ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2 Светосигнальное оборудование, применяемое на автоматизированном

производственном участке

Цель работы: ознакомиться с устройствами, применяемыми для визуального контроля текущего режима работы основного и вспомогательного технологического оборудования автоматизированного производства.

Технические средства и программное обеспечение:

1.IBM-PC или совместимый компьютер;

2.Операционная система Microsoft Windows;

3.Пакет офисных программ Microsoft Office;

4.Микроконтроллер Arduino.

5.Arduino IDE.

Теоретические сведения:

Светосигнальное оборудование (рис. 4) необходимо для организации системы светового оповещения на промышленных предприятиях.

Светосигнальное оборудование предназначено для создания промышленных систем управления оборудованием, предупреждения персонала и аварийной защиты.

Оборудование информирует о текущем состоянии рабочего оборудования и сигнализирует о возникновении внештатных ситуаций.

В общем виде светосигнальное оборудование предназначено для информационной, индикаторной и предупредительной сигнализации персоналу о текущем режиме работы автоматизированного оборудования.

Информационная сигнализация необходима для обозначения определенных рабочих зон, направления аварийных выходов и других указателей;

Индикаторная сигнализация позволяет отслеживать текущие состояния рабочего оборудования и рабочих зон;

Предупредительная сигнализация предупреждает о возможности возникновения опасности;

Аварийная сигнализация оповещает о возникновения опасной ситуации и требует немедленного принятия мер.

Для работы используют световые сигналы нескольких основных цветов, информирующих о различных состояниях:

красный – для сигнализации об опасности и тревоги, желтый – для привлечения внимания,

зеленый – для обозначения нормальных состояний оборудования и безопасных рабочих зон,

синий и белый цвета – для обозначения других состояний.

9

Светодиодная сигнальная колонна (рис. 4 а) служит для световой и звуко-

вой сигнализации состояния оборудования, подачи разрешительных или запрещающих световых сигналов и предупреждения персонала об аварийных и чрезвычайных ситуациях связанных с безопасной работой оборудования.

а) светосигнальные б) проблесковые

колонны маячки

Рис. 4. Наиболее распространенные виды светосигнального оборудования

Проблесковые маячки (рис. 4, б) бывают двух основных типов – стационарные и устанавливаемые на автотранспорт.

Стационарные маячки имеют степень защиты IP42 и предназначены для установки в производственных помещениях или местах, где отсутствует вероятность попадания на них струй и брызг воды. Проблесковые маячки питаются постоянным напряжением 12/24 Вольт или переменным напряжением 220 Вольт. В настоящее время имеются светодиодные маячки и маяки с лампами накаливания.

Световые маячки для установки на автотракторную технику обеспечиваю высокую степень защиты от воздействия окружающей среды и могут быть установлены как на спецтехнику, так и на производственное оборудование, работающее в сложных условиях окружающей среды или на улице.

Маячки проблесковые для спецтехники и улицы поставляются на 12…24 Вольт и 220 Вольт. Доступны для заказа приборы оранжевого (желтого) цвета, синего и красного.

Проблесковый маячок светодиодный или механический для автотранспорта в качестве источника света использует светодиоды, фарные, галогенные или стробоскопические лампы.

Светосигнальные лампы позволяют контролировать технологические процессы на производствах с помощью световой индикации.

Заградительные огни представляют собой важные средства обеспечения безопасности промышленных и не только объектов. В темное время суток использование заградительных огней в зонах использования воздушного транспорта необходимо.

10

Для работы с контроллерами Arduino в качестве светосигнального оборудования могут применяться светодиодные модули различного конструктивного устройства и исполнения. Общим для этих модулей является простота подключения и программирования.

в) модуль из трех светодиодов

Рис. 5. Основные виды светодиодных модулей, применяемых с контроллерами

Arduino

Подключаются такие модулю простым соединением устройства посредством проводов с контроллером. Программируются такие модули то же достаточно просто. Пример программы управления светодиодом рассмотрим ниже, на рис. 6.

Далее рассмотрим, как работает эта программа и какой будет результат её работы после прошивки контроллера.

Вначале идет блок работы с переменными, которая будет следить за тем, к какому цифровому порту подключен светодиод. В нашем случае это переменная LED и 10-ый портконтроллера,который можно изменитьна любой другой из13-ти.

int Led=10; // Определяем порт для подключения светодиода void setup() {

Serial.begin (9600); // подключаем монитор порта pinMode(Led, OUTPUT); // задаем режим работы порта

}

void loop() {

digitalWrite(Led, HIGH); // включаем светодиод delay(1000);

digitalWrite(Led, LOW); // выключаем светодиод

Рис. 6. Программа управления светодиодными модулями

11

Впроцедуре настройки (void setup) программы откроем доступ к монитору порта, в котором можно следить за текущим состоянием подключенного устройства и установим режим работы порта, которому подключен светодиод на вывод –

OUTPUT.

