ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОТЫ ГАУ

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОТЫ ГАУ

3.1. Общее описание ГАУ

Рассмотрим пример проектирования логической модели управления ГАУ для изготовления деталей типа «Корпус». Планировка участка представлена на рис. 9. Ведомость основного и вспомогательного оборудования приведена в табл. 9.

Таблица 9.

Ведомость оборудования производственного участка

№

п.п.

Наименование

Модель

Количество

1

Токарный обрабатывающий центр

INTEGREX 200 III ST

2

2

Робот напольный

М1ОП.62.01

2

3

Робот портальный

СМ40Ф2.80.01

1

4

Робот-штабелер

РШ-500

1

5

Автоматизированный склад

АС-50

1

6

Склад готовых деталей


1

7

Склад для заготовок


1

8

Стол сборки-разборки тары


1

9

Конвейер для уборки стружки


2

10

Шкаф электроавтоматики


2

11

Пульт управления ГАУ


1

12

Контрольный стол


1

13

Место отдыха


1

14

Щкаф-стеллаж


3

15

Позиция загрузки-выгрузки


4































Заготовки в тарах, собираемых в поз. 9, поступают на хранение на автоматизированный склад 4 и по требованию выдаются на позицию выдачи склада. Портальный робот 3 забирает тару со склада и загружает одну из двух позиций загрузки многоцелевых станков. Два напольных робота 2, каждый из которых обслуживает загрузку-разгрузку двух многоцелевых токарных станков 1, поштучно забирают заготовки с приемных позиций станков и, по окончании обработки, укладывают готовые детали в тару на разгрузочных позициях 15. При заполнении тары готовыми изделиями портальный робот должен забрать тару с разгрузочных позиций и передать ее на автоматизированный склад.



3.2. Проектирование материальных потоков ГАУ

В составе ГАУ функционируют шесть исполнительных элементов, выполняющих задачи перемещения и формообразования заготовок и деталей большой номенклатуры. В таблице 10 закодированы и описаны локальные задачи каждого элемента, которые задаются в виде управляющих программ при наладке оборудования.

Таблица 10.

Перечень состояний исполнительных элементов ГАУ

№ п.п

Код

состояния

Обозначение элемента

Описание задачи

состояния элемента

Элемент 1 Автоматизированный склад под управлением робота-штабелера

1.

001000

СРШ1

Бездействие робота-штабелера

2.

001001

СРШ2

Выдать тару заданного кода на выдающую позицию АС

3.

001002

СРШ3

Принять тару заданного кода с приемной позиции АС

4.

001003

СРШ4

Загрузить позицию комплектования тарой заданного кода

5.

001004

СРШ5

Разгрузить позицию комплектования тары заданного кода

6.

001005

СРШ6

Выдать тару деталей со склада

7.

001006

СРШ7

Принять тару заготовок на склад

Элемент 2 Портальный промышленный робот

8.

002001

СПР1

Бездействие портального робота

9.

002002

СПР2

Забрать тару с выдающей позиции АС

10.

002003

СПР3

Положить тару на приемную позицию АС

11.

002004

СПР4

Загрузить приемную позицию МС1

12.

002005

СПР5

Загрузить приемную позицию МС2

13.

002006

СПР6

Разгрузить приемную позицию МС1

14.

002007

СПР7

Разгрузить приемную позицию МС2

15.

002008

СПР8

Загрузить выдающую позицию МС1

16.

002009

СПР9

Загрузить выдающую позицию МС2

17.

002010

СПР10

Разгрузить выдающую позицию МС1

18.

002011

СПР11

Разгрузить выдающую позицию МС2

Элемент 3 Напольный робот станка 1

19

003001

СНП11

Бездействие робота

20.

003002

СНП12

Загрузить заготовку в левый шпиндель МС1

21.

003003

СНП13

Забрать деталь из правого шпинделя МС1

22.

003004

СНП14

Смена схвата под заданный код детали

Элемент 4 Напольный робот станка 2

23

004001

СНП21

Бездействие робота

24.

004002

СНП22

Загрузить заготовку в левый шпиндель МС2

25.

004003

СНП23

Забрать деталь из правого шпинделя МС2

26.

004004

СНП24

Смена схвата под заданный код детали

Элемент 5 Токарный обрабатывающий центр 1 (МС1)

27.

005001

СС11

Бездействие МС1

28.

005002

СС12

Обработка детали заданного кода

29.

005003

СС13

Смена управляющей программы

30.

005004

СС14

Ожидание подналадки техоснастки

31.

005005

СС15

Ожидание разгрузки готовой детали

Элемент 6 Токарный обрабатывающий центр 2 (МС2)

32.

005001

СС21

Бездействие МС2

33.

005002

СС22

Обработка детали заданного кода

34.

005003

СС23

Смена управляющей программы

35.

005004

СС24

Ожидание подналадки техоснастки

36.

