Разработка программы управления промышленным роботом на базе контроллера SIMATIC S5 фирмы SIEMEN (стр. 2 из 4)
- модули предварительной обработки сигналов
- специальные модули внешних таймеров
- модули диагностики для контроля периферийной шины контроллера
- модули имитации для проверки программ
- интеллектуальные модули для быстропротекающих процессов предварительной обработки
3.2 Архитектура контроллера S5-100U
3.3 Технические характеристики контроллера S5-100U
Стандартная профильная шина
35-мм стандартная профильная шина служит для непосредственного крепления:
- центральных модулей
- блоков питания
- модулей подключения
- шинных модулей
Шины поставляются длиной от 483мм до 2м
Центральные модули
Необходимы при комплектации контроллера. Состоят из:
- управляющего блока
- внутреннего блока питания, предназначенного также для периферийных модулей. Максимальный выходной ток 1 А.
- Внутреннее ОЗУ для программ
- Разъем для подключения программатора или устройства обслуживания
- Разъем для блока питания (АС 115/230В, DC 24В)
- Разъемные линии шины для подключения первого шинного модуля
- Отсека буферной батареи для внутреннего ОЗУ для программ
Для моего случая выберем CPU 102 со следующими характеристиками:
| Функции | Двоичные операции, скобочные операции, запись в память, вычисления, специальные функции и т.д. |
| ОЗУ для программ | 4 кб |
| Модуль памяти | 4 кб |
| Время обработки для 1024 двоичных операций | 7 мс |
| Таймеры 0.01-9990 сек | 32 |
| Меркеры | 1024, из них 8 реманентных |
| счетчики | 32, из них 8 реманентных |
| Адресуемые цифровые входы/выходы | 448 |
| Адресуемые аналоговые входы/выходы | 16 |
| Конструктивные возможности | До 4 рядов, макс. 32 периферийных модуля |
| Возможности сопряжения | SINEC L1 |
| программирование | STEP 5 |
Блок питания
Выберем PS 931, имеющий следующие характеристики:
| Входное напряжение | АС 115/230В |
| Выходной ток, при 24 В | 2А |
| Разделение по потенциалу | + |
| Сохранение питания при отключении сети | 20 мс |
| Защита от короткого замыкания | электронная |
| Класс защиты | 1 |
3.4 Выбор датчиков, определяющих длину детали
Принцип измерения длины деталей (деталь А длиннее детали В) основан на следующем принципе:
С одной стороны конвейера помещены два источника оптических излучений, а с другой стороны конвейера – два приемника этих излучений. Деталь типа В перекрывает два источника излучений, а деталь типа А – один источник.
В качестве источника излучения можно выбрать люминесцентный индикатор. Его высвечивание может осуществляться либо электрическим полем, прикладываемым к электролюминесцентному конденсатору, либо током, протекающим через люминофор. Люминесцентный конденсатор состоит из подложки, на которую наносится проводящий слой (электрод), слоя люминофора, защитного слоя и второго электрода. Если выход света осуществляется со стороны подложки, то она выполняется прозрачной.
В качестве приемника излучения выберем фоторезистор. Чувствительный элемент в фоторезисторе выполнен в виде пластинки, на которую нанесен слой полупроводникового фоточувствительного материала. Электропроводность полупроводниковых материалов обусловлена возбуждением электронов в валентной зоне и примесных уровнях.
При небольших уровнях освещенности преобразователя число возбужденных светом электронов пропорционально освещенности. Его электрическая проводимость
, где 
- фототок, 
- напряжение, приложенное к преобразователю, также пропорционально освещенности.При больших освещенностях пропорциональность нарушается.
Вольт-амперная характеристика фоторезисторов линейна, то есть их сопротивление не зависит от приложенного напряжения. Фоторезисторы имеют высокую чувствительность, но их сопротивление зависит от температуры. Для уменьшения температурной погрешности они включаются в смежные плечи моста.
4. Разработка и написание программы управления
4.1. Разработка структуры системы управления
Для управления работой манипулятора следует подавать в определенной последовательности сигналы на ИМ1-1, ИМ1-2, ИМ2-1, ИМ2-2, ИМ3-1, ИМ3-2, ИМ4-1, ИМ4-2, ИМ5-1, ИМ5-2 и учитывать выходные сигналы с КВ1-1, КВ1-2, КВ2-1, КВ2-2, КВ3-1, КВ3-2, КВ4-1, КВ4-2. Исходя из всего вышесказанного, можно получить следующую общую схему системы управления:
 |
Входы "Фотодатчик 1" и "Фотодатчик 2" служат для распознания типа детали.
Технический процесс работы манипулятора и всей линии в целом проходит под управлением устройства автоматики в соответствии с командами программы пользователя. С помощью этой программы устройство автоматики обрабатывает сигналы, поступающие на входы от датчиков процесса. Результат обработки сигналов далее выдается через выходы на управляющие процессом механизмы.
