Аннотация 2
Введение 5
1 Изучение вопроса 6
1.1 Актуальность темы 6
1.2 Цели и задачи исследования 7
1.3 Обзор существующих технологий и решений 7
1.4 Анализ данных по проекту 8
1.5 Система управления на базе Arduino 9
1.6 Устройства необходимые для реализации HMI 15
1.7 Макет производственного участка на базе fishertehnik 15
2 Разработка электронных схем и подбор элементов 23
2.1 Разработка структурной схемы 23
2.2 Разработка принципиальной схемы 24
2.3 Согласование уровня напряжения логики 25
2.4 Интерфейс управления 29
3 Разработка программы 33
3.1 Загрузка библиотек и предустановка значений 33
3.2 Программирование кнопок и моторов 35
3.3 Программирование дисплея 40
Заключение 45
Список используемой литературы 46
Приложение А Структурная схема 48
Приложение Б Принципиальная электрическая схема устройства 49
Приложение В Руководство по эксплуатации 50
Приложение Г Временные диаграммы 51
Приложение Д Программный код алгоритма работы 52
Приложение Е Блок схема алгоритма програм 65
В современном мире автоматизация производства не просто важна, а является необходимостью для комфортного существования любого крупного предприятия. Без автоматизации невозможно обеспечить высокую эффективность и конкурентоспособность. Автоматизация позволяет значительно ускорить процессы, уменьшить вероятность брака в производстве и снизить затраты на оплату труда, сократить нерациональный расход ресурсов и как закономерный итог, увеличить количество и качество выпускаемой продукции.
Машины способны эффективно обрабатывать огромные объёмы данных и рассчитывать сложнейшие формулы. Очень немногие люди способны на подобное, без использования подручных средств, вроде тех же машин. Необходимо отметить ещё несколько несомненных преимуществ машин перед человеком. Машины не чувствуют усталости и они способны работать в неблагоприятных условиях, которая для человека являются смертельно опасной. Например использование роботов полезно при работе с опасными химическими веществами, или в условиях с низким содержанием кислорода.
Но по настоящему автоматизацию нельзя будет назвать полной, если автоматизированы будут только производственные станки. Необходимо также проводить автоматизацию складов и роботов манипуляторов.
Одним из наиболее важных элементов автоматизации является автоматизированный склад. Он позволяет хранить и перемещать товары с минимальным участием человека. Это снижает вероятность ошибок и повышает скорость обработки заказов. В данной работе мы рассмотрим конкретный пример работы автоматизированного склада с панелью оператора на базе Arduino. Это поможет понять, как работает автоматизированный склад и какие преимущества он может предоставить предприятию.
В ходе выполнения над выпускной квалификационной работой были выполнены все поставленные задачи. В рамках проекта был разработан учебный лабораторный стенд, реализованный в форме роботизированного комплекса на базе fishertehnik с системой управления на микроконтроллере Arduino с панелью оператора реализованной через устройство ввода матричную клавиатуру и устройство вывода LCD дисплей.
В качестве микроконтроллера который принимает и обрабатывает команды оператора был задействован микроконтроллер Arduino MEGA базирующийся на ATmega2560. Перед его выбором мы изучили доступные микроконтроллеры и остановились на подходящем для данной работы.
Для работы с моторами fishertehnik нами был использован блок питания на 9 вольт, а также подключены драйвера мотора с помощью которых мы управляем движением манипулятора.
Были составлены принципиальная электрическая схема и структурная схема для складского роботизированного комплекса с системой управления, а также временная диаграмма. Все схемы представлены в приложениях.
Также было написано необходимое программное обеспечение и составлено руководство по эксплуатации при работе со стендом. Собранное устройство оставляет возможности для дальнейшего использования данной работы студентами в качестве учебного стенда или для иных целей. Полный код программы, а также блок схемы алгоритма работы приведены в приложениях.
В результате была получена работающая система управления совмещённая с макетом технологического производства, которую возможно использовать в образовательных целях. Для системы управления с целью обеспечения её защиты от воздействия внешней среды был изготовлен корпус из пластикового короба, а также расписаны рекомендации по эксплуатации данного макета.