005005

СС25

Ожидание разгрузки готовой детали


3.2. Проектирование информационных потоков ГАУ

Для управления технологическим оборудованием в составе ГАУ необходим комплекс источников информации о реальном состоянии каждого исполнительного элемента, а также общее управляющее устройство, которое принимает решение о запуске того или иного состояния каждого исполнительного элемента. Функции источников информации о состоянии исполнительных элементов выполняют датчики. На участке применяются следующие датчики.

Контактные датчики положения (рис. 10) отличаются механическим воздействием переключающего упора на чувствительный элемент. Обычно это рычажные выключатели, простые и дешевые, но подверженные механическому износу и не способные работать при быстрых перемещениях объекта.

Тактильный датчик (рис. 11) контактного давления, не имеющий щупа. Матрица датчиков контактного давления размещается на плоской поверхности и служит для распознавания формы касающегося ее объекта. Датчик контактного давления может быть выполнен в виде матрицы металлических контактов, над которой через эластичный материал с отверстиями уложена фольга. При нажатии на фольгу контакт замыкается. Объект распознается по расположению замкнутых контактов в матрице

Волоконно-оптические датчики положения (рис. 12) реагируют на пересечение или отражение светового потока, передаваемого через оптическое волокно. Современные датчики имеют встроенную регулировку зоны чувствительности. Начало и конец зоны чувствительности устанавливают нажатием кнопки на корпусе датчика при обучении срабатыванию датчика

Датчик «Световой барьер» (рис. 13) представляет собой стойки фотоизлучателей и фотоприемников, направленных друг к другу. Он предназначен для бесконтактного ограждения опасных зон. Каждый фотоприемник принимает узконаправленный оптический луч от противоположного фотоизлучателя. При пересечении луча объектом ограждаемый технологический процесс останавливается и подается сигнал тревоги.

Генераторные датчики (рис. 14) подразделяют на щелевые, плоскостные и торцевые. В щелевом датчике переключающий упор проходит через щель шириной 3 – 100 мм. Дифференциал хода составляет 1,5 – 2,0 мм при ширине щели до 6 и 5 – 15 мм при ширине щели 20 – 100 мм. В плоскостном датчике переключающий упор перемещается на расстоянии 25 – 16 мм от плоской поверхности датчика. В современной технике автоматизации наиболее распространены генераторные датчики положения торцевого типа. За рубежом их называют индуктивными. Датчик положения подвижных звеньев механизмов выполнен в виде неразборного болта диаметром 8 – 12 мм и длиной 50 – 60 мм . Внутри болта размещены автогенератор, детектор, пороговый элемент и выходной усилитель-формирователь. Чувствительный элемент представляет собой катушку индуктивности. Прохождение металлического объекта на расстоянии 1 – 3 мм от торца датчика приводит к изменению индуктивности, срыву генерации и включению реле между проводом питания и третьим проводом датчика. Дифференциал хода составляет 0,15 – 0,60 мм, погрешность положения точки переключения 0,05 – 0,10 мм, частота переключения до 800 Гц, ток нагрузки 200 мА.

Таблица 11.

Ведомость информационных датчиков ГАУ

№

Тип

Назначение датчика

Д1

Тип 5

Определяет положение робота-штабелера

Д2

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом заготовок

Д3

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом деталей

Д4

Тип 4

Световое ограждение рабочей зоны ГАУ

Д5

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом деталей

Д6

Тип 1

Определяет позицию напольного робота в состоянии ожидания

Д7

Тип 3

Определяет наличие заготовки в правом шпинделе МС1

Д8

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом заготовок

Д9

Тип 1

Определяет позицию портального робота в состоянии ожидания

Д10

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом деталей

Д11

Тип 1

Определяет позицию напольного робота в состоянии ожидания

Д12

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом деталей

Д13

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом деталей

Д14

Тип 2

Фиксирует наличие тары с определенным типом заготовок

Д15

Тип 3

Определяет наличие заготовки в левом шпинделе МС1

Д16

Тип 3

Определяет наличие заготовки в левом шпинделе МС2

Д17

Тип 3

Определяет защиту рабочей зоны МС2

Д18

Тип 3

Определяет наличие заготовки в правом шпинделе МС2

Д19

Тип 3

Определяет защиту рабочей зоны МС2

Д20 

Тип 1 

Определяет наличие тары в позиции комплектования АС 

Д21

Тип 3

Определяет, что тара на загрузке МС1 пустая

Д22

Тип 3

Определяет, что тара на выгрузке МС1 станка наполнилась

Д23

Тип 3

Определяет, что тара на загрузке МС2 станка пустая

Д24

Тип 3

Определяет, что тара на выгрузке МС2 станка наполнилась

Схема расположения датчиков на участке приведена на рис. 15.































3.3. Определение вспомогательных функций системы управления

Логические функции представляют собой конъюнкцию командных, внутренних переменных системы. Также в логической функции состояния одного исполнительного элемента могут присутствовать логические функции состояний других исполнительных элементов ГАУ. Все логические функции системы основаны на булевых (логических, бинарных) переменных, используемых в дискретной математике.

