O dată cu dezvoltarea tehnologică, oamenii sunt captivi în activitățile curente, care le ocupă majoritatea timpului. Din acest motiv este necesar ca… [307919]

INTRODUCERE

O [anonimizat], care le ocupă majoritatea timpului. Din acest motiv este necesar ca în procesele de fabricatie să fie introduse echipamente care conduc procese în absența umană. Totuși, este nevoie de un control al acestora; de aici provine conceptul de sistem de conducere și control inteligent.

Expresia inteligent i [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. Asemănător, industria a [anonimizat]. [anonimizat], printr-o [anonimizat].

Documentația tehnică este structurată pe 6 capitole. Introducerea prezintă motivația abordării acestei lucrări. Capitolul 1 este dedicat conceptului de proces automatizat. Se face referire la funcțiile și capacitatea tehnică concretă a automatismelor. Capitolul 2 reprezintă elementele construite care pun în valoare sistemul automat. În capitolul 3 este prezentat modul de conectare a elementelor construite și funcționarea lor. Capitolul 4 prezintă programul implementat în conducerea și monitorizarea sistemului automat. Capitolul 5 [anonimizat]. Capitolul 6 prezintă Concluziile scot în evidență beneficiile implementării unor astfel de tehnologii.

CAPITOLUL 1.

1. SISTEME DE INFORMATICĂ TEHNICĂ

Orice sistem automatizat cuprinde două părți (fig. 1.1):

ș Parte operativă (PO), care constă în elementele care acționează asupra procesului;

ș Parte de comandă (PC), care coordonează acțiunile părții operative.

Fig. 1.1. [anonimizat], cum sunt: [anonimizat], [anonimizat].

Partea de comandă este aceea care emite comenzi către partea operativă și primește informație de reacție în vederea coordonării acțiunilor. Elementul principal al părții de comandă este Unitatea de Prelucrare (UP), [anonimizat], comenzile pentru realizarea evoluției părții operative în conformitate cu cerințele automatizări. [3]

[anonimizat] (fig. 1.2). Plasarea traductoarelor pe linia de separare dintre PO și PC este justificată de faptul că traductoarele se găsesc în imediata apropiere a procesului, [anonimizat], care au loc în UP.

[anonimizat].

[anonimizat], vin prin intermediul unor interfețe. [anonimizat]. [7]

1.1. Limbajul LAD (Ladder Diagram)

[anonimizat]. [anonimizat], o reprezentare grafică a ecuațiilor booleene, realizând o combinație între contacte (variabile de intrare) și bobine (variabile de ieșire), asemănător cu plasarea contactelor și releelor într-o schemă electrică (fig. 4.4). Unele implementări ale limbajului LAD chiar păstrează obiecte asemănătoare cu cele din schemele cu contacte și relee. Limbajului LAD este că, odată ce semnalul de intrare a fost preluat în automat pentru a fi utilizat în program, acesta se poate utiliza ca mai multe contacte și fiecare din ele poate fi normal închis sau normal deschis.

Un program în limbajul LAD este alcătuit din rețele, care utilizează simboluri grafice (obiecte). Fiecare rețea constă din mai multe obiecte ale limbajului conectate între ele având mai multe ramuri. Startul unei rețele are loc la bara de alimentare stângă. Fiecare rețea se închide utilizând un obiect de tip bobină. Unele editoare poziționează bobinele direct la linia de alimentare dreaptă. Se pot realiza ieșiri paralele. [3]

Intrările într-un program în limbajul LAD sunt: întreruptoare, butoane,contacte ale bobinelor de ieșire, contacte ale releelor interne. Reprezentarea tipică pe care o recomandăm pentru oricare intrare este de tip XIC (eXamine If Closed). Pentru a lămuri reprezentarea XIC a contactelor normal deschise și normal închise, să examinăm circuitul hardware din fig. 4.5a. Programul în limbajul LAD, care dă aceleași rezultate este reprezentat în fig. 4.5b.

Fig. 4.5. Circuit hardware (a) și reprezentarea lui în limbajul LAD (b)

Se observă că cele două butoane se reprezintă prin același obiect LAD. Aceasta deoarece starea normală a unui contact tui are importanță. Ceea ce are importanță este că pentru a alimenta ieșirea cele două contacte trebuie să fie închise. [7]

Butoanele de mai sus reprezintă intrări în automat și cu ajutorul lor se poate porni sau opri orice element de actionarejln cadrul programelor de automatizare trebuie prevăzut un buton de oprire de urgență (ES) care trebuie să realizeze oprirea tuturor elementelor de acționare și în special a elementelor în mișcare. Dacă acest buton este legat la o intrare a automatului, o funcționare incorectă a automatului va conduce la imposibilitatea opririi elementelor în mișcare. Dacă, insă butonul este montat pe circuitele de ieșire ale automatului, ca în fig. 4.6 atunci el își va efectua funcția.

Fig. 4.6. Locul butonului de oprire de urgență

Execuția unui program se face de sus în ios, iar o rețea este executată de la stânga la dreapta. Dacă contactul I0.0 este închis tensiunea barei de alimentare drepte se consideră aplicată în punctul A, iar dacă și %I0.2 este închis atunci tensiunea barei de alimentare stângi se aplică în punctul B. Bobina Q0.0 se va găsi acum în situația că este conectată la sursă. Variabilele utilizate într-un program LAD pur sunt variabile booleene. [7]

Fiecare rețea trebuie să înceapă cu o intrare(i) și să se termine cu o ieșire(Q). Termenul de intrare este utilizat pentru a senzori utilizați pentru controlul acțiunilor, de exemplu contactele unui buton. Se permite să fie utilizat ca început de rețea și un contact reprezentând o variabilă internă.

1.2. Componentele de bază ale limbajului

Componentele grafice de bază ale limbajului LAD sunt prezentate în fig. 4.7. Un program cu simboluri de bază este un program LAD pur. în afara acestor simboluri mai pot apărea într-o rețea LAD și o serie de blocuri care realizează funcții mai complexe (contoare, timere), operații matematice sau logice, comparații sau deplasări. Un astfel de program este, de fapt, o combinație dintre limbajul LAD și FBD.

