25
МИНОБРАНАУКИ РОССИИ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет информатики Кафедра теоретических основ информатики УДК 681.03 ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК Зав.кафедрой, доцент, к.т.н. ________________ А.Л. Фукс «___» ___________ 2012 г. БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕТИ КОНТРОЛЛЕРОВ по основной образовательной программе подготовки бакалавров 010400 - Информационные технологии Осинцев Станислав Евгеньевич Руководитель ВКР _____________Е.А.Осинцев подпись «_____»__________2012 г. Автор работы студент группы № 1481 _____________С.Е.Осинцев подпись Электронная версия бакалаврской работы помещена в электронную библиотеку. Файл Томск – 2012

АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

МИНОБРАНАУКИ РОССИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет информатики

Кафедра теоретических основ информатики

УДК 681.03

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК

Зав.кафедрой, доцент, к.т.н.

________________ А.Л. Фукс

«___» ___________ 2012 г.

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ

АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕТИ

КОНТРОЛЛЕРОВ

по основной образовательной программе подготовки бакалавров

010400 - Информационные технологии

Осинцев Станислав Евгеньевич

Руководитель ВКР

_____________Е.А.Осинцев

подпись

«_____»__________2012 г.

Автор работы

студент группы № 1481

_____________С.Е.Осинцев

подпись

Электронная версия бакалаврской работы помещена в электронную библиотеку. Файл

Томск – 2012

Page 2: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

2

Реферат

Бакалаврская работа 25 с., 15 рис., 3 источника, 1 прил.

ПЛК, контроллер, язык последовательных команд, автоматизация производства,

частотные преобразователи, CoDeSys, SoMove, сеть контроллеров

Объект исследования – контроллеры, управление ими, системы программирования

контроллеров, их возможности, способы коммуникации между контроллерами, частотные

преобразователи

Цель работы – разработка программного обеспечения для управления системой

контроллеров и координирования их действий, создание безопасной и надежной

программной составляющей для автоматизированного управления оборудованием

Результаты работы – создана система управление станком на базе сети

контроллеров, разработан протокол обмена информацией между контроллерами на базе

CAN, разработан и использован язык последовательных команд

Степень внедрения – программная часть проекта внедрена, но оборудование на

данный момент не используется по причине незаконченности механической

составляющей проекта

Page 3: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

3

Содержание

Введение……………………………………………………………………………....4

1 Задачи, актуальность и используемое оборудование …………...……………....5

1.1 Специфика производства………………………………..................................5

1.2 Поставленные задачи и их формализация…………………………………..5

1.3 Обзор рынка готового оборудования ……………………………................5

1.4 Актуальность реализации собственного оборудования……………………6

1.5 Техническая база проекта.................................................................................7

1.6 Обзор контроллеров и другого технического оборудования........................8

1.6.1 Используемые контроллеры.....................................................................10

1.6.2 Используемые частотные преобразователи………………………...….11

1.7 Среды разработки….…………………………………………………………11

1.7.1 CoDeSys….……………………………………………………………….11

1.7.2 SoMove…………..……………………………………………...………...12

2 Описание программной части проекта……………………………...……………13

2.1 Диаграмма связей в сети контроллеров………………………..……………13

2.2 Язык последовательных команд перемещения…………..…………………13

2.3 Программная часть контроллера верхнего уровня…………………………15

2.3.1 Организация деятельности контроллера…………………..………..…..15

2.3.2 Управление исполнительными устройствами…………...…….……….15

2.4 Программная часть исполнительных устройств……………………………16

2.4.1 Программа Aux…………………………………...………………………17

2.4.2 Программа Pre…………………………………...………………………..20

3 Обеспечение безопасности………………………………………...………………22

Заключение……………………………………………………………………………23

Список использованных источников…………………………………..…………....24

Приложение А. Справка о внедрении результатов ВКР…………………………...25

Page 4: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

4

Введение

В условиях конкуренции, постоянно растущих заработных плат, сложности в

подборе надежных сотрудников, возникает потребность в автоматизации производства.

Есть два варианта решения этой проблемы: покупка дорогостоящего готового

оборудования и конструирование собственного.

Для решения поставленной задачи было принято решения о конструировании

собственного оборудования. Эта область является перспективной сферой развития

предприятия, которая позволяет создавать уникальные станки, удовлетворяющие

конкретным нуждам, а не подстраиваться под рынок готового оборудования.

