CC BY
54
УДК 621.313
Орловський I. А.1, Крат О. I.2, Зав'язун П. П.3, Бiрюков Ю. С.4
Д-р техн. наук, професор, Запорзький нацональний mexHi4Huü yHieepcumem, УкраТна, E-mail: [email protected]
2Заступник директора з автоматизаци' ТОВ СВ Альтера, м. Запоржжя, УкраТна 3 4МагСтр, Запорiзький нацональний технчний унiверситет, УкраТна
ЛАБОРАТОРНИЙ СТЕНД КЕРУВАННЯ МАН1ПУЛЯТОРОМ М10П В1Д
SCADA СИСТЕМИ TRACE MODE
Для тдвищення якостi навчального процесу cmydeHmie сnецiальностi електромехашчш системи автоматизаци та електропривод у Запорiзькому нацюнальному техшчномуунiверситетi розроблено лабораторний стенд комп 'ютерного керування мантулятором М10П eid SCADA системи TRACE MODE через ОРС-сервер i USB порт комп 'ютера та контролер фiрми VIPA. Це дозволило тдвищити професшт знання i навички роботи на сучасному обладнанш провiдних фiрм. Наведено структурну схему стенда, програмне забезпечення, ттерфейс користувача у SCADA системi та методику проведення лабораторних робт.
Ключов1 слова: лабораторний стенд, промисловий робот-мантулятор система керування, контролер, електропривод, SCADA система TRACE MODE.
вступ
Навчання студенпв системам автоматизаци технолоп-чних процеав повинно постшно удосконалюватися i ввдпо-вщати вимогам сучасних технологш [1]. У бшьшосп освптх установ Укра!ни спостерцжтъся сутгевий розрив мгж теоретичним матерiалом та навчально-виробничою базою, на якш будуеться навчання [2]. Важливою складо-вою навчання е отримання студентами навичок монтажу, налагодження, обслуговування та використання сучасно! елементно! бази систем автоматизаци у проектах модерн-iзацi! устаткування. Отримання цих навичок покладено на лабораторний практикум з фахових дисциплш. В умовах практично вiдсутнiх фшансових можливостей вищих на-вчальних заклащв на оновлення лабораторно! бази, вирь шення поставлено! задачi навчання можливо при модерн-iзацi! за участю студенпв систем керування (СК) юнуючих лабораторних стендiв зi збереженням складно!, коштовно! електромеханiчно! частини [1].
Розробка власними силами лабораторних стендiв на-пряму пiдготовки «Електромехашка» вiдбуваеться у бшьшосп вузiв Укра!ни. Так у Кременчуцькому нащо-нальному ушверситет iменi Михайла Остроградського [3] запропонована концепцiя побудови малогабаритних лабораторних комплекав, як ефективне рiшення при оновлент лабораторно! бази, зпдно сучасним вимогам, для тдготовки iнженерiв електротехтчних спещальнос-тей. У Донбаському державному техшчному ушверситет (м. Алчевськ) [4] розроблено ушверсальну експери-ментальну установку, яка призначена не тшьки для навчального процесу при проведент практичних i лабораторних робп; а й для наукових дослвджень алгоритмiв вден-тифжащ!, керування i спостереження рiзних електроме-ханiчних систем з невизначеними параметрами.
В Укра!нському навчально-науковому професшно-педагопчному iнститутi м. Харкав [2] у 2011 рощ розпо-чато розробку нових лабораторних стендiв для навчання студенпв сучасним системам електропривода (ЕП). При
* - SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерське керування i 36ip даних) - програмний пакет для збору, обробки, вiдображення та архiвацii тформацп про об 'ект керування © Орловський I. А., Крат О. I., Зав'язун П. П., Б1рюков Ю. С., 2013
розробщ стенда для вивчення асинхронного ЕП викори-стовусться вже юнуючий руховий агрегат та перетворю-вач частоти власно! розробки. Основш вимоги до стенда: багатофункщональшсть (проведення дешлькох лабораторних робiт i наукових дослiджень); обмiн даними з комп'ютером для спостереження за процесом та керування ним. Розроблено методику виконання лабораторних робгг на стенда У Нацiональному техшчному ушверситет! «ХП1» на кафеда автоматизованих електроме-ханiчних систем створений лабораторний стенд для дос-лщження рекуперативних режимiв тягового електропривода електромоб™ [6]. У Запорiзькому нацюнальному техшчному ушверситеп розроблено дек1лька стендiв. Зокрема, модернiзовано, з використанням обладнання фiрми VIPA, лабораторний стенд матпулятора М10П [5]; створено дистанцiйне керування й контроль параметрiв ЕП LENZE [4]; розроблено сучасний лабораторний стенд комп'ютерного керування кроковим двигуном ввд SCADA* системи TRACE MODE [7].
