Материал: Автоматизация, робототехника и ГПС кузнечно-штамповочного производства. курс лекций. Бойко А.Ю., Дегтярёв Г. Л

6.2. Профили ведущих устройств

Ведущие устройства цифрового интерфейса могут работать в одном из трех возможных режимов:

Стандартный режим

Ведущие устройства профиля M0 способны производить опрос датчиков цифрового интерфейса и формировать команды управления ведомыми исполнительными устройствами.

Расширенный режим (профиль М1)

Дополнительно к функциям устройств профиля M0 ведущие устройства профиля M1 поддерживают вызовы ведущего устройства со стороны ведомых устройств цифрового интерфейса (например, для записи данных).

Вызовы формируются в соответствии со спецификацией цифрового интерфейса. Описание вызовов приведено в соответствующих руководствах.

Расширенный режим (профиль М2)

Дополнительно к функциям устройств профиля M0 ведущие устройства профиля M2 поддерживают вызовы ведущего устройства со стороны ведомых устройств цифрового интерфейса. Вызовы формируются в соответствии со спецификацией цифрового интерфейса и используются для записи в память ведущего устройства параметров настройки ведомых устройств.

К ведущим устройствам современного цифрового интерфейса (Рис.32) относят следующие аппараты:

- коммуникационный процессор;

- системы автоматизации;

- модули связи.

Коммуникационный процессор. Коммуникационный процессор используется в качестве ведущего устройства рассматриваемого цифрового интерфейса. Коммуникационный процессор (рис.33) позволяет и обеспечивает:

1. использовать станцию распределенного ввода-вывода в качестве ведущего устройства цифрового интерфейса.

2. подключать до 31 ведомого устройства цифрового интерфейса.

3. подключать до 31 ведомого устройства цифрового интерфейса.

4. простоту обслуживания входов-выходов через адресное пространство станции.

5. отсутствие необходимости предварительного конфигурирования AS-цифрового интерфейса.

6. простое увеличение количества входов-выходов, обслуживаемых одной станцией.

На фронтальной панели корпуса коммуникационных процессоров, как правило, располагают следующее оборудование:

1. светодиоды индикации состояний модуля.

2. светодиоды индикации состояний ведомых устройств цифрового интерфейса.

3. одна кнопка для изменения режимов работы модуля, подтверждения конфигурации цифрового интерфейса, изменения режима индикации.

4. подключение к интерфейсу через соединитель M12.

Рис. 32 Конфигурация цифрового интерфейса

Рис.33. Коммуникационные процессоры

Система автоматизации (рис.34). Представляет собой моноблок, объединяющий в своем составе панель оператора, центральный процессор и встроенный интерфейс ведущего устройства цифрового интерфейса.

Такой модуль позволяет подключать до 31 ведомого устройства цифрового интерфейса и обслуживать до 124 входных и выходных дискретных сигналов. Системы автоматизации обеспечивают следующее:

• выбор режимов работы центрального процессора с помощью вызываемого на дисплей меню;

• автоматическое сохранение данных без буферной батареи (NV RAM);

• возможность подключения до 4 модулей через интерфейсный модуль.

• функции адресации и диагностики ведомых устройств цифрового интерфейса.

Рис.34. Внешний вид системы автоматизации

Модули связи. Модуль связи позволяет производить непосредственное подключение цифрового интерфейса к сети. Он выполняет функции ведомого устройства, а также ведущего устройства цифрового интерфейса (Рис.35).

Модуль способен выполнять функции ведущих устройств и обслуживать до 62 ведомых устройств (до 248 дискретных сигналов ввода-вывода).

Рис.35. Внешний вид модулей связи

6.3. Назначение и характеристика ведомых устройств цифрового интерфейса

К ведомым устройствам современного цифрового интерфейса относят следующие аппараты:

1. модули ввода-вывода дискретных сигналов;

2. модули ввода-вывода аналоговых сигналов;

3. пневматические модули;

4. электрические модули для решения прикладных задач;

5. пневматические модули для решения прикладных задач;

6. модули подключения дискретных датчиков и дополнительных устройств;

7. бортовые коммуникационные модули;

8. пускатели;

9. модули управления силовыми сборками;

10. силовые сборки;

11. индуктивные датчики;

12. ультразвуковые датчики;

13. оптические переключатели;

14. посты управления;

15. кнопочные посты;

16. логические модули;

17. блоки питания;

18. модули счета;

19. модули контроля замыкания на землю;

20. модули защиты от перенапряжения.

Далее кратко охарактеризуем несколько типов ведомых устройств.

Модули ввода-вывода дискретных сигналов (рис.36). Такие модули, как правило, имеют степень защиты IP 67 и используются для подключения к цифровому интерфейсу стандартных датчиков, электрических и пневматических исполнительных устройств.

Для установки модулей используются монтажные платы. Монтажная плата служит основанием для установки модуля и оснащена направляющими для крепления желтого и черного кабеля интерфейса.

Модуль крепится к монтажной плате одним винтом. Внешние электрические цепи подключаются через круглые соединители M12.