Целью проекта является реализация программного обеспечения для организации

стабильной работы и управления оборудованием по переработке проволоки, ее гибке и

рубке. Данное оборудование должно работать автономно, без вмешательства человека.

Перед началом работы над проектом был произведен анализ имеющегося в

продаже оборудования, были посещены выставки, посвященные производству, семинары,

проводимые компаниями, занимающимися производством оборудования для

автоматизации.

При реализации проекта использовались контроллер и частотные преобразователи

Schneider, обмен между которыми производился по шине CAN. Программирование велось

в средах CoDeSys и SoMove, программное обеспечение загружалось в контроллер

Schneider Electric LMC058 и частотные преобразователи серии Schneider Electric Altivar

ATV-32 со встроенными контроллерами.

Для удобства последующей работы со станком был разработан язык

последовательных команд, который удовлетворяет задачам управления частотными

преобразователями и позволяет удобным образом представлять и хранить

последовательность операций для производства конкретного изделия.

Данная работа имеет большую практическую значимость, предполагается, что

данное оборудование позволит значительно повысить качество производимой продукции,

уменьшить итоговую стоимость изделий, избавить предприятие от человеческого фактора

на данном этапе производства. Кроме того, полностью автономный станок может работать

в 3 смены, что позволит дополнительно увеличить количество производимой продукции и

снизить затраты на электроэнергию (стоимость электроэнергии в ночное время

значительно ниже).

При создании программного обеспечения использовалась информация из

подробных описаний контроллеров, частотных преобразователей и сред разработки.

Полезным источником информации являлись форумы производителей контроллеров.

Page 5: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

5

1. Задачи, актуальность и используемое оборудование

1.1. Специфика производства

Компания занимается производством различных товаров с использованием

листового металла, пластика, проволоки, трубы. В связи с увеличением объемов

производства было решено автоматизировать линию, отвечающую за изготовление

проволочных деталей для будущей продукции. В настоящих условия рынка ручной труд

невыгоден и к тому же недостаточная квалификация сотрудников зачастую приводит к

большому проценту бракованной продукции, которую впоследствии нужно отдельно

перерабатывать.

1.2. Поставленные задачи

В рамках данного проекта было решено реализовать станок, программная часть

которого должна позволять оборудованию решать следующие задачи:

1. Прямление проволоки толщиной до 6 мм

2. Рубка на заданной длине с точностью до 0,2 мм

3. Гибка проволоки в 2-х плоскостях

4. Проталкивание проволоки с определенным диаметром

5. Чистка проволоки

6. Реализация частичного функционала фрезерного станка

1.3. Обзор рынка готового оборудования

На сегодняшний день множество компаний занимается производством и продажей

узкоспециализированного оборудования, но те станки, что имеются на рынке в данные

момент либо дорогие, либо недостаточно качественные.

Например, станки фирмы Weber Comechanics (рисунок 1) имеют стоимость от 7,5 млн.

рублей[1].

Рисунок 1

Page 6: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

6

Станки китайского и российского производства, хоть и имеют меньшую стоимость,

не рассматривались в связи с низким качеством компонентов и общей недостаточной

надежностью.

При покупке готового оборудования имеется ряд недостатков:

1. Стоимость имеющегося на рынке оборудования высока

2. Купленное оборудование не сможет обеспечить должную гибкость настроек и

необходимый контроль

3. Сложность ремонта

4. Невозможность модернизации

5. Ограниченность возможностей станков

6. Привязка к конкретным дорогостоящим компонентам

7. Закрытость системы

Отдельной проблемой является отсутствие на рынке готового подходящего

программного обеспечения для станков. Оно либо продается в комплекте с самим

станком, либо является слишком специфическим и узкоспециализированным.

Также существует вариант написания программного обеспечения для

оборудования под заказ, но это тоже является проблематичным, так как каждая задача,

решаемая станком, имеет свою специфику, и для корректного написания программы

необходимо знать не только общую картину производства, но и множество мелких

деталей, конкретных методов, используемого оборудования, что, в свою очередь,

приводит к крайне высокой итоговой стоимости готового программного продукта.

1.4. Актуальность реализации собственного оборудования

Разработка собственного оборудования является перспективной сферой

производства. Она позволяет решить множество задач и получиться значительное

преимущество по сравнению с покупкой оборудования у сторонней фирмы.