Contactele și bobinele sunt conectate la barele de alimentare prin linii orizontale și verticale. Fiecare segment al unei linii poate avea starea TRUE sau false. Starea booleană a segmentelor legate împreună este aceeași. Orice linie orizontală legată la bara de alimentare stângă se află în starea true. Deasupra simbolului grafic se află variabila asociată acestuia.

Contactele de bază sunt:

Contactul direct.

Contactul inversat.

Contacte de sesizare a frontului crescător sau descrescător.

Contactul direct (fig. 4.7a) realizează o operație booleană între starea legăturii stângi și variabila booleană asociată. Starea legăturii drepte este obținută printr-un AND logic între starea legăturii stângi și valoarea variabilei asociate contactului.

Contactul inversat (fig. 4.7b) realizează o operație booleană între starea legăturii stângi și negația variabilei booleene asociate. Starea legăturii drepte este obținută printr-un and logic între starea legăturii stângi și valoarea negată a variabilei asociate contactului.

Contactul de sesizare a frontului crescător (fig. 4.7c) realizează o operație booleană între starea legăturii stângi și frontul crescător al variabilei booleene asociate. Starea legăturii drepte este setată în true, timp de un ciclu, atunci când starea legăturii stângi este true și variabila asociată contactului trece din false în true. Starea este false în oricare alt caz. [3]

FIG. 4.7. Simbolurile grafice de bază ale limbajului, conform 1EC 1131-3. )

Contactul de sesizare a frontului descrescător (fig. 4.7d) realizează o operație booleana între starea legăturii stângi și frontul descrescător al variabilei booleene asociate. Starea legăturii drepte este setată în true, timp de un ciclu, atunci când starea legăturii stângi este true și variabila asociată con¬tactului trece din TRUE în FALSE. Starea este FALSE în oricare alt caz.

Dacă un front crescător sau descrescător a fost detectat într-un ciclu, acesta va rămâne detectat un singur ciclu (fig. 4.8).

Bobinele de bază sunt:

Bobina directă;

Bobina inversă;

Bobinele de setare și resetare.

Bobina directă (fig. 4.7e) realizează o asociere între o variabilă de ieșire booleană și starea legăturii stângi. La unele implementări starea legăturii stângi se propagă spre legătura dreaptă și se pot conecta mai multe bobine în serie. La alte implementări, pentru a conecta mai multe bobine trebuie realizată o derivație. Legătura dreaptă se consideră legată la bara de alimentare sau este efectiv legată.

Bobina inversă (fig. 4.7f) realizează o asociere între o variabilă de ieșire booleană și starea negată a legăturii stângi. La unele implementări starea legăturii stângi se propagă spre legătura dreaptă și se pot conecta mai multe bobine în serie. La alte implementări nu există acest tip de bobină. [7]

Bobina de setare (fig. 4.7g) realizează o setare a variabilei de ieșire asociate atunci când starea legăturii devine true. Valoarea variabilei rămâne TRUE până când o instrucțiune inversă, de resetare, se aplică aceleiași variabile.

Bobina de resetare (fig. 4.7h) realizează o resetare a variabilei de ieșire asociate atunci când starea legăturii stângi devine true. Valoarea variabilei rămâne fause până când o instrucțiune inversă, de setare, se aplică aceleiași variabile.

Etichete, salturi necondiționate și condiționate. într-un program LAD se pot utiliza etichete, salturi condiționate și necondiționate pentru a controla execuția programului. Eticheta se pune pe bara de alimentare stângă sau într-o rețea separată. Primitivele (obiectele grafice) utilizate sunt diferite, în funcție de implementarea limbajului.

Majoritatea mediilor de programare au posibilitatea de a converti un program LAD într-unul STL și invers. Aceasta poartă numele de reversibilitate. In esență, reversibilitatea arată că, indiferent de limbajul în care este scris, un program (LAD sau STL), el va fi memorat sub formă STL.

Programele în limbajul LAD, realizate în medii de programare puse la dispoziție de producătorii de automate, sunt împărțite în rețele (rung sau network). O rețea, în multe medii de programare, trebuie să înceapă cu un contact. Soluția, care se recomandă în aceste cazuri este folosirea unor biți spe¬ciali de memorie, care sunt întotdeauna 1, sau crearea unui releu intern care este întotdeauna nealimentat și folosirea unui contact normal închis al acestuia pentru a începe o rețea. La automatele SIEMENS din clasa S7-200 există un bit special de memorie care este întotdeauna 1. Acest bit se numește SMO . 0. [8]

1.3. Utilizarea releelor interne

In LAD se pot folosi adrese ale variabilelor de memorie internă, atât pentru obiectele de ieșire cât și pentru obiectele de intrare. Dacă este vorba de obiecte de ieșire aceste se mai numesc și relee interne. Așa cum am arătat mai sus releele interne nu există în realitate, dar pot fi tratate în același mod ca releele reale din punct de vedere al programării. Releele interne pot avea la rândul lor contacte, care au același nume, în cadrul programului. Activarea bobinei unui releu intern are ca efect închiderea/deschiderea acestor contacte.

1.4. Conectarea intrărilor și ieșirilor unui automat programabil

Cataloagele firmelor constructoare de AP indică modul specific de legare al intrărilor și ieșirilor unui AP la un proces. în general conectarea unei intrări se face în funcție de modul de realizare a acesteia de către producător. Există două variante de intrări: intrări în curent continuu și intrări în curent alternativ. Modul de legare al unei intrări de curent continuu este prezentat în fig. 9.1

La automatele cu alimentare în curent alternativ se realizează variante în care alimentarea se poate face fie direct de la sursa de curent alternativ (fig. 9.2), fie în curent continuu, obținut în automat prin redresare. In acest ultim caz pe panoul automatului se vor găsi borne de curent continuu.

