УПРАВЛЕНИЯ РОБОТАМИ

Автоматизация технологических

и

Энергетических процессов

Методические указания

по выполнению лабораторных работ для студентов

направления 6.050702 «Электромеханика»

специальности

«Электрические системы и комплексы транспортных средств»

дневной и заочной форм обучения

Керчь 2009

Авторы: Дворак В.Н..,к.т.н., доцент кафедры ЭСиАП КГМТУ,

Савенко А.Е., ст.преподаватель кафедры ЭСиАП КГМТУ,

Голиков С.П., к.т.н., доцент кафедры ЭСиАП КГМТУ

Рецензент: Титов В.В., к.т.н., доцент кафедры ЭСиАП КГМТУ

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ЭСиАП,

протокол №4 от 15.10.2009 г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к утверждению на заседании методической комиссии МФ КГМТУ, протокол № ___от _________2009 г.

Методические указания утверждены на заседании Методического совета КГМТУ,

протокол №____от_________2009 г.

ã Керченский государственный морской технологический университет

Содержание

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛОВЫХ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ РОБОТАМИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучение устройства ЭЦПУ-6030 и принципа действия цикловой системы программного управления промышленным роботом КБР-249, освоение методики программирования и практических навыков настройки работы робота по заданной программе.

Техническая характеристика робота КБР-249

Промышленный робот КБР-249 предназначен для автоматизации технологических процессов, где необходимо осуществить взятие, перенос и установку деталей.

1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЦПУ-6030

Робот имеет электрическое цикловое управление. От устройства управления подключенного к сети переменного тока, на манипулятор подаются электрические сигналы-команды постоянного тока 24 В. Сжатый воздух подается к электропневматическим распределителям манипулятора, которые направляют поток сжатого воздуха в ту или иную полость пневмопривода. Последовательность и количество движений в соответствии с принятой технологической схемой устанавливается набором программ на устройстве управления. Сигнал о выполнении каждого движения, за исключением схватов, выдают герконы при подходе к ним постоянных магнитов, установленных на подвижных частях. Сигналом о срабатывании схватов служит конец выдержки времени. Только после получения сигнала ответа о выполнении команды происходит выдача команды на выполнение следующего движения.

Электронное цифровое программное устройство ЭЦПУ-6030 предназначено для управления манипуляторами, имеющими двухпозиционные степени состояния с позицированием по упорам, а также соответствующим технологическим оборудованием. Конструкция устройства выполнена в виде настольного пульта.

Тип системы управления – цикловая. Число управляемых звеньев манипулятора - до 6. Число звеньев управляемых по путевому принципу – 4. Число звеньев управляемых по путевому и временному признакам – 2. Число технологических команд – 6. Число программируемых выдержек времени – 1. Диапазон регулировки программируемой выдержки времени - от 0 до 0,7 с. Число кадров программы - до 30.

На рисунке 1.1 показан основной функциональный состав устройства ЭЦПУ-6030 и характерные связи между узлами и блоками. Оно построено по принципу синхронного программного автомата с жестким циклом управления и состоит из следующих основных узлов и блоков: БЛОК УПРАВЛЕНИЯ, ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ, ПРОГРАММОНОСИТЕЛЬ, БЛОК ВЫХОДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ,

Рисунок 1.1. – Структурная схема устройства.

Основными режимами работы устройства являются: "Ручной"; "Команда"; "Цикл", "Автомат".

В режиме "Ручной" команды на манипулятор задаются с кнопок ручного управления звеньями и поступают на блок усилителей, далее на манипулятор для управления его подвижными органами. Контроль положения рабочих органов манипулятора осуществляется с помощью табло "Ручное управление звеньями".

В режиме "Команда" устройство обеспечивает отработку одного кадра программы набранного на программоносителе. В каждом кадре могут быть записаны одна или две команды, набранные на верхнем и нижнем поле программоносителя.

В режиме "Цикл" устройство обеспечивает однократную отработку всей программы.

В режиме работы "Автомат" устройство обеспечивает многократную отработку программы.

