Файл: Курсовая работа Устранение ошибки в мехатронной станции в процессе эксплуатации и возможность её оптимизации на плк.doc
Добавлен: 03.05.2024
Просмотров: 71
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Краевое государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
«Пермский авиационный техникум им. А.Д. Швецова»
Курсовая работа
Устранение ошибки в мехатронной станции в процессе эксплуатации и возможность её оптимизации на ПЛК
дисциплина: МДК 01.02
Преподаватель _______________________________________________ А. В. Басалаев
(подпись, дата)
Студент, гр. МХ-20-1 ___________________________________________ Е. С. Никишин
(подпись, дата)
2022
Содержание
Введение
Мехатроника является одной из ведущих областей промышленности и самой перспективной профессией в современном мире. Эта специальность оказывает огромное влияние на жизнь человека. Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях: станкостроение и оборудование для автоматизации технологических процессов; робототехника (промышленная и специальная); авиационная, космическая и военная техника; автомобилестроение (например, антиблокировочные системы тормозов, и т.д.
Так как наиболее полное развитие Мехатроника получила в Японии. Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году .Из Японии мехатроника распространилась по всему миру
В современной жизни человек уже использует роботов во всех сферах своей деятельности и в некоторых случаях уже не может без них обходиться. В большинстве своём роботы являются не заменимыми помощниками, но всё чаще они используются там, где человек справлялся без особого труда. С помощью роботов улучшается качество продукции, вытесняет старые технологии и повышает работоспособность производства и обеспечивает точность, надежность в изготовлении.
В большинстве случаев на производствах управление технологическими процессами лежит на программируемых логических контроллерах. Программируемые логические контроллеры является основой автоматизации технических процессов. Они имеют огромное множество видов, которые отличаются друг от друга показателями и могут применятся для автоматизации проектов различной степени сложности. Применение данных приборов осуществляет ускорение реализации проектов, значительно увеличивает жизненный цикл базовых производств и технологий, а в системах управления позволяет создавать проекты автоматизации открытого типа.
Анализ и характеристика предметной области
Цель мехатроники — создание качественно новых модулей движения, мехтронных модулей движения, интеллектуальных мехатронных модулей, а на их основе — движущихся интеллектуальных машин и систем.
Задача мехатроники как науки состоит в интеграции знаний из таких ранее обособленных областей, как прецизионная механика и компьютерное управление, информационные технологии и микроэлектроника. На стыках этих наук и возникают новые идеи мехатроники. Научно-техническое решение можно считать ’’истинно мехатронным”, если компоненты не просто взаимодействуют друг с другом, но при этом образованная система обладает новыми свойствами, которые не были присущи составляющим ее частям.
В определении мехатроники заявлено, что в ее основе лежит синергетическая интеграция составляющих элементов. Поэтому изучение принципов и приемов интеграции компонентов в мехатронных модулях и системах вплоть до вычисления числовых показателей "мехатронности" объекта является приоритетной научной задачей мехатроники. Следовательно, акцент на задачи синтеза представляется вполне логичным как соответствующий интеграционной направленности мехатроники.
CAD/САМ системами (или САПР), то есть системы автоматизированного проектирования.
САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные расчеты с помощью ЭВМ, исключая автоматизирование чертежных работ). Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня - для обозначения всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью компьютера.
САМ - Computer Aided Manufacturing. Программирование устройств ЧПУ станков с помощью CAD-систем отождествляют с понятием САМ (так называемые CAD/САМ системы). В иных случаях под САМ понимают применение ЭВМ в управлении производством и движением материалов.
CAQ - Computer Aided Quality Assurance. Определяет поддерживаемое компьютером обеспечение качества, прежде всего программирование измерительных машин.
САР - Computer Aided Planning - автономное проектирование технологических процессов, например, при подготовке производства.
CIM - Computer Integrated Manufacturing - взаимодействие всех названных отдельных сфер деятельности производственного предприятия, поддерживаемого ЭВМ.
Одной из основных задач, вставшей с появлением ЭВМ и оборудования с ЧПУ является сокращение времени подготовки управляющей информации и уменьшение вероятности ошибок.
Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, за счет автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.
Основная часть мехатронных систем основывается на применении ПЛК
ПЛК – это блочно-модульные микропроцессорные системы универсального и общего назначения, предназначенные для автоматизации в различных областях промышленности, техники и в сферах инженерной деятельности.
Аппаратный комплекс ПЛК конструктивно выполняется в виде единого модуля содержащего плату микропроцессорной системы с возможностью расширения через разъёмы локальной шины или сетевого интерфейса.
Расширительные модули входят в технический регламентированный состав устройств связи с объектом, осуществяют нормализацию и предобработку аналоговых и дискретных сигналов входа/выхода.
Микропроцессорная система ПЛК содержит:
-
Центральный процессор (чаще всего выполняющиеся на 32-разрадном процессорах) -
Память программ -
Блок ОЗУ -
Сетевой интерфейс -
Источник питания модуля ПЛК
Основное общепромышленное напряжение систем ПЛК контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА) составляет 24 В (V) постоянного тока (VDC)
Принцип функционирования логического контролера.
ПЛК контролирует состояние входов и вырабатывает определенные последоватьность программно-заданных действий, отражающиеся в изменение выходов.
