Разработка микропроцессорной системы управления робототехническим комплексом на базе токарного станка модели 16К20Ф3

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Января 2013 в 19:58, курсовая работа

Краткое описание

В результате выполнения курсовой работы была разработана микропроцессорная система управления (МСУ) роботизированным технологическим комплексом на базе токарного станка и промышленного робота.
Составлена программа управления в системе команд промышленного микроконтроллера МКП – 1.
Программа полностью обеспечивает выполнение заданного алгоритма управления внешним технологическим оборудованием. При этом на каждом этапе проектирования соблюдается принцип локальности преобразований.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4
1. Описание конструкции станка мод. 16К20Ф3 5
1.1 Основные узлы и движения в станке 5
1.2 Техническая характеристика станка мод. 16К20Ф3 6
2. Определение последовательности операций для изготовления детали 7
3. Компоновка РТК 8
4. Технологическая схема РТК 8
5. Привязка датчиков и исполнительных механизмов к портам микроконтроллера 8
6. Построение временных циклограмм технологических операций 11
7. Первичное описание алгоритма функционирования технологического объекта 11
8. Промежуточное описание алгоритма управления объектом в виде системы конъюнктивных секвенций 13
9. Граф-схема алгоритма, реализующая систему конъюнктивных секвенций 14
10. Управляющая программа в системе команд микроконтроллера МКП-1 19
Заключение 23
Список используемой литературы 24

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсач я.docx

— 396.72 Кб (Скачать документ)

 

 

 

 

Таблица 4 - Технологическая карта производственного процесса

Момент времени t

Операции

Срабатывание датчиков, X

Исполнительные механизмы, Y

Начальный момент, tн

Конечный момент, tк

  Начальный      момент, tн

Конечный момент, tк

t0

Система находится в исходном состоянии

Х1, Х23

Х1, Х23

Y1, Y23

Y1, Y23

t1

Включение робота на время  цикла обработки

X3

X3

Y3

Y3

t2

Опускание руки робота к  тактовому столу

X4

X5

Y4

Y5

t3

Взятие заготовки рукой  робота

X6

X6

Y6

Y6

t4

Перемещение руки робота в  крайнее верхнее положение

 

X5

 

X4

 

Y5

 

Y4

t5

Поворот робота на 90 вправо

X21

X20

Y21

Y20

t6

Подвод руки робота к шпинделю

X7

X7

Y7

Y7

t7

Установка заготовки на токарном станке

X6

X6

Y6

Y6

t8

Отвод руки робота

X7

X7

Y7

Y7

t9

Продольное перемещение  задней бабки влево

X9

X8

Y9

Y8

t10

Запуск привода главного движения, передача вращения шпинделю

X2

X2

Y2

Y2

t11

Подвод режущего инструмента 1 к заготовке

X11

X10

Y11

Y10

t12

Обработка диаметров заготовки(80мм, 70мм, 60мм) точением

 

X12

 

X12

 

Y12

 

Y12

t13

Продольное перемещение  задней бабки вправо

X8

X9

Y8

Y9

t14

Отвод режущего инструмента 1 от заготовки

X10

X11

Y10

Y11

t15

Поворот револьверной головки  на одну позицию (смена инструмента)

Х13

Х13

Y13

Y13

t16

Продольное перемещение  задней бабки влево

X9

X8

Y9

Y8

t17

Подвод режущего инструмента 2 к заготовке

X15

X14

Y15

Y14

t18

Прорезание канавки

X16

X16

Y16

Y16

t19

Продольное перемещение  задней бабки вправо

X8

X9

Y8

Y9

t20

Отвод режущего инструмента 2 от заготовки

X14

X15

Y14

Y15

t21

Поворот револьверной головки  на одну позицию (смена инструмента)