Ieșirile automatelor programabile pot fi de două tipuri: ieșiri sub formă de tranzistor și ieșiri sub formă de releu (fig. 9.3). Există, de obicei trei borne: una la care se cuplează sursa exterioară, borna de ieșire propriu-zisă și borna de legătură cu pământul. Uneori borna de legătură cu sursa exterioară este comună pentru mai multe ieșiri, legătura fiind făcută în interior. Aceasta se poate vedea în cataloagele firmei producătoare. Activarea unei ieșiri sub formă de tranzistor are ca efect deschiderea tranzistorului, dacă este alimentat. Sarcina ieșirii trebuie să fie alimentată ca în fig. 9.3, astfel încât la activarea ieșirii să fie legată la sursa de alimentare. [8]

Activarea unei ieșiri sub formă de releu are ca efect închiderea contactului acestuia. Sarcina ieșirii trebuie să fie alimentată astfel încât la activarea ieșirii să fie legată la sursă.

Fig. 9.3. Conectarea elementelor de execuție (sarcinii) la ieșirile automatelor a. ieșire sub formă de tranzistor, b. ieșire sub formă de releu

1.5. Motorul electric pas cu pas (MPP)

Motorul electric pas cu pas (MPP) este un convertor electromecanic care realizează conversia impulsurilor de comandă aplicate fazelor motorului într-o mișcare de rotație ce constă din deplasări unghiulare discrete de mărime egală și care reprezintă pașii motorului. Numărul pașilor efectuați trebuie să corespundă, în cazul unei funcționări corecte cu numărul impulsurilor de comandă aplicate fazelor motorului.

Majoritatea motoarelor electrice pas cu pas sunt bidirecționale și permit o accelerare, oprire și reversare rapidă fără pierderi de pași, dacă sunt comandate cu o frecvență inferioară frecvenței limită corespunzătoare regimului respectiv de funcționare. Pentru extinderea funcționării motoarelor pas cu pas la viteze mai mari decât viteza corespunzătoare frecvenței limită, este necesară o accelerare prin creșterea treptată a frecvenței impulsurilor de comandă.

Realizează conversia impulsurilor de comandă într-o mișcare de rotație ce constă din deplasări unghiulare discrete, de mărime egală cu pasul θp al motorului. [6]

Principalele aplicații sunt în domeniile:

-mașini unelte cu comandă numerică,

– echipamente periferice de calcul,

– tehnică cinematografică și de televiziune,

-roboți industriali,

– dozatoare și cântare automate,

– ceasuri electronice.

1.6. Clasificarea MPP

După numărul de înfășurări de comandă :

o fază,

două faze,

trei faze,

patru faze,

cinci faze.

După sistemul de alimentare și comandă:

durata alimentării,

polaritatea tensiunii aplicate,

numărul de faze alimentate la un moment dat.

avantaje:

construcție mecanică simplă;

frecvențele de comandă ridicate și viteze de rotație relativ ridicate.

dezavantaje :

– lipsa cuplului în absența curentului de comandă;

– efectuarea unghiului de pas cu oscilații importante în special în cazul alimentării în secvența simplă. [6]

1.7. MPP cu reluctanța se caracterizează prin următoarele :

În general un MPP are un circuit magnetic nesimetric cu poli aparenți în stator și rotor a cărui reluctanță variază în funcție de poziția relativă dintre cele două armături.

1.8. MPP reluctant monostatoric

MPP reluctant polistatoric numărul de dinți este același pe armături Dinții celor m = 3 statoare sunt aliniați Infășurările polilor de pe un stator sunt înseriate. Dinții celor m = 3 rotoare sunt decalate cu unghiul de pas.

Rotorul unui MPP polistatoric cu Zs dinți pe fiecare stator, ZR = Zs dinți pe fiecare rotor.

MPP cu magnet permanent pe rotor

MPP cu magnet permanent pe rotor și câmp homopolar

MPP cu magnet permanent pe rotor

– Diametrul magnetului cilindric bipolar este de 1,5 mm.

– Statorul are o porțiune saturată.

– Poziția rotorului fără excitație este cea din figura.

– Durata impulsului (cca.8 ms) este importantă pentru efectuarea deplasării rotorului

– μMPP este comandat cu impulsuri de polaritate alternativă. [6]

1.9. Comanda motorului pas cu pas

Mărimi caracteristice ale comenzii:

durata alimentării,

polaritatea tensiunii aplicate,

numărul de faze alimentate la un moment dat.

durata alimentării

comanda potențiala; durata alimentării este mare

comanda prin impulsuri.-impulsuri singulare (puls cu puls)

– cu tren de impulsuri.

polaritatea tensiunii aplicate

– comanda monopolară – numai într-un sens

comanda bipolară – cu semn schimbat .

numărul de faze alimentate la un moment dat

comanda simetrică, se alimentează același număr de faze.

comandă simetrică simplă, pe rând fiecare fază.

comandă simetrică dublă, în orice moment câte două faze.

comandă nesimetrică

Distribuitor impulsuri. Preiau trenul de impulsuri de comandă, împreună cu comenzile de sens și furnizează la ieșire m trenuri de impulsuri decalate unele față de altele cu unghiul θs = 2π/m

Controler de intrare. Are rolul de a genera impulsuri sau un tren de impulsuri în funcție de deplasarea necesară și ținând seama de caracteristicile de frecvență ale motorului. [6]

Contactor static. Are rolul de injectare unui curent dreptunghiular pe fazele motorului

Avantaje, dezavantaje

Avantaje:

asigurăunivocitateaconversiei impuls-deplasare, ceea ce permite folosirea MPP în circuit deschis de poziționare;

precizieși putere de rezoluție, ceea ce simplifică lanțul cinematic de acționare;

procese tranzitorii fără pierderi de pași;

compatibilitate cu tehnica numerică;

uneletipuri dezvoltând cuplu și în repaus-memorează poziția.

Dezavantaje:

schema de alimentare și comandă trebuie adaptată la tipul MPP;

randament scăzut;

vitezade rotație relativ scăzută.

CAPITOLUL 2

Conceptul sistem automatizat

Imaginea 2. Interfață

Proiectul constă în relizarea unui sistem automat, care prezintă punerea in functiune a unui motor pas cu pas bipolar NEMA 23, 3A, la 3Nm foarte des utilizat in industrie dar si la uz casnic mașini de roluit, cnc etc. Motoarele pas cu pas reprezintă o alternative economica, in actionarile care nu necesita viteze sau performante dinamice ridicate.

