Министерство образования Украины

Цель 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.

2. Постановка задачи

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

сек.

1.2 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:

Рис.1

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.

При проектировании программы будем использовать данные 7 варианта:

N вар	Траектория	Нач. положение	, сек	, сек	Кол-во деталей 1	Кол-во деталей 2
7	2	В	0,7	0,07	11	19

Соответствующая траектория манипулятора представлена на рис. 3

Рис. 3

Отрезок АВ – в перемещении участвует КП S3 (изгиб)

Отрезок ВС – в перемещении участвует КП S2 (изгиб)

Отрезок CD – в перемещении участвует КП S4 (перемещение)

Отрезок DE – в перемещении участвует КП S1 (вращение)

Любую n-ю КП манипулятора можно перемещать от конвейера к таре с помощью ИМn-1 и от тары к конвейеру с помощью ИМn-2. Два КВ отвечают за то, чтобы ИМ выключался, если КП достигла по траектории своего предельного положения (т.е. сигнал с КВn-2) и включался, если пришел сигнал, позволяющий начать перемещение и при этом КПn в начальном положении (т.е. сигнал с КВn-1).
3.Выбор программируемого контроллера

3.1 Выбор технических средств

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

Разработка программы управления промышленным роботом на базе контроллера SIMATIC S5 фирмы SIEMEN (стр. 1 из 4)

Министерство образования Украины

Одесский государственный политехнический университет

Кафедра автоматики и управления в технических системах

Курсовая работа

1. Введение