Katedra Automatyzacji

Transkrypt

1 Polit echnik a Lubelsk a, Wydział Mechaniczny Katedra Automatyzacji ul. Nadbystrzycka 36, Lubl i n tel./fax.:(+48 81) e-mai l :automat@pol l ub.pl; wm.ka@pol l ub.pl LABORATORIUM PODSTAW ROBOTYKI Instrukcja do ćwiczenia nr R0 STEROWANIE MANIPULATOREM PNEUMATYCZNYM Z WYKORZYSTANIEM STEROWNIKA PLC Wydział Mechaniczny Sala 406

2

3 I. Cel ćwiczenia Celem dydaktycznym ćwiczenia jest zapoznanie z podstawami programowania sterowników PLC w języku diagramu drabinkowego. Ćwiczenie ma także przybliżyć budowę oraz działanie podstawowych napędów pneumatycznych stosowanych w układach mechatronicznych. Celem praktycznym ćwiczenia jest napisanie programu (programów) dla sterownika PLC sterującego trzyosiowym manipulatorem pneumatycznym, realizujących sterowanie manualne oraz półautomatyczne. UWAGA! Należy zapoznać się z opracowaniem pt. A0/R0 Wprowadzenie do układów przełączających oraz budowy i programowania sterowników PLC II. Stanowisko ćwiczeniowe Schemat stanowiska ćwiczeniowego przedstawiono na rys. 1. W skład stanowiska wchodzą: 3-osiowy manipulator pneumatyczny z chwytakiem (rys. 2.), programowalny sterownik logiczny (PLC), pulpit sterowania ręcznego (rys. 4.), komputer z programem edytora diagramu drabinkowego. Obiektem sterowania jest manipulator pneumatyczny zbudowany z trzech elementów napędowych połączonych szeregowo: oś wahadłowa A w podstawie manipulatora o zakresie ruchu ok. 140stopni (pionowa oś obrotu), umieszczona na osi A pozioma oś liniowa X, o zakresie ruchu ok. 400mm, zamocowana do ruchomego elementu osi X pionowa oś liniowa Z o zakresie ruchu ok. 100mm. Na ruchomym elemencie osi Z zamontowany jest chwytak szczękowy. Elementami wykonawczymi każdej z 3 osi są siłowniki pneumatyczne dwustronnego działania rys. 3. Ruch wahadłowy osi A realizowany jest przez zamianę ruchu postępowego tłoczyska siłownika na ruch obrotowy poprzez przekładnię złożoną z listwy zębatej i koła zębatego. Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja ) 1

4 PC Pulpit sterowniczy PLC Sterownik --24V ~220V Manipulator Rys. 1. Schemat stanowiska ćwiczeniowego. Sprężarka Sposób przepływu sprężonego powietrza do/z cylindrów siłowników dwustronnego działania ustalają elektropneumatyczne zawory rozdzielające typu 5/2 rys. 3. (w skrócie: rozdzielacze elektropneumatyczne). Zmiana położenia suwaka rozdzielacza wymuszana jest przez dwie cewki elektromagnesów, przy czym żadne z położeń suwaka nie jest wyróżnione (tzw. rozdzielacz bistabilny). Szczęki chwytaka napędzane są siłownikiem jednostronnego działania ze sprężyną powrotną rys. 3. Siłownikiem steruje rozdzielacz elektropneumatyczny typu 3/2. Położenie suwaka wymuszane jest jedną cewką oraz sprężyną powrotną (rozdzielacz monostabilny). Przepływem prądu w każdej z siedmiu cewek rozdzielaczy steruje sterownik PLC przez siedem wyjść typu przekaźnik elektromagnetyczny. Przyporządkowanie cewek do wyjść sterownika (przekaźników ozn. %Qx) przedstawiono schematycznie na pulpicie sterowania ręcznego rys. 4. (np. cewką rozdzielacza wysuwającą ramię steruje przekaźnik %Q6). Oś wahadłowa A oraz liniowa X wyposażone są elektromechaniczne wyłączniki drogowe (mikrowyłączniki). Zajęcie przez ruchomy element osi pozycji krańcowej powoduje zamknięcie styku elektrycznego odpowiedniego wyłącznika (dwa wyłączniki na każdej z osi). Styki wyłączników pobudzają odpowiednie wejścia sterownika PLC rys. 4. (np. styk wyłącznika krańcowego ramię schowane pobudza cewkę przekaźnika wejściowego %I1). 2 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja )

5 Na pulpicie sterowania ręcznego umieszczono sześć przycisków monostabilnych oraz jeden przełącznik obrotowy bistabilny rys. 4. Wszystkie przyciski napędzają styki elektryczne typu zwiernego (normalnie otwarte). Obrót przełącznika w prawo także zamyka styk zwierny. Zamknięcie styku powoduje pobudzenie cewki odpowiedniego przekaźnika wejściowego %Ix w sterowniku PLC (np. naciśnięcie przycisku WYSYŃ powoduje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika wejściowego %I9 patrz opis pulpitu na rys. 4.). Komputer na stanowisku wyposażony jest w oprogramowanie narzędziowe LOGICMASTER 90 służące do edycji programu w języku diagramu drabinkowego dla sterowników GE FANUC serii 90 Micro. Program umożliwia także kompilację programu, przesłanie go do pamięci sterownika oraz monitorowanie jego działania. Z X A Rys. 2. Trzyosiowy manipulator pneumatyczny. Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja ) 3