Pentru punerea in functiune a motorul stepper s-a folosit Automatul programabil din familia Allen Bradley Micrologix 1400 la care sau mai adaugat butoane de comanda la 24V cât si lămpi de semnalizare la 24V.

Un rol foarte important la punerea in miscare cat si a controlului motorului stepper a avut driverul DM 542 A prin care am putut sa facem reglarea turației dar si schimbări de directie de sen a motorului pas cu pas.

Programrea motorului stepper constă în mai multe funcții:

1. Prima functie o are cea mod automat, adica la actionarea butonului automat motorul stepperpune in miscare caruciorul din pozitia initiala in cea de lucru, evidentierea porniri se face si prin indicatorul lampii de sus mod automat prin care se activeaza ouputul O:0/9 led 1 , dar oprirea sa se poate face doar la actionarea butonului de stop (emergenta).

2. A doua functie este cea de schimbare a directiei de sens a rotatiei prin actionarea butonului change direction care activeaza sau dezactiveaza ouputul din PLC O:0/2

3. A treia functie este cea de functionare in mod manual printr-un numar de pasi bine definit prin actionarea cheii de manual, dupa care la actionarea butonului de start manual, caruciorul se deplaseaza in directia dorita, sau secvential.

4. A patra functie este cea de origine de lucru. Sistemul automatizat stie in orice timp unde se afla caruciorul datorita senzorilor de detectie carucior. Pozitia de origine evidentiaza ca masina se afla in pozitia de baza fiind gata de lucru. Daca nu se afla in pozitia de orgine sistemul nu poate functiona decat in mod manual.

CAPITOLUL 3.

Prezentarea elementelor din sistemul automatizat

Pentru construirea proiectului au fost achiziționate următoarele echipamente:

-PLC – model 1400 Microligix ALLEN BRADLEY

3.1. Automat programabil PLC MicroLogix 1400 1766-L32BXB

Automatele programabile Allen Bradley combină temporizatoare, relee, numărătoare, funcții speciale, intrări și ieșiri într-un singur dispozitiv compact și ușor de programat. Produsele Rockwel sunt flexibile, se pot folosi în diferite aplicații, economisindu-se multe echipamente electrice, timp și costuri.

PLC-uril Allen Bradley se folosesc în aplicații unde este nevoie de un număr mare de temporizatoare, relee, interblocaje. Posibilitățile de programare, respectiv capacitățile acestor automate programabile sunt foarte mari. Din această cauză, aplicațiile realizate cu aceste PLC-uri se întind de la cele mai simple până la cele mai complexe, de la cele domestice până la procesele de conducere industrială. Unele aplicații clasice realizate cu automate programabile sunt: spălătorii auto, controlul nivelului apei, industria auto, mașini și utilaje, uși automate etc.

Pentru proiectul de față s-a optat pentru un releu din familia MicroLogix 1400 modelul 1766-L32BXB. Familia MicroLogix 1400 se pretează în aplicații în care sunt folosite un număr ridicat de intrări și ieșiri. În proiectul de față s-a folosit doar baza acestui releu, dar s-a optat pentru acest model pentru posibilitatea de a atașa în viitor module de extensie. În acest fel, proiectul va putea fi extins în conformitate cu cerințele viitoare.

Caracteristici:

Automate programabile – Seria MicroLogix 1400

12 intrări (de 24 V)

4 intrări analogice

6 relee de ieșire cu contacți basculanți

1 ieșire analogică

tensiune de alimentare 24 Vcc

căldură disipată 3,4 W

curentul suportat de relee 8A

montaj pe șină omega

cabluri de conexiuni

grad de protecție IP20

temperatura de operare între 25-50șC

Nr. I/O unitate centrala: 16 / 20 / 32 / 40 / 48 / 64 / 80

Nr. max I/O cu module de extensie: 512

Capacitate program: 16k pasi

Viteza de executie a unei instructiuni de baza: 0.24μs

Porturi de comunicatie incluse: RS-232 si RS-485 (protocol de comunicatie Modbus ASCII/RTU)

Registru de date: 10,000 cuvinte

Registru de fisiere: 10,000 cuvinte

Iesire de pulsuri de mare viteza: modelele cu 20 I/O si 32 I/O – 2 iesiri (Y0, Y2)

frecventa de pana la 200kHz; modelele cu 40 I/O – 4 iesiri (Y0, Y2, Y4, Y6)

frecventa de pana la 200kHz

Patru contoare hardware de mare viteza incorporate

Tensiunea de alimentare: 100~240VAC

Ecran LCD încorporat pentru vizualizarea controlerului de stare și a I / O

Software-ul de programare RSLogix 500 și RSLogix Micro500

Hartă de cabluri compuse:

Diagrama conexiunii de intrare

* intrări

* Sourcing de intrare

Schema de conectare a ieșirii

Software-ul de programare RSLogix 500 și RSLogix Micro

-HMI – PANEL VIEW – model PLUS C600

3.2. Touch Panel HMI Rockwel plus c 600

O interfață a mașinilor umane (HMI) este o platformă care permite interacțiunea între utilizatori și echipamentele de automatizare. Produsele HMI ale Rockwel furnizează diferite porturi de comunicare pentru o comunicare rapidă și un control convenabil al unei game variate de mașini, sisteme și facilități. Ecranul tactil color permite introducerea parametrilor intuitivi și o varietate de moduri de a afișa date variabile, inclusiv grafice de trend și elemente de alarmă.

Afișajul LCD de înaltă rezoluție vizualizează funcționarea, monitorizarea și controlul eficient în timp real. În plus, software-ul FactoryTalk View ușor de utilizat pentru editare ghidează utilizatorii în crearea rapidă a icoanelor vizuale ușor de navigat și proiectarea cu ușurință a ecranelor de monitorizare intuitivă pentru aplicații, în timp ce realizează ajustări, planificări și programarea secvențelor operaționale care sporesc flexibilitatea și economisesc timpul de dezvoltare.

