Автоматизация технологического процесса на базе стенда «StationAssemblyRV3SB»
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
1.ВИРТУАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ………………………..…...6
1.1 Функции и задачи виртуального стенда………………………………………...6
1.2.1 Состав
оборудования………………………………………………
1.2.2 Техническое задание……………………………
1.2.3. Робот типа «Гибкая рука»………………
1.2.4. Контроллер CR 1 – 571…………………………………………………….…..20
1.2.5. Параллельный захват…………………………………………………………..
2.РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ……...…………….…………….27
2.1.Среда разработки…………………………
2.2.Язык программирования
2.3. Основные операции…………………………………
3.СИСТЕМЫ СИМУЛЯЦИИ И СВЯЗИ………
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………………..35
Приложения……………………………………………………
АННОТАЦИЯ
Настоящая дипломная работа посвящена автоматизации технологического процесса, которая включает в себя виртуальную модель стенда, созданным в программе COSIMIR Robotics. А так же программу для управления виртуальным стендом, позволяющая управлять сборкой с помощью персонального компьютера. Программа для стенда разработана в среде программирования COSIMIR Robotics с использованием языка MELFA –BASIC IV. Код программы содержится в приложении. Объем пояснительной записки составляет 35 листа без приложения.
ВВЕДЕНИЕ.
Каждый
год на рынке робототехники «
По последним данным, сегодня в мире работают 1,8 млн. самых различных роботов – промышленных, домашних, роботов-игрушек.
Что же такое робот?
Робот – это электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство, программа, либо их комбинация, работающая без участия человека и выполняющие действия, обычно осуществляемые человеком.
Промышленная робототехника является одним из новых направлений автоматизации производственных процессов, начало развития, которого в нашей стране относится к последнему десятилетию. Комплексный подход к решению технико-экономических и социальных задач, связанных с внедрением их промышленных роботов (ПР), позволил высвободить около 2000 рабочих. В процессе создания, производства и внедрения ПР приходилось сталкиваться с решением ряда сложных научно-технических проблем. Получен большой, опыт по разработке робототехнических комплексов (РТК) и организации автоматизированного производства на базе ПР. Все эти вопросы, получившие отражение в предлагаемой книге, представляют, по нашему мнению, значительный интерес как для широкого круга специалистов, конструкторов и производственников различных отраслей, которые заняты в настоящее время работой по увеличению производства и широкому применению ПР во всех отраслях народного хозяйства, так и для всех специалистов, работающих в области автоматизации производственных процессов.
Современный
этап научно-технической революции
характеризуется комплексной
За последние
десятилетия автоматизация
Промышленные роботы (ПР) оказались тем недостающим звеном, появление которого позволило решать задачи комплексной автоматизации на более высоком уровне, объединяя средства производства предприятия в единый автоматизированный комплекс.
ВИРТУАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ
1.1 Функции и задачи виртуального стенда
Основными функциями, выполняемыми виртуальным стендом для сборки деталей, рассмотрение которого ведется в данной работе, являеться непосредств- енно сборкой изделия.
Объектами сборки являются 4 детали :
1.Термометр.
2.Гигрометр.
3.Ручка.
4.Подставка для ручки.
Для сборки
деталей используется модуль сборки,
состоящий из 3 позиций (одна для
термометра, другая для гигрометра
и последняя для подставки
в которую монтируют ручку).
Более подробно об этом оборудовании рассмотрено в параграфе 1.2.3.
Под системой управления виртуальным стендом понимается программа для контроллера, который в данной работе мы не используем, так как мы работаем с виртуальным стендом с помощью интерфейса Cosimir Robotics. Программа для виртуального стенда должна обеспечивать функционирование всего оборудования стенда в соответствии с поставленными задачами.
Задачи виртуального стенда заключается в следующем:
- Перемещение модуля сборки на площадку для сборки деталей.
- Определение наличия детали.
- Перемещение деталей в соответствующие им позиции на модуле сборки.