6 Rys. 3. Schemat układu pneumatycznego 3-osiowego manipulatora z chwytakiem. Rys. 4. Pulpit sterowania ręcznego manipulatorem. 4 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja )

7 III. Przebieg ćwiczenia 1. Uruchom komputer. W oknie głównym programu narzędziowego LOGIMASTER 90 SOFTWARE naciśnij przycisk F1 Logicmaster 90 Programmer Package. 2. Utwórz nowy projekt (folder) dla twojego programu skorzystaj z pomocy instrukcji na stanowisku (rozdziały 4.1 i 4.2). 3. Zaprogramuj sterownik PLC w taki sposób aby przełącznik obrotowy CHWYTAK sterował pracą chwytaka manipulatora (przełącznik obrócony w prawo ma zamykać szczęki chwytaka) skorzystaj z pomocy instrukcji na stanowisku (rozdziały 4.4 i 4.6). Przetestuj działanie urządzenia. 4. Rozszerz program o możliwość ręcznego sterowania (przyciskami) dwiema osiami manipulatora: OBRÓT W LEWO OBRÓT W PRAWO oraz SCHOWAJ WYSUŃ. Przetestuj działanie urządzenia. UWAGA! Do dodania każdego nowego szczebla diagramu użyj każdorazowo przycisku F1 INSERT (edytor nie zaakceptuje więcej jak jednego szczebla narysowanego po jednokrotnym naciśnięciu F1 INSERT). 5. Zmodyfikuj program tak, aby przyciski OBRÓT w LEWO oraz OBRÓT W PRAWO sterowały manipulatorem tylko wtedy gdy ramię (oś X) jest całkowicie wsunięte (schowane). W ten sposób obsługa manipulatora będzie bezpieczniejsza. Zmniejszą się także siły działające na elementy tłumiące uderzenia ramienia robota przy osiąganiu pozycji krańcowych po obrocie. Przetestuj działanie urządzenia. UWAGA! 6. Przyjmując następującą interpretację: stan przekaźnika elektromagnetycznego opisuje zmienna logiczna oznaczona tak jak przekaźnik (np. %Q8 ), przy czym: przez cewkę nie płynie prąd %Q8=FAŁSZ, przez cewkę płynie prąd %Q8=PRAWDA; zapisz w sprawozdaniu relację (równanie) pomiędzy zmiennymi: %Q8, %I7, %I1, którą zakodowałeś w odpowiednim szczeblu diagramu drabinkowego (patrz twój diagram). 7. Zmodyfikuj program tak, aby przycisk opisany GÓRA powodował obrót ramienia w lewo zawsze, bez względu na to czy ramię jest wsunięte czy nie (przycisk OBRÓT w LEWO ma działać tak jak do dotychczas). Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja ) 5

8 8. Analogicznie do 6. przycisk opisany DÓŁ ma obracać ramię w prawo zawsze, bez względu na to czy ramię jest wsunięte czy nie (przycisk OBRÓT w PRAWO ma działać tak jak do dotychczas). 9. Zapisz relację (równanie) pomiędzy zmiennymi: %Q8, %I7, %I1, %I10, którą zakodowałeś w odpowiednim szczeblu diagramu drabinkowego (patrz twój diagram). 10. Zmodyfikuj program, tak aby chwytak zamykał/otwierał się samoczynnie zgodnie z opisem: jeżeli przełącznik obrotowy CHWYTAK jest obrócony w lewo, to wtedy chwytak pozostaje otwarty tzn. brak zezwolenia na pracę automatyczną chwytaka, jeżeli przełącznik obrotowy CHWYTAK jest obrócony w prawo (zezwolenie na pracę automatyczną), to: o chwytak zamyka się samoczynnie gdy ramię robota zajmie jednocześnie krańcowe pozycje w prawo i wysunięte (automatyczne pobranie części z zasobnika w tej pozycji), oraz o chwytak otwiera się samoczynnie gdy ramię robota zajmie jednocześnie krańcowe pozycje w lewo i wysunięte (automatyczne wypuszczenie części ze szczęk w tej pozycji). Wskazówka: możesz potraktować przekaźnik wyjściowy %Q2 jako bistabilny (z cewką Set oraz Reset). 11. Zrealizuj zadanie 9. bez użycia przekaźnika bistabilnego. Wskazówka: wykorzystaj styk zwierny przekaźnika %Q2 do samopodtrzymania prądu cewki tego samego przekaźnika %Q Przerysuj utworzony diagram drabinkowy do sprawozdania. 13. Zaprogramuj sterownik tak (nowy program), aby po obróceniu przełącznika CHWYTAK w prawo, manipulator automatycznie oraz cyklicznie przenosił części z wirtualnego zasobnika i odkładał je po przeciwnej stronie (pozycje zasobnika i zwolnienia części tak jak w zadaniu 10.). 6 Opracował dr Paweł Staczek (ostatnia aktualizacja )