Рис.36. Внешний вид модуля ввода-вывода дискретных сигналов

Во время установки модуля на монтажную плату встроенные в него иглы прокалывают изоляцию и входят в контакт с жилами кабеля. Внешние электрические цепи подключаются через круглые соединители M12.

Модули ввода-вывода аналоговых сигналов (рис.37). Аналоговые модули поддерживают ряд аналоговых профилей и предназначены для обмена данными по поддерживаемым профилям в программируемом контроллере.

Обмен данными с новыми аналоговыми модулями не требует использования дополнительного функционального блока.

Связь с ведущим DP устройством осуществляется через специальный модуль.

Рис.37. Модуль ввода-вывода аналоговых сигналов

Пускатели (рис.38). Пускатели предназначены для коммутации 3-фазных цепей переменного тока промышленной частоты напряжением 400/500В и позволяют управлять реверсивными или нереверсивными приводами переменного тока.

Рис.38. Наиболее часто применяемые конструкции

пускателей

Применение цифрового интерфейса позволяет управлять пускателями, считывать информацию об их состоянии (включен/ отключен) и состоянии тормоза и т.д.

Кнопочные посты и посты управления (рис.39). Кнопочные посты могут быть с 2-, 3-, 4- или 6 посадочными местами для круглых кнопок и индикаторов. Посты комплектуются одним модулем ввода-вывода цифрового интерфейса (4 входа и 4 выхода).

Кнопочные посты с 4 и 6 кнопками могут быть расширены вторым модулем ввода-вывода, за счет чего общее количество входов может быть увеличено до 8.

Для питания индикаторных ламп (1Вт на лампу) необходимо использовать дополнительный блок питания. В 3-, 4- и 6-кнопочных постах на месте “A” может устанавливаться кнопка отключения питания для реализации функций безопасного управления.

Подключение этой кнопки производится через отдельный кабель или через AS-интерфейс. кнопочные посты с встроенным AS-интерфейсом. Посты управления всех перечисленных типов предназначены для подключения переключателей или кнопок с замыкающими контактами.

Рис.39. Кнопочные посты и посты управления

На сегодняшний день существуют следующие типы постов управления:

1. встраиваемый модуль ввода-вывода;

2. модуль фронтальной панели;

3. модуль ведомого устройства.

Лекция №7

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

7.1. Манипуляторы автоматические с программным

управлением

Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах .

 Манипулятор - совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора действия (манипуляции), аналогичные действиям руки человека.

Назначение и область применения.

    Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача - освобождения человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных операций, не требующих высокой квалификации. Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на базе промышленных роботов, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве. Копирующие манипуляторы, управляемые человеком-оператором, необходимы при выполнении различных работ с радиоактивными материалами. Кроме того, эти устройства незаменимы при выполнении работ в космосе, под водой, в химически активных средах. Таким образом, промышленные роботы и копирующие манипуляторы являются важными составными частями современного промышленного производства.

7.2. Классификация промышленных роботов.

Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:

• по характеру выполняемых технологических операций

• по виду производства

• системе координат руки манипулятора

• прямоугольная;

• цилиндрическая;

• сферическая;

• по числу подвижностей манипулятора;

• по грузоподъемности

• сверхлегкие (до 10 Н);

• легкие (до 100 Н);

• средние (до 2000 Н);

• тяжелые (до 10000 Н);

• по типу силового привода

• электромеханический;

• пневматический;

• гидравлический;

• комбинированный;

• по подвижности основания

• мобильные;

• стационарные;

• по виду программы

• с жесткой программой;

• перепрограммируемые;

• адаптивные;

• с элементами искусственного интеллекта;

• по характеру программирования

• позиционное;

• контурное;

• комбинированное

7.3. Принципиальное устройство промышленного робота.

Манипулятор промышленного робота по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена и, закрепленного в нем, объекта манипулирования в пространстве по заданной траектории и с заданной ориентацией. Для полного выполнения этого требования основной рычажный механизм манипулятора должен иметь не менее шести подвижностей, причем движение по каждой из них должно быть управляемым.

Промышленный робот с шестью подвижностями является сложной автоматической системой. Эта система сложна как в изготовлении, так и в эксплуатации. Поэтому в реальных конструкциях промышленных роботов часто используются механизмы с числом подвижностей менее шести.

Наиболее простые манипуляторы имеют три, реже две, подвижности. Такие манипуляторы значительно дешевле в изготовлении и эксплуатации, но предъявляют специфические требования к организации рабочей среды. Эти требования связаны с заданной ориентацией объектов манипулирования относительно механизма робота.

Поэтому оборудование должно располагаться относительно такого робота с требуемой ориентацией. Рассмотрим для примера структурную и функциональную схемы промышленного робота с трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена 0 и трех подвижных звеньев 1, 2 и 3 (рис.40).    

Механизм этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 (относительное угловое перемещение ₁₀), звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное перемещение S₂₁) и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 (относительное линейное перемещение S₃₂).

На конце звена 3 укреплено захватное устройство или схват, предназначенный для захвата и удержания объекта манипулирования при работе манипулятора. Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвижные кинематические пары (одну вращательную А и две поступательные В и С) и могут обеспечить перемещение объекта в пространстве без управления его ориентацией.