5 Сучасні системи управління промисловими роботами

5.1 Склад і структура мікропроцесорної системи управління пр.

Останніми роками намітилася явна тенденція до використання принципу децентра-лизованного управління при побудові систем управління ПР. Обчислювально-логічний блок в таких системах реалізується за допомогою декількох мікро-ЕОМ або мікропроцесорних модулів, на кожен з яких покладається рішення самостійної задачі. При цьому архітектура обчислювально-логічного блоку все більшою мірою наближається до розділення системи на окремі ієрархічні рівні і підрівні.

Серед різних можливих варіантів побудови багатопроцесорних систем управління ПР можна виділити дві типові структури. У першому варіанті (рис.5.1.) для управління кожним приводом робота виділяється автономний мікропроцесорний модуль (мікроконтроллер), а вирішення завдань верхніх рівнів управління покладається на центральну мікро-ЕОМ.

Рис.5.1 Багатопроцесорна децентралізована система управління ПР

Прийняті позначення: МК – мікроконтролер; ПС – пристрій сполучення; ПР – привод.

Другий варіант (рис.5.2) відрізняється тим, що мікроконтролер виконавчого рівня управляє не одним, а декількома приводами робота.

Рис.5.2 Багатопроцесорна частково централізована система управління ПР

Очевидна перевага децентралізованого управління (рис.5.1) полягає в розпаралелюванні обчислювального процесу, а значить розширенні можливостей системи управління по рішенню більш складних завдань управління в реальному масштабі часу. Крім того, використання автономних мікроконтролерів для приводів дозволяє поліпшити якість процесів управління ПР за рахунок підвищення частоти видачі управляючих сигналів.

5.2 Особливості слідкуючих приводів з мікропроцесорним

управлінням.

Виконавчий рівень робототехнічної системи є багатоконтурною системою управління, кожен окремий контур якої є цифровим слідкуючим приводом (ЦСП) і має в загальному випадку структуру, показану на рис. 5.3.

Цифрову частину приводу складає мікро-ЕОМ або спеціалізований мікропроцесорний контролер (МК) залежно від вибраної загальної структури системи управління ПР. При цьому мікро-ЕОМ або МК виконують функції:

- задаючого пристрою для формування законів руху приводу q(t);

- чутливого елементу приводу для визначення розузгодження між завданням на привод q(t) і його поточним положенням у(t);

Рис.5.3 Структура слідкуючого привода з мікропроцесорним управлінням

- цифрового регулятора (ЦР) положення або швидкості для формування управляючого сигналу u(t).

Аналогова частина приводу включає підсилювально-перетворювальний елемент (ПП), давач головного зворотного зв'язку (ДЗЗ) і виконавчий вузол (ВВ), що складається з двигуна і редуктора. Виконавчий вузол приводить в рух керовану даним приводом кінематичну ланку (КЛ) маніпулятора. За допомогою тахогенератора (ТГ), встановленого на валу виконавчого вузла, утворюється місцевий демпфуючий зворотний зв'язок по швидкості, що забезпечує стійкість безперервної частини приводу.

Сполучення управляючої мікро-ЕОМ (або МК) з аналоговою частиною цифрового приводу здійснюється в прямому контурі за допомогою перетворювача КОД-АНАЛОГ (ПКА), а в контурі зворотного зв'язку – за допомогою перетворювача АНАЛОГ-КОД (ПАК).

Залежно від виду підсилювально-перетворювального елементу (ПП) в якості ПКА можуть бути використані:

- цифроаналогові перетворювачі (ЦАП);

- перетворювачі КОД-ШІМ;

- перетворювачі КОД-ЧІМ.

Перетворювач АНАЛОГ-КОД необхідний лише у разі використання в приводі аналогового давача головного зворотного зв'язку. Останнім часом в якості ДЗЗ в приводах ПР частіше використовують давачі дискретного типу (імпульсні і кодові), тому застосування ПАК не потрібне. Проте в цьому випадку повинен бути пристрій сполучення ДЗЗ з управляючою Мікро-ЕОМ.

Нерідко на вихідних валах приводів ПР встановлюють гальмівні муфти (ГМ), що дозволяють жорстко фіксувати положення вихідного валу приводу. Управління такими муфтами здійснюється дискретними сигналами за допомогою блоку електроавтоматики (БА).

Найбільш істотною особливістю даного приводу є наявність в його контурі управління інформації як аналогового, так і цифрового виду. Це ускладнює опис подібного приводу.

5.3 Мікропроцесорна система управління ПР «Сфера-36».

Мікропроцесорна система управління «Сфера-36» розроблена для управління промисловим роботом типу РМ-01 радянсько-фінського виробництва.

«Сфера-36» вирішує наступні завдання:

- по даним, отриманим від ЕОМ верхнього рівня, і значенням сигналів, отриманих від давачів зворотного зв'язку, формує сигнал управління виконавчим двигунам;

- розраховує положення і швидкість валу виконавчого двигуна, використовуючи сигнали імпульсного давача;

- стежить за перевищенням допустимих значень струму, сигналу помилки і видає сигнал для ЕОМ верхнього рівня про виниклу аварійну ситуацію;

Структурна схема МП системи управління «Сфера-36» представлена на рис.5 4.

Система управління включає:

- модуль центрального процесора (МЦП), зібраний на основі МПК БІС серії К1801;

- модуль послідовного інтерфейсу (МПІ), що має чотири послідовні канали для підключення накопичувача на гнучких магнітних дисках (НГМД), відеотермінального пристрою (ВТП), пульта ручного управління (ПРУ). Четвертий канал служить для зв'язку з ЕОМ верхнього рівня або для підключення нестандартного периферійного устаткування.

- модулі оперативного запам'ятовуючого пристрою (ОЗП), що служать для зберігання управляючих програм і змінних даних;

- модулі постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП), що служать для зберігання операційної системи і констант параметрів робота;

Рис.5.4 Структурна схема МП системи управління «Сфера-36»

- модуль аналогового вводу (МАВ), який використовується при запуску РТК для цілей початкової установки нулів датчиків зворотного зв'язку;

- модуль вводу-виводу (МВВ), що здійснює зв'язок з блоками вводу-виводу релейних сигналів управління електроавтоматикою і технологічним устаткуванням РТК. Частина входів-виходів задіяна для зв'язку з кнопочним пультом і індикаторною панеллю.

- модуль зв'язку (МЗ), який здійснює зв'язок магістралей МА1 і МА2.

До магістралі МА2 підключаються периферійні процесори пристрою управління – модулі процесорів приводів (МПП) на базі К1801.

Всього в системі управління «Сфера-36» шість МПП, проте конструкція системи дозволяє під'єднати до магістралі МА2 ще два МПП, які можуть бути використані для розширення функціональних можливостей системи.

З модулем процесора приводу (МПП) сполучений модуль управління приводом (МУП).