Acest lucru realizează o dezvoltare rapidă a sistemului, care simplifică cablarea și instalarea, economisește cheltuielile de exploatare și face sistemele mai eficiente, eliminând ajustarea consumatoare de timp și costurile suplimentare de întreținere.

Imaginea 34 Touch Panel HMI Rockwel

Specificatii:

7.3-inch (480 x 272 pixeli) TFT LCD 65536 color

2 seturi de COM-uri port-uri, suporta RS-232 / Ethernet pentru data transfer/download: RS-232, USB

Compilare cu IP65 standard

Suport orizontal / vertical display

PC editare software, FactoryTalk View este compatibil cu sistemul de operare: Windows XP, Windows Vista, Windows 7

Motor STEPPER 3Nm

3.3. Motor pas cu pas HYBRID 3Nm/ Nema23

Motor pas cu pas CLOSE LOOP (bucla inchisa). Avand din fabrica encoder(driver), acest motor nu va mai pierde niciodata pasi! Imbunatatire a puterii motorului si a vitezei. Reglarea automata a curentului in functie de incarcare. Temperatura de functionare mai scazuta. Miscare lina cu vibratii foarte mici, performante deosebite la accelerari si decelerari. Nu are vibratii la accelerari si decelerari. Prindere standard Nema 24 (60×60). frecvente de puls de pana la 200KHz, 16 tipuri de micropasire, alimentare la AC24-70V sau DC30-100V. Protectie la supra-curent, supra-tensiune.

Motor pas cu pas Nema23 – 3Nm / 3A

Specificatii tehnice MPP

Standard carcasa: NEMA23

Unghi Pas: 1.8 grade

Tensiune: 6.3V DC

Curent: 3 A / faza

Rezistenta: 2.1Ohm/phase

Inductance: 9mH/phase

Cuplu: 3Nm (30 kg-cm)

Numarul de fire: 4

Greutate: 1.55 Kg

Lungime motor: 115mm

Alimentare: 12 – 36V DC.

Comanda motoare pas cu pas cu valori intre 1.5A – 3A/phase

Compatibil cu motoare pas cu pas cu 2 sau 4 faze (4,6 sau 8 fire).

Dimensiuni 18 * 11 * 4 cm ( L * W * H )

Caracteristicile motorului:

Precizie mare prin cele 4 moduri de micropasi (200/400/800/1600)

Setari curent intre 1.5A – 3A pentru fiecare axă – 25 % , 50 % , 75 % , 100 % din curentul poate fi setat pentru diferite motoare pas cu pas

Protectie: suprasarcina , supracurent si siguranta supratemperatura, protectie completa pentru computer si echipamente periferice !

Intrari izolate optic pentru a proteja computerul și echipamentul utilizatorului.

Interfata cu releu – Iesire Max 36V 7.5A pentru motoar freza sau pompa cu lichid de racire ( doar un singur dispozitiv poate fi alimentat de la aceasta iesire ! )

4 intrari pentru a fi folosite pentru limita de XYZ si de oprire de urgenta!

Suporta software care comunica prin portul paralel MACH2 , MACH3 , KCAM4 ,

3.4. Driver pentru motoare cu 4,6 sau 8 fire, maxim 3A. Model: DM542A

Alimentarea:

16 – 24V DC pentru motoare pas cu pas Nema 23

DM542A este un tip de Driver hibrid cu două trepte de motorizare pas cu pas, a cărui tensiune de acționare este de la 18VDC la 50VDC. Este proiectat pentru utilizarea motoarelor pas cu pas cu două faze, de toate tipurile, cu diametru exterior de 42 mm până la 86 mm și curent de fază mai mic de 4,0 A. Acest circuit pe care îl adoptă este similar cu circuitul servo-controlului, care permite motorului să funcționeze fără probleme aproape fără zgomot și vibrații. Momentul de cuplare atunci când DM542A funcționează la viteză mare este, de asemenea, semnificativ mai mare decât celălalt driver în două faze, ceea ce înseamnă că precizia de poziționare este și mai mare. Este utilizat pe scară largă în dispozitive de control numerice de dimensiuni medii și mari, cum ar fi mașină de curbare, mașină CNC, industriale, mașini de ambalat etc.

Caracteristici:

Driver pentru MPP, 128 micropasi, 3A

driver cu doua faze, de inalta performanta

tensiunea de intrare 18 V la 50 V – DC

curent de intrare: < 4A

curent de iesire: 1,0A ~ 3A

consum propriu: 80 W

temperatura de lucru: -10° ~ 45°C

temperatura stocare: -40° ~ 70°C

opto-izolatoare semnal I/O

protectie la scurt circuit, supratensiune si subtensiune

15 moduri de setare curent mers in gol

8 moduri setare curent faza iesire

terminal intrare pentru comanda OFFLINE

viteza mare de pornire

mentinere cuplu mare la viteze mari

Contor de curent mediu, unitate de curent sinusoidal de ieșire 2 faze

I / O semnal opto-izolat

Supratensiune, supratensiune, suprarecordare, protecție la scurtcircuit la fază

Cuplul motorului este legat de viteză, dar nu este legat de pas / revoluție

Pini atribuții și descriere:

1) Configurațiile pinilor conectorilor

2) Diagrama de conectare a pinilor:

Semnalele de comandă ale PC-ului pot fi active la nivelul electric ridicat și scăzut. Când nivelul electric ridicat este activ, toate semnalele negative de control vor fi conectate împreună la GND. Când este activ nivelul scăzut al electricității, toate semnalele pozitive de control vor fi conectate împreună la portul public. Acum dați două exemple ( Open collector & PNP), verificați-le:

Fig. 1. Circuitul portului de intrare (conexiune pozitivă)

Ieșire conector PC deschis

3. Alegerea funcției (Utilizarea pinilor DIP pentru a obține această funcție)

1) Rezoluția micro-pas este setată de SW 5,6,7,8 a comutatorului DIP, după cum se arată în tabelul următor:

2) Setarea curentului de standby

SW4 este utilizat în acest scop. OFF, ceea ce înseamnă că curentul de oprire este setat să fie jumătate din curentul dinamic selectat și ON, ceea ce înseamnă că starea de așteptare este setată să fie aceeași cu curentul dinamic selectat.