Розробка останнього стенда пов'язана з тим, що на сьогодш одним з найбшьш потужних засобiв розробки програмного забезпечення для керування технолопчни-ми процесами е середовища, як1 мають у своему складi менеджер проектiв, текстовий редактор i симулятор, це е у SCADA системах. Це програмне забезпечення вста-новлюеться на промисловi комп'ютери i, для зв'язку з об' ектом, найчастiше вимагае додатково! установки OPC-сервера. SCADA системи використовуються для центра-лiзованих систем контролю i керування такими процеса-ми, як промислове виробництво; генерування, переда-вання та розподiлення енерги; керування мжроктматом; переробка сировини та iнше у безперервному, пакетному, перiодичному або дискретному режимах. Для оз-найомлення студентiв з можливостями SCADA систем е сенс при розробщ лабораторного стенда функцп безпо-середнього керування техшчним об'ектом передавати SCADA система
Як випкае з проведеного аналiзу, доцiльно продов-ження розробок сучасних лабораторних стендiв промис-лових механiзмiв. У зв'язку з вiдсутнiстю лабораторних сгендiв, призначених вивченню СК машпуляторш з вико-ристанням SCADA систем, розробка такого стенда е актуальною задачею.
Мета статть Розробка лабораторного стенда маншу-лятора М10П з використанням SCADA системи TRACE MODE у якосп системи керування.
Використання промислових роботiв-манiпуJIяторiв (далi манiпуляторiв) на шдприемсга замiняе ручну пра-цю, що забезпечуе таке: безупинне виробництво (автоматична робота може здшснюватись протягом 24 годин на добу без просто!в та перерв), пiдвищення продуктив-ностi процесу, достатньо ефективне виконання техноло-гiчного процесу на шшдливих виробництвах; зменшен-ня iмовiрностi промислового браку й забезпечення бiльш високо! якостi продукцп; мiнiмiзацiя робочого простору Серед найпоширешших робiт, яш виконують промис-ловi манiпулятори, е таю: розвантаження-завантаження технологичных машин та верстапв, манiпулювання деталями (укладання, сортування, транспортування та орiе-нтащя), безперервне та точкове зварювання, збирання деталей, фарбування, укладання кабелiв, виконання опе-рацiй рiзання з рухами шструмента за складною траек-тс^ею та iнше.
Ман1пуляторами М10П було оснащено бiльшiсть кафедр електропривода та паддомно-транспортних машин вищих навчальних закладiв СРСР. Штатно манiпулятор М10П укомплектований системою числового програм -ного керування «Контур 1», яка складна, ненадшна, морально i фiзично застарiла, що часто вимушуе до спи-сання всього обладнання.
Мета модертзаци стенда - тдвищення якост1 навчаль-ного процесу, у частиш отримання професiйних знань i навичок роботи на сучасному обладнанн1 провщних фiрм, студенпв спещальносп електромехан1чн1 системи автома-тизаци та ЕП. Проведення дослвджень роботи матпулято-ра з розробленим керуванням вщ SCADA системи.
Ман1пулятор М10П (рис. 1, а) - автономний пристрш, що складаеться з механ1чного матпулятора, електро- та пневмоприводiв i автоматично! СК. Вш призначений для обслуговування металорiзальних верстатiв, зокрема, для автоматичного завантаження-розвантаження загопвок та деталей типу «вал» до верстапв. Конструкц1я машпуля-тора забезпечуе позицiонування робочого органа по п'яти координатних осях та складаеться (рис. 1, б). з осно-ви 1, вузла мехашчно! руки 2, ушфжованих поворотних блоков 3, кистi руки 6, перехвдно! втулки 7, подовжувача 9 i змiнних захвапв 8, а також пристрою керування.
