novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.19.612-617novtexmech-513Research ArticleРОБОТЫ, МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫROBOT, MECHATRONICS AND ROBOTIC SYSTEMSУстройство и программная модель управления пневматическим мехатронным комплексомDevice and Program Model of Pneumatic Mechatronic Complex ControlБобырьМ. В.BobyrM. V.

д-р техн. наук, проф.

D.Sc., Prof.

fregat_mn@rambler.ruДородныхА. А.DorodnykhA. A.

аспирант

alex.dorodnych@mail.ruЯкушевА. С.YakushevA. S.

аспирант

alekseyakushev@yandex.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouth-West State UniversityRussian Federation201811102018199612617Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20182018Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/513

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.

The article deals with the pneumatic mechatronic complex (PMC), which is controlled by an interactive touch panel by a human operator. A pneumo-electric circuit for connecting components of the mechatronic complex is presented. The pneumatic mechatronic complex consists of electrical, electronic, pneumatic, pneumo-electric components and software. A functional map of the technological process of fixing a floating object, moving and storing in a storage tray, which includes 13 steps, is constructed. To control the PMC, a programmable logic controller (PLC) Siemens S7-1200 and a touch panel Siemens HMI KTP 400 Basic are used. The interconnection of PMK components is carried out through the construction of an industrial communication network. The industrial network is implemented using the Ethernet interface. The Ethernet switch Siemens Scalance XB05 combines a PLC, a touch panel and a personal computer into a common network. For each device, you specify the IP address and subnet mask. To implement the stages of the technological process, an experimental view of the operator’s screen was developed. On the touch panel, buttons are displayed so that the human operator can control the PMC in manual mode. Program control PMC is implemented in the Tiaportal v.14 environment using the LAD programming language (Ladder Diagram). The article shows and describes parts of the code that implement: moving up / down the rodless cylinder of the carriage with the grip; retraction and extension of the cylinder with grasping; opening and closing of the grasp; supply and deactivation of air in the nozzle; extension of the cylinder supplying objects to the zone of action of the air stream. An experiment was conducted to reveal the time for performing operations of the technological process of fixing the floating object, moving and storing it in the storage tray. The commit of the execution time occurred separately for each stage and for the complete cycle from the start position to the return of the object to the storage tray. The amount of time for performing individual operations was approximately 17 seconds. The complete cycle man-operator can perform in 22 seconds.

программируемый логический контроллер (ПЛК)интерактивная сенсорная панельпневматический мехатронный комплекс (ПМК)фиксация парящего объектафункциональная картаrogrammable logic controller (PLC)interactive sen-sorbed panelpneumatic mechatronic complex (PMC)fixation of a floating objectfunctional map

 

ReferencesКаляев 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.Kalyaev I. A., Kayaev A. I., Korovin Yа. S. Principy organizacii i funkcio-nirovaniya bezlyudnogo robotizirovannogo proizvodstva s decentralizovannym dispetcherom, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2016, no. 11, pp. 741—749 (in Russian).Бабаян П. В., Гаврилов А. Н. Использование систем технического зрения при автоматизации производства герконов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. No 6. С. 15—19.Babayan P. V., Gavrilov A. N. Ispol’zovanie sistem tekhnicheskogo zreniya pri avtomatizacii proizvodstva gerkonov, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2011, no. 6, pp. 15—19 (in Russian).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.Loshickij P. A., Shekhovcova E. E. Raschet i modelirovanie raboty pro-myshlennogo manipulyatora na silovyh obolochkovyh ehlementah, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2015, no. 7, pp. 470—475 (in Russian).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.Patel J., Patel A., Singh R. Development of PLC based process loop control for bottle washer machine, Procedia Technology, 2014, no. 14, pp. 365—371.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.Aydin G., Ozan A., Hilmi K. Remote Remote access for education and control of mechatronics systems, Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2015, no. 176, pp. 1050—1055.Программируемые контроллеры S7-1200 [электронный ресурс] / Системы автоматизации и автоматика // Internet-https://www.saa.su/Document/PLC/Simatic/cpu_S71200_2013.pdf.Programmiruemye kontrollery S7-1200, Sistemy Avtomatizacii i Avtomatika, available at: https://www.saa.su/Document/ PLC/Simatic/cpu_S7-1200_2013.pdf.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.Hacksteiner M., Duer F., Ayatollahi I., Bleicher F. Automatic assessment of machine tool energy efficiency and productivity, Procedia CIRP, 2017, no. 62, pp. 317—322.Альтерман И. З. Программируемые контроллеры Simatic S7: 2-й уровень профессиональной подготовки: Учебник (раздаточный материал): Промышленная автоматизация, 2011. 66 с.Al’terman I. Z. Programmiruemye kontrollery Simatic S7: 2-j uroven’ professional’noj podgotovki, Promyshlennaya avtomatizaciya, 2011, 66 p. (in Russian).Олсон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. СПб.: Невский диалект, 2001. 557 с.Olson G., Piani D. Cifrovye sistemy avtomatizacii i upravleniya, SPb., Nevskij dialekt, 2001, 557 p. (in Russian).Бергер Г. Автоматизация с помощью программ Step7 LAD и FBD // Программируемые контроллеры Simatic S7-300/S7-400. Siemens, 2001. 605 c.Berger G. Avtomatizaciya s pomoshch’yu programm Step7 LAD i FBD, Programmiruemye kontrollery Simatic S7-300/S7-400, Siemens, 2001, 605 p. (in Russian).Программируемый контроллер S7-1200 системное руководство // Siemens, Германия, 2009. 398 c.Programmiruemyj kontroller S7-1200 sistemnoe rukovodstvo, Siemens, Germaniya, 2009, 398 p.Альтерман И. З. Программирование панелей оператора Simatic // Учебный центр "Симатик", 2014. 78 c.Al’terman I. Z. Programmirovanie panelej operatora Simatic, Uchebnyj centr "Simatik", 2014, 78 p. (in Russian).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.Bobyr M. V., Kulabuhov S. A., Yakushev A. S. Avtonomnaya sistema ohla-zhdeniya rezhushchego instrumenta v zadache upravleniya oborudovaniem s CHPU. CHast’ I, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2017, vol. 18, no. 7, pp. 558—563 (in Russian).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.Bobyr M. V., Kulabuhov S. A., Yakushev A. S. Nechetkaya ierarhicheskaya sistema uglovoj orientacii mobil’nogo robota. CHast’ I, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2016, vol. 17, no. 7, pp. 458—464 (in Russian).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.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, vol. 59, pp. 19—32, DOI: 10.1016/ j.asoc.2017.05.040 (in Russian).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.Bobyr M. V., Milostnaya N. A., Analysis of the use of soft arithmetic operations in the structure of fuzzy logic inference, Vestnik Komp’iuternykh i Informatsionnykh Tekhnologii, 133 (2015), pp. 7—15, doi: 10.14489/VKIT.2015.07.PP.007-015.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.Bobyr M. V., Kulabuhov S. A., Milostnaya N. A. Obuchenie nejro-nechetkoj sistemy na osnove metoda raznosti ploshchadej, Iskusstvennyj Intellekt i Prinyatie Reshenij, 2016, no. 4, pp. 15—26 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.