Министерство образования Украины

Одесский государственный политехнический университет

Кафедра автоматики и управления в технических системах

Курсовая работа

 по дисциплине "Локальные системы автоматики"
"Разработка программы управления промышленным роботом на   базе контроллера SIMATIC S5 фирмы SIEMENS"
Выполнил:     Лозанов В.В

Группа:           ЗАТ-961

Курс:               5

Шифр:             960277
Принял: Денисенко Т.А
Оценка:______________
2000


Содержание

Министерство образования Украины. 1

1. Введение. 3

2. Постановка задачи. 4

3.Выбор программируемого контроллера. 7

3.1 Выбор технических средств. 7

3.2 Архитектура контроллера S5-100U.. 8

3.3 Технические характеристики контроллера S5-100U.. 8

3.4 Выбор датчиков, определяющих длину детали. 9

4. Разработка и написание программы управления. 11

4.1. Разработка структуры системы управления. 11

4.2 Функциональная блок-схема алгоритма управления промышленным роботом.. 12

4.3 Присвоение адресов. 13

4.4 Алгоритмическое представление программы.. 14

4.5 Представление программы управления роботом-манипулятором в релейно-контактном виде  20

4.6 Представление программы управления роботом-манипулятором в виде функциональной схемы   24

4.7 Представление программы управления роботом-манипулятором в виде последовательности команд. 28

5. Список литературы.. 32

1. Введение

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





                                                                                                       

4.6 Представление программы управления роботом-манипулятором в виде функциональной схемы

Сегмент 1


Сегмент 2


Сегмент 3


Сегмент 4



      
Сегмент 5


Сегмент 6


Сегмент 7


Сегмент 8


Сегмент 9


Сегмент 10



Сегмент 11



Сегмент 12



Сегмент 13



Сегмент 14



Сегмент 15


Сегмент 16



Сегмент 17



Сегмент 18



Сегмент 19



Сегмент 20

4.7 Представление программы управления роботом-манипулятором в виде последовательности команд

Сегмент 1

:UN E33.4

:U (

:O E33.5

:O E33.2

:O E33.3

:)

:S M2.2

:O(

:O E33.4

:O(

:U E32.2

:U A33.2

:)

:O(

:U E32.2

:U A33.3

:)

:)

:R M2.2

:=M0.0

Сегмент 2

:U E33.0

:U E33.1

:S M2.3

:U E32.1

:U A33.1

:R M2.3

:=M0.1

Сегмент 3

:U M0.0

:U E32.2

:SI T1

:L KT 007.1

:O E32.7

:O(

:U M0.1

:U E32.1

:)

: R T1

:UT1

:=A33.0

Сегмент
4

:U A33.0

:U M0.0

:U E32.2

:S M1.0

:U E32.3

:R M1.0

:=A32.2

Сегмент
5

:U E32.7

:U E32.0

:U A33.0

:U M0.0

:S M1.2

:U E32.1

:R M1.2

:=A32.0

Сегмент
6

:U E32.5

:U E32.2

:U A33.0

:U M0.0

:S M1.3

:U E32.4

:R M1.3

:=A32.4

Сегмент
7

:U E32.1

:U M0.1

:U M0.0

:S M1.4

:U A33.0

:R M1.4

:=M0.5

Сегмент
8

:U A33.1

:U M0.1

:U M0.0

:SI T2

:L KT 007.1

:U E32.6

: R T2

:UT2

:=M0.2

Сегмент 9

:U E32.3

:UN M0.1

:U A33.0

:U M0.0

:U E32.6

:S M1.5

:U E32.7

:R M1.5

:=A32.6

Сегмент
10

:U E32.7

:UN M0.1

:U M0.0

:S M1.6

:U A33.0

:R M1.6

:=M0.3

Сегмент
11

:U A33.1

:U M0.1

:U M0.0

:SI T3

:L KT 007.0

:U E32.6

:R T3

:UT3

:=A32.7

Сегмент
12

:U E32.2

:UN M0.1

:U A33.1

:U M0.0

:U E32.7

:S M1.7

:U E32.6

:R M1.7

:=M0.4

Сегмент 13

:O M0.5

:O M0.3

:=A33.1

Сегмент 14

:O M0.4

:O M0.2

:=A32.5

Сегмент 15

:U E32.1

:U A33.1

:U M0.0

:U E32.7

:S M2.0

:U E32.0

:R M2.0

:=A32.1

Сегмент 16

:U E32.6

:U A33.1

:U M0.0

:U E32.3

:S M2.1

:U E32.2

:R M2.1

:=A32.3

Сегмент
17

:U E32.0

:UN A33.1

:U E32.7

:ZR Z1

:NOP 0

:U M0.0

:L KZ 011

:S Z1

:U M1.1

:R Z1

:UZ

:=M0.6

Сегмент 18

:U M0.0

:UN M0.6

:S M2.5

:U E33.3

:R M2.5

:=A33.3

Сегмент
19

:U E32.1

:UN M0.1

:U A33.1

:ZR Z1

:NOP 0

:U M0.0

:L KZ 019

:S Z1

:U M1.1

:R Z1

:UZ

:=M0.7

Сегмент 20

:U M0.0

:U N M0.7

:S M2.4

:U E33.2

:R M2.4

:=A33.2

5. Список литературы

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