- Перемещение
готовый собранный модуль
1.2.1 Состав оборудования
Виртуальный стенд для сборки деталей (рис.1.1) конструктивно состоит из следующего оборудования : модуль сборки деталей(рис.1.1.2), модуль из 4 поддонов для размещения деталей(рис.1.1.3), модули хранения (рис.1.1.4), робот , модуль хранения (рис1.1.5), электрическое оборудование и камера распознавания наличия детали. Более подробный перечень оборудования входящего в виртуальный стенд, а так же их назначение приведен в табл.1. На рис.1.1 цифрами обозначены некоторые из этих устройств (нумерация в табл.1 соответствует нумерации на рис.1.1)
Таблица 1. Состав оборудования
№ |
Название устройства |
Назначение |
1 |
Модуль сборки детелей |
Площадка для сборки деталей. |
2 |
Модули хранения |
Хранение термометров и гигрометров |
3 |
Робот |
Робот типа «Гибкая рука» |
4 |
Модуль хранения |
Хранение ручек |
5 |
Камера |
Распознавание деталей |
6 |
Модуль из поддонов |
Размещение деталей, готовые детали после сборки, для возможного последующего технологического процесса |
Рис.1.1 Виртуальный стенд сборки деталей
Рис.1.1.2 Модуль сборки деталей
Рис.1.1.3 Модуль из 4 поддонов для размещения деталей
Рис.1.1.4 Модули хранения гигрометров и термометров
Рис.1.1.5 Модуль хранения ручек
1.2.2 Техническое задание.
Объект проектирования |
Функции |
Взаимодействующие объекты |
Условия и ограничения |
Показатели качества |
Объект исследования- виртуальный стенд для сборки деталей |
Сборка термометров, гигрометров и ручки в соответствующие для них позиции на модуле сборки. |
1.Оператор 2.Виртуальные органы 3.Деталь |
1.Температура – от 0°С до 40°С. Стенд может работать и при более высоких/низких температурах, но правильность работы не гарантируется. 3.Относительная влажность 45 – 85%. 4.Общее время сборки не более 80 сек. |
1.При долгой работе на |
1.2.3. Робот типа «Гибкая рука»
|
|
Robot RV-3SB |
Степеней свободы: 6 |
Рис.1.2 Mitsubishi Robot RV-3SB.
- Самый быстрый в своем классе
Увеличение скорости роботов серии RV-3S по сравнению с предыдущими моделями того же класса достигает 57 %. На максимальной скорости перемещения 5.5 м/с они могут работать с неизменной стабильностью повторения ±0.02 мм. Так достигается меньшее время цикла без ущерба для точности.
- Прохождение сингулярных точек
Обычно роботы останавливаются в неопределенной точке когда “рука” робота проходит через точку сингулярности. Однако новый RV-3S продолжает движение до заданного положения, обеспечивая бесперебойность рабочего процесса.
-Оснащен тормозной системой.
Все оси с тормозами только главные оси. У роботов RV-3S тормоза имеют все оси. Это означает, что позиция робота сохраняется и при выпадении сетевого напряжения или аварийном выключении – для защиты всей установки. Кроме того, роботы оснащены абсолютными энкодерами. Поэтому текущее положение робота известно в любой момент, без перемещения в определенное положение.
- Компенсация допуска детали
Эта функция позволяет при
- Распознание столкновений
Система контроля столкновений надежно защищает всю установку, распознавая столкновения и быстро реагируя на них. При этом не успевают возникнуть большие, разрушающие силы.
Зона действия и размеры робота типа «гибкая рука» - Mitsubishi Robot RV-3SB показана на Рис.1.2.1.
Основные характеристики робота типа «гибкая рука» - Mitsubishi Robot RV-3SB показаны в Таблице 2.
Рис.1.2.1. Зона действия и размеры Mitsubishi Robot RV-3SB.
Таблица 2. Основные характеристики Mitsubishi Robot RV-3SB
Робот |
RV-3SB | |
Количество осей |
6 | |
Место монтажа |
возможен монтаж на полу, потолке и стене * | |
Конструкция |
шарнирный | |
Макс./ном. грузоподъемность (кг) |
3.5 / 3 | |
Стабильность повторения (мм) |
±0.02 | |
Макс. скорость (мм/с) |
5500 | |
Тип контроллера |
CR2B | |
Зона движения (градусы) |
Тело (J1) |
340 |
Плечо (J2) |
225 | |
Локоть (J3) |
191 | |
Поворот предплечья (J4) |
320 | |
Наклон запястья (J5) |
240 | |
Вращение запястья (J6) |
720 | |
Скорость движения (град./с) |
Тело (J1) |
250 |
Плечо (J2) |
187 | |
Локоть (J3) |
250 | |
Поворот предплечья (J4) |
412 | |
Наклон запястья (J5) |
412 | |
Вращение запястья (J6) |
660 | |
Номинальный момент (Нм) |
Поворот предплечья (J4) |
5.83 |
Наклон запястья (J5) |
5.84 | |
Вращение запястья (J6) |
3.9 | |
Номинальный момент инерции (кгм ) |
Поворот предплечья (J4) |
0.137 |
Наклон запястья (J5) |
0.137 | |
Вращение запястья (J6) |
0.047 | |
Вес робота (кг) |
37 | |
Класс защиты |
IP65 / класс 10 ** |
* При
монтаже на стене
** Особое исполнение
1.2.4. Контроллер CR 1 – 571.