Перемiщення за трьома координатами забезпечуе ЕП «Кемек» з високомоментними двигунами постiйного струму сери 1П1. Двигуни по черзi п1дмикаються до «Кемек» через комутатор. Обертання навколо повздовжнъо! осi та стискання-розтискання захвата виконуеться пневмоприводом. Використано стабiлiзуючий блок живлен-
а)
Рис. 1. Загальний вигляд маншулятора М10П; а - фотограф1я, б - позначення вузл1в
ня PS307/5A з напругою 24В для забезпечення живлення постiйним струмом контролера, к1л керування та давачiв. Обрано контролер VIPA S7-300 CPU 314SC/DPM, модулi вводу та виводу дискретних сигналiв SM 321 6ES321-7BH10-0AB0 та SM 322 6ES7322-1BH01-0AA0 вадповвдно.
розробка структурно! схеми
стенда
Стенд складаеться з ПК, контролера S7-300 фiрми VIPA, двигунiв постшного струму, ман1пулятора М10-П, пульта керування та енкодерiв Autonics E40S8-1000-3-T-24, яш встановлюються на вали трьох двигушв. Кожен з енкодерiв мае кодуючий диск та 3 вихщних сигналу. Про-грамна частина представлена у виглядi програм керування контролером, OPC-сервером та SCADA системою.
Модершзащя манiпулятора полягала у такому: замь на «Контур 1» на контролер VIPA, тдмикання ПК для програмування контролера та вiзуалiзацil, встановлення енкодерiв замiсть iндуктосинiв. розробка та виготовлен-ня нового пульта оператора та програм керування ввд контролера VIPA i SCADA системи. Проектування мо-
дершзацп та ïï впровадження виконуеться студентами при виконаннi дипломних проекпв га випускних квалiфiкац-iйних робгг магiсгрiв, при цьому отримуються навички засгосування теоретичних знань та практично1 роботи на сучасному обладнаннi. Шсля модернiзацiï стенда СК повинна забезпечувати просту i зручну роботу машпу-лятора при виконаннi позицiонування. Вишрювання пе-ремiщень за трьома напрямками проводиться шкремен-тальними енкодерами.
Робота СК передбачена у трьох режимах: ручний режим без контролера; ручний режим через контролер з панелi оператора SCADA системы та автоматичний. Оператор в обох ручних режимах обирае вюь, напрям руху та за допомогою потенцiометра задае швидк1сть перемiщення манiпулятора по трьом осям. Керування повороту, стискання/розтискання руки забезпечуеться тумблерами.
Автоматичний режим може реалiзовуватися як вiд контролера VIPA, так i ввд SCADA системи TRACE MODE через контролер VIPA. В автоматичному режимi оператор змшюе тшьки необхiднi параметри роботи, а СК, зпдно заздалепдь написанiй програм^ повнiстю вiдпрацьовуе заданий технологiчний цикл, при цьому е можливють на екрат SCADA системи вiдслiдковувати в реальному чаа швидк1сть та перемщення за рiзними координатами, щди-кащю промгжних та к1нцевих давачiв. У процеа модерн-iзацiï розробленi структурна та принциповi електричнi схеми СК, в яких передбачено можливiсть рiзних спо-собiв керування обладнанням. Схематично забезпечу-ються завдання iденгифiкацiï готовност привода, скидан-ня помилки привода, тдмикання к1нцевих та промiжних вимикачiв, можливiсть зЧзду з к1нцевих вимикачiв, щдми-кання iнкременгальних енкодерiв та реле комутатора.
Структурна схема лабораторного стенда машпулято-ра складаеться з трьох модуль: шафа керування, матпу-лятор та ПК (рис. 2). Шафа керування мае пульт керування, блок живлення, контролер, комутацшш апарати, трансформатор та ЕП (рис. 3). Сигнали керування мо-
жуть надходити з блока «Пульт керування» або з блока «Контролер» через ланку «Комутацшш апарати» на «Електропривод», який в свою чергу мае зворотнш зв'я-зок, що ввдповвдае за готовнiсть ЕП.
Модуль «Машпулятор» складаеться з «Двигунiв», «Енкодерiв», «Пневморозподiлювачiв», та к1нцевих да-вачiв положения. Встановлеш 9 давачiв положення при руа по осям Х, У, Z; 5 давачiв положення пневмоме-ханiзмiв; 6 електромагнiтних клапанiв пневмомеханiзмiв.
Рис. 3. Внугрiшнiй вигляд переоб-ладнано'1 шафи керування «Контур 1»
Рис. 2. Функциональна схема лабораторного стенда
Для ручного завдання рiзних режимiв розроблено пульт оператора, де встановлеш тумблери, кнопки, сиг-нальнi свгглодюди - для щдикаци стану роботи кожного з двигунiв, потенцiометри - для завдання швидкосп дви-гушв. На ПК встановлено програмне забезпечення: SCADA система «TRACE MODE», для з'еднання яко! з контролером VIPA використовуеться «OPC-сервер».