Преимущества создания собственного оборудования:

1. Относительно низкая итоговая стоимость проекта

2. Гибкость настроек

3. Простота обслуживания

4. Возможность модернизации

5. Обширные производственные возможности

6. Легкая возможность замены компонентов

7. Открытость системы

8. Использование уже имеющихся компонентов

9. Учет специфики производства

Page 7: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

7

1.5. Техническая база проекта

При создании собственного оборудования попутно решатся проблема

восстановления и введения в эксплуатацию старых, уже не работоспособных станков.

Данные проект базируется на уже имеющемся фрезерном станке ОФ-122Ф2,

изготовленном еще в СССР (Рисунок 2).

Рисунок 2

Данный станок управляется релейным ЧПУ, который уже давно пришел в

негодность (рисунок 3).

Рисунок 3

Моторы и редуктора на этом станке заменены на современные легко поддерживаемые

приводы, имеющиеся в продаже, которые удобно поддаются управлению с частотных

преобразователей.

Вместо старого сегментного экрана (рисунок 4) установлен сенсорный экран (рисунок 5),

а важные элементы управления вынесены на панель в виде кнопок.

Page 8: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

8

Рисунок 4

Рисунок 5

1.6. Обзор контроллеров и другого технического оборудования

Программируемый Логический Контроллер (ПЛК) – управляющее устройство,

применяемое в промышленности. Используется для автоматизации технологических

процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в

неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование,

без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека. Часто на ПЛК

строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ).

Отличия от аналогичных устройств:

1. Микроконтроллер (однокристальный компьютер) - микросхема, предназначенная

для управления электронными устройствами. Область применения ПЛК обычно

Page 9: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

9

другая, он используется для управления автоматизированными

процессами промышленного производства, в контексте производственного

предприятия.

2. Компьютер. ПЛК ориентирован на работу с машинами и имеют развитый

'машинный' ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в

противовес возможностям компьютера, ориентированного на диалог с

пользователем

3. Встраиваемые системы. ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие,

отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

Изначально ПЛК не имеет программы, нацеленной на управление оборудованием, в

котором он будет использоваться в дальнейшем. Пользователь контроллера

самостоятельно создает код программы в какой-либо подходящей среде, который

впоследствии передается в контроллер. Исходный код исполняется на ПЛК уже

независимо от устройства, на котором он был создан.

Частотный преобразователь – электронное устройство для изменения частоты и уровня

выходного напряжения. Он служит для плавного регулирования

скорости асинхронного или синхронного электродвигателя за счет создания на выходе

преобразователя электрического напряжения заданной частоты. В отличие от

классического включения/выключения двигателя пускателем, данное устройство

позволяет плавно регулировать скорость вращения двигателя в широком диапазоне

скоростей в обоих направлениях. Кроме того в современных частотных преобразователях

имеется возможность контроля момента нагрузки на мотор, что позволяет избежать

поломок и расширяет возможности управления.

Используемые в моем проекте преобразователи частоты имеют встроенные

быстродействующие электронные контроллеры с ограниченным объемом памяти. Это

позволяет реализовать требующую быстрой реакции часть программы, управляющей

движением, на самом частотном преобразователе.

Датчик угла поворота (Энкодер) – устройство, предназначенное для преобразования

угла поворота вращающегося объекта в электрические сигналы, позволяющие определить

угол его поворота.

В моей работе применяются аналоговые магнитные круговые энкодеры с высокой

точностью позиционирования.

Редуктор – механизм, передающий и преобразующий крутящий момент и обороты.

Page 10: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

10

1.6.1. Используемые контроллеры

В данном проекте используется контроллер Schneider Electric LMC058 [2] с Ethernet

и CAN (рисунок 6). Данный контроллер координирует действие всех приводов и отвечает

за работу всего станка. Программирование ведется в среде CoDeSys.

Рисунок 6

Кроме этого используются контроллеры Овен серии ПЛК[3] (рисунок 7), которые

составляют общую сеть контроллеров предприятия. Эти контроллеры через ethernet

обмениваются со станком информацией о блокировках, синхронизируют время, и

используют информацию от станка для поддержания целостной информации на

центральном пульте управления.

Рисунок 7

Page 11: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

11

1.6.2. Используемые частотные преобразователи

Для управления асинхронными двигателями используются частотные

преобразователи Schneider Electric Altivar ATV-32 (рисунок 8) имеющие встроенные

контроллеры. Программирование ведется в среде SoMove.