Впроцедуре настройки (void loop) программы происходит управление состоянием режимов работы подключенным оборудованием в зависимости от внешних условий или значений управляющих факторов. В нашем примере выполняется мигание светодиодом подачей питания (HIGH), задержкой текущего состояния (delay) и снятие питания (LOW). Временной интервал задается в миллисекундах.

Выполнение работы:

1.Ознакомится с устройством светодиодных модулей контроллеров Arduino

иосновами их программирования.

12

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 Серводвигатели и особенности программирования

Цель работы: ознакомиться с устройством и возможностями серводвигателей, применяемых для моделирования средств автоматизации производственных и технологических процессов.

Технические средства и программное обеспечение:

1.IBM-PC или совместимый компьютер;

2.Операционная система Microsoft Windows;

3.Пакет офисных программ Microsoft Office;

4.Микроконтроллер Arduino.

5.Arduino IDE.

Теоретические сведения:

Наиболее часто с контроллерами Arduino применяются серводвигатели типа SG90, которые предназначены для моделирования управляемого вращательного движения. При этом само движение может осуществляться в любую сторону на любой из углов работы серводвигателя, которые могут быть 900/1800, 2700 и 3600. Общий вид серводвигателя SG90 показан на рис. 7.

Рис. 7. Общий вид серводвигателя SG90

Сервопривод – это такой вид привода, который может точно управлять параметрами движения. Другими словами, это двигатель, который может повернуть свой вал на определенный угол или поддерживать непрерывное вращение с точным периодом.

Схема работы сервопривода (рис. 8) основана на использовании обратной связи (контура с замкнутой схемой, в котором сигнал на входе и выходе не согл а- сован).

13

Рис. 8. Конструктивное устройство сервопривода

В качестве сервопривода может выступать любой тип механического привода, в составе которого есть датчик и блок управления, который автоматически поддерживает все установленные параметры на датчике. Конструкция сервопривода состоит из двигателя, датчика позиционирования и управляющей системы.

У большинства сервоприводов связующим звеном между валом и внешними элементами является шестеренка, поэтому очень важно, из какого материала она сделана. Наиболее доступных вариантов два: металлические или пластмассовые шестерни. Вболеедорогих моделях можнонайти элементыизкарбонаидажетитана.

Рис. 9. Типы шестерен, применяемых в серводвигателях

Основной задачей таких устройств является реализация в области сервомеханизмов. Также сервоприводы нередко используются в таких сферах как обработка материалов, производство транспортного оборудования, обработка древесины, изготовление металлических листов, производство стройматериалов и другие. В проектах Arduino серво часто используется для простейших механических действий:

1)повернуть дальномер или другие датчики на определенный угол, чтобы измерить расстояние в узком секторе обзора робота.

2)сделать небольшой шаг ногой, движение конечностью или головой.

3)для создания роботов-манипуляторов.

4)для реализации механизма рулевого управления.

5)открыть или закрыть дверку, заслонку или другой предмет.

Далее рассмотрим значение проводов и техническую характеристику серводвигателя. Коричневый провод – земля (ground, подключается к пину GND на плате Arduino). Красный провод – питание +5 V (подключается к пину 5V на пл а-

14

те Arduino). Желтый провод – сигнал управления (подключается к цифровому пи-

ну Arduino).

Технические характеристики сервопривода SG90 (Micro Servo 9g ):

-рабочее напряжение: от 3V до 7.2V (Вольт).

-размеры устройства: 22mm x 11.5mm x 22.5mm.

-вес: 9 грамм.

-температура использования: от -30 до +60 0С.

Для управления серводвигателями вначале необходимо подключить библиотеку Servo, которая облегчает работу с различными сервоприводами и значительно упрощает программный код. Для программирования используется программное обеспечение Arduino.

#include <Servo.h>

Затем, объявляем сервопривод.

Servo myservo;

В разделе setup() назначаем пин управления сервоприводом. Здесь используем цифровой пин номер 9. Схема подключения серводвигателя SG90 показана на рис. 10.

Рис. 10. Схема подключения серводвигателя SG90

Выполнение работы:

1.Изучить назначение, устройство и технические характеристики серводвигателя SG90

2.Написать управляющую программу работой серводвигателя SG90 с индикацией текущего состояния с помощью светодиодных модулей.

15