програма керування ман1пуля-тором
Для розробки програмного забезпечення стенда (рис. 4) складено структуру СК з контролером VIPA, набiр функцiй, як1 пiдтримуе контролер, систему вводу-виво-ду iнформацi!, вбудований штерфейс промислового Ethernet. Проаналiзованi способи позищонування робо-чого органа манiпулятора, функцп для позицiонування за допомогою аналогових входiв, функцп абсолютно-покрокового перемщення. Розроблено алгоритм та про-грама керування манiпулятором. Виконано запуск об-ладнання, його налагодження та перевiрка роботи.
Для забезпечення необхвдного функцюнування ман-iпулятора через TRACE MODE 6 (можлив^ь керування манiпулятором та вiзуалiзацiя процесiв) враховано спе-цифiчнiсть роботи обрано! SCADA, а саме те, що репст-ри лiчильникiв та адреси аналогових входiв-виходiв зна-ходяться за межами адресного простору, вщображува-ного на пам'ять, i робота з ними йде напряму. Замiсть звичних адресiв IW500 i QW500 треба вказувати PIW500 i PQW500 вiдповiдно. А от з такими адресами OPC-сер-вер працювати не може.
Керування пневматикою з панелi на шафi керування та зi SCADA системи роздшьне для недопущення конфл-iray (момент часу, у якому одна змшна у рiзних частинах програми мае неоднаковi значення). Для цього створено окремий блок для забезпечення керування вщ SCADA системи.
використання орс-серверу
Абревiатуру OPC традицшно розшифровуюгь як OLE for Process Control, де OLE - Object Linking and Embedding (зв'язування та вбудовування об'екпв). Стандарт ОРС розроблений мiжнародною органiзацiею ОРС Foundation, членами яко! е бшьш шж 400 фiрм, якi пра-цюють у сферi автоматизацii та вимiрювальноi технiки.
Головною метою стандарту ОРС е забезпечення можли-вост спiльно!' роботи елеменпв автоматизацi!, яю функ-цiонують на рiзних апаратних платформах, у рiзних про-мислових мережах та виготовлених рiзними фiрмами-виробниками. До розробки ОРС стандарту SCADA пакет необхщно було адаптувати до кожного нового облад-нання iндивiдуально. Пiсля створення стандарту ОРС практично ва SCADA-пакети перепроектоваш як ОРС-клiенти, завдяки чому стало можливим пiдмикання будь -якого фiзичного пристрою до будь-яко! SCADA, якщо вони обидва вщповвдають стандарту ОРС.
Для налаштування OPC-сервера використовуеться програмне забезпечення фiрми VIPA. ПШсля встановлен-ня програми на ПК, створюеться нове з'еднання. Для цього задаеться його iм'я, тип «ISO over TCP/IP», вка-зуеться локальна IP-адреса ПК, у графi «Romote IP address» зазначаеться адреса контролера Vipa S7-300 та заповнюеться таблиця змiнних (41 змiнна), яш викорис-товуються (обробляються) у SCADA система
особливост1 scada система trace mode
Ця система розроблена компашею AdAstrA Research Group Ltd (Роая), яка е першою у СНГ та другою у свт SCADA/HMI з системою розробки та техтчно! шдтрим-ки сертифiкована за ввдповщтстю ISO 9001:2000 [8]. За своею функцюнальшстю TRACE MODE давно перевершила межi традицiйно! SCADA. Насамперед, це едине штегроване середовище розробки, що об'еднуе у собi бшьше 10 рiзноманiтних редакторiв проекту автоматич-них СК технологiчними процесами та мае безкоштовну версiю. Технологiя автобудування дозволяе дек1лькома рухами «мишi» створити зв'язки мiж вузлами розподi-лено! СК, мiж джерелами даних SCADA й каналами, створити дант за ввдомою конфiгурацiею контролера. Принцип единого проекту для розподшено! АСУ дозволяе ре-алiзувати прямi прив'язки мiж компонентами рiзних вузлiв. Наприклад, можна вiдтворити значення каналу одного вузла SCADA на екраш шшого, не створюючи додаткового каналу для зв'язку мiж ними. Для програ-мування алгоритмiв керування технолопчними процесами пiдтримуються уа 5 мов мiжнародного стандарту IEC 61131-3. Серед них е вiзуальнi мови - Techno FBD, Techno LD, Techno SFC i процедурш - Techno ST, Techno IL. Такий широкий даапазон можливостей програмуван-ня дозволяе спецiалiсту будь-якого профiлю обрати для себе найбiльш зручний iнструмент реалiзацiй задач керування. Уа мови програмування оснащенi потужними засобами налагодження. SCADA/HMI пiдтримуе практично будь-яю формати даних С можливють вiдображен-ня процесу у тривимiрнiй графiцi. У TRACE MODE 6 е високопродуктивна промислова система реального часу SIAD/SQL 6, яка ошгашзована на швидке збереження даних та статичну !х обробку.