Доступные интерфейсы:

1. CAN

2. Modbus

3. Bluetooth

Рисунок 8

1.7. Среды разработки

1.7.1. CoDeSys

CoDeSys – инструментальный программный комплекс промышленной

автоматизации, среда разработки прикладных программ для ПЛК (рисунок 9).

Встроенный компилятор генерирует машинный код, который загружается в контроллер.

При подключении к контроллеру среда переходит в режим отладки, где доступны все

стандартные для этого режима функции[4].

Для программирования доступны 6 языков – пять из них определяются стандартом IEC

61131-3, шестой является дополнительным:

1. IL (Instruction List) – ассемблер-подобный язык

2. ST (Structured Text) – Pascal-подобный

3. LD (Ladder Diagram) – язык релейных схем

4. FBD (Functional Block Diagram) – язык функциональных блоков

5. SFC (Sequential Function Chart) – язык диаграмм состояния

6. CFC (Continuous Function Chart) – расширение FBD с произвольным перемещением

блоков

Page 12: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

12

Рисунок 9

1.7.2. SoMove

SoMove – программное обеспечение от компании Schneider Electric для настройки

приводов Altivar, пускателей AltiStart и сервоприводов Lexium[2] (рисунок 10).

Варианты подключения:

1. Кабель USB/RJ-45

2. Беспроводная связь Bluetooth

3. Загрузка с мобильных устройств

Рисунок 10

Page 13: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

13

2. Описание программной части проекта

2.1. Диаграмма связей сети контроллеров

В реализации данного проекта используется один главный контроллер и 6 частотных

преобразователей (рисунок 11). Каждый из частотных преобразователей отвечает за свою

ось. Обмен информацией между контроллерами частотных преобразователей и головным

контроллером производится по CAN шине.

Рисунок 11

2.2. Язык последовательных команд перемещения

Для представления технических процессов изготовления конкретной продукции

используется удобное представление в виде языка последовательных команд

перемещения, что позволяет удобным образом хранить и редактировать программы для

большого количества продуктов.

Синтаксис управляющих команд:

Управляемая ось

Тип команды

- Перемещение в координаты

- Движение с заданной скоростью

- Остановка

- Перемещение на расстояние

- Сделать

Page 14: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

14

- Возврат

Возможность параллельного исполнения

Ограничение по моменту

Пример команды:

axisX goto 6340 single default

axisY goto 345 multi 8350

axisZ goto 8349 multi 9402

axisTransm shift 20 single default

axisBend do

axisBend goto -309 single default

axisBend goback

axisTransm shift 15 single default

axisCut do single

Задавать последовательность команд можно как прямым вводом текста, так и ручным

перемещением осей для пошагового ввода. Эта операция сделана достаточно простой, что

позволяет сотрудникам легко составлять список команд. Процесс задания

последовательности сводится к перемещению осей и фиксированию состояния как

абсолютного положения или как его изменение.

Для удобного задания последовательностей команд создана специальная,

ориентированная на сенсорный экран, визуализация, которая позволяет достаточно

удобно вводить команды с экрана (рисунок 12).

Рисунок 12

Page 15: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

15

2.3. Программная часть контроллера верхнего уровня

2.3.1. Организация деятельности контроллера

В задачи контроллера верхнего уровня входит поддержание всей системы в

исправном состоянии, хранение и выполнение последовательных команд, описанных на

определенном языке. Одной из важных функций является контроль безопасности и

надежности системы, получение разрешения на работу из внешней сети контроллеров.

К этому контроллеру производится подключение компьютера по Ethernet, что

позволяет отображать на сенсорном мониторе управляющую визуализацию без затраты

вычислительных мощностей самого контроллера.

Для отладки и тестирования работы системы и протоколов обмена создана удобная

отладочная визуализация (рисунок 13).

Рисунок 13

2.3.2. Управление исполнительными устройствами

Контроллер верхнего уровня выполняет задачи по координированию перемещения

всех осей. Он отправляет по CAN шине различные команды контроллерам и согласует

параллельное перемещение. В задачи контроллера входит постоянная проверка состояний

всех управляемых устройств, анализ успешного завершения выполнения команд

перемещений, предварительная инициализация частотных преобразователей.

Каждая команда предварительно разбивается на этапы, проверятся корректность

передаваемых данных, выбирается исполнительное устройство, которому будет

отправлена информация.

