Краткое описание лабораторного стенда

 

Управление роботом ПР5 ‑ цикловое по временному принципу. Цикловое управление роботами является наиболее простым, носит дискретный характер и применяется для управления двухпозиционными звеньями манипулятора. Устройства циклового управления обеспечивают жесткую последовательность выполнения всех тактов цикла при помощи управляющей программы. При временном принципе управления каждый последующий такт цикла начинает выполняться через установленное оператором время после начала предыдущего, при этом траектория перемещения рабочего органа будет более плавной.

Для управления роботом применено управляющее устройство МКП-1. Питание пневматических золотников осуществляется от отдельного источника, подключаемого к сети переменного тока напряжением 220 В (рис.2.1).

 

 

Рисунок 2.1 – Робот ПР-5

 

Привод – пневматический (рис.2.2).Рабочее давление - 0,4...0,5 МПа.

 

Ц1 - Ц6 - линейные модуля; Др1 - Др4 – дросселя; А1 – блок пневмораспределителей;

А2 – блок угловой

Рисунок 2.2 ‑ Схема пневманическая принципиальная робота ПР-5-2Э-13.37-16-0.5

 

 

1 -угловой модуль МУ-13; 2-линейный модуль МЛ-4; 3-линейный модуль МЛ-3

Рисунок 2.1 - Общий вид промышленного робота ПР5-2Э-13.3.7-16-0.5

Краткое описание МКП-1

Микроконтроллер программируемый МКП-1 предназначен для циклового двухпозиционного управления манипуляторами и технологическим оборудованием.

Техническая характеристика МКП-1

1.Тип управления – цикловой, по временному, путевому или совмещенному принципам.

2 Объем памяти - до 2 Кбайт.

3 Дискретность формирования выдержки времени - 0,1с.

4 Выходные сигналы:

- коммутируемое напряжение - 20... 30 В.

- максимальный ток коммутации - 0,5 А.

5 Питание - сеть переменного тока напряжением 220 В.

Для подключения внешнего оборудования на задней стенке устройства имеются разъемы (разъемы входных сигналов – стрелка направлена к разъему, разъемы выходных сигналов - стрелка направлена от разъема).

Режимы работы МКП-1

1 Режим ВП - ввода программы. Используется для записи кодов команд управляющей программы. Вводимая информация совместно с текущим значением адреса отображается на дисплее. Для перевода МКП-1 в режим ВП необходимо нажать клавишу Р и, не отпуская ее, нажать клавишу 3, при этом загорается индикатор ВП.

2 Режим ПП - просмотра программы. Используется для контроля записанной программы. Для просмотра программы в направлении увеличения адреса необходимо нажать клавишу Р и, не отпуская ее, нажать клавишу 4. Для просмотра программы в направлении уменьшения адреса необходимо нажать клавишу Р и, не отпуская ее, клавишу 5.

3 Ручной режим - Р. Применяется для ручного управления оборудованием. Перевод в режим Р осуществляется нажатием клавиш Р и I, при этом загорается индикатор Р, а дисплей - погашен.

4 Режим Ш - шаговый. Предназначен для выполнения в отдельности каждой команды. Для перевода МКП-1 в режим Ш необходимо нажать клавиши Р и 2, при этом на дисплее отображаются адрес и код команды, и загорается индикатор Ш.

5 Режим А - автоматический. Перевод в режим А осуществляется нажатием клавиш Р и 0, при этом загорается индикатор А, а дисплей остается погашенным.

 

Основные коды команд приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Основные коды команд

Команда	Код операции	Операция	Содержание команды
ВКЛ		№ выхода	Включить выход№
ВЫКЛ		№ выхода	Выключить выход№
Т		Т	Выдержка времени величиной Т
БУП		Адрес команды	Безусловный переход к выполнению команды по указанному адресу
РЕД		Адрес команды	Редактирование с указанного адреса
НОП			НЕТ операции
ОЖО		Адрес входа	Ожидание отсутствия входного сигнала. Переход к выполнению следующей команды программы происходит только при отсутствии сигнала на входе с заданным адресом
ОЖI		Адрес входа	Ожидание наличия входного сигнала. Переход к выполнению следующей команды программы происходит только при наличии сигнала на входе с заданным адресом
ПРО		Адрес входа	Проверка входа на отсутствие сигнала. При отсутствии сигнала на входе с заданным адресом бит условия сохраняет предыдущее значение, в противном случае бит условия обнуляется
ПРI		Адрес входа	Проверка входа на наличие сигнала. При наличии сигнала на входе с заданным адресом бит условия сохраняет предыдущее значение, в противном случае бит условия обнуляется
СТОП			Останов программы
УП1	ОА	Адрес команды	Переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, если в бите условия "I"'. В противном случае происходит выполнение следующей команды программы
УПО		Адрес команды	Переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, если в бите условия "О". Иначе происходит выполнение следующей команды программы
БАЛ		Уставка	Изменение базового адреса программы
ПП		Адрес команды	Переход к подпрограмме. Переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу с запоминанием адреса возврата
ВОЗВРАТ			Возврат из подпрограммы