Рис. 4. Загальна схема програмно! частини
створення 1нтерфейсу користу-вача
Для зв'язування TRACE MODE з OPC-сервером треба перейти до пункту « Источники/Приемники» у наыга-торi проекту; створити пункт «OPC», а у ньому «OPC-сервер»; у останньому створити компоненти змiнних, яш передаються. Написи у назвах пункпв та на рис. 5 та рис. 6 виконано росшськими литерами, бо у програмi TRACE MODE украшських лiтер не передбачено.
Робочий штерфейс користувача розроблено (TRACE MODE) у виглящ екрана (рис. 5), який роздiлений на так1 робочi зони:
- вiдображення перемiщення машпулятора у реальному часi, з одночасною iндикацiею промгжних та юнце-вих давачiв ( верхня частина рисунку);
- керування пневматикою кнопкою « Дозвш пневматики» та кнопками здшснення рухiв. При попаданш у кiнцевi положення загоряються вщповщт iндикатори к1нцевих давачiв;
- для керування двигунами надаеться дозвiл ЕП, вми-каеться двигун, надходить завдання на ЕП (аналогично як i на панелi шафи керування);
- допомiжна зона (рис. 5, справа знизу) збшьшуе фун-кцiональнi можливост оператора. Ввiмкнувши енкодери оператор може у будь-який момент часу почати спосте-реження за перемщенням манiпулягора; за допомогою кнопок реалiзувати зЧзд з к1нцевого давача, або ж встано-вити маншулятор у початкове (нульове) положення.
Одшею з задач при розробцi лабораторного стенда е створення середовища для навчання сгуценгiв. Так як одна змшна зв'язана з контролером не може у основнш про-
граш зустрiчатися бiльше одного разу, всю програму роз-бито на функцц, кожна з яких викликаеться за необхвдшстю.
керування автоматичними режимами роботи машпулятора
Програма автоматично! роботи машпулятора скла-даеться з програми встановлення руки манiпулятора в нульове положення та програми автоматичного вщпра-цювання заданого циклу.
програма встановлення в нульо-ве положення
Нульове положення встановлюеться при кожному пе-реведенш перемикача у автоматичний режим або через операторську панель керування на шафi для точного встановлення положення маншулятора перед автоматичним ввдпрацюванням заданого циклу роботи (енкодери при-сутн1 на стендi е не абсолютними). Спочатку в нульове положення встановлюеться координата А, яка здшснюе подачу загопвки у патрон верстата та li виймання. Рух здшснюеться вправо до концевого давача, тсля чого до давача нульового положення. У програмi керування цю операщю здiйснюе функц1ональний блок FC1 (рис. 6). З подабних блоков складаеться вся СК ман1пулятора.
Програма у блош FC1 складаеться з п'яти мереж (рис. 6, а - перша, друга, третя; рис. 6, б - четверта та п'ята), при цьому перша, друга, четверта та п'ята мереж!, написаш FBD блоками, а третя - програмою STL. У мереж1 1 та 2, вщповщно, формуеться позитивний «koef_pozitive» та негативний «koef_negative» коефiцiе-нти. У мереж1 3 формуеться 6!т вмикання ЕП «On Drive 1».
Рис. 5. Робочий штерфейс користувача ISSN 1607—6761. Електротехтка та електроенергетика. 2013. № 2
Рис. 6. Структура програми блока БС1 у "^пРЬС 7
Четверта мережа формуе аналоговый сигнал завдання на ЕП «Analog_zadanie». У мереж 5 - у випадку спра-цюванням кiнцевого давача формуеться завдання з'!зду з нього та 61т на вщпрацювання наступного руху.
