Разработка роботизированного комплекса

5. Разработка и написание программы управления

Для управления работой РТК следует подавать в определенной последовательности сигналы на исполнительные механизмы и учитывать выходные сигналы с концевых датчиков, датчиков давления. Исходя из всего вышесказанного, распишем исполнительные механизмы и датчики с соответствующими им сигналами. Результат представлен в таблице 5.1 и таблице 5.2.

Таблица 5.1 - Описание движений РТК и сигналов

N	Назначение	Сигнал
1	Поворот руки по часовой стрелки	А 0.0
2	Поворот руки против часовой стрелки	А 0.1
3	Подвод руки	А 0.2
4	Отвод руки	А 0.3
5	Зажим схвата	А 0.4
6	Разжим схвата	А 0.5
7	Подвод загрузчика	А 0.6
8	Отвод загрузчика	А 0.7
9	Поворот стола на 900	А 1.0
10	Двусторонняя статическая подпрессовка	А 1.1
11	Отвод штоков гидроцилиндров подпрессовки	А 1.2
12	Ударное двустороннее прессование	А 1.3
13	Взвод ударных пневмоцилиндров	А 1.4
14	Выталкивание детали	А 1.5
15	Возврат нижних пуансонов в исх. состояние	А 1.6
16	Станок остановлен	А 1.7
17	Работа станка	А 2.0
18	Перемещение конвейера на одну позицию	А 2.1

Таблица 5.2 - Описание датчиков и сигналов

N	Назначение	Сигнал
1	Датчик поворота руки: правое положение	Е 0.0
2	Датчик поворота руки: левое положение	Е 0.1
3	Датчик руки: рука подведена	Е 0.2
4	Датчик руки: рука отведена	Е 0.3
5	Датчик схвата: схват замкнут	Е 0.4
6	Датчик схвата: схват разомкнут	Е 0.5
7	Датчик загрузчика: подведен	Е 0.6
8	Датчик загрузчика: отведен	Е 0.7
9	Датчик конвейера: фиксация	Е 1.0
10	Датчик стола: фиксация	Е 1.1
11	Датчик подпрессовки: штоки гидроцилиндров задвинуты	Е 1.2
12	Датчик подпрессовки: штоки гидроцилиндров выдвинуты	Е 1.3
13	Датчик ударного прессования: пневмоцилиндры взведены	Е 1.4
14	Датчик ударного прессования: пневмоцилиндры сработали	Е 1.5
15	Датчик выталкивания: деталь вытолкнута(шток выдвинут)	Е 1.6
16	Датчик выталкивания: отвод штока нижнего цилиндра	Е 1.7
17	Кнопка «Пуск в автоматическом режиме»	Е 2.0
18	Кнопка «Стоп»	Е 2.1

Представление программы управления РТК на языке программирования STEP 5

Ниже приведен текст программы программного блока 1 (PB1) на языке STEP 5, учитывая , что в блоке данных указана переменная DW1=0 и для возможности легкого чтения программы уберем проверки на критические состояния системы (эти проверки должны писаться после каждого условия данной программы):

U E 2.0

(

L DW1

L KF1

!=F

=M1

(

UN E0.6

=A0.6

UN E0.7

=A0.7

U E0.7

U E0.5

UN E1.1

=A1.0

S A1.1

S A0.6

M2: U E1.3

R A1.1

U E0.6

R A0.6

ON E0.6

ON E1.3

SPB=M2

S A0.7

S A1.2

M3: U E0.7

R A0.7

U E1.2

R A1.2

ON E0.7

ON E1.2

SPB=M3

UN E1.1

=A1.0

S A1.3

S A1.1

S A0.6

M4: U E1.5

R A1.3

U E1.3

R A1.1

U E0.6

R A0.6

ON E1.5

ON E1.3

ON E0.6

SPB=M4

S A1.4

S A1.2

S A0.7

M5: U E1.4

R A1.4

U E1.2

R A1.2

U E0.7

R A0.7

ON E1.4

ON E1.2

ON E0.7

SPB=M5

UN E1.1

=A1.0

L KF+1

L DW1

+F

T DW1

M1: S A1.5

S A1.3

S A1.1

S A0.6

M6: U E1.6

R A1.5

U E1.5

R A1.3

U E1.3

R A1.1

U E0.6

R A0.6

ON E1.6

ON E1.5

ON E1.3

ON E0.6

SPB=M6

UN E0.2

=A0.2

UN E0.4

=A0.4

S A1.6

S A0.1

S A1.4

S A1.2

S A0.7

M7: U E1.7

R A1.6

U E0.1

R A0.1

U E1.4

R A1.4

U E1.2

R A1.2

U E0.7

R A0.7

ON E1.7

ON E0.1

ON E1.4

ON E1.2

ON E0.7

SPB=M7

UN E0.5

=A0.5

S A0.0

S A0.3

S A1.0

S A2.1

M8: U E0.0

R A0.0

U E0.3

R A0.3

U E1.1

R A1.0

U E1.0

R A2.1

ON E0.0

ON E0.3

ON E1.1

ON E1.0

SPB=M8

)

