Аннотация 2
Введение 5
1 Обзор состояния рынка 7
1.1 Описание объекта управления 7
1.1.1 Описание конструкции манипулятора 7
1.1.2 Размеры манипулятора и рабочей области 9
1.1.3 Типы датчиков, используемых в манипуляторе 10
1.2 Обзор типовых решений для управления реальными промышленными
манипуляторами 10
1.2.1 Примеры промышленных манипуляторов с описанием
используемых способов управления 11
1.2.2 Анализ рынка управления манипуляторами и тренды развития
данного направления 19
1.3 Обзор решений для построения макетов манипуляторов 20
2 Разработка системы управления 21
2.1 Выбор модели ПЛК 23
2.2 Определение и выбор необходимых датчиков 25
2.3 Разработка драйверов питания двигателей 26
2.4 Схема системы управления манипулятором 33
3 Разработка управляющей программы для ПЛК 35
3.1 Контроллер S7-1200 35
3.2 Питание схемы 40
4 Разработка управляющего проекта для HMI панели 43
4.1 Написание программы для HMI Weintek 43
4.2 Быстрое спаривание Weintek и ПЛК Siemens 45
4.3 Добавление устройства Modbus TCP 46
4.3.1 Драйвер ПЛК с абсолютной адресацией 48
4.3.2 Драйвер ПЛК с символьной адресацией 49
4.4 Создание управляющей программы 53
Заключение 59
Список используемой литературы и источников 60
В настоящее время робототехника и автоматизация являются ключевыми направлениями развития промышленности. Технологии автоматизации процессов производства и управления роботизированными системами уже не являются чем-то недостижимым и экзотическим. Однако, внедрение роботизированных систем и манипуляторов в промышленность требует серьезных знаний и опыта, а также высококвалифицированных специалистов. Применение роботизированных систем и манипуляторов позволяет повысить производительность, качество и эффективность производства, а также уменьшить трудозатраты и риски для работников. Одно из наиболее распространенных устройств, используемых в робототехнике и промышленности, предназначенных для перемещения объектов в трехмерном пространстве - это трехкоординатный манипулятор Манипуляторы используются в различных сферах промышленности, таких как автомобильная, электронная, пищевая, фармацевтическая и другие. Они могут использоваться для перемещения деталей, сборки, покраски, сварки, обработки и других задач.
В данной работе рассматривается управление макетом трехкоординатного манипулятора с помощью ПЛК.
В работе будут рассмотрены основные аспекты проектирования системы управления, выбор необходимых компонентов, а также разработка управляющей программы и управляющего проекта для HMI панели. Целью работы является создание функционирующего макета трехкоординатного манипулятора, который будет управляться с помощью ПЛК на основе исходных данных.
Исходя из вышесказанного, в настоящей работе ставятся следующие задачи:
- разработать систему управления трехкоординатным манипулятором со схватом на основе ПЛК с использованием в качестве взаимодействия с обучаемым HMI панели;
• создать проект для панели HMI, позволяющий задавать путем экранной клавиатуры направление движения каждой оси и величину перемещения вдоль этой оси на расстояние 0-10 см;
• обеспечить постоянное электрическое соединение и взаимодействие между ПЛК и HMI панелью;
• в состав системы управления включить необходимые управляемые источники питания и драйверы двигателей в соответствии со следующими исходными данными:
• используемый ПЛК: серия Siemens 1200, выходное напряжение +24В;
• количество осей управления: 3;
• наличие концевых выключателей на каждой оси, шт: 1;
• напряжение питания управляемых двигателей на осях перемещения, В: 9;
• встроенный в двигатели энкодер: импульсный, напряжение питания энкодера 9В, выход энкодера - открытый коллектор;
• максимальный потребляемый двигателями осей ток: 1А;
• напряжение питания ПЛК: 24В;
• устройство взаимодействия с обучаемым: HMI панель Weintek MT8071iP;
• источник питающего напряжения всей системы: сетевое
напряжение 220В 50Гц.
Таким образом, данная работа будет полезна для инженеров и специалистов в области автоматизации, а также для всех, кто интересуется техническими решениями в промышленности.
Целью выпускной квалификационной работы было создание единой системы интерфейса оператора для лабораторного стенда, которая будет отвечать за контроль и управление трехкоординатным манипулятором.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы были изучены вариации операторских панелей, произведена связь между программируемым логическим контроллером Siemens S7-1200 и панелью оператора Weinteck Weintek MT8071iP. В ходе разработки программы были созданы алгоритмы управления трехкоординатным манипулятором. Так же для работы студентов было подробно разобрано программное обеспечение EasyBuilder Pro с описанием интерфейсных особенностей программы, для того чтобы студенты в ходе лабораторных работ могли изменять сценарии работы манипулятора.
В рамках работы были выполнены нижеследующие задачи.
анализ требований и функциональных возможностей системы. Был проведен обзор существующих интерфейсов управления манипуляторами, изучены основные принципы и подходы к разработке подобных систем;
проектирование интерфейса. Был разработан дизайн интерфейса;
разработка программного обеспечения. Был разработан программный код, обеспечивающий взаимодействие с манипулятором и обработку команд оператора. В процессе работы были использованы современные методы программирования и инструменты разработки;
Результаты работы могут быть использованы в различных областях, где требуется управление трехкоординатными манипуляторами, таких как промышленность, медицина, робототехника и другие.
