Тема 3. МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Тема 3. МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ

Табинский, Чебанов

Вариант 1

Технологическая линия покраски содержит робот-манипулятор, который обеспечивает захват и перемещение деталей между позициями №1, 2, 3, 4 для выполнения технологических операций (рис.1).

Технологический цикл следующий. При появлении детали в исходной позиции срабатывает датчик Д0, после чего робот захватывает деталь и перемещает ее в позицию №2 и опускает в бак с красящим раствором. Далее по истечении 5 мин происходит перемещение детали в следующую позицию, где происходит ее сушка в течение 20 мин. Просушенная деталь перемещается в позицию №4 для ее установки на транспортер. Захват переходит из одного состояния в другое за 1 сек. Время перемещения штанги из одного состояния в другое – 3 сек.

При нахождении робота в каждой позиции срабатывает соответствующий датчик Д1,.., Д4. Все датчики вырабатывают активный сигнал логического нуля. Например, при появлении детали в позиции №1 срабатывает датчик Д0 (Д0=0), при установке робота в позицию №1 датчик Д1=0 и т.д. Для установки детали в нужную позицию робот сначала ее туда должен переместить, потом опустить, освободить захват и затем поднять его. Во время сушки, если на входе появилась еще неокрашенная деталь, то робот может поместить ее в бак для покраски и затем, освободится и ждать новых команд.

Робот имеет 3 степени свободы и способен выполнять следующие команды:

- захватить деталь (U1=0), отпустить деталь (U1=1);

- опустить штангу (U2=0), поднять штангу (U2=1);

- направление перемещения - назад, т.е. влево (U3=0);

- направление перемещения - вперед, т.е. вправо (U3=1);

- пуск перемещения (U4=0), стоп перемещения (U4=1).

Тепловентилятор управляется по линии FAN (FAN=1 - выключить, FAN=0 - включить).

Начальное состояние: робот находится в позиции №1, захват поднят и отпущен, тепловентилятор выключен.

На цифровой индикатор выдать количество отгруженных деталей с момента начала работы.

Михайлов, Гаврленко

Вариант 2 - Роботизированный участок розлива.

Участок розлива жидкостей содержит:

- транспортер, подающий пустую бочку;

- тележку оснащенную манипулятором и автоматическими весами;

- транспортер, переносящий заполненную бочку на склад готовой продукции;

- трубу с вентилем для подачи жидкости.

Для управления технологическим процессом используется микроконтроллер (МК). Логика его работы следующая.

1.Если датчик входной позиции Д0 на подающем транспортере выдает сигнал низкого уровня, а тележка пуста (о чем сигнализирует датчик веса: сигнал W< 10), то выдается приказ тележке перемещаться к входной позиции (активны линии «НАЗАД», «ПОЕХАЛИ»). Когда тележка подъедет к входной позиции, то МК дает ей команду останова (линии «НАЗАД», «ПОЕХАЛИ» пассивны).

2.Манипулятору дается приказ погрузить бочку на платформу тележки (активен сигнал «ПОГРУЗИТЬ»). Когда датчик веса сигнализирует о наличии бочки (W> 10), то манипулятор вернуть в нейтральное состояние - снять сигнал «ПОГРУЗИТЬ».

3. Выдается приказ тележке перемещаться к рабочей позиции (активны линии «ВПЕРЕД», «ПОЕХАЛИ»). Когда тележка подъедет к рабочей позиции (о чем сигнализирует датчик Д1=0), то МК дает ей команду останова.. Получить и запомнить значение датчика веса X=W.

4. Включить вентиль подачи жидкости до тех пор, пока показания датчика веса не достигнут значения W-X=W0. Это означает, что налито жидкости с массой, равной W0. Выключить вентиль подачи жидкости.

5. Выдается приказ тележке перемещаться к выходной позиции (активны линии «ВПЕРЕД», «ПОЕХАЛИ»). Когда тележка подъедет к выходной позиции (о чем сигнализирует датчик Д2=0), то МК дает ей команду останова.

6. Перевести манипулятор в состояние выгрузки бочки (сигнал «ВЫГРУЗИТЬ» - активен). Когда сработает датчик Д3, то снять сигнал «ВЫГРУЗИТЬ» для манипулятора.

Время отработки манипулятором команд «ПОГРУЗИТЬ» и «ВЫГРУЗИТЬ» - 10 с. Датчик веса выдает сигнал напряжения в диапазоне от 0 до 5В ( 0В – 0 кг, 5В – 250 кг.) Использовать 8-разрядный АЦП.

Активное состояние всех управляющих сигналов – низкий уровень. При срабатывании датчиков положения выдается сигнал низкого уровня.

На цифровой индикатор выдать количество отгруженных бочек с момента начала работы.