Редактирование программы

 

Редактирование используется для вставки дополнительных команд в записанную программу. Выполнение команды РЕД осуществляется в режиме Р. Для редактирования МКП-1 необходимо перевести в режим Р, набрать команду РЕД и № адреса. Например, необходимо вставить команду 0501 в адрес 07, для этого в режиме Р набрать 1407, после чего нажать любую клавишу клавиатуры (0... F). Затем перевести МКП-1 в режим ВП и ввести команду 0501. Все остальные команды в программе сохраняются.

Для исключения какой-то команды вместо нее необходимо записать команду НОП.

.

Определение соответствия выходов МКП-1 степеням подвижности робота и примерное время перемещения звеньев манипулятора, включая регулируемый упор и схват, осуществляется в ручной режиме: поочередно включить и выключить все его выходы. Полученные результаты сведены в табл.2.2.

 

Таблица 2.2 – Результаты исследований

№ выхода МКП-1	Название звена	Время перемещения звена,с
Вкл.выхода 05	Выкл.выхода 06	Вкл.выхода	Выкл.выхода
	Перемещение вперед	Перемещение назад
	Перемещение вверх	Перемещение вниз
	Перемещение вправо	Перемещение влево
	Схват зажать	Схват разжать

 

 

Составление управляющей программы

 

В соответствии с полученным заданием составить программу управления, используя коды из таблицы 2.1. Номера адресов указывать в шестнадцатеричной системе счисления. Программу записать в виде табл. 2.3.

 

 

Таблица 2.3 – Пример составления управляющей программы

 

Номер адреса	Код команды	Команда
		Рука вперед
		Выдержка времени-0,8с

Порядок выполнения работы

Подготовлен промышленный робот ПР5 и система управления МКП-1 (приложение 2), технологическое оборудование - вертикально-фрезерный станок с ЧПУ мод.6520Ф3-36, вспомогательное оборудование.

Необходимо:

1.Создать структурную схему комплекса.

2. Создать планировку комплекса с учетом сервисной зоны робота.

3.Составить алгоритм функционирования ПР относительно загрузки или разгрузки станка в соответствии с вариантом задачи.

4. Разработать циклограмму работы роботизированного технологического комплекса.

5. Разработать программу управления роботизированным комплексом.

ПЕРВОЕ ЗАДАНИЕ К ОБСЛУЖИВАНИЮ РОБОТОМ СТАНКА

 

Исходное положение ПР относительно оборудования: рука опущена, втянута, повернута влево к тактовому столу, схват разжат. Станок расположен по правую сторону от тактового стола.

 

Вариант 1: Получить технологическую команду (выдержка времени 1.0с), взять деталь для обработки из трафарета на тактовом столе и перенести в пневматические тиски на столе станка с ЧПУ.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.1 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.2 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.0 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.9 с.

 

Вариант 2: Получить технологическую команду (выдержка времени 1.1с) и перенести деталь после обработки из пневматических тисков станка с ЧПУ в трафарет на тактовом столе.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.3 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.1 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.2 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.8 с.

 

Вариант 3: Взять деталь для обработки из трафарета на тактовом столе, повернуться к станку, подождать технологической команды (выдержка времени 1.4с) и перенести в пневматические тиски на столе станка с ЧПУ.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.0 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.3 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.1 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.7 с.

 

Вариант 4: Получить технологическую команду (выдержка времени 1.4с), взять деталь после обработки из пневматических тисков сверлильного станку с ЧПУ, повернуться к тактовому столу, подождать технологической команды(выдержка времени 1.5с) и положить деталь в трафарет.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.2 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.0 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.3 с;

разжатие-сжатие схвата – 1.0 с.

 

Вариант 5:Получить технологическую команду (выдержка времени 0.7с), взять деталь для обработки из трафарета на тактовом столе и переместить к станку, выдержать время окончания обработки на станке (выдержка времени 1.3с), загрузить в пневматические тиски на столе станка с ЧПУ.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.4 с;

перемещение руки вправо-влево – 0.9 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.5 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.7 с.

 

Вариант 6: Взять деталь после обработки из пневматических тисков сверлильного станка с ЧПУ, повернуться к тактовому столу, подождать технологической команды (выдержка времени 1.4с) и положить деталь в трафарет.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.5 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.1 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.6 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.8 с.

 

Вариант 7. Выдержать время окончания обработки на станке (выдержка времени 1.0 с) и перенести деталь после обработки из пневматических тисков сверлильного станка с ЧПУ в накопитель заготовок.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 0.9 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.2 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.0 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.6 с.