Аналогично вадпрадвовуеться 1 вихвд у нульове поло-ження за координатами В и С, яю здшснюють, вщповщно, поворот руки вщносно стшки та и тдтмання та опускан-ня. Шсля встановлення руки машпулятора в нульове положения, значення енкодер1в обнуляються. Дат за допо-могою пневматики рука повертаеться до заданого концевого давача та захват встановлюеться у розтиснутий стан.
Подпрограмм цикл1чно1 роботи манiпулятора можуть бути р1зними, при цьому використовуються сигнали зво-ротного зв'язку з енкодер1в. Послщовшсть рух1в при ввдпрацюванш циклу зашни зашивки в патрош верстата задавалася такою: поворот по оа С до кута 90° вщносно початку координат; поворот на 90° вправо по оа В до столу 1з загопвками; рух по оа А у напрямку подальшо-го зближення з загопвкою; стиснення загопвки; поворот по оа С до кута, приблизно, 60° вщносно початку координат; поворот по оа В на 90° градуав; поворот руки машпулятора на 180° градуав до шнцевого вимикача пневматики; перемщення загопвки по оа А 1 розтис-нення руки маншулятора. У шнщ блока, для правильного вщпрацювання наступного автоматичного режиму, виконуеться скидання пром1жпих бтв, за допомогою яких виконуеться лопчне перемикання у середиш блока.
У ТИАСБ МОББ е можливють програмувати машпу-лятор на бажаний цикл, який запускаеться натисканням на папел1 робочого iигерфейсу користувача одшею кнопкою. Наприклад, при натисканш кнопки «Пример» (рис. 5) запускаеться така програма: рух по координап А до концевого давача; рух на 10000 iмпульсiв енкодера у зворотному напрямку; поворот руки машпулятора про-ти годинниково! стршки до концевого давача; стискання руки машпулятора.
£ можливють за даними енкодерiв вiдслiдковувати виконання заданого циклу, а саме, змiна рухiв руки ман-iпулятора на панелi робочого штерфейсу користувача та вiдо6раження на екранах положення i швидкостi кожпо! координати. Були виконанi запуск обладнання, його налагодження та перевiрка роботи.
методика проведення лабора-торно1роботи
Були визначенi основнi напрями навчання студентiв сучасним системам автоматизацп на модернiзованому лабораторному стендi машпулятора М10П:
- опрацювання к1нематичних схем маншулятора, елек-трично! схеми комутатора, принципових схем, будови давачiв та виконавчих органiв i схем !х тдмикання;
- ознайомлення з комплектним ЕП «КЕМЕК», призна-ченим для перемщення руки манiпулятора послiдовно по трьом координатам, при цьому вивчення структурних,
функцюнальних, принципових схем, схем щд'' еднання ЕП до контролера, пульта оператора та комутатора;
- вивчення модульного програмованого контролера SPEED7-300 ф!рми VIPA, ознайомлення з принципом з'еднання ПК контролером за протоколом Ethernet;
- знайомство SCADA системою TRACE MODE 6 та реатзацш у нш алгоритмiв керування;
- практичне використання SCADA систем; розробка (з використанням робочого штерфейсу користувача) програм вiдпрацювання циктв роботи машпулятора, вщповвдно варiанта завдання;
- розробка математично! моделi технологiчного про-цесу i ii реалiзацiя в SCADA систем! TRACE MODE 6;
- створення графiчних мнемосхем об' екту керування, використовуючи вiзуальнi i текстовi мови; зд1йснення зв'яз-ку об'екту на мнемосхемi з алгоритмом керування;
- вщповщно варiанту завдання, розробка у SCADA алгоритмiв системи керування за положенням для здшснення точного перемщення руки машпулятора;
- налагодження СК з використанням математично! моделi i мнемосхеми об'екта; отримання результапв моделювання роботи манiпулятора, СК i мнемосхеми i пор!вняння !х даними роботи реального машпулятора;
- розробка систем здшснюючих одночасне керуван-ня пневматичними та електричними приводами;
- оформлення результапв роботи у вигляд звпу.
У перспективi наявнiсть сучасного контролера та ПК дае можлившть використання давачiв зображення об'екпв та штелектуальних технологий, що дозволить ав-томатичне вiдпрацьовувати перемiщення руки машпулятора за оптимальними траекторiями при виникненш рухомих перешкод.
