1) Расчёт математической модели (вычисление управляющего слова и передача сформированного управляющего воздействия в ячейки оперативной памяти)
2) Подсчёт времени (формирование таймером запроса к исполнительным механизмам и датчикам через промежуток времени определённый временем технологической операции)
Формирование сигнала "ОСТАНОВ" (от кнопки)
запрет прерываний
циклический вывод управляющих воздействий
Формирование сигнала - запрет прерывания (в автоматическом режиме)
проверка слова состояния текущего процесса
запись слова состояния такта аварийной ситуации
запрет прерывания
циклический вывод управляющих воздействий
Вывод данных.
Запись в регистр
Выбор регистра
Формирование адреса регистра (запись в порт)
Формирование сигнала чтения (получение адреса регистра)
Формирование сигнала записи
Усиление мощности
Преобразование уровня
Гальваническая развязка выходных сигналов
Вывод на исполнительные механизмы (прием сигнала на соответствующее действие исполнительных механизмов - и транзисторные ключи)
Разделим выше перечисленный перечень функций контроллера на два класса в соответствии со способом реализации.
Выполняемые функции разделены на аппаратную и программную части: Функции аппаратной части:
считывание сигналов с датчиков;
преобразование сигналов;
обеспечение гальванической развязки;
подача сигналов на исполнительные механизмы;
преобразование протоколов.
Функции программной части:
чтение и запись данных из модулей;
обработка данных;
формирование управляющего воздействия;
хранение данных;
контроль заданных параметров.
Описание входных сигналов показана в разделе математическая модель. Модели датчиков и считывание сигналов с исполнительных устройств приведены в таблице 14.
Таблица 14
Действие | Модель датчика |
Заготовка в зоне загрузки | ДПИ - 1 |
Зажим ЗУ | ВКН-1 |
Разжим ЗУ | ВКН-1 |
Продолжение таблицы 14 | |
Действие | Модель датчика |
Кисть ПР в положении 00 | ВКН-1 |
Кисть ПР в положении 900 | ВКН-1 |
Подъем руки робота | БВК-200 |
Опускание руки робота | БВК-200 |
Выдвижение руки робота | ВКН-1 |
Втягивание руки робота | ВКН-1 |
ПР в позиции 1 - 14 | БВК-200 |
Зажим на станке | ВКН-1 |
Разжим на станке | ВКН-1 |
Окончание цикла обработки | ВКН-1 |
Характеристики датчиков:
БВК-200 - бесконтактные путевые переключатели. Рисунок 5.
Рисунок 5
Технические характеристики:
Напряжение питания 24 В,
Дифференциал хода 3 мм,
Время включения 0,3 мс,
Время выключения 0,6 мс,
Потребляемая мощность 0,5 Вт,
Сопротивление нагрузки 91 Ом,
Ток нагрузки 0,1 А.
ВКН-1 - путевые конечные выключатели. Рисунок 6.
Рисунок 6
Технические характеристики:
Напряжение питания (постоянное) 24 В,
Ток нагрузки 0,4 А,
Время переключения контактов 4 мс.
ДПИ - 1 - индуктивный бесконтактный датчик положения. Рисунок 7.
Рисунок 7
Технические характеристики:
ДПИ-1-18 - диаметр корпуса 18 мм, Напряжение питания от 7 до 30 В постоянного тока;
Релейный выходной сигнал;
Потребляемая электрическая мощность не более 0,2 Вт.
Маркировка взрывозащиты OExiaIICT5;
Зона срабатывания датчика от 1,5 до 5 мм;
Номинальное расстояние переключения датчика от 2 до 6 мм;
Погрешность срабатывания +1,0 мм;
Зона возврата не более 1 мм;
Предельная длина линии связи между датчиком и источником питания не более 500 м;
Габаритные размеры не более D18х61 мм;
Масса не более 0,08 кг;
Длина кабельного вывода 2 м.
Сигналы, поступающие с УЧПУ, о состоянии станков (работа/ожидание) имеют следующие характеристики U= 24 В и I=0,6 А.
Управляющие сигналы, поступающие на электромагниты пневмоцилиндров предназначенные для управления движениями механизмов устройств зажима/разжима захватного устройства руки ПР, втягивание, вытягивание руки ПР принимаются электромагнитным клапаном.