Тема 4. МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Вариант 1. Сериков, Загорулько

Открыть краны К1 и К2 и заполнить Р1 и Р2.
Открыть краны К13 и К23, пока не будет заполнен Р3.
Запустить электродвигатель на 10 мин. Одновременно включить нагреватель.
Выключить нагреватель. Слить жидкость из Р3.

Цикл завершен.

Даны значения Тмин=70, Тмакс=75. Цифровой индикатор – жидкокристаллический.

Вариант 2. Богачев

1. Открыть кран К1 на 30 с.

2. Открыть кран К2 до заполнения резервуара. Р

3. Запустить электродвигатель на 5 мин. Одновременно включить нагреватель.

4. Выключить нагреватель. Слить жидкость из Р.

5. Открыть кран К3 до заполнения Р водой.

6. Включить двигатель и перемешивать в течение 3 мин.

7. Слить воду.

Цикл завершен.

Даны значения Тмин=85, Тмакс=90. Режим работы светодиодных цифровых индикаторов – динамический.

Вариант 3. Голубев, Леонов

Открыть кран К1 на 10 с.
Открыть кран К2 до заполнения резервуара. Р1
Запустить электродвигатель на 45 с.
Слить жидкость из Р1 в Р2, пока последний не будет заполнен.
Включить нагреватель и в течение 30 мин. поддерживать температуру в Р2

в диапазоне от Тмин=60 С⁰до Тмакс=70 С⁰.

Выключить нагреватель.
Слить воду из Р2.

Цикл завершен.

Режим работы светодиодных цифровых индикаторов – статический.

Вариант 4. Радин, Мельникова

Открыть кран К1 до заполнения резервуара Р1.
Открыть кран К2 до заполнения резервуара Р.
Нагреть жидкость в Р1 до температуры 50 С⁰, а в Р2 – до 70 С⁰.
Слить жидкости из Р1 и Р2 в Р3.
Открыть кран К3 до заполнения Р3.
Включить двигатель и перемешивать в течение 3 мин.
Слить жидкость из Р3.

Цикл завершен.

Даны значения Тмин=70, Тмакс=75. Цифровой индикатор – жидкокристаллический

Вариант 5. Семенов, Чернов

Открыть кран К1 на 20 с.
Нагреть жидкость до температуры Т1=60 С⁰.
Открыть кран К2 до заполнения резервуара Р1.
Запустить электродвигатель на 1 мин. Одновременно включить нагреватель.
Если температура достигла Т2=65 С⁰, то выключить нагреватель.
Выдержать 5 мин.
Слить жидкость из Р1.
Открыть кран К3 до заполнения Р2.
Включить нагреватель и поддерживать в течение 10 мин температуру в диапазоне Тмин=80, Тмакс=85.
Слить воду.

Цикл завершен.

Режим работы светодиодных цифровых индикаторов – статический.

Вариант 6.

Открыть кран К1 на 10 с.
Включить миксер и нагреть жидкость в Р1 до температуры Т1=50 С⁰.
Открыть кран К2 до заполнения резервуара Р1.
Поддерживать в течение 20 мин температуру Т2=80 С⁰, с погрешностью 2 С⁰.
Слить жидкость из Р1 в Р2.
Открыть кран К3 до заполнения Р2.
Включить нагреватель и поддерживать в течение 15 мин температуру в диапазоне Тмин=100, Тмакс=105.
Слить воду.

Цикл завершен.

Цифровой индикатор – жидкокристаллический

Варианты индивидуальных заданий.

Вариант 1. Контролируется только температура. Установка температуры осуществляется с локального пульта на устройстве. Вычисляется потребленная электроэнергия с момента очистки FLASH-памяти. Данные энергопотребления сохраняются отдельно для каждой недели. Для просмотра данных из памяти использовать локальный цифровой 7-сегментный индикатор.

Для просмотра температуры и электропотребления использовать один трехзначный цифровой индикатор, работающий в динамическом режиме.

Мощность, потребляемая устройствами

Электронагреватель	Компрессор охладителя	Вентилятор
1000 Вт	300 Вт	40 Вт

Вариант 2. Контролируется только температура. Установка температуры осуществляется с локального пульта на устройстве. Интерфейс FLASH-памяти – SPI, емкость – 16 Кбайт. Вычисляется потребленная электроэнергия с момента очистки FLASH-памяти. Данные энергопотребления сохраняются отдельно для каждых суток. Для вывода данных из памяти использовать RS232. Скорость вывода – 9600 бит/с.

Мощность, потребляемая устройствами

Электронагреватель	Компрессор охладителя	Вентилятор
500 Вт	250 Вт	20 Вт

Вариант 3. Контролируется температура и влажность. Установка желаемой температуры осуществляется с локального пульта на устройстве. Вычисляется среднесуточная температура в помещении и вне его. Период регистрации температуры для вычисления среднего – 30 мин. Данные сохраняются во FLASH-памяти. Интерфейс FLASH-памяти – I²С, емкость – 32 Кбайт. Данные энергопотребления сохраняются отдельно для каждых суток. Для вывода данных из памяти использовать RS232. Скорость вывода – 9600 бит/с.

