Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
131
1
2345678
Рис. 24. Лабораторная установка УРТК
Манипулятор представляет собой устройство из трех
взаимно перпендикулярных модулей, установленных на
основании, и поворотной головки. Привод на ходовые винты и
поворотную головку осуществляется через поводковую муфту.
Робот имеет 5 степеней подвижности (рис. 24), 4 степени
подвижности (Пх, Пу, Пz, Вz) - переносные и 1 степень
подвижности (В°y) – ориентирующая, перемещение по которым
осуществляется с помощью электродвигателей ДПР 1.5Р.
132
Рис. 25. Структурно-функционально-кинематическая схема УРТК
Степенью подвижности робота называется его
способность совершать в пространстве перемещения вдоль либо
вокруг одной из выбранных осей координат. По характеру
перемещения степени подвижности робота подразделяются на
региональные (координатные, переносные) и локальные
(ориентирующие), а по виду движения – на вращательные и
возвратно-поступательные. При этом переносные степени
подвижности робота организуют его возвратно-переносные
перемещения по осям X, Y, Z и вращательное перемещение
вокруг оси Z (рис. 25). Ориентирующая степень подвижности
выполняет вращательное движение вокруг оси Y и переводит
рабочий орган в режим захвата изделия или выполнения
технологической операции (сверление). Приводы робота имеют
редукторы и червячные передачи от двигателя к исполнительным
органам.
133
Рабочий орган - составная часть исполнительного
устройства (манипулятора) для непосредственного выполнения
технологических операций и (или) вспомогательных переходов.
Рабочий орган робота выполняется в виде захватного устройства,
технологического инструмента (в нашем случае в виде
сверлильного патрона) и различных приспособлений.
Технологическая операция представляет собой процесс
сверления. Ориентирующая степень подвижности перемещает
рабочий орган в положение схвата или сверлильного патрона.
Схват - механическое захватное устройство, удерживающее
предмет производства за счёт механического перемещения
«пальцев». Захват изделия осуществляется механическим
захватным устройством, состоящим из электромагнита, системы
рычагов и двух рабочих элементов («пальцев»): при подаче тока
на обмотку электромагнита происходит втягивание
механического сердечника. При этом осуществляется
перемещение рычагов, приводящее в поступательное движение
рабочие элементы навстречу друг другу, которые и захватывают
изделие. Установка для сверления состоит из электродвигателя
ДПР1.5Р, на валу которого закреплен цанговый патрон для
крепления сверла.
Манипулятор обладает определенным уровнем модульной
компоновки и в зависимости от количества, вида и расположения
модулей относительно друг друга имеет различный вид (рис. 26).
Обобщенная структурная схема управления в РТК,
отображающая взаимосвязь внешней технологической среды
(например, смежного автоматизированного оборудования) и
системы управления ПР, представлена на рис. 27.
Представленная структурная схема содержит следующие
основные модули: управляющий, программно-задающий,
информационный, исполнительный. Под модулем следует
понимать устройство, обладающее функциональной полнотой и
конструктивной завершенностью. Управляющий модуль системы
выполняет операционно-логические и вычислительные функции
134
обработки информации, в частности, анализ сигналов внешней
обстановки управления, принятие решения, формирование
выдачи управляющих воздействий и т. д.
Программно-задающий модуль обеспечивает запись,
хранение и выдачу информации, содержащей алгоритмы
управления, управляющей программы и др.
Рис. 26. Характерные расположения модулей УРТК
135
Информацион-
ный модуль
Управляющий
модуль
Программно-
задающий
модуль
Рис. 27. Обобщенная структурная схема управления в РТК
Исполнитель-
ный модуль
Информационный модуль обеспечивает прием информации
о текущем состоянии манипулятора и технологического
оборудования с помощью измерительной системы и узлов приема
дискретных сигналов реакций и состояний объекта управления.
Исполнительный модуль включает в себя узлы формирования
управляющих воздействий на объект управления. Характер
воздействий определяется типом управляемого привода, числом
координат манипулятора, а также видом и числом
технологических дискретных команд управления.