U E2.1

STP

BE

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Анализ работ по автоматизации показывает, что 60 - 70 % экономического эффекта получается благодаря более высокой производительности автоматизированного оборудования по сравнению с неавтоматизированным; 15-20 % - за повышения или стабилизации качества и лишь 10 - 15 - благодаря экономии фонда заработной платы. Поэтому при планировании и обосновании работ по роботизации необходимо предварительно проанализировать, как могут повлиять намечаемые мероприятия на качество и количество выпускаемой продукции; численность обслуживающего персонала.

Именно такие факторы обеспечили приоритетное развитие технологических промышленных роботов, которые позволяют получить выигрыш по всем источникам эффективности благодаря улучшению качества изделий, повышению производительности машин, численности производственного персонала, работающего в тяжелых и вредных условиях производства.

Применение промышленных роботов позволяет получить экономию на заработной плате высвобождаемых рабочих, а также получить определенные технико-экономические преимущества.

Значительно повышается производительность оборудования, так как производительность самих роботов постоянная в течение всего времени его использования.

Коэффициент сменности работы оборудования повышается с 1,4 до 1,8-1,9 (при двухсменной работе оборудования) и до 2,8-2,9 (при трехсменной работе).

Равномерное во времени и точное выполнение работы роботом позволяет повысить качество выпускаемых изделий и снизить брак.

В условиях производства большое значение имеет также социологический аспект применения роботов: освобождение рабочих от монотонных, тяжелых, вредных или опасных условий труда.

При внедрении роботов в промышленность рядом зарубежных фирм были проведены расчеты экономической эффективности применения этих роботов. Расчеты показали, что окупаемость робота зависит от числа часов его работы в сутки. При расчете уточненной экономической эффективности применения промышленных роботов необходимо также учитывать годовые экономические показатели и капитальные вложения. К годовым экономическим показателям относятся: затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание робота (не более 5-10% стоимости робота); экономия на прямой зарплате; изменения производительности оборудования при его обслуживании роботом; увеличение коэффициента сменности работы оборудования, обслуживаемого роботом; стоимость перепрограммирования и переналадки робота; изменение расходов на амортизацию производственных площадей за счет разницы величин площадей, требующихся для робота (с учетом требований техники безопасности) и для оператора: изменение расходов на межоперационные заделы и на внутрицеховой транспорт в связи с внедрением робота.

Капитальные вложения подразделяются на единовременные расходы, связанные с переводом робота на новое рабочее место. Единовременные расходы состоят из: стоимости робота, включая индивидуальную систему программного управления; стоимости монтажа; стоимости технологической оснастки для робота; стоимости комплекта сменных захватов: затрат на специальную подготовку обслуживающего персонала; затрат на оснастку, связанную с внедрением робота (ориентирующие приспособления и др.). В случае, если управление несколькими роботами и оборудованием осуществляется от ЭВМ, то учитывается также стоимость этой внешней системы управления.

7. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Большинство роботов применяют в серийном, крупносерийном и массовом производстве (почти 80% роботов применяется в автомобильной промышленности) вследствие их универсальности и возможности быстрой переналадки и программирования. В единичном и мелкосерийном производстве роботы пока нерентабельны из-за своей дороговизны.

Анализ многолетнего опыта применения за рубежом промышленных роботов показал, что их внедрение должно сопровождаться рядом технических и организационных мероприятий, без которых эффективность применения низка. Эти мероприятия следующие.

Изменение планировки оборудования. Применение роботов требует определенного расположения обслуживаемого ими оборудования. На производительность и точность работы робота значительное влияние оказывает амплитуда перемещения его руки, траектория перемещений, масса манипулируемой детали и скорость перемещения.

Робот требует для установки большую производственную площадь, чем это необходимо для человека-оператора. Зона действия робота должна быть ограждена от проникновения туда человека (во избежание травм). В последних моделях роботов предусмотрены устройства, останавливающие движение руки при встрече с непредвиденным препятствием.

Роботы первого поколения не могут брать заготовки и детали, лежащие в беспорядке, поэтому необходимо предусматривать средства ориентирования деталей. Желательно, чтобы расстояние, которое проходят детали между местами их выдачи с оборудования до места захвата их роботом, было минимальным. Это следует соответственно учитывать при компоновке рабочих мест и определении места расположения роботов относительно обслуживаемого оборудования.