2. Устройство и работа основных составных частей

Блок управления (БУ) предназначен для формирования команд управления рабочими органами манипулятора и технологическим оборудованием на основании информации, поступающей с программоносителя, сигналов от датчиков положения звеньев манипулятора и технологического оборудования. В состав БУ входят (рисунок 1.2): узел управления 1 (УУ1), узел управления 2 (УУ2), узел согласования (УС).

УУ1 обеспечивает выборку команд из программоносителя и включает в себя следующие функциональные схемы: счетчик кадров (СЧК); дешифратор выборки кадров (ДВК); схему помехозащиты СЧК; схему пуска-останова; схему отработки команд "Пропуск" и "Переход".

СЧК (рисунок 1.3) выполнен на двух интегральных двоично-десятичных счетчиках, в которых в процессе выполнения программы храниться номер ее текущего кадра. Счетчик по информационным входам обеспечивает прием шестиразрядного двоично-десятичного кода номера стартового кадра. Сигнал приема кода в СЧК формируется в схеме совпадения команд "Пропуск" и "Переход". Сброс СЧК осуществляется по сигналам, вырабатываемым схемой пуска-останова. СЧК кадров адресует дешифратор выборки кадров. Продвижение по кадрам осуществляется импульсами, поступающими на счетный вход С1 микросхемы DD1.

ДВК обеспечивает выборку команд из программоносителя. Дешифратор построен на матричной основе.

Схема помехозащиты СЧК служит для подавления дребезга контактов датчиков манипуляторов и технологического оборудования. Схема пуска-останова (рисунок 1.4) обеспечивает запуск и останов устройства во всех режимах работы. Основным элементом схемы является интегральный D-триггер, который находится в единичном состоянии при работе устройства по программе и сбрасывается в "0" при останове программы. Установка триггера пуска-останова в "1" осуществляется от кнопки "Пуск" через специальный триггер, служащий для устранения дребезга контактов кнопки.

Рисунок 1.2. – Структурная схема блока управления.

Выход этого триггера подсоединен к С-входу триггера пуска-останова, на D-вход которого подан потенциал логической единицы. Таким образом, при нажатии кнопки " Пуск " на С-входе триггера формируется отрицательный фронт (срез сигнала), и триггер пуска-останова устанавливается в единичное состояние.

Сброс триггера пуска-останова осуществляется в следующих случаях:

- при поступлении из узла управления сигнала "Останов";

- после выполнения любой команды в режиме КОМАНДА;

- при выполнении команды "Конец программы" (КП) в режиме ЦИКЛ.

Схема отработки команд "Пропуск" и "Переход" обеспечивает пропуск одного кадра программы или переход в программе по нижнему адресу.В УУ2 входят следующие схемы: схема отработки команд управления звеньями манипулятора; схема отработки технологических команд; схема отработки команд опроса; схема отработки команды выдержки времени; схема формирования команд управления; схема формирования сигнала перехода к следующему шагу.

Схема отработки команд управления звеньями манипулятора обеспечивает запоминание соответствующих команд с программоносителя, выдачу управляющей информации на усилители управления электромагнитами и формирование сигнала отработки команд движения.

Схема включает в себя: регистр состояния звеньев манипуляторов; схему приема сигналов с датчиков манипуляторов; формирователь выдержки времени захвата.

Регистр состояния звеньев (рисунок 1.5) манипуляторов состоит из шести RS-триггеров.

Для обеспечения помехозащищенности триггеров в цепи обратной связи введены цепочки временной задержки: конденсатор – диод – резистор. Установка триггеров в нулевое состояние в момент подачи питания обеспечивается включением в соответствующее плечо конденсатора большого номинала. К выходам триггеров подключены усилители управления электромагнитами.

Схема приема сигналов с датчиков положения звеньев манипуляторов обеспечивает опрос соответствующих датчиков манипуляторов при выполнении команд управления звеньями манипуляторов.