Мощность, потребляемая устройствами

Электронагреватель	Компрессор охладителя	Вентилятор
800 Вт	100 Вт	25 Вт

Вариант 4. Контролируется только температура. Установка температуры осуществляется с пульта дистанционного управления (ПДУ). Для просмотра температуры использовать двухзначный цифровой 7-сегментный индикатор в статическом режиме.

Интерфейс FLASH-памяти – I²С, емкость – 256 байт. Для связи с ПДУ в последовательном коде использовать инфракрасный канал (IrDa). Скорость вывода – 9600 бит/с. В ПДУ применить микроконтроллер типа АТtiny2313.

Мощность, потребляемая устройствами

Электронагреватель	Компрессор охладителя	Вентилятор
600 Вт	100 Вт	20 Вт

Вариант 1.

Период опроса аналоговых сигналов T1 и параметров ветра T2 устанавливаются с помощью кнопок при начальных настройках. Величины Т1 и Т2 выбираются в пределах от 20 мин до 120 мин с шагом 20 мин. При настройке используется трехзначный цифровой индикатор. Для накопления данных использовать FLASH-память емкостью 32Кбайт, тип интерфейса – SPI. Для связи с компьютером применяется последовательный порт с интерфейсом RS232 на скорости 9600 бит/с.

Вариант 2.

Период опроса аналоговых сигналов T1 и параметров ветра T2 устанавливаются с помощью кнопок при начальных настройках. Величины Т1 и Т2 выбираются в пределах от 30 мин до 120 мин с шагом 30 мин. При настройке используется трехзначный цифровой индикатор. Для накопления данных использовать FLASH-память емкостью 32Кбайт, тип интерфейса – I²С. Для связи с компьютером применяется последовательный порт на скорости 9600 бит/с.

Вариант 3 .

Период опроса аналоговых сигналов T1=30 мин и параметров ветра T2=60 мин. Для отображения данных используется трехзначный цифровой индикатор. Для накопления данных использовать FLASH-память емкостью 32Кбайт, тип интерфейса - I²С.

Микроконтроллер вычисляет максимальное и минимальное значение параметров.

Для связи с компьютером применяется последовательный порт на скорости 2400 бит/с.

Вариант 1

Табло типа «бегущая строка» содержит 20 символов, состоящих из 35 светодиодов, которые включены в виде матрицы 5х7. Отображаемая строка текста может иметь длину до 128 символов. Направление перемещения теста – слева на право. Строка загружается через СОМ-порт из удаленного компьютера и помещается в буферную энергонезависимую память. С помощью кнопок на панели управления можно установить скорость передвижения символов в пределах от 5 до 20 симв/с.

Скорость передачи данных от компьютера – 9600 бит/с, интерфейс – RS232.

Буфер –FLASH-память с интерфейсом I²C, емкость - 256 байт.

Вариант 2

Табло типа «бегущая строка» содержит 16 символов, состоящих из 16-сегментных светодиодных индикаторов. Направление перемещения теста – слева на право. Отображаемая строка текста может иметь длину до 256 символов. Строка загружается через СОМ-порт из удаленного компьютера и помещается в буферную энергонезависимую память. С помощью кнопок на панели управления можно установить скорость передвижения символов в пределах от 5 до 15 симв/с.

Скорость передачи данных от компьютера – 9600 бит/с, интерфейс – RS232.

Буфер –FLASH-память с интерфейсом I²C, емкость - 256 байт.

Вариант 3

Табло типа «бегущая строка» содержит 24 цифровых индикаторов, которые включены в виде матрицы 4 по цифры в 6 строках. Одно число имеет 4 десятичные цифры. Отображаемая последовательность чисел (например, номеров рейсов автобусов) может иметь длину до 16, из которых на табло помещаются только первые 6. Строка загружается через СОМ-порт из удаленного пульта управления и помещается в буферную память. Скорость передачи данных от компьютера – 9600 бит/с. По истечение времени 1 с содержимое верхней строки заменяется содержимым 2-й строки, а на ее место записывается число из следующей строки и т.д. Таким образом, происходит циклическая замена информации на табло по вертикали.

Емкость буфера – 16 байт в резидентной (внутренней) памяти данных микроконтроллера.

Вариант 4

Пульт ввода данных для табло, описанного в варианте Г. Числа для последующей передачи в удаленное табло сначала должны быть записаны в энергонезависимую буферную память. Емкость буфера – 256 байт FLASH-памяти с интерфейсом I²C. Для ввода цифровой информации использовать клавиатуру, включенную в виде матрицы 4х3. Сред кнопок этой матрицы предусмотреть кнопки для ввода команд «Передача», «Ввод». Предусмотреть программное подавление эффекта «дребезга» контактов клавиатуры.

Тема 3. МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