Х13

Х13

Y13

Y13

 

t22

Продольное перемещение  задней бабки влево

X9

X8

Y9

Y8

t23

Подвод режущего инструмента 3 к заготовке

X18

X17

Y18

Y17

t24

Нарезание резьбы

X19

X19

Y19

Y19

t25

Продольное перемещение  задней бабки вправо

X8

X9

Y8

Y9

t26

Отвод режущего инструмента 3 от заготовки, отключение привода станка

X17

X18, X2

Y17

Y18,Y2

t27

Подвод руки робота к шпинделю

X7

X7

Y7

Y7

t28

Захват рукой обработанной детали

X6

X6

Y6

Y6

t29

Отвод руки робота

X7

X7

Y7

Y7

t30

Поворот робота на 90 влево

X20

X21

Y20

Y21

t31

Опускание руки робота к  тактовому столу с заготовками, захват обработанной детали

X4

X5, X6

Y4

Y5, X6

t32

Фиксация обработанной детали в кассете, отключение промышленного робота

X22, Х3

X22, Х3

Y22, Y3

Y22, Y3

t33

Возврат манипулятора в исходное положение

X5

X4,X23

Y5

Y4,Y23

t34

Возврат станка в исходное состояние

X1

X1

Y1

Y1

t35

Цикловой пуск системы

X24

X24

Y24

Y24


  1. Построение временных циклограмм технологических операций

 

Рисунок 5 –Временная циклограмма

  1. Первичное описание алгоритма функционирования технологического объекта

 В качестве первичного описания алгоритма заданного ОУ будем использовать аппарат графов операций, реализуемый с помощью математического аппарата Сети Петри (N-схемы). С помощью данного этапа алгоритмического проектирования решаются задачи декомпозиции алгоритма, устанавливаются причинно-следственные связи между состояниями технологического процесса, проверяется корректность первичного описания алгоритма.

В графе операций используются вершины двух типов, изображаемых кружками  (позиции) и  прямоугольниками  (переходы),  в котором стрелками  соединяются только вершины разного  типа. В  позиции  графа  помещаются  метки (маркеры, точки), которые  перемещаются  из одних позиций в другие по определенным правилам, отображая динамику управляемого процесса. Размещение  точек  в  позициях  в каждый момент времени  называется маркировкой графа; при  задании графа всегда  фиксируется  его начальная маркировка.

 

     Таблица 5 – Позиции графа

P0

Исходное состояние станка и манипулятора

P1

Робот включен

P2

Рука в крайнем нижнем положении

P3

Заготовка в руке робота

P4

Рука в крайнем верхнем положении

P5

Робот повернут на 900 вправо

P6

Рука робота у шпинделя

P7

Крайнее левое положение  задней бабки

P8

Отвод руки робота

P9

Крайнее правое положение задней бабки

P10

Выбран инструмент в револьверной головке

P11

Пиноль с резцом влево

P12

Обработка диаметров (Ø80, Ø70, Ø60)

P13

Нарезание канавки

P14

Нарезание резьбы

P15

Окончание обработки

P16

Рука робота у шпинделя

P17

Заготовка в руке робота

P18

Робот в крайнем левом положении

P19

Робот в крайнем нижнем положении

P20

Деталь зафиксирована в кассете  тактового стола, тактовый стол повернут

F1

Диспетчер 1

F2

Диспетчер 2

F3

Диспетчер 3


 

Таблица 6 – Переходы графа

t0

Включение робота

t1

Опускание руки робота в крайнее нижнее положение

t2

Захват заготовки рукой робота

t3

Переход робота в крайнее верхнее  положение

t4

Поворот руки робота на 900 вправо

t5

Подвод руки робота к шпинделю

t6

Переход задней бабки в крайнее  левое положение

t7

Отвод от шпинделя руки робота

t8

Переход задней бабки в крайнее  правое положение

t9

Смена инструмента

t10

Подвод пиноли с резцом

t11

Начало обработки

t12

Отвод пиноли с резцом 1 вправо

t13

Начало обработки

t14

Отвод пиноли с резцом 2 вправо

t15

Начало обработки

t16

Отвод пиноли с резцом 3 вправо

t17

Подвод руки робота к шпинделю

t18

Захват заготовки рукой робота

t19

Поворот руки робота на 900 влево

t20

Опускание руки робота в крайнее нижнее положение

t21

Фиксация детали в кассете тактового  стола

t22

Захват рукой робота следующей  заготовки


 

Рисунок 6 – Сеть Петри

 

  1. Промежуточное описание алгоритма управления объектом в  виде системы конъюнктивных секвенций

На этапе логического проектирования  происходит переход от первичного графического описания логического алгоритма  к промежуточному, в процессе которого происходит взаимно-однозначное преобразование графического описания в аналитическую форму, которое, в свою очередь, обладает рядом положительных свойств, необходимых для подготовки ввода описания логического алгоритма в микроконтроллер, т.е. создание математической модели.

