Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
51
этом запись конкретного совмещенного перемещения по
степеням подвижности выполняется одновременным нажатием
нескольких клавиш (от 1 до 23) на пульте управления и затем
нажатием клавиши 26. Во избежание накладки нескольких
программ целесообразнее записать совмещенный рабочий цикл в
новую, т.е. переключателем “Номер программы” изменить
цифру.
7. Замер времени совмещенного рабочего цикла
выполняется по структуре, представленной в п. 5.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Основные системы ПР РФ-202 М.
2. Достоинства модульного принципа построения робота.
3. В чем суть режима обучения?
4. Что такое рабочий цикл ПР и как он составляется?
5. Что такое совмещенный рабочий цикл робота, как он
строится и чем отличается от обычного?
6. Что больше: время совмещенного рабочего цикла или
обычного?
7. Почему существует разница во времени совмещенного
цикла и обычного?
8. Как рассчитывать цикловую производительность робота,
и какие факторы на нее влияют?
9. Расскажите о последовательности пуска ПР.
10. Поясните функциональное назначение клавиш ручного
пульта управления робота.
11. Расскажите, как реализовать режим обучения на
ПР РФ – 202М.
12. Расскажите, как запустить робота в автоматическом
режиме работы.
13. Представьте предложения по возможному исполь-
зованию ПР РФ-202 М для автоматизации химикотехнологических процессов.
52
Лабораторная работа № 5.
Принцип работы системы управления
промышленного робота РФ-202 М
Цель работы: изучить устройство и принцип работы
системы управления ПР РФ-202М.
Теоретические сведения
В общем случае можно выделить две основные функции
систем управления: во-первых, выработка сигналов для
управления приводами исполнительного устройства (например,
манипулятора), во-вторых, организация общения с внешним
миром (технологический и производственный процессы,
технологическое оборудование, оператор и т.д.), на различном
интеллектуальном уровне и в различной форме. Очевидно, чем
более сложны и богаче функциональными возможностями
исполнительная и информационная системы робота, тем более
сложной и совершенной должна быть его система управления.
Системы управления ПР подразделяются на три вида:
программные, адаптивные и интеллектуальные.
Программное управление - это автоматическое управление
по заранее введенной управляющей программе. Различают
четыре вида программного управления: цикловое, позиционное,
контурное и комбинированное. Цикловое управление наиболее
простое, обеспечивающее двухточечное позиционирование по
каждой степени подвижности при помощи, например, упоров,
расположенных в крайних положениях механизмов перемещения
исполнительного устройства.
Цикловые системы управления дешевы, надежны, однако
роботы, работающие с данными системами управления, обладают
ограниченными технологическими возможностями,
обусловленными минимальным количеством точек
позиционирования, а также невозможностью выполнения
операций со сложными траекториями перемещения.
53
При позиционном управлении обеспечивается от
нескольких десятков до нескольких сотен точек
позиционирования по каждой степени подвижности.
Технологические возможности ПР с позиционным управлением
значительно выше, чем с цикловым, однако позиционное
управление не обеспечивает регулировку траектории движения
между точками позиционирования, что затрудняет плавность
движения.
Контурное управление организует перемещение
манипулятора ПР по непрерывной траектории с
программируемой скоростью. Роботы с контурным управлением
обладают наибольшей универсальностью и более широкими
технологическими возможностями. К недостаткам можно отнести
высокую стоимость и сложность контурных систем управления.
Комбинированные системы программного управления
оптимально сочетают цикловые, позиционные и контурные виды
управления и являются наиболее перспективными при решении
сложных многомерных манипуляционных задач.
Адаптивное управление обладает большими
технологическими возможностями, чем программное.
Адаптивное управление основывается на различных системах
очувствления, позволяющих определить положение,
конфигурацию, размеры и другие особенности объектов
манипулирования и окружающей среды. Системы адаптивного
управления, как правило, реализуются на базе микроЭВМ. При
использовании роботов с адаптивные управлением отпадает
необходимость в сложных технологических приспособлениях для
ориентирования, базирования и т.п. объекта производства,
упрощается и ускоряется переход на выполнение новых
операций.