висновки
Розроблен1 та реалiзованi електричш принципов! схе-ми з' еднання обладнання; удосконалення програми для контролера VIPA S7-300; налагодження програм з'еднан-ня м!ж контролером та SCADA системою; створення штерфейсу користувача для спостереження i керування з ПК - дозволило розробити систему точного вщпрацю-вання перемiщень руки манiпулятора М10П.
У процеа експериментально! перевiрки виконання лабораторних робгт за розробленою методикою доведено доцшьшсть модернiзацii стенда з машпулятором М10П, яка дозволила щдвищити як1сть навчання студенпв спещальносп електромехашчш системи автоматизаци та електропривод у частиш поглиблення професiйних знань i навичок роботи на сучасному обладнанш провщних фахових ф!рм.
список л1тератури
1. Совершенствование лабораторного практикума обучения студентов по направлению подготовки электромеханика / [Бондаренко В. И., Орловский И. А., Пирожок А. В. и др.] // Электротехнические системы и комплексы. - Магнитогорск. - Вып. 20/2012. -С. 412-438.
2. Мастепан А. Г. Стенды для исследования основ электропривода / А. Г. Мастепан, С. Н. Лутай // Вкник Нацюнального техшчного ушверситету «ХПИ». Збiрник наукових праць. Серiя: «Проблеми автома-тизованого електроприводу. Теорiя i практика». -Х. : НТУ «ХПИ». - 2013. - № 36 (1009) - С. 509-510.
3. Калшов А. П. Комп'ютерний лабораторний комплекс для вивчення цифрових систем керування з фун-кщею iмiтацil технологiчного навантаження / А. П. Калшов, О. В. Прпченко, Д. Г. Мамчур // Вюник КДПУ iм. М.Остроградського. - Кременчук : КДПУ 2009. - Вип. 3/2009 (56),Частина 1. - С. 8-12.
4. Исследовательский стенд для апробации алгоритмов управления сложными электромеханическими системами / [Полилов Е. В., Батрак А. М., Руднев Е. С., Скорик С. П. та ш] // Елекгротехтчш та комп'ютерш системи. - 2011. - № 3. - С. 481-487.
5. Модершзашя обладнанням фiрми VIPA лабораторного стенда з машпулятором М10П / I. А. Орловсь-кий, О. I. Крат, Т. С. Храпаль, М. В. Сердюк // Електромехашчш i енергозберiгаючi системи. Тематич-ний випуск. «Проблеми автоматизованого електроп-ривода. Теорiя i практика» науково-виробничого журналу. - Кременчук. - КрНУ, 2012. - Вип. 3/2012 (19). - С. 597-599.
6. Клепиков В. Б. О подготовке специалистов электромехаников для электромобилестроения / В. Б. Клепиков // Електротехшчш та комп 'ютерш системи. -2011. - № 3. - С. 472-473.
7. Лабораторний стенд керування кроковим двигуном ввд SCADA системи TRACE MODE / [Орловський I. А., Бондаренко В. I., Черняев I. О., Андиенко В. Ю.] // Електротехшка та електроенергетика. - 2012. -№ 2. - C. 18-27.
8. Авторизованные учебные центры TRACE MODE и T-Factory [ Электронный ресурс] : сайт содержит сведения о разработке новых технологий управления производством компании AdAstra Research Group, Ltd. - М., 2012 - Режим доступа: http:// www.adastra.ru/edu/, свободный. - Загл. с экрана.
Стаття надiйшла до редакцп 27.01.2013.
Орловский И. А.1, Крат А. И.2, Завьязун П. П.3, Бирюков Ю. С.4
1Д-р техн. наук, профессор, Запорожский национальный технический университет, Украина
Заместитель директора по эксплуатацией ООО СВ Альтера, г. Запорожье, Украина
3 4Магистр, Запорожский национальный технический университет, Украина
ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ М10П ОТ SCADA СИСТЕМЫ TRACE MODE
Для повышения качества учебного процесса студентов специальности электромеханические системы автоматизации и электропривод в Запорожском национальном техническом университете разработан лабораторный стенд компьютерного управления манипулятором М10П от SCADA системы TRACE MODE через OPC-сервер, USB порт компьютера и контроллер фирмы VIPA. Это позволило повысить профессиональные знания и навыков работы на современном оборудовании ведущих фирм. Приведена структурная схема стенда, программное обеспечение, интерфейс пользователя в SCADA системе и методика проведения лабораторных работ.
Ключевые слова: лабораторный стенд, промышленный робот-манипулятор, система управления, контроллер, электропривод, SCADA система TRACE MODE.
