- •Тольяттинский государственный университет
- •Введение
- •1. Структура гак
- •2. Декомпозиция задачи
- •2.1 Входные данные для системы управления второго уровня
- •3. Разработка архитектуры системы управления
- •3.1 Выбор программируемого логического контроллера
- •Общие технические характеристики плк simatic s7-200
- •3.2 Конфигурирование плк на примере плк simatics7-300.
- •Основные технические характеристики процессора ср 343-2
- •Основные технические характеристики процессора ср 343-1
- •3.3 Выбор датчиков
- •3.6 Организация сетевых переходов
- •3.7 Выбор оборудования для реализации третьего уровня управления
- •3.8 Построение архитектуры системы управления
2. Декомпозиция задачи
Общая задача управления гибким автоматизированным комплексом состоит из подзадач управления конкретными единицами основного и вспомогательного технологического оборудования посредством передачи соответствующих сигналов от устройства управления второго уровня к локальным системам управления оборудования на основе сигналов, полученных контроллером от датчиков и ЛСУ.
В данном ГАК роботом Р1 обслуживается позиция входа К1, станки С1, С2 и С3, а также лоток Л, который обеспечивает перемещение полуфабриката к роботу Р2. Робот Р2 обслуживает лоток Л, станки С4, С5 и С6, а также позицию выхода К2.
Для организации работы ГАК необходимо решить следующие задачи:
организация обработки заготовок на станках;
организация процесса загрузки роботом технологического оборудования;
организация процесса разгрузки роботом технологического оборудования.
Для выполнения данных задач необходимо определить условия их выполнения.
1. Для запуска программы обработки заготовки на станке необходимо выполнение следующих условий:
исправность всех систем оборудования;
наличия заготовки в патроне оборудования;
отсутствия операторского запрета операции;
отсутствия аварийного режима останова работы.
По окончании обработки заготовки, ЛСУ станка посылает сигнал системе второго уровня.
2. Для загрузки станка роботом необходимо выполнение следующих условий:
позиционирования возле загружаемого станка;
отсутствие заготовки/полуфабриката в патроне оборудования;
наличие заготовки/полуфабриката в схвате робота;
исправности систем робота;
отсутствие операторского запрета на выполнение операции;
отсутствие аварийного режима останова работы.
3. Для разгрузки станка роботом необходимо выполнение следующих условий:
завершенность обработки заготовки на данном станке;
наличия полуфабриката в патроне станка;
отсутствие заготовки/полуфабриката в схвате;
отсутствия операторского запрета на выполнение операции;
отсутствие аварийного режима останова работы.
Ниже рассмотрим используемые на данном участке средства съема, передачи, обработки информации и выдачи управляющих воздействия, а также средства исполнения управления. Определим основные входные и выходные данные для системы управления участком второго уровня. Рассмотрим только часть данного ГАК, включающую станки С1, С2, С3, робот Р1, позицию входа К1 и промежуточный транспорт Л. Вторая половина ГАК описывается аналогично.
2.1 Входные данные для системы управления второго уровня
Входные данные для системы управления второго уровня представлены в таблице 1.
Таблица 1
Входные данные для системы управления второго уровня
№ |
Описание входных данных |
Тип сигнала |
Источник | |
1 |
Наличие заготовки на позиции входа К1 |
Есть |
Нет |
УЧПУ робота/ датчик на позиции входа/ датчик на схвате робота |
2 |
Наличие места на позиции выхода Л |
Есть |
Нет |
Датчик на позиции выхода Л |
3 |
Позиционирование робота Р1 возле позиции входа К1 |
Да |
Нет |
УЧПУ робота Р1 |
4 |
Позиционирование робота Р1 возле позиции выхода Л |
Да |
Нет |
УЧПУ робота Р1 |
5 |
Позиционирование робота Р1 на позиции разгрузки/загрузки станка С1 |
Да |
Нет |
УЧПУ робота Р1 |
6 |
Позиционирование робота Р1 на позиции разгрузки/загрузки станка С2 |
Да |
Нет |
УЧПУ робота Р1 |
5 |
Позиционирование робота Р1 на позиции разгрузки/загрузки станка С3 |
Да |
Нет |
УЧПУ робота Р1 |
6 |
Наличие заготовки/полуфабриката в схвате робота Р1 |
Есть |
Нет |
Датчик на схвате робота Р1 |
7 |
Состояние патрона станка С1 |
Зажат |
Разжат |
Датчик в станке С1 |
8 |
Состояние станка С1 |
Включен |
Выключен |
УЧПУ станка С1 |
9 |
Наличие заготовки/ полуфабриката в патроне станка С1 |
Да |
Нет |
Датчик в станке С1 |
10 |
Состояние заготовки в станке С1 |
Обработана |
Не обработана |
УЧПУ станка С1 |
11 |
Состояние патрона станка С2 |
Зажат |
Разжат |
Датчик в станке С1 |
12 |
Состояние станка С2 |
Включен |
Выключен |
УЧПУ станка С2 |
13 |
Наличие заготовки/ полуфабриката в патроне станка С2 |
Да |
Нет |
Датчик в станке С2 |
14 |
Состояние заготовки в станке С2 |
Обработана |
Не обработана |
УЧПУ станка С2 |
15 |
Состояние заготовки в станке С2 |
Переустановлена |
Не переуста-новлена |
Датчик в станке С2 |
16 |
Состояние патрона станка С3 |
Зажат |