4.2 Функциональная блок-схема алгоритма управления промышленным роботом
Для составления программы управления роботом составим концептуальную блок-схему алгоритма управления:
4.3 Присвоение адресов
Для того, чтобы наше устройство автоматики работало с вышеперечисленными в п.4.1 входами и выходами, присвоим им в левом столбце адреса:
| E32.0 | KB1-1 | датчики |
| E32.1 | KB1-2 | |
| E32.2 | KB2-1 | |
| E32.3 | KB2-2 | |
| E32.4 | KB3-1 | |
| E32.5 | KB3-2 | |
| E32.6 | KB4-1 | |
| E32.7 | KB4-2 | |
| E33.0 | Фотодатчик 1 | |
| E33.1 | Фотодатчик 1 | |
| E33.2 | Тара 1 сменена | |
| E33.3 | Тара 2 сменена | |
| E33.4 | Кнопка "СТОП" | |
| E33.5 | Кнопка "ПУСК" | |
| A32.0 | ИМ1-1 | Исполнительные механизмы |
| A32.1 | ИМ1-2 | |
| A32.2 | ИМ2-1 | |
| A32.3 | ИМ2-2 | |
| A32.4 | ИМ3-1 | |
| A32.5 | ИМ3-2 | |
| A32.6 | ИМ4-1 | |
| A32.7 | ИМ4-2 | |
| A33.0 | ИМ5-1"СХВАТ ЗАКРЫТ" | |
| A33.1 | ИМ5-2"СХВАТ ОТКРЫТ" | |
| A33.2 | "СМЕНИТЬ ТАРУ 1" | |
| A33.2 | "СМЕНИТЬ ТАРУ 2" |
4.4 Алгоритмическое представление программы
4.4.1 Алгоритм включения меркера М0.0 (сегмент 1)
ЕСЛИ нажата кнопка "ПУСК" (Е33.5 сигнал 1)
ИЛИ нажата кнопка "Тара 1 сменена" (Е33.2 сигнал 1)
ИЛИ нажата кнопка "Тара 2 сменена" (Е33.3 сигнал 1)
И-НЕ нажата кнопка "СТОП" (Е33.4 сигнал 0)
ТОГДА взводится триггер (S/R) (М2.2 S=1)
И включается меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1)
ЕСЛИ нажата кнопка "СТОП" (Е33.4 сигнал 1)
ИЛИ сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1)
И включен "Переполнение тары 1" (А33.2 сигнал 1)
ИЛИ сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1)
И включен "Переполнение Тары 2" (А33.3. сигнал 1)
ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M2.2 R=1)
И включается меркер М0.0 (М0.0 сигнал 0)
4.4.2 Алгоритм включения меркера М0.1 (сегмент 2)
ЕСЛИ сработал "фотодатчик 1" (Е33.0 сигнал 1)
И сработал "фотодатчик 2" (Е33.1 сигнал 1)
ТОГДА взводится триггер (S/R) (М2.3 S=1)
И включается меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1)
ЕСЛИ сработал КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1)
И "Схват открыт" (А33.1 сигнал 1)
ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (М2.3 R=1)
И выключается меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1)
4.4.3 Алгоритм включения "Схват закрыт" (сегмент 3)
ЕСЛИ включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1)
И сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1)
ТОГДА включить таймер (SS) (Т1: Т!-!S)
И через время t=0,7 сек (КТ0007.2) включится "Схват закрыт" (А33.0 сигнал1 )
ЕСЛИ сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1)
ИЛИ включен меркер М0.1 (М0.1 сигнал 1)
И сработал КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1)
ТОГДА сбросить таймер (SS) (Т1: R=1)
И выключится "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 0)
4.4.4 Алгоритм включения ИМ2-1 (сегмент 4)
ЕСЛИ "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1)
И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1)
И сработал КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1)
ТОГДА взводится триггер (S/R) (М1.0 S=1)
И включается ИМ2-1 (А32.2 сигнал 1)
ЕСЛИ сработал КВ2-2 (Е32.3 сигнал 1)
ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (М1.0 R=1)
И выключается ИМ2-1 (А32.2 сигнал 0)
4.4.5 Алгоритм включения ИМ1-1 (сегмент 5)
ЕСЛИ сработал КВ4-2 (Е32.7 сигнал 1)
И сработал КВ1-1 (Е32.0 сигнал 1)
И "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1)
И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1)
ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.2 S=1)
И включается ИМ1-1 (А32.0 сигнал 1)
ЕСЛИ включен КВ1-2 (Е32.1 сигнал 1)
ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.1 R=1)
И выключается ИМ1-1 (А32.0 сигнал 0)
4.4.6 Алгоритм включения ИМ3-1 (сегмент 6)
ЕСЛИ включен КВ3-2 (Е32.5 сигнал 1)
И включен КВ2-1 (Е32.2 сигнал 1)
И "Схват закрыт" (А33.0 сигнал 1)
И включен меркер М0.0 (М0.0 сигнал 1)
ТОГДА взводится триггер (S/R) (M1.3 S=1)
И включаем ИМ3-1 (А32.4 сигнал 1)
ЕСЛИ включен КВ3-1 (Е32.4 сигнал 1)
ТОГДА сбрасывается триггер (S/R) (M1.3 R=1)