Это промежуточное описание можно  осуществлять на языке систем секвенций. Для алгоритмов логического управления дискретными технологическими объектами очень подходит аналитическая форма графа операций в виде системы конъюнктивных секвенций, которая упрощает переход от первичного графического описания к управляющей программе. При этом в левой части секвенциальных операторов содержится конъюнкция, состоящая из логических переменных, кодирующих позиции, из которых ведет данный переход графа операций и логических переменных, взвешивающих данный переход. В правой части содержится конъюнкция, состоящая из логических переменных, кодирующая позиции, в которые ведет данный переход и логических переменных, взвешивающих эти позиции. Аналитическое описание алгоритма управления РТК в виде системы конъюнктивных секвенций будет выглядеть следующим образом:

 

M0: ;

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Граф-схема алгоритма, реализующая систему конъюнктивных секвенций

 

 

 

 

 

Рисунок 7 - Граф-схема алгоритма

 

  1. Управляющая программа  в системе команд микроконтроллера МКП-1

Программное управление РТК в соответствии с алгоритмом осуществляется в автоматическом режиме. Управляющая программа хранится в энергонезависимом запоминающем устройстве (ЭНЗУ) микроконтроллера. Команды управляющей программы записываются в модулях ЭНЗУ. Адресное пространство каждого модуля образует одну зону памяти, каждая из которых в свою очередь делится на 2 страницы памяти, таким образом, объем каждой страницы памяти составляет 256 байт, что позволяет записать в неё 128 команд (одна команда занимает в памяти ЭНЗУ 2 байта). Объём памяти модуля ЭНЗУ составляет 512 байт и позволяет осуществить запись 256 команд. Таким образом, диапазон адресов памяти ЭНЗУ: 000…015F