Контроллер робота CR 1 – 571. Контроллер Mitsubishi Drive Unit для робота RV-3SB высокопроизводителен, имеет небольшие размеры и лёгок, устанавливается в мобильном основании MPS® станции (рис. 1.2.2). Основные характеристики указаны в Таб.3.
Рис. 1.1.2,
№ |
Обозначения |
Функция |
1 |
POWER |
Питание контроллера ВКЛ\ВЫКЛ |
2 |
END |
Останавливает выполняемую программу |
3 |
RS232C connector |
Разъем для подключения к |
4 |
STOP |
Останавливает робот немедленно (сервомотор не выключает) |
5 |
SVO.OFF |
Отключает питание сервомотора |
6 |
T/B connector |
Разъем для подключения пульта для обучения |
7 |
MODE Auto (Op) MODE Teach MODE Auto (Ext) |
Только операции от контроллера действительны Только операции от пульта для обучения действительны Только операции от внешнего устройства действительны |
8 |
Status.Number |
Показывает номер программы, номер ошибки и т.д. |
9 |
SVO.ON |
Включает питание сервомотора |
10 |
START |
Запуск программы |
11 |
CHANGE.DISP |
Переключение режимов дисплея |
12 |
RESET |
Сброс при ошибке |
13 |
UP/DOWN |
Прокручивание вверх и вниз информации на дисплее |
14 |
EMG.-STOP |
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЙ ОСТАНОВ – |
15 |
REMOVE T/B |
Используется, чтобы подсоединить/отсоединить T/B, не выключая питания |
Таблица 3. Основные характеристики контроллера.
Модель |
CR1-571 |
|||
Метод контроля |
Позиционное и контурное управление |
|||
Число контролируемых осей |
Одновременно 6 (максимум) |
|||
Процессор |
64 Bit RISC, DSP |
|||
Основные функции |
Объединенная/линейная/ трехмерная циклическая интерполяция пакетирование, условное разделение, подпрограмма, мультизадача, и т.д. |
|||
Язык программирования |
Movemaster Command II, |
|||
Метод обучения позициям |
Метод обучения, MDI метод |
|||
Емкость памяти |
Обученные позиции |
точка |
2,500
на каждую программу |
|
Количество программ |
88 |
|||
Внешние входы и выходы |
Входы и выходы |
точка |
16/16 |
Max.240/240 |
Некоммутир-уемые входы/ выходы |
точка |
Вх.4 точки/Вых. 0 точек |
||
Аварийный останов |
точка |
1 |
Отдельная аварийная линия | |
Интерфейс |
RS-232C |
порт |
1 |
|
RS-422 |
порт |
1 |
Выделен для П/О | |
Слот для руки робота |
слот |
1 |
Выделен для интерфейса пневматического схвата | |
Слот для расширения |
слот |
3 |
Расширение для использования П/О | |
Входы робота/ |
канал |
1 |
||
Интервал рабочих температур |
°C |
0- 40 |
||
Влажность окружающей среды |
% |
45 -85 |
||
Диапазон входных напряжений |
В |
1-фаза ,перемен. ток от 90 до 132 В
1-фаза , |
||
Мощность |
кВ*А |
0,7 |
||
Заземление |
|
100 или меньше |
Класс D | |
Габаритные размеры |
мм |
212 (Ш) × 290 (Д) × 151 (В) |
||
Вес |
кг |
8 |
1.2.5. Параллельный захват.
Рис.1.1.3
-Поршневой привод двухстороннего действия
-Самоцентрирующие
-Действия захвата по выбору: внешний/внутренний захват
-Высокие усилия захвата и компактный размер
-Максимальная точность
-Внутреннее управление
-Датчики:
-Адаптируемые
датчики положения на малых
стандартных захватах
-Многообразные
применения адаптируемым
-Широкий диапазон опции монтажа на приводах
-Защитная
крышка от пыли для
Пневматическая схема подключения к роботу в Приложении 1.