136
Для рассматриваемого класса систем управления
сложился основной функциональный состав, который в
обобщенном виде может быть описан следующим образом:
- число управляемых координат — 3—8;
- объем памяти программ (кадров) — 100—1500;
- число технологических команд обмена информацией с
внешним оборудованием — 15—128;
- тип привода — следящий или дискретный;
- сопряжение с аналоговыми, кодовыми, фазовыми датчиками
положения;
- наличие нескольких программ (или подпрограмм);
- развитые средства контроля и диагностики, возможность
сопряжения с другими средствами управления и т. д.
Информационно-вычислительные возможности таких систем
различны и определяются областью применения.
Реализация приведенных выше технических
характеристик позиционно-контурных систем управления может
быть осуществлена принципиально двумя методами,
отличающимися способами обработки геометрической
информации (последовательная или параллельная обработка
координатных перемещений), поступающей от манипулятора.
Запоминающее устройство, хранящее управляющую программу,
записанную с помощью схемы обучения, последовательно кадр
за кадром по сигналам из блока управления выдает через
регистры буферной памяти геометрическую информацию на
схему сравнения, а технологическую — в блок технологических
команд. Схема сравнения по результатам обработки заданной
информации и текущей информации, получаемой из
измерительной системы (преобразователь сигналов датчика,
счетчик), формирует величину сигнала рассогласования,
поступающего в блок управления приводом для осуществления
движения манипулятора по данной координате с заданной
скоростью. В зависимости от используемых типов датчиков
состав узлов измерительной системы видоизменяется.
Используемые типы приводов (электрические,
электрогидравлические и др.) видоизменяют блок управления
137
приводом. Для повышения функциональных возможностей таких
систем становится целесообразным использование единого
запоминающего устройства, цифровой схемы сравнения и т. д.
Разработанная система построена по принципу
синхронного микропрограммного автомата управления (МПА) с
конечным числом состояний и жестким циклом управления. Они
оперируют с информационными словами (слово – единица
измерения информации в машинном понимании) длиной в 2
байта по 8 бит (технически бит реализует одноразрядное
устройство для хранения одного из значений 0 – 1). Как
восьмиразрядная единица измерения байт может в каждом
разряде содержать либо 0 либо 1. Следовательно, максимальное
значение, хранимое одним байтом, есть 111111112 = FF16 = 25510.
Посредством последовательного интерфейса COM-порта
(ЭВМ) организуется передача данных (команда – операция,
записанная на доступном ЭВМ языке с указанием используемых
операций. Иначе говоря, команда – закодированная операция) бит
за битом. По последовательно-параллельному преобразователю
данные поступают на выход параллельного порта и на
исполнение. Параллельный интерфейс - устройство,
организующее передачу данных одновременно группами битов.
Количество битов, участвующих в единичной посылке,
определяется разрядностью интерфейса. Так, 16-разрядный за
один цикл передает 2 байта информации.
Для связи системы управления (ПЭВМ) с манипулятором
в лабораторной установке используется интерфейс,
разработанный на базе БИС КР580ВВ55. Микросхема
КР580ВВ55 представляет универсальную программнопрограммируемую интерфейсную БИС, с помощью которой
возможна организация обмена в параллельном формате
практически с любым периферийным оборудованием. Она
размещена в пластиковом корпусе с 40 выводами, потребляет
мощность 350 мВт и требует напряжения питания 5 В.
Микросхема может быть использована для организации
синхронного и асинхронного обмена, обмена в режиме
прерывания программы.
138
В состав БИС входят три 8-разрядных канала (буферных
регистра) ШКН1, ШКН2, ШКНЗ и схема управления с регистром
управляющего слова. Обмен информацией между каналами
ввода-вывода и шиной данных микропроцессорной системы
производится через двунаправленную шину ШД [0 – 7] и буфер
данных в соответствии с сигналами на входах ЧТ, ЗП, ВМ, а
также сигналами А[0], А[1], определяющими адрес (номер)
канала ввода-вывода.
Перед началом работы программным способом путем
передачи в БИС специальных команд инициализации
назначаются режимы работы каждого из каналов (табл.3).
Последующее обращение к каналам ввода-вывода
осуществляется командами IN (ВВОД) и OUT (ВЫВОД). Однако
возможно построение микропроцессорных систем, в которых
обращение к каналам производится как к ячейкам памяти.