ВТОРОЕ ЗАДАНИЕ К ОБСЛУЖИВАНИЮ РОБОТОМ СТАНКА

 

Исходное положение ПР относительно оборудования: рука опущена, втянута, повернута влево к станку, схват разжат. Тактовый стол расположен по правую сторону от станка.

 

Вариант 8: Получить технологическую команду (выдержка времени 1.0с), взять деталь для обработки из трафарета на тактовом столе и перенести в пневматические тиски на столе станка с ЧПУ.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.1 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.2 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.0 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.9 с.

 

Вариант 9: Получить технологическую команду (выдержка времени 1.1с) и перенести деталь после обработки из пневматических тисков станка с ЧПУ в трафарет на тактовом столе.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.3 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.1 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.2 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.8 с.

 

Вариант 10: Взять деталь для обработки из трафарета на тактовом столе, повернуться к станку, подождать технологической команды (выдержка времени 1.4с) и перенести в пневматические тиски на столе станка с ЧПУ.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.0 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.3 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.1 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.7 с.

 

Вариант 11: Получить технологическую команду (выдержка времени 1.4с), взять деталь после обработки из пневматических тисков сверлильного станку с ЧПУ, повернуться к тактовому столу, подождать технологической команды(выдержка времени 1.5с) и положить деталь в трафарет.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.2 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.0 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.3 с;

разжатие-сжатие схвата – 1.0 с.

 

Вариант 12:.Получить технологическую команду (выдержка времени 0.7с), взять деталь для обработки из трафарета на тактовом столе и переместить к станку, выдержать время окончания обработки на станке (выдержка времени 1.3с), загрузить в пневматические тиски на столе станка с ЧПУ.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.4 с;

перемещение руки вправо-влево – 0.9 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.5 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.7 с.

 

Вариант 13: Взять деталь после обработки из пневматических тисков сверлильного станка с ЧПУ, повернуться к тактовому столу, подождать технологической команды (выдержка времени 1.4с) и положить деталь в трафарет.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 1.5 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.1 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.6 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.8 с.

 

Вариант 14. Выдержать время окончания обработки на станке (выдержка времени 1.0 с) и перенести деталь после обработки из пневматических тисков сверлильного станка с ЧПУ в накопитель заготовок.

Выдержка времени на исполнительные движения:

перемещение руки вверх-вниз – 0.9 с;

перемещение руки вправо-влево – 1.2 с;

перемещение руки вперед-назад – 1.0 с;

разжатие-сжатие схвата – 0.6 с.

Контрольные вопросы

1. Достоинства и недостатки путевого и временного принципов

управления.

2. В каких, случаях применяют временной принцип управления?

3. Перевод МКП-1 в различные режимы.

4. Приемы составления управляющей программы.

5. Редактирование программы.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИЗУЧЕНИЕСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ B&R2003 НА БАЗЕ РТК3

Цель работы: изучение оборудования, входящего в состав РТК, устройства и принципа действия программируемого логического контроллера B&R2003, изучение принципа циклового управления и отладка управляющей программы для заданного технологического процесса.

 

 

3.1 Общие сведения

 

Подготовлен промышленный робот МП-9С, система управления B&R2003 с ПЭВМ, программный продукт В&R Automation Studio, технологическое оборудование ‑ вертикально-сверлильный станок с ЧПУ мод. 2Р135Ф2, вспомогательное оборудование.

 

Устройство и работа пневмораспределителей П-РЭ-3/2,5.

 

Промышленный робот МП-9С оснащен магазином пневмораспределителей с электромагнитным управлением П-РЭ-3/2,5. Устройство и работа пневмораспределителя приведена на рисунке 3.1

В катушке 6 размещена гильза 5 с завальцованным внутри упором. Внутри гильзы перемещается якорь 4 с уплотнительным узлом 3 и пружинами 1, 2. Уплотнительный узел расположен соосно с седлом 7.При обесточенном электромагните якорь прижат пружиной к седлу, перекрывая канал, через который подводится давление сжатого воздуха, а выходной канал (к потребителю) соединен с атмосферой через пазы на наружной поверхности якоря (на рисунке не показаны).При подаче электрического напряжения на электромагнит якорь, преодолевая усилие пружины, перемещается до упора, закрывает выход в атмосферу и открывает канал, соединенный с отверстием подвода сжатого воздуха. Сжатый воздух поступает в канал потребителя.В некоторых исполнениях пневмораспределителей П-РЭ3/2,5 предусмотрено ручное дублирование электрического сигнала. Ручное дублирование предназначено для управления пневмораспределителем в наладочном режиме (при отключенном электропитании) и осуществляется поднятием якоря в верхнее положение. Включение кнопочного управления осуществляется нажатием до отказа кнопки 8 (см. рис.), находящейся на корпусе пневмораспределителя. Степень защиты оболочки электромагнита IP 54 по ГОСТ 14254.