Page 16: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

16

Перед началом работы контроллер опрашивает все подчиненные частотные

преобразователи и сравнивает полученную от них информацию с данными, которые

должны быть в каждом устройстве. В случае несовпадения информации контроллер

отображает сообщение на всех визуализациях. После подтверждения администратор

контроллер отправляет нужные данные в привод.

Список опрашиваемых данных:

1. Номинальная мощность двигателя

2. Номинальная частота двигателя

3. Номинальные обороты двигателя

4. Максимальный ток

5. Тип включения обмоток

6. Количество фаз в сети

7. Напряжение

8. Серийный номер частотного преобразователя

9. Режим удержания

10. Действия при пропадании сети

Кроме этого, постоянно ведется опрос всех частотных преобразователей и данные

сравниваются с теми, что должны быть в данный момент.

Считываются:

1. Состояние (регистр «Команда/состояние»)

2. Текущее положение

Это позволяет проверить, началось ли движение по оси, в каком положении находится

станок, удостовериться, точно ли была завершена отправленная в частотный

преобразователь команда.

2.4. Программная часть исполнительных устройств

Основной задачей контроллеров в частотных преобразователях является получение

от контроллера верхнего уровня команд, их анализ и исполнение. При выполнении задачи

происходит контроль ограничения момента, проверка корректности сигнала энкодера. Все

процессы, будь то гибка, подача проволоки, чистка или движения в итоге сводятся к

перемещению заданной оси в какую-то точку или к движению с постоянной скоростью.

Вследствие этого программные части исполнительных устройств имеют между собой

много общего, что и позволило использовать в данном проекте простой язык

последовательных команд.

Обмен информацией с головным контроллером производится с использованием 4-х

регистров:

1. Координаты задания

2. Скорость

3. Команда/результат

Page 17: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

17

4. Текущие координаты

Возможные варианты получаемых команд и числовые соответствия:

1. Запрос текущего состояния - 45

2. Запрос информации о положении - 35

3. Старт задания на исполнение по позиции, на убывание – 15

4. Старт задания на исполнение по позиции, на возрастание – 65

5. Старт вращения без анализа положения, на убывание – 75

6. Старт вращения без анализа положения, на возрастание - 85

7. Стоп – 25

8. Стартовое значение – 95

Возможные варианты результатов выполнения команд, которые будут считаны головным

контроллером, и числовые соответствия им:

1. Выполнено задания на исполнение по позиции, на убывание – 19

2. Выполнено задания на исполнение по позиции, на возрастание -69

3. Выполняется вращение без анализа положения, на убывание – 79

4. Выполняется вращение без анализа положения, на возрастание - 89

5. Стоп получен – 29

6. Задание чтения отработано – 59

7. Команда принята и отрабатывается – 11

8. Ошибка – 99

Программа в контроллере частотного преобразователя разбита на 3 части:

1. Pre

2. Post

3. Aux

Первые 2 программы имеют ограничение на суммарное время исполнения, которое

является достаточно коротким, таким образом, в Pre и Post программе выполняются

быстродействующие и высокоприоритетные программы. Программа Aux выполняется в

свободное время контроллера, за несколько циклов. В рамках поставленной задачи

программа Post не использовалась.

2.4.1. Программа Aux

Алгоритм Aux программы выполняет анализ принимаемых команд и осуществляет

предварительные действия.

Входные переменные:

1. Переменная кнопки блокировки

2. Переменная текущего положения

3. Переменная команды управления (считывается из регистра)

Page 18: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

18

4. Переменная заданной скорости (считывается из регистра)

Выходные переменные:

1. Переменная движения вперед (используется внутренней программой частотного

преобразователя для управления двигателем)

2. Переменная реверса (используется внутренней программой частотного

преобразователя для управления двигателем)

3. Переменная текущих координат (записывается в регистр и считывается головным

контроллером)

4. Переменная, отвечающая за вращение без анализа координат

5. Переменная заданной скорости (для использования в Pre программе)

В теле программы осуществляется анализ полученной команды и, в зависимости от ее

значения, устанавливается частотный преобразователь на движение вперед или назад,

анализирует, нужно ли контролировать изменение координат в программе Pre, и передает

в нее заданную скорость (рисунок 14).

Page 19: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

19

Рисунок 14

Page 20: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

20

2.4.1. Программа Pre

Алгоритм Pre программы выполняется непосредственно перед внутренними

операциями частотного преобразователя по управлению приводом. В этой программе

осуществляется анализ текущего положения, сравнение его с координатами

назначения и в соответствие с этими данными задается скорость вращения привода.

