 типа в соответствующие им тары. Для управления манипулятором по заданной траектории каждая кинематическая пара снабжена двумя исполнительными механизмами ИМ (для движения в двух направлениях) и двумя датчиками (конечными выключателями КВ начального и предельного положения). Следует написать программу управления манипулятором на языке STEP 5 и предусмотреть следующее: 1.По кнопке "ПУСК" схват из начального положения перемещается по заданной траектории к конвейеру (точка А на траектории), где он: 1.1 Задерживается на время  =0.7сек1.2 Захватывает деталь, и в зависимости от ее типа транспортирует ее в соответствующую тару (точки Е и Д на траектории). Для определения типа деталей на конвейере установлены фотодатчики. Из-за различной длины деталь 1 типа перекрывает один фотодатчик, деталь 2 типа – два фотодатчика.  1.3 Открывается. 1.4 Задерживается над тарой на 0,07 сек 1.5 Перемещается обратно к конвейеру, далее п.п. с 1.1 повторяются. 2.По кнопке "СТОП" манипулятор останавливается. 3.При переполнении тары хотя бы одного типа деталей на контроллер передается команда соответственно "Сменить тару 1" или "Сменить тару 2", по этой команде манипулятор переходит в начальное состояние (т.е. срабатывают КВ начального положения всех кинематических пар), и останавливается. При смене тары оператор с пульта управления передает команду "Тара 1 сменена" или "Тара 2 сменена", по которой манипулятор повторяет действия с пункта1. Управление работой манипулятора осуществляется с операторской панели. На панели помещены следующие кнопки и индикаторы выходных сигналов:  Манипулятор начинает работу, если нажата кнопка "ПУСК". При этом последовательно поступают команды на исполнительные механизмы и учитывают положение КВ. манипулятор перемещается по заданной траектории. При нажатии оператором кнопки "СТОП" манипулятор останавливается. При переполнении тары деталей 1 и 2 на панели обслуживания включается индикатор "Сменить тару 1" или "Сменить тару 2" соответственно, по этому сигналу манипулятор перемещается в начальное положение и ждет нажатия оператором кнопки "Тара 1 сменена" или "Тара 2 сменена" соответственно. 2.1 Представление кинематической схемы манипулятора Кинематическая структура рабочих органов манипулятора имеет вид:  Манипулятор состоит из четырех кинематических пар: вращательной S1, изгибов S2 и S3, перемещения S4 и схвата S5. Соответствующая траектория манипулятора  1.2. Выбор программируемого контроллера Программируемый контроллер S5-100U является модульным малым устройством управления для экономичных решений простых и средних задач автоматизации. Программируемый контроллер S5-100U состоит из: - центрального модуля - шинных модулей - периферийных модулей, которые крепятся на шинные модули - блока питания - модулей подключения Центральные модули, шинные модули, блоки питания и модули подключения крепятся непосредственно на стандартную профильную шину. Периферийные модули крепятся на стандартную профильную шину через шинные модули. На четырех стандартных профильных шинах можно разместить максимально 32 периферийных модуля. Периферийными модулями являются: - модуля цифрового ввода-вывода - модуля аналогового ввода-вывода - модули подключения датчиков и исполнительных устройств для работы во взрывоопасных помещениях - модули предварительной обработки сигналов - специальные модули внешних таймеров - модули диагностики для контроля периферийной шины контроллера - модули имитации для проверки программ - интеллектуальные модули для быстропротекающих процессов предварительной обработки 1.3. Архитектура контроллера S5-100U  1.4. Технические характеристики контроллера S5-100U Стандартная профильная шина 35-мм стандартная профильная шина служит для непосредственного крепления: - центральных модулей - блоков питания - модулей подключения - шинных модулей Шины поставляются длиной от 483мм до 2м Центральные модули Необходимы при комплектации контроллера. Состоят из: - управляющего блока - внутреннего блока питания, предназначенного также для периферийных модулей. Максимальный выходной ток 1 А. - Внутреннее ОЗУ для программ - Разъем для подключения программатора или устройства обслуживания - Разъем для блока питания (АС 115/230В, DC 24В) - Разъемные линии шины для подключения первого шинного модуля - Отсека буферной батареи для внутреннего ОЗУ для программ Для моего случая выберем CPU 102 со следующими характеристиками:
2.РАЗРАБОТКА И НАПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ 2.1. Разработка структуры системы управления Для управления работой манипулятора следует подавать в определенной последовательности сигналы на ИМ1-1, ИМ1-2, ИМ2-1, ИМ2-2, ИМ3-1, ИМ3-2, ИМ4-1, ИМ4-2, ИМ5-1, ИМ5-2 и учитывать выходные сигналы с КВ1-1, КВ1-2, КВ2-1, КВ2-2, КВ3-1, КВ3-2, КВ4-1, КВ4-2. Исходя из всего вышесказанного, можно получить следующую общую схему системы управления:  2.2. Присвоение адресов
2.3. Функциональная блок-схема алгоритма управления промышленным роботом Для составления программы управления роботом составим концептуальную блок-схему алгоритма управления:  2.4. Представление программы управления роботом-манипулятором в виде функциональной схемы Сегмент 1 ЕСЛИ нажата кнопка "ПУСК" (Е33.5 сигнал 1) ИЛИ нажата кнопка "Тара 1 сменена" (Е33.2 сигнал 1) ИЛИ нажата кнопка "Тара 2 сменена" (Е33.3 сигнал 1) И-НЕ нажата кнопка "СТОП" (Е33.4 сигнал 0) ТОГДА взводится триггер (S/R) (М2.2 S=1) И включается меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ЕСЛИ нажата кнопка "СТОП" (Е33.4 сигнал 1) ИЛИ сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1) И включен "Переполнение тары 1" (А33.2 сигнал 1) ИЛИ сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1) И включен "Переполнение Тары 2" (А33.3. сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M2.2 R=1) И включается меркер М0.0 (М0.0 сигнал 0)  Сегмент 2 ЕСЛИ сработал "фотодатчик 1" (Е33.0 сигнал 1) И сработал "фотодатчик 2" (Е33.1 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (М2.3 S=1) И включается меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1) ЕСЛИ сработал КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1) И "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (М2.3 R=1) И выключается меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1)  Сегмент 3 ЕСЛИ включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) И сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1) ТОГДА включить таймер (SS) (Т1: Т!-!S) И через время t=0,7 сек (КТ0007.2) включится "Схват закрыт"(А33.0 сигнал1) ЕСЛИ сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1) ИЛИ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1) И сработал КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1) ТОГДА сбросить таймер (SS) (Т1: R=1) И выключится "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 0)  Сегмент 4 ЕСЛИ "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) И сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (М1.0 S=1) И включается ИМ2-1 (А32.2 сигнал 1) ЕСЛИ сработал КВ2-2 (Е32.3 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (М1.0 R=1) И выключается ИМ2-1 (А32.2 сигнал 0)  Сегмент 5 ЕСЛИ сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1) И сработал КВ1-1 (Е32.0 сигнал 1) И "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.2 S=1) И включается ИМ1-1 (А32.0 сигнал 1) ЕСЛИ включен КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.1 R=1) И выключается ИМ1-1 (А32.0 сигнал 0)  Сегмент 6 ЕСЛИ включен КВ3-2 (Е32.5 сигнал 1) И включен КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1) И "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.3 S=1) И включаем ИМ3-1 (А32.4 сигнал 1) ЕСЛИ включен КВ3-1 (Е32.4 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.3 R=1) И выключаем ИМ3-1 (А32.4 сигнал 0)  Сегмент 7 ЕСЛИ включен КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1) И включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.4 R=1) И выключаем меркер М0.5 (сигнал 0)  Сегмент 8 ЕСЛИ "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1) И включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА включается таймер (SS) (T2: T!-!S=1) И через время t=0,07 сек (КТ00007.2) включится меркер М0.2 ЕСЛИ включен КВ4-1 (Е32.6 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается таймер (SS) (Т2: R=1) ИЛИ включается меркер М0.2 (М0.2 сигнал 0)  Сегмент 9 ЕСЛИ сработал КВ2-2 (Е32.3 сигнал 1) И-НЕ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 0) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) И "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.5 S=1) И включается ИМ4-1 (А32.6 сигнал 1) ЕСЛИ сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.5 R=1) И выключаем ИМ4-1 (А32.6 сигнал 0)  Сегмент 10 ЕСЛИ включен КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1) И-НЕ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 0) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.6 S=1) И включаем меркер М0.3 (М0.3 сигнал 1) ЕСЛИ "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.6 R=1) И выключаем меркер М0.3 (М0.3 сигнал 0)  Сегмент 11 ЕСЛИ "Схват закрыт" (А33.1 сигнал 1) И-НЕ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 0) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА включается таймер (SS) (T3: T!