3) Setarea curentului de ieșire:

Primii trei biți (SW 1, 2, 3) ai comutatorului DIP sunt utilizați pentru a seta curentul dinamic. Selectați o setare

Cea mai apropiată de curentul necesar al motorului

Curentul de ieșire (A)

4) Funcția Semi-flow :

Funcția Semi-flow este că nu există un impuls pas după 500 ms, curentul de ieșire al șoferului este redus automat la 70% din curentul nominal de ieșire, care este folosit pentru a preveni căldura motorului.

-extensie PLC –

-porturi de comunicare pentru programare protocol serial RS232/ETHERNET

-porturi de comunicare între module protocol RS485

-softul pentru PLC – RSLogix 500

-softul pentru Factory Talk

-sursă în comutație 24V cc

-sursă în comutație 5V cc

– Senzor inductiv de proximitate cu un tranzistor NPN normal deschis.

Imaginea 11senzor inductiv

Senzor inductiv de proximitate – LJ12A3-4-Z/BX

Alimentare: 6-36VDC

Intensitate la iesire: 300Ma

Detectie: 4mm

Fotoelectric sensor

– Supply voltage 10 V DC … 30 V DC 1)

– Ripple < 5 Vpp 2)

– Power consumption ≤ 20 mA 3)

– Switching output PNP

– Switching mode Light switching

– Output current Imax. ≤ 100 mA

– Response time < 0.5 ms 4)

– Switching frequency 1,000 Hz 5)

Lămpi cu led 24 Vcc

Butoane de comanda 24 Vcc

Motor Stepper 24 Vcc

Relee de comandă Ri13 – 24Vcc

Limitator cursă

Următoarele echipamente au fost manufacturate:

-sina culisanta pe rulmenti

-carucior pentru deplasare

-placa de sutinere a suportilor de sine

– placa de sutinere a motorului pas cu pas

-curea de punere in miscare a rotilor

-bucsa roata dintata

-placă pentru fixarea lămpilor de semnalizare

-suport touchscreen

-suport pentru senzorul magnetic

-suport pentru senzorul tip bariera

-suport pentru lampile de semnalizare

-transformator pentru sursele

3.5. Bucșă pentru axul motorului pas cu pas

Este un ansamblu în miniatură care copiază în totalitate funcțiile unei bucse de susținere roată dințată.

Întregul mecanism a fost confecționat folosindu-se procedee de debitare, strunjire, frezare și sudură. Motorul este alimentat cu 24 Vcc curent continuu. Datorită reductorului fixat în solidar cu motorul, forța de acționare este mare, iar curentul de încărcare pe motor este de 0,5 A. Vezi imaginea 14

Imaginea 14. Poarta de intrare mică cu motor 24Vcc, 1,5 A

3.6. Ansamblul de roți dințate

Ansamblul de roți dințate au fost confecționate în întregime prin procedee clasice (debitare, strunjire și frezare). Pentru deplasarea pe orizontală a căruciorului s-a folosit un mecanism care pune in miscare roțile dințate iar deplasarea căruciorului se face printr-o curea, prin rotirea, roților dințate, în funcție de rotirea motorului, va executa o mișcare de translație într-un sens sau altul.

Roata dințată este rotită de un motor cu reductor alimentat cu 24 Vcc. Sistemul de prindere al roti dintate este format dintr-un bolț fixat în piesa care se deplasează pe axul filetat.

În momentul în care căruciorul execută mișcarea longitudinală antrenând cureaua și va atinge oricare dintre extreme, motorul va fi deconectat de la sursa de energie, aceasta fiind posibilă prin existența a doi limitatori fixați la capete. Vezi imaginea 15

Imaginea 15. Carucior

3.7. Suporți prindere senzori magnetici

Sunt confecționați în întregime prin procedee clasice (debitare, strunjire și frezare).

3.8. Mecanism pentru senzori inductivi

Acest mecanism este confecționat din oțel prelucrat prin strunjire și frezare. Conține un tambur prevăzut cu un canal longitudinal, unde se va fixa senzorul magnetic. A se vedea imaginea. Senzorul este fixat în cu două piulițe pentru antrenare într-un capăt, iar în celălat capăt este prelucrat un fus care este introdus o tijă.

Ansamblul căruciorului execută o mișcare de deplasare, reprezentând mișcarea căruciorului de la dreapta la stânga și invers. În punctele de deschidere și închidere maximă sunt montați limitatori care, în execuția electrică, odată acționați, vor comanda deconectare motorului de la sursa de energie.

Imaginea 18. Mecanism pentru senzori inductivi

3.9. Cărucior pentru deplasare

Este confecționat din oțel, în întregime prin procedee clasice (debitare, strunjire și frezare).

având în componență un ansamblu roti dinate care dispune de o curea care antrenează un axul motorului dispus vertical. Axul oscilează în jurul unei bucse. O bucsă metalică a fost pusă pe ax, repezentând roata dinata.

Imaginea 19.1 Mecanism pentru deplasare

Imaginea 19.2 Mecanism pentru deplasare

3.10. Suportul pentru touchscreen

Este confecționat din oțel prin metode clasice (îndoire, gaurire și vopsire). A fost aleasă o formă geometrică prietenoasă. Vezi imaginea.

3.11. Placă pentru fixat ledurile de semnalizare optice

Este construită din oțel, prelucrată într-o formă în care să încapă cinci lămpi de semnalizare și un buzer. Cele cinci leduri de semnalizare sunt:

-schimbarea sensului de rotatie

-întreruperea alimentării

-mișcare în CCW

– mișcare în CW

-prezență de tensiune 24 Vcc

3.12. Sesizori magnetici

Este un echipament achiziționat de la Ardushop. Este fixat pe un suport metalic prelucrat în acest scop și se alimentează cu 24 Vcc.