Orlovskyi I. A.1, Krat A. I.2, Zavyazun P. P.3, Biryukov Y. S.4 'Ph.D., Professor, Zaporizhzhya National Technical University, Ukraine 2Deputy Director for exploitation Ltd. SV Altera, Zaporozhye, Ukraine 34Master of Sciences, Zaporozhye National Technical University, Ukraine
LABORATORY BENCH MANIPULATOR CONTROL M10P FROM SCADA SYSTEM TRACE MODE
To improve the quality of the educational process for students majoring in Electromechanical systems of automation and electric drive at Zaporizhzhya National Technical University test machine computer control of manipulator M10P SCADA TRACE MODE system via OPC-server, USB port on your computer and controllers of VIPA was developed. It is possible to increase professional knowledge and skills to work with modern equipment of leading companies. Actuality of modernization, technical description of the stand are given. Stand consists of: mechanical manipulator parts, electrical and pneumatic drives, controllers, position sensor , control panels and computer. The block diagram of the stand, the software features of SCADA system TRACE MODE are shown, the user interface is designed as well as methods of laboratory work are given. The more detailed information as to the arm automatic mode control (setting to zero position. Cycle work) is presented. The possibility for data encoder to track the movements of the hand pointing in panel desktop user interface is shown.
Keywords: laboratory bench, an industrial robot manipulator, control system, controller, drive, SCADA system TRACE MODE.
references
1. Bondarenko V I., Orlovskij I. A., Pirozhok A. V, Krisan Ju. A, Osadchij V. V., Zaluzhnyj M. Ju. Sovershenstvovanie laboratornogo praktikuma obuchenija studentov po napravleniju podgotovki elektromehanika, Jelektrotehnicheskie sistemy i kompleksy. Magnitogorsk, Vyp. 20/2012, pp. 412-438.
2. Mastepan A. G., Lutaj S. N. Stendy dlja issledovanija osnov elektroprivoda, Visnik Nacional'nogo tehnichnogo universitetu «HPI». Zbirnik naukovih prac'. Serija: «Problemi avtomatizovanogo elektroprivodu. Teorija i praktika». Kharkov, NTU «HPI», 2013, No. 36 (1009), pp. 509-510.
3. Kal inov A. P., Pritchenko O. V., Mamchur D. G. Komp'juternij laboratornij kompleks dlja vivchennja cifrovih sistem keruvannja z funkcieju imitaciï tehnologichnogo navantazhennja, Visnik KDPU im. M.Ostrograds'kogo. Kremenchuk, KDPU, 2009, Vip. 3/ 2009 (56), Chastina 1, pp. 8-12.
4. Polilov E. V., Batrak A. M., Rudnev E. S., Skorik S. P., Gorelov P. V. Issledovatel'skij stend dlja aprobacii algoritmov upravlenija slozhnymi elektromehanicheskimi
sistemami, Elektrotehnichni ta komp 'juterni sistemi, Kiev, Tehnika, 2011, No. 3, pp. 481-487.
5. Orlovs'kij I. A., Krat O. I., Hrapal' T.S., Serdjuk M. V. Modernizacija obladnannjam firmi VIPA laboratornogo stenda z manipuljatorom M10P / // Elektromehanichni i energozberigajuchi sistemi. Tematichnij vipusk. «Problemi avtomatizovanogo elektroprivoda. Teorija i praktika» naukovo-virobnichogo zhurnalu. Kremenchuk, KrNU, 2012,Vip. 3/2012 (19), pp. 597-599.
6. Klepikov V. B. O podgotovke specialistov elektromehanikov dlja elektromobilestroenija, Elektrotehnichni ta komp'juterni sistemi, 2011, No. 3, pp. 472-473.
7. Orlovs 'kyj I. A., Bondarenko V. I., Chernjajev I. O., Ju V Andrijenko Laboratornyj stend keruvannja krokovym dvygunom vid SCADA systemy TRACE MODE,
Elektrotehnika ta elektroenergetyka, 2012, No. 2, pp. 18-27.
8. Avtorizovannye uchebnye centry TRACE MODE i T-Factory [Elektronnyj resurs] : sajt soderzhit svedenija o razrabotke novyh tehnologij upravlenija proizvodstvom kompanii AdAstra Research Group, Ltd. Moscow, 2012, Rezhim dostupa: http://www.adastra.ru/ edu/, svobodnyj, Zagl. s jekrana.