Рабочий цикл ПЛК
Состоит из 8 фаз:
-
Начало цикла -
Чтение состояние входов -
Выполнение кода программы пользователя -
Запись состояния выходов -
Обслуживание аппаратных ресурсов ПЛК -
Монитор системы исполнения -
Контроль времи цикла -
Переход в начало цикла
Времени реакции ПЛК
Время реакции – это время прошедшее с момента изменения состояния системы до момента выработки соответствующей реакции.
Время реакции ПЛК зависит от распределения момента, возникновения события и начала чтения кода.
Если изменение входов произошло непосредственно перед фазой чтения кодов, то время реакции будет наименьшее и равным времени сканирования.
Если изменения значений входов происходит сразу после чтения входов, то время реакции будет наибольшим и равным удвоенному времени сканирования минус время одного чтения входов.
Время реакции ПЛК не превышает удвоенное время сканирования.
На время обработки данных контроллера влияют:
-
Время цикла исполнения -
Время цикла сервистных операций -
Время реакции системной шины на опрециях чтения/запись. -
Задержки интерфейсов.
-
Дискретные входные сигналы (DI) – замедляют фильтрацию на входе. -
Аналоговые входные сигналы (AI) – влияют на время преобразования. -
Дискретные выхолные сигналы (DO) – влияют на время срабатывания. -
Аналоговые выходные сигналы (AO) – влияют на время преоразования.
Время цикла сканирования
Это базовый показатнль быстродействия ПЛК.
Оринтеровочно по скорости обработки различных типов данных можно судить о тактовой частоте и разрядности центрального процессора. Чаще всего 8-разрадные ПЛК оказываются быстрее 32-разрадных при выполнении битовых операций.
Контроль времени сканирования
Правильно-составленная программа пользователя не должна содержать бесконечных циклов или циклов, увеличивающих время реакции.
Если это не обеспечить тогда управление в системе исполнения не будет передано, в соответствии нормальное функционирование контроллера будет нарушено.
В случаи если допущина ошибка, то для преодоления такой проблемы аппаратно-реализовано исполнение сторожевого таймера.
Если фаза пользовательского кода исполняется больше установленного порога, то ее работа прекращается, этим объясняется причина аппаратных сбоев.
Определение времени цикла программы: выполнение всей коммутационной программы программы циклом.
Время цикла
Это время необходимое для однократного выполнения коммутационной программы.
Время одного программного цикла определяется с помощью короткой текстовой программы, которая создается в модуле ПЛК и возвращает значение в процессе выполнения.
Режим реального времени
В системах реального времени помимо правильности решения определяющую роль играет время реакции. Логически верное решение, полученное с задержкой более допустимой, является неприемлемой.
В системах жёсткого реального времени существует определенный временной порог, при превышении которого, наступают не обратимые катастрофические последствия.
В системах мягкого реального времени, характеристики системы ухудшаются с увеличением времени управляющей реакции. Система может работать плохо или хуже, но ничего катастрофического не произойдет.
Мехатронные автоматизированные системы
Мехатронные системы предназначены для реализации заданного движения. Критерий качества выполнения движения мехатронных систем – проблемное ориентирование, то есть определяется постановкой конкретной прикладной задачи. Специфика задач автоматизированного машиностроения состоит в реализации перемещений выходных звеньев рабочего органа технологической машины (инструмент на станке). При этом необходимо координировать управление пространством перемещения мехатронных систем с управлением различными внешними процессами.
Примерами таких процессов могут служить регулирование силового взаимодействия рабочего органа с объектом работ при механообработке, контроль и диагностика текущего состояния критических элементов мехатронных систем, управление дополнительными технологическими воздействиями на объект работ при комбинированных методах обработки, управление вспомогательным оборудованием, выдача и прием сигналов от устройств электроавтоматики. Такие сложные координированные движения называют функциональными движениями.
В современных мехатронных системах для реализации высокого качества и точности движения применяются методы интеллектуального управления. Данная группа методов опирается на новые идеи теории управления современным аппаратным и программным средством вычислительной техники, перспективные подходы к синтезу управляемого движения мехатронных систем.
Мехатронные системы и модули вошли как в профессиональную деятельность, так и в повседневную жизнь современного человека. Сегодня они находят широкое применение в самых различных областях: автомобилестроение (автоматические коробки передач, антиблокировочные устройства тормозов, приводные модули «мотор-колесо», системы автоматической парковки); промышленная и сервисная робототехника (мобильные, медицинские, домашние и другие роботы); периферийные устройства компьютеров и офисная техника: принтеры, сканеры, CD-дисководы, копировальные и факсимильные аппараты; производственное, технологическое и измерительное оборудование; домашняя бытовая техника: стиральные, швейные, посудомоечные машины и автономные пылесосы; медицинские системы (например, оборудование для робото-ассистированной хирургии, коляски и протезы для инвалидов) и спортивные тренажёры; авиационная, космическая и военная техника; микросистемы для медицины и биотехнологии; лифтовое и складское оборудование, автоматические двери в отелях аэропортах, вагонах метро и поездов; транспортные устройства (электромобили, электровелосипеды, инвалидные коляски); фото- и видеотехника (проигрыватели видеодисков, устройства фокусировки видеокамер); движущиеся устройства для шоу-индустрии.