При управлении захватом по выдержке времени формирователь выдержки времени захвата (рисунок 1.6) обеспечивает выдачу сигнала отработки с выдержкой, необходимой для нормального срабатывания захватов. Для отработки движения обоих захватов используется один формирователь. В качестве элемента задержки в формирователе используется RC-цепь. Выход RC-цепи заведен на один из входов RS-триггера, на другой вход подаются синхронные импульсы низкой частоты. При отсутствии входного сигнала триггер удерживается в нулевом состоянии поступающими синхроимпульсами. При поступлении вход сигнала 0 напряжение на конденсаторе и потенциал на выходе RS-триггера падает. В момент достижения порога микросхемы (0,6 В) триггер перекидывается и задержка срабатывает. Выход формирователя в качестве сигнала отработки заведен на схему приема сигналов от датчиков положения. Регулирование длительности выдержки времени на открытие и закрытие схватов осуществляется подстройкой потенциометра R1, расположенного на шасси прибора.

Схема отработки технологических команд обеспечивает выдачу команд на соответствующее технологическое оборудование и прием сигналов их отработки.

Схема отработки команд опроса датчиков обеспечивает прием сигналов от блокировочных датчиков, расположенных на манипуляторе и технологическом оборудовании.

Схема отработки команды выдержки времени обеспечивает формирование задержек между шагами программы. По своему устройству она аналогична формирователю выдержки времени на отработку захватов.

Схема формирования сигнала перехода к следующему шагу обеспечивает объединение по "ИЛИ" сигналов отработки различных команд и выдачу сигнала "+1". В эту цепь по "ИЛИ" подсоединена кнопка +1СЧК, расположенная на пульте.

Узел согласования состоит из двух схем:

- схемы сопряжения с программоносителем, служащей для выполнения операции поразрядного "ИЛИ" на выходе программоносителя;

- схемы сопряжения сдатчиками, обеспечивающей согласование уровней сигналов от датчиков манипуляторов и технологического оборудования с уровнями логических сигналов серии К155.

В общем, блок управления функционирует следующим образом:

В исходном состоянии, т.е. перед запуском устройства триггер пуска-останова сброшен на ДВК не поступает стробирующий сигнал. При нажатии на кнопку ПУСК триггер пуска-останова устанавливается в единичное положение, с выхода ДВК формируется сигнал выборки ячейки программоносителя с номером, хранящемся в СЧК. Из программоносителя в "Узел согласования" поступает информация о кадре программы, которая в виде кодов команд, подлежащих исполнению, попадает в УУ2.

При отработке команды управления манипулятором соответствующий триггер регистра состояния манипулятора устанавливается в требуемое положение. В момент прихода сигнала от датчика манипулятора об исполнении команды на выходе схемы формирования сигнала перехода к следующему шагу появляется нулевой потенциал.

В случае отработки команд управления 11 или 12 звеньями по времени запускается формирователь выдержки времени, по истечении которой выдается сигнал "+1СЧК" поступающий в УУ1.

В момент появления сигнала "+1СЧК" начинает работать схема помехозащиты СЧК, которая после подавления дребезга контактов датчиков исполнения команд формирует сигнал добавления "1" в СЧК. Этот же сигнал осуществляет кратковременную блокировку строба на ДВК, необходимую для устранения различного рода гонок в комбинационных схемах в момент перехода к очередному шагу программы, а также для обеспечения разряда емкостей в формирователях временных задержек. После окончания блокировки на выходе ДВК формируется сигнал выборки очередной команды.

Пульт управления предназначен для оперативного управления устройством и отображения его состояния. На передней панели пульта расположены следующие органы управления:

- переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ, устанавливающий один из четырех режимов работы (АВТОМАТ, ЦИКЛ, КОМАНДА, РУЧНОЙ);

- кнопки ручного управления манипулятором;

- кнопка ПУСК;

- кнопка СТОП;

- кнопка СБРОС СЧК;

- кнопка +1СЧК;

- кнопка СЕТЬ;

На пульте размещены следующие элементы индикации:

- табло индикации состояния манипулятора;

- табло РАБОТА;

- табло индикации номера шага;

- табло СЕТЬ.

Программоноситель построен на базе многопозиционных десятичных плоских переключателей. Переключатели сгруппированы в 2 наборных поля по 30 штук в каждом.