Клапан электромагнитный Burkert
2/2 ходовой электромагнитный клапан прямого действия
Ду от 1 до 3 мм, давление 0-100 бар, температура от - 40°C до +180°C
Среда: сжатый воздух, бытовой газ, вода, гидравлическое масло, загрязненные масло и жир, щелочи, горячие воздух и вода, пар
Материал корпуса: латунь, нержавеющая сталь
Материал мембраны: EPDM, FPM, PTFE
Присоединение: резьбовое G1/4
Особенности: температура среды до +180°C
Описание реле нагрузки Релпол RM94:
RM94 способны коммутировать ток до 16А (суммарный ток на 2 группах контактов: по 8А в каждой группе). Также отличительной особенностью реле данной серии является расширенный диапазон управляющего напряжения катушки: от 5 до 110VDC. Реле используются в основном в устройствах промышленной автоматики в цепях коммутации переменного тока напряжением до 400В частоты 50 и 60Гц и в цепях коммутации постоянного тока напряжением до 250В и могут иметь 2 NO, NC или C/O группы контактов.
RM94 монтируются как на печатную плату, так и в колодки под рейки DIN.
Ресурс реле составляет более 30 млн. коммутаций без нагрузки и более 200 тыс коммутаций при полной нагрузке (250VAC).
управление нагрузкой напрямую, не требуются дополнительные компоненты;
широкий диапазон управляющих напряжений;
основание модуля электрически изолировано от силовых цепей, не требуется изоляционная прокладка для монтажа;
встроенная защита от высоковольтных импульсов напряжения. Технические характеристики реле нагрузки представлена в таблице 15.
Таблица 15
Управляющие сигналы, поступающие на электродвигатели механизмов поворота и разворота робота, принимаются пускателями типа ПME-112 с характеристиками U=24В.
Описание электромагнитных пускателей серии ПМ12.
Пускатели электромагнитные предназначены для применения в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. При наличии трехполюсных тепловых реле серий РТТ и РТЛ пускатели осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Пускатели пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении. Технические данные приведены в таблице 16.
Таблица 16
Температура окружающей среды | от - 40 до +55°С |
Относительная влажность | до 100% при температуре 35°С |
Номинальное напряжение по изоляции | 660 В |
Номинальный ток контактов вспомогательной цепи | 10 А |
Номинальное напряжение контактов вспомогательной цепи | до 660 В переменного тока |
Номинальное напряжение втягивающей катушки, частоты 50 Гц | 24, 36, 40, 48, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 440, 500, 660 В |
Номинальное напряжение втягивающей катушки, частоты 60 Гц | 24, 36, 48, 110, 115, 220, 230, 240, 380 |
Для приведения в действие команд контроллера необходимы исполнительные устройства. Исполнительные устройства должны выполнять функции системы, иметь малую инерционность, обладать устойчивостью и управляемостью, достаточным быстродействием.
Зажим/разжим заготовки в ЗУ ПР, втягивание, вытягивание руки ПР осуществляется при помощи пневмоцилиндра, имеющего два рабочих положения. Воздух в полость цилиндра попадает при помощи электромагнитного клапана.
Поворот кисти руки робота происходит при помощи асинхронного электродвигателя. Электродвигатель мощностью 1,5 КВт. Двигатель - реверсивный, поэтому управление включением электродвигателя осуществляется пускателями ПМЕ-112.
Подъем/опускание руки робота, её поворот и перемещение в продольном направлении, осуществляется с помощью пневмоцилиндров.
Питание катушек пускателей и электромагнитных клапанов осуществляется напряжением 220В переменного тока.
Произведем выбор технической реализации системы управления.
Спектр предлагаемой продукции ПЛК чрезвычайно широк.
Для выбора систем управления проведем анализ промышленных контроллеров:
Программируемый логический контроллер серии OMRONCQM1H.
CQM1H - Усовершенствованный контроллер серии CQM1 класса Small для работы в распределённых системах управления.
Высокое быстродействие, широкие сетевые возможности. Идеально подходит для управления технологическими агрегатами малого и среднего класса. Память программ, память данных и количество точек ввода/вывода увеличены вдвое по сравнению с CQM1. Быстродействие увеличено на 1/3. Возможность работы в сети Controller Link (32 узла в сети длиной до 1км). Простое редактирование программ контроллера, чтение и запись данных с помощью ПО под Windows. Встраиваемые платы (коммуникационные карты, поддерживающие Protocol Macro, высокоскоростные счётчики), широкий спектр модулей контроллера обеспечивают большую гибкость в построении АСУ ТП.