Разжат |
Датчик в станке С3 |
17 |
Состояние станка С3 |
Включен |
Выключен |
УЧПУ станка С3 |
18 |
Наличие заготовки/ полуфабриката в патроне станка С3 |
Да |
Нет |
Датчик в станке С3 |
19 |
Состояние заготовки в станке С3 |
Обработана |
Не обработана |
УЧПУ станка С3 |
20 |
Состояние заготовки в станке С3 |
Переустановлена |
Не переуста-новлена |
Датчик в станке С3 |
21 |
Исправность всех систем станка С1 |
Да |
Нет |
УЧПУ станка С1 |
22 |
Исправность всех систем станка С2 |
Да |
Нет |
УЧПУ станка С2 |
23 |
Исправность всех систем станка С3 |
Да |
Нет |
УЧПУ станка С3 |
24 |
Исправность всех систем робота Р1 |
Да |
Нет |
УЧПУ робота Р1 |
25 |
Остановка технологического процесса оператором |
Да |
Нет |
АРМ оператора |
26 |
Нарушение целостности защитного ограждения – нахождение в зоне действия робота посторонних предметов (людей) |
Да |
Нет |
Датчики защитного ограждения |
Выходные данные для системы управления второго уровня
Таблица 2
Выходные данные для системы управления второго уровня
№ |
Описание выходных данных |
Управляющая программа/ источник |
Порядок выполняемых действий |
1 |
Разгрузка позиции входа К1 |
УП Р1 - 1/ ЛСУ Р1
|
а) вход в зону К1; б) захват заготовки из кассеты; в) выход из зоны К1; г) поворот к станку С1. |
2 |
Загрузка станка С1 |
УП Р1 - 2/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону С1; б) загрузка заготовки в патрон станка С1; в) выход из зоны С1. |
3 |
Обработка на станке С1 |
УП С1/ ЛСУ С1 |
запуск управляющей программы по обработке на станке С1 |
4 |
Разгрузка станка С1 |
УП Р1 - 3/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону С1; б) снятие полуфабриката из патрона станка С1; в) выход из зоны С1; г) поворот к станку С2. |
5 |
Загрузка станка С2 |
УП Р1 - 4/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону С2; б) загрузка полуфабриката в патрон станка С2; в) выход из зоны С2. |
6 |
Обработка на станке С2 до переустановки |
УП С2 - 1/ ЛСУ С2 |
запуск первой управляющей программы по обработке полуфабриката (до переустановки) на станке С2. |
7 |
Обработка на станке С2 после переустановки |
УП С2 - 2/ ЛСУ С2 |
запуск второй управляющей программы по обработке полуфабриката (после переустановки) на станке С2. |
8 |
Разгрузка станка С2 |
УП Р1 - 5/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону С2;б) снятие полуфабриката из патрона станка С2; в) выход из зоны С2; г) поворот к станку С3. |
9 |
Переустановка заготовки в станке С2 |
УП Р1 - 6/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону станка С2; б) снятие полуфабриката из патрона станка С2; в) поворот схвата с полуфабрикатом на 180º; г) загрузка полуфабриката в патрон станка С2; д) выход из зоны станка С2. |
10 |
Загрузка станка С3 |
УП Р1 - 7/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону С3; б) загрузка полуфабриката в патрон станка С3; в) выход из зоны С3. |
11 |
Обработка на станке С3 до переустановки |
УП С3- 1/ ЛСУ С3 |
запуск первой управляющей программы по обработке полуфабриката (до переустановки) на станке С3. |
12 |
Обработка на станке С3 после переустановки |
УП С3- 1/ ЛСУ С3 |
запуск второй управляющей программы по обработке полуфабриката (после переустановки) на станке С3. |
13 |
Разгрузка станка С3 |
УП Р1 - 8/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону С3; б) снятие полуфабриката из патрона станка С3; в) выход из зоны С3; г) поворот к позиции выхода Л. |
14 |
Переустановка заготовки в станке С3 |
УП Р1 - 9/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону станка С3; б) снятие полуфабриката из патрона станка С3; в) поворот схвата с полуфабрикатом на 180º; г) загрузка полуфабриката в патрон станка С3; д) выход из зоны станка С3. |
15 |
Загрузка позиции выхода Л |
УП Р1 - 10/ ЛСУ Р1 |
а) вход в зону Л; б) загрузка полуфабриката в лоток; в) выход из зоны Л; г) поворот к станку С2. |
16 |
Поворот робота Р1 от станка С1 к станку С2 |
УП Р1 – 11/ ЛСУ Р1 |
Поворот робота Р1 с пустым схватом от станка С1 к станку С2 |
17 |
Поворот робота Р1 от станка С1 к станку С3 |
УП Р1 – 12/ ЛСУ Р1 |
Поворот робота Р1 с пустым схватом от станка С1 к станку С3 |
18 |
Поворот робота Р1 от станка С2 к позиции входа К1 |
УП Р1 – 13/ ЛСУ Р1 |
Поворот робота Р1 с пустым схватом от станка С2 к позиции входа К1 |
19 |
Поворот робота Р1 от станка С2 к станку С3 |
УП Р1 – 14/ ЛСУ Р1 |
Поворот робота Р1 с пустым схватом от станка С2 к станку С3 |
20 |
Поворот робота Р1 от станка С3 к станку С1 |
УП Р1 - 15/ ЛСУ Р1 |
Поворот робота Р1 с пустым схватом от станка С3 к станку С1 |
21 |
Поворот робота Р1 от станка С3 к станку С2 |
УП Р1 - 16/ ЛСУ Р1 |
Поворот робота Р1 с пустым схватом от станка С3 к станку С2 |
22 |
Автоматический останов работы участка |
Моделирование процесса управления подробно представлено в методическом пособии «Разработка АСУ ГАУ как АСУ ТП/SCADA. Системная интеграция» и в данном пособии не рассматривается.