Пример обозначения при заказе пневмораспределителя трехлинейного с электромагнитным управлением типа П-РЭ3/2,5, без ручного управления, присоединение к электросети - через сальник, для работы на переменном токе с частотой 50 Гц, с электрическим напряжением 220 В, климатического исполнения УХЛ, категории размещения 4:- пневмораспределитель П-РЭ-3/2,5-1126 УХЛ4

Наиболее часто применяемые в промышленности исполнения пневмораспределителей П-РЭ-3/2,5:- пневмораспределитель (пневмоклапан) с ЭМУ П-РЭ3/2,5-1112, П-РЭ 3/2,5-1122, П-РЭ 3/2,5-1125, П-РЭ 3/2,5-1126, П-РЭ 3/2,5-1212, П-РЭ 3/2,5-1222, П-РЭ 3/2,5-1225, П-РЭ 3/2,5-1226, П-РЭ 3/2,5-2212, П-РЭ 3/2,5-2225, П-РЭ 3/2,5-5112, П-РЭ 3/2,5-5125, П-РЭ 3/2,5-5126, П-РЭ 3/2,5-5112, П-РЭ 3/2,5-7312, П-РЭ 3/2,5-7315 и др.

 

 

а‑ устройство пневмораспределителя; б – внешний вид пневмораспределителя

Рисунок 3.1 ‑ Пневмораспределитель П-РЭ-3/2,5

 

 

Система автоматизации B&R 2003

Фирма «Bernecker und Rainer Industrie-Electronik» («B&R») производит широкую гамму средств автоматизации(рис.3.2): промышленные контроллеры, модули и панели визуализации и управления, промышленные компьютеры, сервоприводы с системами управления, блоки питания и ИБП для контроллеров, и оборудование для промышленных информационных сетей, соответствующих международным стандартам и сертификатам: CE Sign (European Standards), UL and C-UL Sign (North America), IEC 61131, ISO 9001 и GOST-R.

 

 

Рисунок 3.2 – Системы автоматизации «B&R»

Надежность промышленных контроллеров характеризуется показателем MTBF (Среднее время между отказами). Для контроллеров «B&R» этот показатель достигает одного миллиона часов!

Существует несколько семейств контроллеров «B&R», которые имеют некоторые конструктивные и технические отличия, удовлетворяющие любые конструкции шкафов и распределенных систем – от интеллектуальных кросс-панелей (IP20) до блоков с защитой (IP67) для размещения в промышленном цехе. При этом все эти семейства свободно комбинируются между собой, позволяя создавать системы распределенного ввода-вывода с единым процессором или системы с локальными процессорами, объединенными в одну или несколько информационно-управляющих сетей.

Контроллеры «B&R» не требуют выделенного контура заземления – используется стандартный промышленный контур заземления. Это повышает безопасность системы управления и снижает расходы при строительстве и монтаже.

«B&R» оснащает процессорные модули многозадачной детерминированной операционной системой, что выгодно отличает их на рынке автоматизации.

Основными преимуществами «B&R» на рынке средств автоматизации в части программного обеспечения являются:

• наличие фирменных программных продуктов для среды разработки и выполнения

• детерминированная многозадачная операционная система

• модульная программная архитектура

• функции файла регистрации ошибок

• функции проверки модуля ввода - вывода

• параметры конфигурации системы

• подпрограммы обработки исключения

• гибкая архитектура связи

• много библиотечных функций.

Для программирования всей гаммы оборудования применяется универсальная Windows-ориентированная среда программирования – Automation Studio™. Здесь можно полностью конфигурировать ввод-вывод, обработку информации вплоть до визуализации. В качестве SCADA-системы «B&R» предлагает свою собственную систему, максимально интегрирующую все возможности оборудования – Aprol System.

Программируемый контроллер B&R System 2003

 

Программируемый контроллер B&R 2003 (рис.3.3) может использоваться в приложениях от компактных - до систем удаленного ввода/вывода и высокопроизводительного PLC. Времена реакции до 10 мкс. Система просто расширяется с помощью технологии полевой шины.

 

Рисунок 3.3 ‑ Программируемый контроллер B&R 2003

Конструктивные особенности

Модули B&R System 2003 имеют металлический корпус 77х115х70 мм. Они вставляются в модуль базовой платы и закрепляются винтами. Прочная базовая платы выполнена из алюминия. Разъемы для модулей для подключения цепей имеют крепление под винт, или зажим (рис.3.4). Разъемные соединители, интегрированные в модули, заменяют дорогие платы шины и упрощают обслуживание.

 

 

Рисунок 3.4 – Модульная конструкция B&R System 2003