Интеллектуальное управление (ПР с искусственным
интеллектом) отличается от адаптивного способностью не только
обрабатывать информацию, но и поглощать, накапливать и
использовать различные типы знания. Роботы с искусственным
интеллектом способны понимать язык и вести диалог с
человеком, формировать в себе модель внешней среды с той или
54
иной степенью детализации, распознавать и анализировать
сложные ситуации, формировать понятия, планировать
поведение, строить программы функционирования
исполнительного устройства и осуществлять их надежную
отработку.
В зависимости от метода программирования, т.е. способа
ввода информации в устройство управления, последние можно
разделить на три подгруппы: системы управления с внешним
программированием (аналитическим), с программированием в
режиме обучения и самообучения.
При аналитическом программировании управляющая
программа рассчитывается аналитически, например, с помощью
ЭВМ. Этот метод применяется, когда затруднено получение
полной информации о положении робота в процессе обучения,
когда обучение со стороны оператора сказывается очень
трудоемким и когда невозможно присутствие оператора при
программировании.
При программировании в режиме обучения манипулятор
перемещается с запоминанием системой управления всех
движений. Данный метод является наиболее простым и
распространенным. В зависимости от степени участия оператора
он может быть обеспечен ручным, полуавтоматическим и
автоматическим способом обучения. При ручном способе
обучения оператор непосредственно участвует во всех этапах
программирования (формирование программы, преобразование
информации, ввод информации в устройство управления,
фиксации информации). При полуавтоматическом - оператор
обеспечивает только формирование программы и преобразование
информации. Ввод информации осуществляется устройством
управления по сигналу оператора. Фиксация информации
обеспечивается конструкцией запоминающего устройства. При
автоматическом способе программирования оператор только
осуществляет ввод в ЭВМ исходных данных для составления
программы.
Программирование самообучением применимо в ПР с
развитыми сенсорными устройствами и адаптивным
55
управлением. В режиме самообучения возможны два варианта
программирования: с частичным и полным обучением. С
частичным самообучением оператор вырабатывает отдельные
элементы программы в реальном времени и сообщает их роботу
для определения периодов его работы. Остальную часть
программы ПР выполняет автономно, ориентируясь во внешней
например технологической обстановке на основании
информации, получаемой от сенсорных устройств. При
программировании с полным самообучением устройство
управления ПР формирует рабочие программы с помощью
систем автоматического программирования в реальном времени
без участия оператора. Информацию о внешней технологической
обстановке, так же как и в предыдущем варианте, робот получает
от сенсорных устройств.
Один из первостепенных показателей, характеризующих
значимость системы управления ПР, является объем памяти. В
зависимости от характера химико-технологического процесса
система управления робота должна обеспечить запоминание и
обработку различного вида и объема информации. Наряду с
традиционными единицами объема памяти, такими как "Бит",
"Байт" и т.д., в робототехнике используются и специальные,
например кадры. Кадры - это отдельные элементы программы,
состоящие из отдельной группы команд и адресов, по которым
выполняются эти команды, и обеспечивается проверка
исполнения.
В зависимости от объема памяти системы управления
роботов можно подразделить на три группы; с малым, средним и
большим объемом памяти. Малый объем памяти до 100 кадров
характерен цикловым и позиционным видом управления с
небольшим количеством точек позиционирования. Средним
объемом памяти от 100 до 600 кадров обладают позиционные и
контурные виды управления, большим - свыше 600 кадров развитые контурные виды, а также адаптивные системы
управления ПР. Чем больше объем памяти устройства
управления роботом, тем выше его возможности.