2.РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ
2.1.Среда разработки
Разработка программ управления для виртуального стенда/контроллеров ведеться в среде COSIMIR Robotics. Программа является самостоятельным приложением для работы с виртуальными 3D моделями технологических процессов и учебных станций MPS (Modular Production Stations). Стенд «StationAssambly RV-3SB» относится к классу таких станций. В программе имеется интерактивная виртуальная модель стенда. В модель стенда включены все исполнительные устройства, панели, датчики и виртуальный контроллер. В виртуальный контроллер загружается программа, написанная на языке Melfa Basic IV в среде COSIMIR Robotics. COSIMIR Robotics является инструментом, с помощью которого можно проводить отладку программы контроллера, находить ошибки в ее работе, коллизии исполнительных элементов. Существует возможность моделирования любых ситуаций отказа оборудования. В состав программы входят специальные функции, которые особенно полезны при анализе сигналов управления и информационных сигналов датчиков.
Виртуальное моделирование технологических процессов в COSIMIR Robotics позволяет проводить отладку и настройку программы управления контроллера без участия реального, физического оборудования. Данная возможность позволяет избежать поломки и выход из строя физического оборудования на этапе отладки программы и пуско-наладочных работ. Отлаженная в COSIMIR Robotics программа управления контроллера без каких-либо изменений может быть записана в память контроллера реального оборудования.
2.2.Язык программирования Melfa Basic IV.
MELFA-BASIC это построчно-ориентированный программный язык (для взаимодействия с пользователем используется не графический интерфейс, а командная строка). Каждая строка программы начинается с номера строки и содержит оператор (команду) или объявление (предложение программы, информирующее компилятор или интерпретатор о типе, размере и/или значении конкретной переменной, константы или объекта).
При первичном написании программы нумеровать строки следует с шагом 10. Так как это упростит редактирование (добавление или удаление строк) программы в последующей отладке.
Программа робота состоит из двух частей:
- В части Объявление (Описание) программист задает все переменные, которые используются в программе (исключение составляют: параметры состояния робота, внешние переменные и переменные из списка позиций).
- Командная (Операторная) часть содержит все утверждения, высказывания и команды.
Последовательное
Философия последовательного
2.3. Основные операции
К основным операциям,
- При запуске программы робот перемещается в позицию.
- Переход в позицию над модулем сборки.
- Робот опускается до уровня модуля сборки и происходит захват с помощью параллельного захвата.
- После захвата заготовки робот переносит заготовку в промежуточную позицию сборочной площадки (позиция задается относительно контрольной точки сборочной площадки ).
- После того как робот оставил заготовку в промежуточной позиции сборочной площадки, он перемещается в позицию для захвата термометра, после чего перемещается на позицию для проверки наличия термометра с помощью камеры. Определение наличие заготовки.
- После определения наличия заготовки робот переносит заготовку в промежуточную точку сборочной площадки, и размещает термометр в нижнее отверстие.
- После робот отправляется в точку для захвата гигрометра, после захвата гигрометра отправляется в точку проверки наличия гигрометра.
- По окончанию проверки наличия гигрометра робот перемещается с деталью во вторую позицию на модуле сборки.
- После этого Робот отправляется в точку над второй площадкой, где находиться подставка для ручки(цилиндрическая деталь с круглым основанием, и с отверстием для ручки).После захвата детали робот размещает ее в 3 позицию на модуле сборки.
- После робот отправляется в точку размещения ручек, захватывает ручку. После захвата ручки , робот переворачивает ручку из горизонтального положения в вертикальное, и размещает ее в отверстие в подставке для ручки.
- Далее робот захватывает модуль сборки в промежуточной точке сборки, и перемещает ее в контрольную точку сборки.
Подробнее в программе в приложении 3, так же все позиции и координаты предоставлены в приложении 4.
3.СИСТЕМЫ СИМУЛЯЦИИ И СВЯЗИ
Трехмерная симуляция
С помощью системы COSIMIR, которая является 3-D симулятором робота, вы можете полностью моделировать работу робота, то есть как сами роботы, так и их взаимодействие с окружающей средой. При этом COSIMIR поддерживает широкий спектр компонентов промышленной автоматизации, например, системы подачи материала, различные виды датчиков и исполнительных устройств и т.п. Из этих компонентов автоматизации вы можете составить системы автоматики, удовлетворяющие поставленным требованиям. Во время проекта при планировании, программировании и тестировании COSIMIR обеспечит мощную поддержку и тестирование на каждой фазе проекта. Проверки радиуса действия манипулятора робота уже на ранних стадиях проектирования обеспечивают выбор подходящей системы робота. Используя симулятор можно легко подобрать оптимальное месторасположение робота.
