Устройство и программная модель управления пневматическим мехатронным комплексом

Рассматривается пневматический мехатронный комплекс (ПМК), управление которым осуществляется с помощью интерактивной сенсорной панели человеком-оператором. Представлена пневмоэлектрическая схема соединения компонентов мехатронного комплекса. Пневматический мехатронный комплекс состоит из электрических, электронных, пневматических, пневмоэлектрических компонентов и программного обеспечения. Построена функциональная карта технологического процесса фиксации парящего объекта, перемещения и складирования в лоток хранения, которая включает 13 шагов. Для управления ПМК используется программируемый логический контроллер (ПЛК) Siemens S7-1200 и сенсорная панель Siemens HMI KTP 400 Basic. Взаимосвязь компонентов ПМК осуществляется за счет построения промышленной сети связи. Реализуется промышленная сеть с помощью интерфейса Ethernet. Ethernet-коммутатор Siemens Scalance XB05 объединяет в общую сеть ПЛК, сенсорную панель и персональный компьютер. Для каждого устройства задается IP-адрес и маска подсети. Для реализации этапов технологического процесса разработан экспериментальный вид экрана оператора. На сенсорной панели отображаются кнопки для того, чтобы человек-оператор мог управлять ПМК в ручном режиме. Программное управление ПМК реализовано в среде Tiaportal v.14 с использованием языка программирования LAD (Ladder Diagram). В статье показаны и описаны части программного кода, которые реализуют: движение вверх/вниз по бесштоковому цилиндру каретки со схватом; втягивание и выдвижение цилиндра со схватом; открытие и закрытие схвата; подачу и отключение воздуха в сопло; выдвижение цилиндра подачи объектов в зону действия струи воздуха. Проведен эксперимент с выявлением времени выполнения операций технологического процесса фиксации парящего объекта, перемещения и складирования его в лоток хранения. Фиксация времени выполнения происходила отдельно для каждого этапа и для полного цикла от стартового положения до возврата объекта в лоток хранения. Сумма времени выполнения отдельных операций составила примерно 17 с. Полный цикл человек-оператор может выполнить за 22 с.

программируемый логический контроллер (ПЛК), интерактивная сенсорная панель, пневматический мехатронный комплекс (ПМК), фиксация парящего объекта, функциональная карта

1. Каляев И. А., Каяев А. И., Коровин Я. С. Принципы организации и функционирования безлюдного роботизированного производства с децентрализованным диспетчером // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. No 11. С. 741—749.

2. Бабаян П. В., Гаврилов А. Н. Использование систем технического зрения при автоматизации производства герконов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. No 6. С. 15—19.

3. Лошицкий П. А., Шеховцова Е. Е. Расчет и моделирование работы промышленного манипулятора на силовых оболочковых элементах // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. No 7. С. 470—475.

4. Patel J., Patel A., Singh R. Development of PLC based process loop control for bottle washer machine // Procedia Technology. 2014. N. 14. P. 365—371.

5. Aydin G., Ozan A., Hilmi K. Remote Remote access for education and control of mechatronics systems // Procedia-Social and Behavioral sciences. 2015. N. 176. P. 1050—1055.

6. Программируемые контроллеры S7-1200 [электронный ресурс] / Системы автоматизации и автоматика // Internet-https://www.saa.su/Document/PLC/Simatic/cpu_S71200_2013.pdf.

7. Hacksteiner M., Duer F., Ayatollahi I., Bleicher F. Automatic assessment of machine tool energy efficiency and productivity // Procedia CIRP. 2017. N. 62. P. 317—322.

8. Альтерман И. З. Программируемые контроллеры Simatic S7: 2-й уровень профессиональной подготовки: Учебник (раздаточный материал): Промышленная автоматизация, 2011. 66 с.

9. Олсон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. СПб.: Невский диалект, 2001. 557 с.

10. Бергер Г. Автоматизация с помощью программ Step7 LAD и FBD // Программируемые контроллеры Simatic S7-300/S7-400. Siemens, 2001. 605 c.

11. Программируемый контроллер S7-1200 системное руководство // Siemens, Германия, 2009. 398 c.

12. Альтерман И. З. Программирование панелей оператора Simatic // Учебный центр "Симатик", 2014. 78 c.

13. Бобырь М. В., Кулабухов С. А., Якушев А. С. Автономная система охлаждения режущего инструмента в задаче управления оборудованием с ЧПУ. Часть I // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18. No 7. С. 558—563.

14. Бобырь М. В., Кулабухов С. А., Якушев А. С. Нечеткая иерархическая система угловой ориентации мобильного робота. Часть I // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17. No 7. С. 458—464.

15. Bobyr M. V., Milostnaya N. A., Kulabuhov S. A. A method of defuzzification based on the approach of areas’ ratio // Applied Soft Computing Journal. 2017.59, pp. 19—32. DOI: 10.1016/ j.asoc. 2017.05.040.

16. Bobyr M. V., Milostnaya N. A. Analysis of the use of soft arithmetic operations in the structure of fuzzy logic inference, Вестник компьютерных и информационных технологий, 133 (2015) 7—15. doi: 10.14489/VKIT.2015.07. PP. 007—015.

17. Бобырь М. В., Кулабухов С. А., Милостная Н. А. Обучение нейронечеткой системы на основе метода разности площадей // Искусственный интеллект и принятие решений. 2016. No 4. С. 15—26.