56
При роботизации химико-технологических процессов
общее руководство роботизированных участком, как правило,
возлагается на устройство управления ПР. С его помощью
осуществляется: управляющее воздействие на оснащение и
периферийное технологическое оборудование, совмещенное с
роботом; связь с ЭВМ более высокого уровня и другими
системами управления; обеспечивается последовательность
выполнения операций робота и периферийного оборудования;
согласованность действия системы "Робот-оборудование" и т.п.
Чем большим количеством внешних команд располагает ПР, тем
более сложным химико-технологическим процессом он может
управлять. В зависимости от количества внешних команд
системы управления делятся на три группы: с малым, средним и
большим их числом. С малым - до 15 команд оснащаются
цикловые системы управления, со средним - от 15 до 60 позиционные, с большим - выше 60 - контурные, реже с развитым
позиционным управлением.
ПР РФ-202М снабжен системой управления СУ-202М. Она
реализуется на принципах циклового программного управления,
имеет семь каналов связи с внешним периферийным
оборудованием (малое число внешних команд) и обеспечивает
запись десяти программ. Устройство управления СУ-202М
состоит из следующих основных систем:
- узел задания программы (УЗП) предназначен для управления и
программирования манипулятора в режиме обучения, а также
задания режимов работы СУ и индикации состояния
манипулятора;
- узел обучения 1 (У01) служит для обработки сигналов с
органов управления панели управления;
- модуль памяти (МП) предназначен для записи, хранения и
выдачи информации (рис. 9);
- узел обучения 2 (УО2) предназначен для записи информации,
полученной при обучении, и стирания информации из
запоминающего устройства;
57
- узел адреса (УА) предназначен для выработки текущего кода
адреса, хранения кода адреса и его перезаписи;
- узел координат (УК) предназначен для усиления сигналов
управления клапанами, поступающих из запоминающего
устройства СУ;
- узел сравнения (УС) предназначен для сравнения кода числа,
выбранного из запоминающего устройства, соответствующего
координатам, с сигналами датчиков положения, установленных
на подвижных звеньях манипулятора. В случае равенства УС
формирует сигнал конца отработки по координатам;
- узел коммутации (УКО) предназначен для установки
соответствующей компоновки манипулятора в зависимости от
состава входящих в компоновку модулей;
- узел отработки команд (УОК) предназначен для приема
отраженных команд и выработки сигнала конца отработки по
координатам;
- узел выдачи команд (УВК) предназначен для усиления
сигналов управления реле команд;
- узел реле команд (УРК) предназначен для выдачи команд на
технологическое оборудование сухими контактами реле;
- узел отработки ориентирующих координат (УООК)
предназначен для формирования сигнала конца отработки
ориентирующих движений манипулятора;
- узел поиска программ (УПП) предназначен для поиска
программы (адресного слова программы) в запоминающем
устройстве СУ робота РФ-20 2М (рис. 11);
- узел выбора программы (УВП) предназначен для анализа и
обработки сигналов с оборудования при запросе программы;
- узел отработки программы (УОП) предназначен для
последовательной отработки программы.
В режиме обучения информация о необходимых
перемещениях манипулятора набирается на пульте управления и
формируется в СУ в управляющее слово (табл. 1).
58
Вид управляющего слова
1 ... 11 12 ... 18 19 ... 22 23 24 25
Таблица 1
Команды,
необходимые для
движения
манипулятора
Команды на
периферийное
технологическое
оборудование
Номер
программы и
выдержка
времени по
степеням
подвижности
Программы
начала
Программы
конца
Программы
занятости
В зависимости от признака слова, записываемого в 23-й
разряд, слова могут быть двух типов (рис. 10): 1-й – адресное
слово (признак слова - 1); 2-й - координатное слово (признак
слова - 0). Адресное слово определяет начало и номер
программы, а координатные слова составляют массив
программы. Соответствующие значения слова и управляемых
координат приведены в табл. 1, 2. Как видно из табл. 1, 2, робот
РФ-202 М имеет до 2 управляемых координат, каждая из которых
может принимать два значения. Данная информация
записывается с 1-го по 2-й разряд структурного слова с пульта
управления при обучении. В разряды с 12-го по 18-й
записываются команды на периферийное технологическое
оборудование, функционально совмещенное с роботом.