3.13. Sursa de tensiune Mean Well in comutatie 24V,

Pentru sursa de tensiune Mean Well in comutatie,

– filtru PFC,

– Vin: 230 VAC

– Vin: 230 VAC,

– Vout: 24 V

– 10 A DC,

– P: 240 W,

– 190 x 93 x 50 mm (L x W x H)

3.14. Sursa de tensiune Mean Well in comutatie 5V,

Mini Sursa de tensiune Mean Well in comutatie

Vin: 230 VAC,

Vout: 5 VDC,

P: 15 W (0-3A),

62,5 x 51 x 28 mm (L x W x H)

3.15. Suportul pentru elemente

Este confecționat din tablă din oțel și are o înălțime de 600 mm deoarece în interiorul suportului s-au fixat multe elemente, respectiv: motorul stepper, cablaje, butoane de comanda, transformator, driver, HMI etc.

Tot suportul a fost prelucrat prin metode clasice, iar echipamentele au fost montate în fază inițială pentru a urmări o linie de design. Ulterior, au fost demontate pentru a fi vopsite, apoi remontate. Vezi imaginea.

Imaginea 20. Suportul pentru elemente

Imaginea 20. Suportul pentru elemente

CAPITOLU 4.

Modul de conectare al elementelor construite și funcționarea lor

Elementele constitutive ale sistemului automatizat proiectate și prezentate în capitolul 3 pot funcționa într-un program a cărui comenzi sunt exectuate de un automat programabil.

În dinamica funcționării, toate comenzile, fie că sunt eliberate de senzorii de siguranță și control, fie că sunt date manual, controllerul le monitorizează pentru a evita posibile avarii.

4.1. Funcționare mod manual

Pe panoul de comanda se afla o cheie manuala, care porneste sistemul automatizat in modul manual, iar tehnicianul de mentenanta poate deplasa caruciorul in orice directie pentru a efectua lucrari de reparatie sau mentenata preventiva, sau daca sistemul se afla in avarie.

Pe panou se afla un indicator de prezenta in mod maual, care evidentiaza ca ne aflam in modul manual. Tot pe panou in modul manual se mai afla doua butoane de punere in miscare a caruciorului.

– primul buton pune in miscare motorul stepper;

– al doilea buton face schimbarea de directie a motorului.

În figurile 3,4 și 5 sunt prezentate butoanele si indicatorii de prezenta in modul manual.

4.2. Funcționare mod automat

Pe panoul de comanda cea mai importanta functionalitate pe care o are sistemul automatizat este cea in mod automat.

Un indicator cu led evidentiaza starea de origine a masinii, care pe langa acest fapt ne mai spune ca sistemul automatizat se afla in conditii optime de functionare in mod automat.

Caruciorul de deplasare aflandu-se in origine este gata pentru a porni. La apasarea butonului start automat de catre operator caruciorul se deplaseaza din originea de baza la modul de lucru. Caruciorul deplasandu-se se opreste pe senzorul inductiv de capat care opreste motorul si asteapta ca piesa sa fie incarcata pe carucior. Odata ce piesa este pusa pe carucior senzorul de prezenta piesa se activeaza si da comanda dupa o temporizare de 500 ms, iar automatul programabil da comanda la motor pentru a pune in deplasare caruciorul.

Dupa ce caruciorul ajunge cu piesa pentru a fi preluata de operator, se opreste pe senzorul de capat si asteapta ca piesa sa fie descarcata. Odata ce piesa a fost preluata de operator, dupa o temporizare de 300 ms caruciorul se deplaseaza in origine, asteptand urmatorul ciclu.

Un indicator led de activare mod automat se afla pe panou care evidentiaza starea sistemului.

La panoul operator s-a introdus si un buton de reset care reseteaza o eroare sau daca s-a produs o avarie in sistem.

4.3. Funcționarea sistemului in starea de origine (REFERINTA)

Sistemul automatizat prin indicatorii de prezenta carucior ne spune in ce pozitie se afla caruciorul de deplasare. Pe panou se afla un indicator de orgine care se aprinde atunci cand senzorul inductiv este activ, adica caruciorul se afla pe senzorul de origine.

Sistemul nu va functiona daca caruciorul nu se afla in origine, senzorul de origine carucior nu este activ.

CAPITOLUL 5.

Programarea PLC-HMI implementată pentru comanda și monitorizarea sistemului automatizat

INTRODUCERE

5.1. Programarea PLC cu RSLogix 500

Programarea automatului programabil se face cu ajutorul editorului de program FactoryTalk View si RSLogix 500. Acest editor se poate folosi pentru a programa întreaga familie de automate programabile.

Seria MicroLogix 1400 este cea de-a doua generație de PLC industriale de mici dimensiuni de la Rockwel. MicroLogix 1400 dispune de contoare de viteză mare, un port serial flexibil, monitorizare în timp real și o magistrală de extensie care permite montarea modulelor în partea dreaptă a PLC fără cabluri externe.

MicroLogix 1400 acceptă bucle PID cu reglare automată pentru aplicațiile de control al proceselor. Ieșirile de tranzistor permit generarea de impulsuri de mare viteză pentru aplicațiile de comandă a mișcării servo sau motor pas cu pas. Software-ul de programare rulează pe Windows și este disponibil gratuit pentru descărcare.

Pricipiul de programare constă în editarea circuitelor în LADDER, acesta fiind un limbaj special conceput pentru electricieni. Programarea constă în realizarea unor circuite electrice în program, care la compilare vor fi transformate în cod mașină, urmând ca procesorul releului să interpreteze și să execute comenzile din program împreună cu citirea și scrierea intrărilor și ieșirilor automatului programabil.

Imaginea 35 – Automat programabil Delta DVP 20SX2

Întrucât principiul de funcționare al PLC-ului este același cu al tuturor automatelor programabile, Un aspect important este faptul că aceste automate sunt secvențiale, procesorul releului scanând intrările și scriind regiștrii tampon de intrare, execută programul scris linie după linie, interpretează programul în funcție de registrul tampon de intrare. Rezultatul interpretării este scris pe registrul de ieșire. Astfel, trebuie să se acorde o atenție sporită comenzilor, care au ca și efect schimbarea unor locații de memorie sau biții unor regiștrii de ieșire, întrucât acestea se pot folosi o singură dată în scrierea unui program. În caz contrar, vorbind despre o funcționare secvențială, releul va ține cont în execuție întotdeauna de ultima comandă care vizează locația respectivă, existând, astfel, riscul funcționării greșite a programului sau a pierderii unor evenimente în procesul automat de funcționare.