Пакет функционирует под 32-битными операционными системами МS Windows. COSIMIR оснащен функциями для планирования роботизированных модулей, проверки совместимости всех запрограммированных позиций и оптимизации размещения. Все последовательности движений и ручные операции симулируются без подключения аппаратной части для исключения коллизий и оптимизации времени цикла. После тестирования и симуляции возможно загрузить программы непосредственно в контроллер робота по интерфейсу RS232 или опциональному каналу Ethernet (TCP/IP). Интерфейс Ethernet может так же использоваться для подключения контроллера робота к сети интернет, что позволит диагностировать и перепрограммировать робота из любого места мира. COSIMIR поддерживает симуляцию всего роботизированного модуля. Это означает, что помимо симуляции движений самого робота, предоставляется возможность также симулировать его взаимодействие с внешним оборудованием. COSIMIR обеспечивает реалистичную симуляцию захватных и транспортных процессов. Для симуляции электрических соединений между компонентами модуля в COSIMIR достаточно подключить входи и выходы, как если бы работа происходила в реальных условиях. Например, для управления конвейером выходным сигналов в программе робота необходимо подключить один из выходов контроллера робота ко входу управления конвейером.
Рис. 4.1
1 – столкновение накопителя корпусов цилиндра и руки робота.
Рис. 4.2
1 – выбранные элементы станции с роботом, не столкнувшиеся (окрашены голубым)
2 – не выбранные элементы станции с роботом (окрашены серым)
3 – столкновение выбранных
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Сайт www.int76.ru ( сайт по продукции Mitsubishi)
2.Методические указания по COSIMIR Robotics.
Приложение 1.
Приложение 2.
5
4
2
3
1
Рабочая область COSIMIR Robotics, режим ручного управления
1 – окно 3D модели стенда; 2 – окно входных сигналов контроллера; 3 – окно выходных сигналов контроллера; 4 – окно листа позиций; 5 – окно программы
Приложение 3.
ASMP
1180 'Inputs
1190 DEF IO ASTART = BIT,1
1200 DEF IO ASTOP = BIT,2
1210 DEF IO KSWITCH = BIT,3
1220 DEF IO RRESET = BIT,4
1230 DEF IO P1AV = BIT,5
1240 DEF IO P2AV = BIT,6
1250 DEF IO P3AV = BIT,7
1260 DEF IO P4AV = BIT,8
1270 DEF IO FCYL1 = BIT,9
1280 DEF IO FCYL2 = BIT,10
1290 DEF IO FWORKP = BIT,11
1300 DEF IO FED1AV = BIT,12
1310 DEF IO FED2AV = BIT,13
1320 DEF IO PFEDAV = BIT,14
1330 DEF IO GROPEN = BIT,900
1340 DEF IO GRCLOSE = BIT,901
1350 'Outputs
1360 DEF IO HSTART = BIT,0
1370 DEF IO HRESET = BIT,1
1380 DEF IO LEDQ1 = BIT,2
1390 DEF IO LEDQ2 = BIT,3
1400 DEF IO VFCYL1 = BIT,4
1410 DEF IO VFCYL2 = BIT,5
1420
1430 'definitions
1440 DEF INTE PICK1
1450 DEF INTE PLACE1
1460 DEF POS PHELP1
1470 DEF POS PHELP2
1480 DEF POS PHELP3
1490 DEF POS PPFD
1500 DEF POS PPAS
1510 DEF POS PINIT
1520
1530 ACCEL 80 , 80
1540 JOVRD 50
1550 SPD 100
1560 M_00
= 0
1570 M_01
= 0
1580 M_02
= 0
- Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки
- Автоматизация торговых и складских опираций
- Автоматизация узла получения оксиэтилированных алкилфенолов
- Автоматизация упаковки
- Автоматизация управления внедрением процесса учета заявок ИТ-службы
- Автоматизация управления как основная задача к пути повышения конкурентоспособности фирмы
- Автоматизация управленческого учета
- Автоматизация стана холодной прокатки аллюминия
- Автоматизация станка с ЧПУ
- Автоматизация сушильного барабана
- Автоматизация теплового пункта гражданского здания
- Автоматизация теплового пункта гражданского здания
- Автоматизация технологических процессов и производств
- Автоматизация технологических процессов на зерноочистительном пункте в ООО «Совхоз Никольский» Сорочинского района Оренбургской област