Таблица 7 - Системе команд микроконтроллера МКП-1

Адрес

Команда

Описание команды

000

2601

Активизация счётчика А

001

2801

Запись числа 00 в счётчик А

002

0500

Включить нагрузку Y1 по адресу Z00

003

0601

Выключить нагрузку Y2 по адресу Z01

004

0602

Выключить нагрузку Y3 по адресу Z02

005

0603

Выключить нагрузку Y4 по адресу Z03

006

0604

Выключить нагрузку Y5 по адресу Z04

007

0605

Выключить нагрузку Y6 по адресу Z05

008

0606

Выключить нагрузку Y7 по адресу Z06

009

0607

Выключить нагрузку Y8 по адресу Z07

00А

0608

Выключить нагрузку Y9 по адресу Z08

00В

0609

Выключить нагрузку Y10 по адресу Z09

00С

060A

Выключить нагрузку Y11 по адресу Z0А

00Е

060B

Включить нагрузку Y12 по адресу Z0B

00D

060C

Включить нагрузку Y13 по адресу Z0C

00F

060D

Выключить нагрузку Y14 по адресу Z0D

010

060E

Выключить нагрузку Y15 по адресу Z0E

011

060F

Выключить нагрузку Y16 по адресу Z0F

012

0610

Выключить нагрузку Y17 по адресу Z10

013

0611

Включить нагрузку Y18 по адресу Z0C

014

0612

Выключить нагрузку Y19 по адресу Z0D

015

0613

Выключить нагрузку Y20 по адресу Z0E

016

0614

Выключить нагрузку Y21 по адресу Z0F

017

0615

Выключить нагрузку Y22 по адресу Z10

018

0516

Включить нагрузку Y23 по адресу Z0C

019

0400

Проверка датчика X1 на наличие сигнала по адресу E00

01A

0416

Проверка датчика X23 на наличие сигнала по адресу E16

01B

1200

Прямой  вывод бита условия по адресу Z00

01C

1216

Прямой  вывод бита условия по адресу Z16

01D

OA1F

Переход на адрес 01F если БУ = 0

01E

2700

Инкремент счетчика А

01F

0502

Включить нагрузку Y3 по адресу Z02

020

0402

Проверка датчика X3 на наличие сигнала по адресу E02

021

1202

Прямой  вывод бита условия по адресу Z02

022

OA24

Переход на адрес 024 если БУ = 0

023

2700

Инкремент счетчика А

024

0504

Включить нагрузку Y5 по адресу Z04

025

0303

Проверка датчика X4 на отсутствие сигнала по адресу E03

026

0404

Проверка датчика X5 на наличие сигнала по адресу E04

027

1204

Прямой  вывод бита условия по адресу Z04

028

OA2A

Переход на адрес 02A если БУ = 0

029

2700

Инкремент счетчика А

02А

0505

Включить нагрузку Y6 по адресу Z05

02В

0405

Проверка датчика X6 на наличие сигнала по адресу E05

02С

1205

Прямой  вывод бита условия по адресу Z05

02D

0A2F

Переход на адрес 02F если БУ=0

02E

2700

Инкремент счетчика А

02F

0503

Включить нагрузку Y4 по адресу Z03

030

0403

Проверка датчика X4 на наличие сигнала по адресу E03

031

0304

Проверка датчика X5 на отсутствие сигнала по адресу E04

032

1304

Инверсный вывод бита условия по адресу Z04

033

0B35

Переход на адрес 035 если БУ=1

034

2700

Инкремент счетчика А

035

0516

Включить нагрузку Y20 по адресу Z13

036

0413

Проверка датчика X20 на наличие сигнала по адресу E13

037

0314

Проверка датчика X21 на отсутствие сигнала по адресу E14

038

1314

Инверсный вывод бита условия по адресу Z14

039

0B3B

Переход на адрес 03B если БУ=1

03A

2700

Инкремент счетчика А

03B

0506

Включить нагрузку Y7 по адресу Z06

03C

0406

Проверка датчика X7 на наличие сигнала по адресу E06

03D

1206

Прямой  вывод бита условия по адресу Z06

03E

0A40

Переход на адрес 040 если БУ=0

03F

2700

Инкремент счетчика А

040

0507

Включить нагрузку Y8 по адресу Z07

041

0407

Проверка датчика X8 на наличие сигнала по адресу E07

042

0308

Проверка датчика X9 на отсутствие сигнала по адресу E08

043

130С

Инверсный вывод бита условия по адресу Z08

044

0B46

Переход на адрес 046 если БУ=1

045

2700

Инкремент счетчика А

046

0506

Включить нагрузку Y7 по адресу Z06

047

0406

Проверка датчика X7 на наличие сигнала по адресу E06

048

1206

Прямой  вывод бита условия по адресу Z06

049

0A4B

Переход на адрес 04B если БУ=0

04А

2700

Инкремент счетчика А

04В

0508

Включить нагрузку Y9 по адресу Z08

04C

0307

Проверка датчика X8 на отсутствие сигнала по адресу E07

04D

0408

Проверка датчика X9 на наличие сигнала по адресу E08