5.3 Descrierea programului și a funcțiilor LADDER pentru sistemul automatizat

Programul in mod automat

Imaginea 1. Comanda automat

În imaginea de mai sus programul functionează sub forma condițiilor următoare:

Atunci cand senzorul de referinta este ON, activeaza bitul B3:1/7,iar modul manual nu este activ, cat si cheia de manual sa nu fie ON, se memorizeaza bitul B3:1/6 pentru initaializarea sistemului in mod automat.

Cand senzorul de reset I:0/1 sau modul manual se activeaza, se reseteaza memorizarea de bitul B3:1/6, cat si pasul de automat.

Imaginea 2. Comanda pentru pasul de automat step1

În imaginea de mai sus programul functionează sub forma condițiilor următoare:

Cand se verifica blocul de egalizare N9:10 care intializeaza pasul de automat si care trebuie sa fie egal cu 0, iar sensorul de referinta este activ cat si butonul de start automat trebuie sa fie ON.

Atunci in wordul N7:9 se scrie valoarea de 1300, care reprezinta numarul de pasi pe care trebuie sa-i parcurga motorul, mai departe se trimite 3 in intigerul N9:10 (pasul de automat), si se activeaza bitul B3:2/13 care da impuls la motor sa porneasca.

Imaginea 3 Comanda pentru pas automat step 2

În imaginea 3 de mai sus programul PLC functionează sub forma condițiilor următoare:

Prima data se face o verificare in intigerul N9:10 care se compara daca este egal cu 3 si sensorul de referinta inductiv sa fie activ, atunci se trimite 5 in pasul de automat N9:10.

Mai departe, cand in intigerul N9:10 este egal cu 5 si sensorul inductiv este activ cat si sensorul de prezenta piesa ON se face o temporizare de 100ms dupa care se trimite numarul de pasi pe care trebuie sa-i parcurga motorul stepper in wordul N7:8 care este de 2500 de pasi. Mai departe in pasul de automat N9:10 se face o operatie matematica de adunare cu 5 dupa care se activeaza bitul de impuls B3:2/8

Imaginea 4 Comanda pentru pas automat step 3

În programul PLC de mai sus semnifica finalul procesului in modul automat care este astfel:

Se face verificarea blocului daca in N9:10 este egal cu 10 iar sensorul prezenta piesa nu este activ I:0/9, dar sensorul de capat final de proces sa fie activ I:0/10, atunci se face o temporizare de 50 ms dupa care se timite in wordul N7:7 1200 de pasi pe care trebuie sa ii parcurga motorul stepper si bitul de final B3:2/12 care trimite impuls la motor, iar in final se reseteaza pasul de automat N9:10 cu 0.

Programul in mod manual

Imaginea 5 comanda in mod manual

În imaginile 5 de mai sus programul PLC functionează sub forma condițiilor următoare:

Daca cheia manuala este activa se activeaza bitul B3:3/15 , care reprezinta activarea sistemului in mod manual. Iar daca cheia I:0/6 nu este activa se dezactiveaza modul manual .

Atunci cand sistemul se afla in mod manual si butonul I:0/11 este activ se trimite in N7 :6 1200 de pasi pe care trebuie sa ii parcurga motorul, timp in care se actieaza bitul B3 :3/2 care da impuls la motor sa pargurga acesti pasi.

O alta secventa a fost creeata in program ceea de jog pulse , ea se activeaza atunci cand cheia manuala este pe 0 si butonul de start manual este activ.

Programul in mod origine (REFERINTA)

Referinta sistemului se face prin senzorul inductiv I:0/8 care activeaza bitul de memorie B3:1/7,

Evidentierea sistemului ca fiind in origine se face prin activarea ouputlui O:0/10 care este ledul de smnalizare origine

Imaginea 6 programul PLC in modul origine

Programul PLC pentru schimbare directie motor stepper

Imaginea 7 programul PLC pentru schimbare directie

In programul de mai sus s-a creeat o sectiune de schimbare directie motor deoarece in modul manual este prevazut ca de la butonul change direction I:0/0 cat si din sistem prin activarea bitului B3:0/4.

La activarea la butonul change direction I:0/0, se activeaza ouputul O:0/9 care face schimbarea directie de sens al motorului dar care se face si printr-o semnalizare cu indicator led.

Imaginea 8 programul PTO

Pentru activarea porniri motorului s-a creeat o functie de program numita PTO (pulse train output PTO number ) aceasta functie trimite impulsuri spre motor.

CAPITOLUL 6

Concluzii

Automatele programabile sunt considerate astăzi principalul element al unei automatizări. Cu ajutorul acestora se pot implementa cele mai diverse și mai complexe sarcini de automatizare.

Monitorizarea într-un proces este necesară deoarece ieșirea de sub control a unui sistem automat poate provoca pagube materiale greu de cuantificat. Lucrarea de față studiază modul de implementare a diferitelor sisteme și operabilitatea lor. Elementele supuse analizei sunt confecționate în miniatură, sunt funcționale, iar, prin modul de conectare și monitorizare, răspund provocării în domeniul sistemelor automatizate de monitorizare si control.

Într-o economie modernă, orice automatizare (control) are ca obiectiv să ridice competitivitatea unui produs, fie direct prin cost și calitate, fie indirect prin îmbunătățirea condițiilor de muncă.

Controlul implică conducerea unor sisteme dinamice având stări continue. Aceste sisteme sunt descrise de ecuații diferențiale și au, în general, intrări și ieșiri analogice. Conducerea acestor sisteme se realizează cu calculatoare de proces echipate cu module de intrări/ieșiri analogice performante. Există situații în care intrările, ieșirile și stările unor sisteme pot fi modelate prin variabile binare. în aceste cazuri cerințele impuse sistemelor de conducere sunt mai reduse, utilizându-se Automate Programabile.