Для слаженной работы робота и обслуживаемого им оборудования в едином автоматизированном комплексе необходимо обеспечить синхронизацию и блокировку действия робота, оборудования и оснастки. Такая блокировка должна обеспечивать возможность передачи ряда команд ("Включить", "Выключить", "Зажать", "Разжать" и др.) от системы управления робота цикловой автоматике оборудования, и передачи от оборудования в систему программного управления робота сигналов обратной связи и сигналов автоблок ковки (например: робот должен остановиться, если не закончен цикл обработки, не разжат патрон с обработанной деталью, отсутствует заготовка в позиции, из которой робот должен ее взять и др.), а также отключения оборудования при аварийных ситуациях. Для обеспечения этих требований иногда достаточно доработать цикловую автоматику оборудования или систему ЧПУ. В некоторых случаях необходимо создать специальные электронные блоки связи между роботом и обслуживаемым оборудованием для передачи и преобразования команд и сигналов обратной связи и автоблокировки.

Манипулируемые детали в позициях захвата, загрузки и разгрузки должны быть всегда в ориентированном, строго определенном положении в пространстве, а также должна быть обеспечена возможность удобного подхода руки робота к манипулируемой детали, захвата ее и ввода в рабочую зону оборудования.

Иногда для этих целей проектируют специальную оснастку: ориентирующие устройства (для детали) непосредственно в оборудовании или в накопителях (в том числе ловители,упоры, выталкиватели и др.), устройства поштучной выдачи деталей из накопителей, специализированные захваты к роботам (для захвата детали по заданной поверхности); устройства для остановки патрона станка в определенном положении (при необходимости ориентированного захвата деталей несимметричной формы). Зажимные приспособления (патроны), в которые робот подает заготовки, должныиметь гидравлический или пневматический привод.

Внедрение роботов требует изменения квалификации и специализации персонала, так как вместо операторов потребуются наладчики и специалисты по техническому обслуживанию и ремонту роботов и систем управления, а если роботы имеют ЧПУ, то и специалисты по программированию.

Освоение роботов следует вести непосредственно в цехе, где они будут работать. Целесообразно создать бригаду по освоению и внедрению роботов. В бригаду следует включать также технологов и конструкторов. При обучении персонала следует обратить особое внимание изучению правил техники безопасности при работе с роботами.

8. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Применение роботов дня обслуживания автоматических и автоматизированных линий механической обработки. В последние годы дальнейшее расширение применения роботов в линиях механической обработки идет в двух направлениях;

1) автоматизации межоперационной транспортировки, кантования, а также автоматизации загрузки-выгрузки оборудования и контрольных приборов и стендов в поточных линиях. Это позволяет превращать полуавтоматические универсальные станки в автоматы, а сами поточные линии - в автоматические и автоматизированные линии;

2) обслуживание автоматических и автоматизированных линий для межоперационного транспортирования, загрузки-выгрузки, кантования, ориентирования, переориентирования и т.д. При этом роботы могут располагаться: а) над линией - с верхним транспортированием на тележке по двум рельсам (портальная конструкция) или по монорельсу, при этом подвесные роботы (особенно портального типа) зачастую представляют собой автооператоры, но с более развитой системой программного управления, со сменными захватами и с большим числом степеней свободы; б) рядом с обслуживаемой линией - напольные работы.

Для надежной работы роботов в напряженных условиях в их конструкцию были внесены некоторые усовершенствования. Насосы в гидросистеме заменены на бесшумные; к гидросистеме подключены радиаторы для охлаждения масла. Для устранения наводок и помех от соседнего оборудования система управления роботом экранирована, а все соединения выполнены экранированными проводами.

Подвижные роботы подвесного типа можно рекомендовать для манипулирования тяжелыми заготовками.

Список литературы

Сосонкин В.Л. «Программное управление системами» - М.: Машиностроение, 1985г.

Сосонкин В.Л. «Программное управление технологическим оборудованием» - М.: Машиностроение, 1991г.

Рабинович А.Н. Системы управления автоматических машин. - Киев Издательство «Техника» 1973г.

Корниенко В.Г., Цуприков А,А. Микропроцессорная техника в системах числового программного управления металлорежущими станками и промышленными роботами. - Краснодар.: Издательство КубГТУ,1990г.

Корниенко В.Г. Микропроцессорная техника в системах управления станками. Краснодар.: Издательство КубГТУ, 1996г

Денисенко Т.А, Михайлов Е.П и др. "Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу "Локальные системы автоматики", ОПТУ, 1997

Денисенко Т.А, Тихончук С.Т "Методические указания по применению контроллеров семейства SIMAT1C S5", ОГПУ, 1998

Размещено на Allbest.ru