04E

1208

Прямой вывод бита условия по адресу Z08

04F

0A51

Переход на адрес 051 если БУ=0

050

2700

Инкремент счетчика А

051

050C

Включить нагрузку Y13 по адресу Z0C

052

040C

Проверка датчика X13 на наличие сигнала по адресу E0C

053

120C

Прямой вывод бита условия по адресу Z0C

054

0A56

Переход на адрес 056 если БУ=0

055

2700

Инкремент счетчика А

056

0509

Включить нагрузку Y10 по адресу Z09

057

0409

Проверка датчика X10 на наличие сигнала по адресу E09

058

030A

Проверка датчика X11 на отсутствие сигнала по адресу E0A

059

130A

Инверсный вывод бита условия по адресу Z0A

05A

0B5C

Переход на адрес 05C если БУ=1

05B

2700

Инкремент счетчика А

05C

050B

Включить нагрузку Y12 по адресу Z0B

05D

040B

Проверка датчика X12 на наличие сигнала по адресу E0B

05E

120B

Прямой вывод бита условия по адресу Z0B

05F

0A61

Переход на адрес 061 если БУ=0

060

2700

Инкремент счетчика А

061

050C

Включить нагрузку Y13 по адресу Z0C

062

050D

Включить нагрузку Y14 по адресу Z0D

063

040D

Проверка датчика X14 на наличие сигнала по адресу E0D

064

030E

Проверка датчика X15 на отсутствие сигнала по адресу E0E

065

130E

Инверсный вывод бита условия по адресу Z0E

066

0B68

Переход на адрес 068 если БУ=1

067

2700

Инкремент счетчика А

068

050F

Включить нагрузку Y16 по адресу Z0F

069

040F

Проверка датчика X16 на наличие сигнала по адресу E0F

06A

120F

Прямой вывод бита условия по адресу Z0F

06B

0A6D

Переход на адрес 06D если БУ=0

06C

2700

Инкремент счетчика А

06D

050C

Включить нагрузку Y13 по адресу Z0C

06E

0517

Включить нагрузку Y17 по адресу Z10

06F

0410

Проверка датчика X17 на наличие сигнала по адресу E10

070

0311

Проверка датчика X18 на отсутствие сигнала по адресу E11

071

1311

Инверсный вывод бита условия по адресу Z11

072

0B74

Переход на адрес 074 если БУ=1

073

2700

Инкремент счетчика А

074

0512

Включить нагрузку Y19 по адресу Z12

075

0412

Проверка датчика X19 на наличие сигнала по адресу E12

076

1212

Прямой вывод бита условия по адресу Z12

077

0A79

Переход на адрес 079 если БУ=0

078

2700

Инкремент счетчика А

079

0509

Включить нагрузку Y10 по адресу Z09

07А

0612

Выключить нагрузку Y19 по адресу Z12

07B

0312

Проверка датчика X19 на отсутствие сигнала по адресу E12

07C

1312

Инверсный вывод бита условия по адресу Z12

07D

0B7F

Переход на адрес 07F если БУ=1

07E

2700

Инкремент счетчика А

07F

0510

Включить нагрузку Y17 по адресу Z10

080

0406

Проверка датчика X7 на наличие сигнала по адресу E06

081

1206

Прямой вывод бита условия по адресу Z06

082

0A84

Переход на адрес 084 если БУ=0

083

2700

Инкремент счетчика А

084

0505

Включить нагрузку Y6 по адресу Z05

085

0405

Проверка датчика X6 на наличие сигнала по адресу E05

086

1205

Прямой вывод бита условия по адресу Z05

087

0A89

Переход на адрес 089 если БУ=0

088

2700

Инкремент счетчика А

089

0613

Выключить нагрузку Y20 по адресу Z13

08A

0514

Включить нагрузку Y21 по адресу Z14

08B

0313

Проверка датчика X20 на отсутствие сигнала по адресу E13

08C

0414

Проверка датчика X21 на наличие сигнала по адресу E14

08D

1214

Прямой вывод бита условия по адресу Z14

08E

0A90

Переход на адрес 090 если БУ=0

08F

2700

Инкремент счетчика А

090

0603

Выключить нагрузку Y4 по адресу Z03

091

0504

Включить нагрузку Y5 по адресу Z04

092

0303

Проверка датчика X4 на отсутствие сигнала по адресу E03

093

0404

Проверка датчика X5 на наличие сигнала по адресу E04

094

1204

Прямой вывод бита условия по адресу Z04

095

0A97

Переход на адрес 097 если БУ=0

096

2700

Инкремент счетчика А

097

0515

Включить нагрузку Y22 по адресу Z15

098

1E15

Установка БУ как значение датчика  X22 по адресу E15

099

0A89

Переход на адрес 09A если БУ=0

09A

092A

Безусловный переход на адрес 02A

Информация о работе Разработка микропроцессорной системы управления робототехническим комплексом на базе токарного станка модели 16К20Ф3