Разберем подробно процесс формирования некоторых логических функций исполнительных элементов ГАУ. При этом используются обозначения из п.п 3.1, 3.2.

Функция загрузки заготовки в станок 1 напольным роботом

Пусть напольный робот у станка 1 находится на текущем такте в состоянии бездействия (состояние СНП11) (см. табл. 9 и 10). Его переход в состояние загрузки станка (СНП12) может быть произведен в случае, если:

- на приемной позиции станка 1 уложена тара с заготовками (Д5=1 );

- станок 1 бездействует (состояние СС11=1);

- диспетчером установлено рабочее состояние ГАУ (кнопка SB = 1)

- диспетчером установлен код детали, обрабатываемой на ГАУ (КЗ = 1)

- на станке загружена управляющая программа с кодом детали (СС13=1)

- ограждение рабочей зоны станка убрано (Д19=0)

- в зоне работы роботов не находятся люди (Д4=0)

Определим название функции как «Разрешение на загрузку станка1», или сокращенно РЗС1.

где - инверсные значения сигналов с датчиков Д19 и Д4.

В случае, если функция РЗС1 принимает значение 1, вызывается локальная управляющая программа у напольного робота на загрузку станка 1

Функция, разрешающая портальному роботу установить тару с готовыми деталями на приемную позицию автоматизированного склада

Пусть портальный робот находится на текущем такте в состоянии бездействия (состояние СПР1) (см. табл. 9 и 10). Его переход в состояние загрузки приемной позиции автоматизированного склада (СП3) может быть произведен в случае, если:

- робот уже взял тару с одной из двух позиций разгрузки станка (состояние СПР6=1 или СПР7=1);

- диспетчером установлено рабочее состояние ГАУ (кнопка SB = 1)

- в зоне работы роботов не находятся люди (Д4=0)

- приемная позиция АС не загружена (Д3=0)

Определим название функции как «Разрешение на загрузку приемной позиции АС», или сокращенно РЗППАС.

В случае если функция РЗППАС принимает значение 1, вызывается локальная управляющая программа у портального робота на загрузку приемной позиции АС

Полный перечень логических функций ГАУ приведен в табл. 12.

Таблица 12.

Вспомогательные логические функции ГАУ

№ п.п

Формула

Описание

1.

Разрешение на загрузку МС1

2.

Разрешение на загрузку приемной позиции АС

3.

Разрешение на загрузку МС2

4.

Обработка детали на МС1

5.

Обработка детали на МС2

6.

Разгрузить МС1

7.

Разгрузить МС2

8.

Разрешить забрать тару с приемной позиции МС1

9.

Разрешить забрать тару с приемной позиции МС2

10.

Разрешить забрать тару с позиции выгрузки МС1

11.

Разрешить забрать тару с позиции выгрузки МС2

12.

Разрешить положить тару на приемную позицию АС

13.

Принять тару на склад

14.

Выдать тару со склада

15.

Комплектовать тару

16.

Принять тару с комплектования

*Примечание: Логическая переменная КЗ обозначает, что диспетчер на пульте установил кодовое значение детали, производимой в настоящий момент на ГАУ.


3.4. Сетевая модель управления ГАУ

Представим технологические циклы работы ГАУ в виде сетевых графов (рис. 16-18) в вершинах (кружках) проставляются номера (коды) состояний. Вершины соединяются стрелками, отражающими переходы из одного состояния в другое. Над стрелками записываются комбинации переменных, обусловливающих этот переход.

Рис. 16. Сетевая модель управления роботом-штабеллером



Логические функции управления роботом-штабеллером:

Рис. 17. Сетевые модели управления элементами ГАУ



Рассмотрим для примера работу логической функции состояния СРШ3 робота штабеллера.

Робот-штабелер переходит в состояние СРШ3=1 (принять тару заданного кода с приемной позиции АС, см. табл. 10) если в единичное состояние перейдет одна из комбинаций логических переменных:

- СРШ3Д3РЗППАС – робот уже находился в состоянии СРШ3=1 и датчик Д3=1 (есть тара с определенным типом деталей в загрузочной зоне, см. табл. 11) и РЗПАС=1 (Получено разрешение на загрузку приемной позиции АС, см. табл. 12).

- СРШ1Д3РЗППАС - робот находился в состоянии бездействия СРШ1=1 и датчик Д3=1 (есть тара с определенным типом деталей в загрузочной зоне, см. табл. 11) и РЗПАС=1 (Получено разрешение на загрузку приемной позиции АС, см. табл. 12).

Рис. 18. Сетевая модель управления портальным роботом



Полученные сетевые графы могут быть использованы для наглядного отображения правил управления элементами ГАУ, а построенные по ним логические функции применяют при программировании логического контроллера для управления ГАУ.