Описанные команды задаются нажатием семи клавиш
"КОМАНДЫ”, расположенных вертикально на панели
управления. Например, "1", записанная в 12-й разряд
соответствует первой команде, записанная в 13-й разряд - 2-й и
т.д. В разрядах с 19-го по 22-й в первом слове программы
формируется ее номер, а в следующих словах - выдержка
времени, осуществляемая нажатием клавиш "ТАЙМЕР” и
введения необходимого значения коэффициента
масштабирования. В 23-м разряде записывается 1, если слово
программы первое, т.е. адресное, и соответственно 0 , не является
первым, фактически - координатное. В разряде 24-м последнего
59
слова программы записывается признак программы, т.е. - 1, а в
Левая рука
11 МГП левый
–
линейное движение н
а
зад
Датчик
0
МГП левый
–
линейное движение вп
е
редДат
чик21
МГП левый
-
поворот влево
Датчик0 МГП левый
-
поворот вправо
Датчик31
МЛД 1
-
линейное движение вверх
Время
0
МЛД I
-
линейное движение вниз
Время
41 МГП
–
ротация влево
Время
0
МГП
-
ротация вправо
Время
51 ЗУ– сжатие
Время
0
ЗУ- разжатие
Время
Правая рука
61 МГП правый
–
линейное движение н
а
задДат
чик0 МГП правый
-
линейное движение вп
е
редДат
чик71
МГП правый
-
поворот влево
Датчик0
МГП правый
–
поворот вправо
Датчик81
МЛД 2
-
линейное движение вверх
Время
0
МЛД 2
-
линейное движение вниз
Время
91 МГП
-
ротация влево
Время
0
МГП
–
ротация вправо
Время
101 ЗУ- сжатие
Время
0
ЗУ– разжатие
Время
Колонна
111 МП/- линейное движение вниз
Датчик0 МП/- линейное движение вверх
Датчик
остальных словах - 0. В разряде 25 записывается признак
занятости: если заносим 1 - в слове записана информация, если 0 - она отсутствует. Код слова с 1-го по 18-м разряд формируется
в узлах обучения У01, с 19-го по 22-й, а также 23-й, 24-й и 25-й
разряды - в У02. Управляющие слова записываются в
запоминающее устройство МП в виде пакета программ (табл. 2).
Таблица 2
Значение разряда и вида перемещения манипулятора
Номер и
значение
разряда
Перемещения манипулятора по степеням
подвижности
Примечание
60
Á3
6
Á
2
1
À
8
Рис. 9. Структурная схема модуля памяти (МП): 1 - регистр
адресов; 2 – блок адресной выборки; 3 – дешифратор адреса;
4 – запоминающее устройство; 5 – информационный регистр;
6, 7 – блоки усилителей считывания и записи; 8 – блок управления
памятью
.
4
.
.
3
Á2À2
À1
7
À3
À4
5
Á3
Á1
Узел (ОУ1 ) состоит из системы триггеров, ряда логических схем
и формирователей импульсов. Триггеры, собранные на
полупроводниковых элементах, обеспечивают запоминание
сигналов, подаваемых на подвижные звенья манипулятора в
режиме обучения. Логические схемы, собранные также на
полупроводниковых элементах, осуществляют логическую
функцию "или" для кода числа от 1-го до 18-го разрядов.
Формирователь импульсов выполнен в виде электрической
схемы на базе полупроводниковых элементов, двух
сопротивлений и ряда конденсаторов и предназначен для
получения одинарного импульса, а также повышения
помехоустойчивости устройства управления. Узел ОУ1
осуществляет обработку сигналов, поступающих из узла задания
программ (УЗП).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]