-!S=1) И через время t=0,07 сек (КТ00007.2) включается ИМ4-2 (А32.7 сигнал 1) ЕСЛИ сработал КВ4-1 (Е32.6 сигнал 1) ТОГДА сбросить таймер (SS) (Т2: R=1)  Сегмент 12 ЕСЛИ включен КВ1-1 (Е32.0 сигнал 1) И-НЕ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 0) И "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1) И сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.7 S=1) И включаем меркер М0.4 (М0.4 сигнал1) ЕСЛИ сработал КВ4-1 (Е32.6 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.7 R=1) И выключаем меркер М0.4 (М0.4 сигнал 0)  Алгоритм срабатывания "Схват открыть". Сегмент 13 ЕСЛИ включен меркер М0.5 (М0.5 сигнал 1) ИЛИ включен меркер М0.3 (М0.3 сигнал 1) ТОГДА включается "Схват открыть" (А33.1 сигнал 1)  Алгоритм включения ИМ3-2. Сегмент 14 ЕСЛИ включен меркер М0.4 (М0.4 сигнал 1) И включен меркер М0.2 (М0.2 сигнал 1) ТОГДА включается ИМ3-2 (А32.5 сигнал 1)  Алгоритм включения ИМ1-2. Сегмент 15 ЕСЛИ сработал КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) И "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M2.0 S=1) И включается ИМ1-2 (А32.1 сигнал 1) ЕСЛИ сработал КВ1-1 (Е32.0 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M2.0 R=1) И выключается ИМ1-2 (А32.1 сигнал 0)  Алгоритм включения ИМ2-2. Сегмент 16 ЕСЛИ сработал КВ4-1 (Е32.6 сигнал 1) И сработал КВ2-2 (Е32.3 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M2.1 S=1) И включается ИМ2-2 (А32.3 сигнал 1) ЕСЛИ сработал КВ3-1 (Е32.2 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M2.1 R=1) И выключается ИМ2-2 (А32.3 сигнал 0)  Алгоритм включения меркера М0.6. Сегмент 17 ЕСЛИ сработал КВ1-1 (Е32-0 сигнал 1) И сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1) И "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1) ТОГДА срабатывает счетчик (ZR) (Z1:ZR=1) И уменьшает свое состояние на 1 ПОКА счетчик не в нуле (Z1:Q=1) ЕСЛИ включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА счетчик устанавливается в состояние 1 (KZ 001)  Алгоритм включения "Переполнения тары 2". Сегмент 18 ЕСЛИ НЕ включен меркер М0.6 (М0.6 сигнал 0) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M2.5 S=1) И включаем "Переполнение тары 2" (А33.3 сигнал 1) ЕСЛИ нажата кнопка "Тара 2 сменена" (Е33.3 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M2.5 R=1) И выключаем " Переполнение тары 2" (А33.3 сигнал 0)  Алгоритм включения меркера М0.7. Сегмент 19 ЕСЛИ сработал КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1) И-НЕ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 0) И "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1) ТОГДА срабатывает счетчик (ZR) (Z2:ZR=1) И уменьшает свое состояние на 1 ПОКА счетчик не в нуле (Z2:Q=1) ТОГДА включается меркер М0.7 (М0.7 сигнал 1) ЕСЛИ включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА счетчик устанавливается в состояние 1 (KZ 001) ЕСЛИ включен меркер М1.1 (М1.1 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается счетчик Z2(ZR) (Z2:R=1)  Алгоритм включения "Сменить тару 1". Сегмент 20 ЕСЛИ НЕ включен меркер М0.7 (М0.7 сигнал 1) И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1) ТОГДА взводится триггер (S/R) (M2.4 S=1) И включаем "Сменить тару 1" (А33.2 сигнал 1) ЕСЛИ нажата кнопка "Тара 1 сменена" (Е33.2 сигнал 1) ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M2.4 R=1) И выключаем "Сменить тару 1" (А33.2 сигнал 0)  ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте разработана программа управления промышленным роботом на базе контроллера SIMATIC S5 фирмы SIEMENS Описана программа управления устройством, описана работа промышленным роботом, описан контроллер SIMATIC S5 фирмы SIEMENS, благодаря полученным знаниям и программе LOGO!Soft Comfort V6.1, собрал данную схему, запустил эмулятор и увидел работу схемы, что позволило убедиться в её работоспособности, благодаря написанной мною программе мы можем на производстве производить транспортировку деталей от конвейера к таре. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Денисенко Т.А, Михайлов Е.П и др. "Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу "Локальные системы автоматики", ОГПУ, 1997 2. Денисенко Т.А, Тихончук С.Т "Методические указания по применению контроллеров семейства SIMATIC S5", ОГПУ, 1998 |