Таблица 3
Управляющие сигналы БИС КР 580 ВВ55
Обозначение Наименование Функциональное значение и
условия возникновения
ВМ Выбор микросхемы Разрешение работы БИС. При
отсутствии сигнала (высокий
уровень) выводы шины данных
ШД [0-7] находятся в состоянии с
высоким выходным
сопротивлением
A[0], A[1] Адрес, разряд 0
Адрес, разряд 1
ЧТ Чтение Чтение данных из БИС КР 580
ЗП Запись Запись байта данных в БИС КР
СБР Сброс Сброс БИС КР 580 ВВ55. При
Обращение к одному из трех
каналов или регистру
управляющего слова
ВВ55 на шину данных ШД [0–7]
580 ВВ55 с шины данных ШД
[0–7]
этом все регистры, включая
регистр управляющего слова,
устанавливаются в нулевое
состояние. Все каналы
переводятся в режим ввода
139
В случае обращения по команде ввода-вывода при наличии на
старших разрядах ША [2–15] шины адреса нужного сочетания
сигналов на входе ВМ БИС КР580ВВ55 с помощью внешнего
адресного дешифратора (ДШ) формируется сигнал низкого
уровня. Сигналы младших разрядов (А[0], А[1]) шины адреса
поступают на БИС непосредственно и адресуют регистры
каналов ШКН1, ШКН2, ШКНЗ или регистр управляющего слова
(табл. 3).
В процессе работы при необходимости изменения
структуры ввода-вывода в управляющий регистр
рассматриваемой БИС программным способом заносится
соответствующее управляющее слово (табл. 3). Содержимое
этого слова задает один из трех возможных режимов работы
каналов ввода-вывода: основного (режим 0); стробируемого
однонаправленного (режим 1), стробируемого двунаправленного
(режим 2). Хотя задание режимов для каналов ШКН1, ШКН2
осуществляется одной командой назначения режима, эти каналы
могут одновременно работать в различных режимах. При
изменении режима содержимое регистров каналов и триггеров
регистра состояния устанавливается в нуль. А – задающее
режимы работы каналов ввода – вывода КР 580 ВВ55; Б –
устанавливающее отдельные разряды канала ШКН3. При работе
в режиме 0 информация, поступающая на БИС КР580ВВ55 с ШД,
запоминается в буферном регистре соответствующего канала и
сразу же передается на его выходы (табл. 4). При вводе
информации данные с каналов ШКН1 – ШКНЗ записываются в
буферные регистры этих каналов без стробирования и далее при
поступлении сигнала ЧТ передаются на ШД. Обычно этот режим
используется для ввода и вывода медленно изменяющихся
данных или каких-нибудь постоянных значений. В режиме 0
направление передачи определяется отдельно для каждого из
каналов.
140
Таблица 4
Зависимость вида и направления передачи информации от управляющих
сигналов БИС КР580ВВ55
Сигнала на выходах
A[0] A[1] ЗП ЧТ ВМ
0 0 1 0 0 Данные ШКН1 => ШД [0-7]
1 0 1 0 0 Данные ШКН2 => ШД [0-7]
0 1 1 0 0 Данные ШКН3 => ШД [0-7]
0 0 0 1 0 Данные ШД [0-7] => ШКН1
1 0 0 1 0 Данные ШД [0-7] => ШКН2
0 1 0 1 0 Данные ШД [0-7] => ШКН3
1 1 0 1 0 Упр. слово ШД [0-7] => Регистр
- - - - 1 - Нет передачи
Вид
передаваемой
информации
Направление
передачи
информации
управляющего слова
Режимы работы каналов ШКН1 и ШКН2 могут быть заданы
независимо друг от друга. Канал ШКНЗ делится на две части
Р7-Р4 и РЗ–РО, режимы работы которых определяются
соответственно режимами работы каналов ЩКН1 и ШКН2, если
последние работают в режиме 1 или 2. Если каналы ШКН1 и
ШКН2 работают в режиме 0, каждая половина канала ШКНЗ
может работать как отдельный канал в режиме 0. Режим 0
позволяет организовать синхронный обмен информацией между
МП и внешними устройствами.
Режим 1 обеспечивает возможность организации
однонаправленной асинхронной передачи информации между
МП и внешними устройствами. При этом каналы ШКН1 и ШКН2
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]