Входные переменные:

1. Переменная кнопки блокировки

2. Переменная, отвечающая за вращение без анализа координат

3. Переменная заданной скорости

4. Переменная текущего положения (сигнал с энкодера)

5. Переменная заданных координат (считывается из регистра)

Выходные переменные:

1. Переменная скорости вращения двигателя, ее использует частотный

преобразователь при управлении приводом

2. Переменная, устанавливаемая в аналоговый выход текущего положения на

осциллограф

В теле программы текущее положение сравнивается с заданным положением и, для

того, чтобы добиться высокой точности позиционирования, при разнице между

координатами меньше определенной заданная скорость меняется на меньшую. Также

проверяется кнопка блокировки и, в случае необходимости, игнорируется проверка

координат (рисунок 15).

Page 21: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

21

Рисунок 15

Page 22: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

22

3. Обеспечение безопасности

Особо важную роль играет безопасность системы.

Способы решения:

1. Постоянный контроль состояния всей системы

2. Возможность аварийного отключения оборудования по сигналу от любого из

контроллеров потеем размыкания реле безопасности, таким образом, приводы

возможно остановить, например, в случае неисправности CAN шины

3. Использование механических самофиксирующихся аварийных кнопок для

управления оператором

4. Возможность внешних блокировок - защита от несанкционированного запуска

5. Ограничение крутящего момента на всех приводах – уменьшает вероятность

механического повреждение при попадании инородных предметов в рабочую

область или при заклинивании каких-либо элементов.

6. Датчики-шторки – обеспечивают моментальную остановку станка в случае

пересечения определенной зоны каким-либо объектом.

Page 23: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

23

Заключение

В результате проведенной работы было разработано программное обеспечение для

управления и контроля станка.

Разработаны:

1. Программа связи с общей сетью контроллеров

2. Программы, контролирующие работу станка, расписание, производящие

инициализацию частотных преобразователей и проверку их настроек

3. Визуализации для управления, отладки, анализа состояния, удобного создания

программ последовательных команд

4. Язык последовательных команд и программы, позволяющие удобно создавать

новые программы, хранить их, редактировать

5. Система управления набором частотных преобразователей со встроенными в них

контроллерами

6. Система контроля настроек в частотных преобразователях (настройки двигателя,

серийный номер устройства, напряжение в сети и т.д.)

7. Программы частотных преобразователей, которые позволяют принимать команды

от головного контроллера, обмениваться с ним информацией, осуществлять

корректные перемещения

Кроме того, было восстановлено старое, неработоспособное оборудование, получен

опыт в разработке автоматизированных станков и реализации проектов данного типа. В

дальнейшем это позволит восстанавливать другие станки, производить дальнейшую

автоматизацию производства. В перспективе планируется выход на рынок продажи

готового оборудования и средств автоматизации.

В ближайших планах провести финальное тестирование станка после окончания

механической части проекта и разработка системы экспорта чертежей их AutoCAD в язык

последовательных команд.

Page 24: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

24

Список использованных источников

1. Weber Comechanics [Электронный ресурс]/ URL: http://weber.ru(дата обращения:

30.05.2012)

2. Schneider Electric – Специалист в управлении электроэнергией [Электронный

ресурс]/ URL: http://www.schneider-electric.com (дата обращения: 30.05.2012)

3. Овен [Электронный ресурс]/ URL: http://www.owen.ru (дата обращения: 30.05.2012)

4. Smart Software Solutions [Электронный ресурс]/ URL: http://www.3s-software.com

(дата обращения: 30.05.2012)

Page 25: АЛ 2012 - tsu.ru · 2012-06-13 · 2. Используемые частотные преобразователи Для управления асинхронными двигателями

25

Приложение А

СПРАВКА

о внедрении результатов выпускной квалификационной работы

на тему ____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

выдана студенту 4 курса очной формы обучения ______________________________

____________________________________________________________________________ наименование высшего учебного заведения (полностью)

____________________________________________________________________________ Фамилия, имя, отчество

в том, что в практику работы ___________________________________________________ наименование организации

в 20__ году внедрены следующие результаты (выводы, рекомендации) выпускной

квалификационной работы: _____________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Частично внедрены (или планируются к внедрению) в 20__ году рекомендации:________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Руководитель организации ____________________ ___________ Осинцев Е.А. наименование организации подпись, дата

МП