Блок усилителей (рисунок 1.7) предназначен для выдачи команд на золотники манипулятора и технологического оборудования. Узел выходных усилителей состоит из шести выходных усилителей, каждый из которых включает в себя каскад предварительного усиления и оконечный силовой каскад. При поступлении на вход усилителя уровня логического нуля от ИМС транзистор Т1 насыщается. Появляется ток в базовой цепи оконечного каскада усиления, вследствие чего транзистор Т2 также переходит в состояние насыщения. В коллекторной цепи Т2 появляется ток, вызывающий срабатывание соответствующего электромагнита. При поступлении на вход усилителя уровня логической единицы транзисторы Т1 и Т2 запираются и в нагрузку (электромагниты пневмораспределителей манипулятора и технологического оборудования) ток не поступает.

3. ПОРЯДОК ПРОГРАММИРОВАНИЯ И СИСТЕМА КОМАНД УСТРОЙСТВА

Программа составляется по циклограмме работы робота, которая разбивается по шагам. Максимальное количество кадров рабочего цикла - 30.Переключатели верхнего и нижнего полей имеющие одинаковые порядковые номера, образуют запоминающую ячейку, в которой записывается кадр программы.

На каждом шаге программируется один кадр программы, состоящей из одной или двух одновременно исполняемых команд. Все кадры в программе располагаются последовательно друг за другом, начиная с нулевого шага. Программа должна оканчиваться командой "Конец программы". Программа оформляется в виде таблицы

При составлении программы необходимо четко представлять последовательность движений манипуляторов и исключать появление конфликтных ситуаций.

При отладке программы рекомендуется пользоваться программной выдержкой времени для обеспечения полного выполнения команды звеньями.

Система команд устройства включает 27 команд разбитых на 4 группы (таблица 1.1).

В первую группу (1-12) входят команды управления звеньями манипулятора.

Во вторую группу (13-18) входят команды управления технологическим оборудованием.

В третью группу (19-22) команд входят команды опроса датчиков, и команда выдержки времени.

В четвертую группу (24-27) входят команды управления.

Данная лабораторная работа предусматривает использование команд первой группы, а также команды программной выдержки времени.

На производстве возможны два типа задачи для работы робота:

- работа по алгоритму прохождения последовательности координат;

- работа по принципу "взять деталь (ВД) – перенести – отдать деталь (ОД)".

4. ПРОГРАММА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Изучить функциональную схему, принцип действия и особенности системы управления.

2.Визуально освоить систему управления ЭЦПУ-6030. Осмотреть пульт управления. Точно знать функциональное назначение каждой клавиши и изображения табло пульта управления.

3.Внешне осмотреть робот КБР-249. Усвоить направление перемещения звеньев манипулятора (передвигая их вручную).

Практически освоить режимы работы системы управления.

В режиме "Ручной" произвести отработку всех команд управления роботом.

4.В соответствии с вариантом задания (таблица 1.2), определяемым преподавателем, составить алгоритм функционирования робота (верхней руки) для двух типов производственных задач для робота. Нумерация координат представлена на рис.1.8. Набрать программу на программоносителе. Отладку программы произвести последовательно в режимах "Команда", "Цикл", "Автомат".

Продемонстрировать преподавателю функционирование робота по составленной программе.

Таблица 1.1 - Система команд ЭЦПУ-6030

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

1. Программа, оформленная в виде таблицы из кодов команд.

2. Схемы с рис.1.3…….1.7.

Таблица 1.2 - Варианты заданий

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объяснить принципы позиционирования в цикловых роботах.

2. Назвать виды программоносителей и методы записи программ роботов.

3. Объяснить функциональное назначение следующих команд: технологическая команда, выдержка времени, пропуск, переход, останов, конец программы.

4. Объяснить функциональные возможности системы в режимах: ручной, команда, цикл и автомат.

5. Что такое работа по путевому и временному принципам?

6. Объяснить функциональное назначение обратной связи в цикловых системах управления.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Поиск по сайту: