1. Чернов, Мурин. Модернизация лабораторного аппаратно-программного комплекса

[chernov.stas]

Чернов Станислав Игоревич, Мурин Владислав Александрович

гр. 241об

научн. рук. доц. Рыбалев А.Н.

Модернизация лабораторного аппаратно-программного комплекса

      В данном докладе представлена разработка по модернизации лабораторного аппаратно-программного комплекса по направлению «Автоматизация технологических процессов и производств». Конечным результатом является создание визуальной презентации с целью демонстрации возможностей Лабораторного комплекса. А так же проведены работы по созданию единой системы связи между лабораторными стендами, что дает более широкие возможности для выполнения лабораторных и научно исследовательских работ. Ниже представлена структурная схема аппаратно-программного комплекса,  описание его узлов и способ передачи сигналов между узлами.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ЕЁ ОПИСАНИЕ

    На рисунке 1 представлена структурная схема лаборатории, на которой показаны связи между объектами и средствами управления.

Рисунок 1 - Структурная схема

   Здесь на рисунке 1 следующие обозначения: ПК - персональный компьютер; ГП - графопостроитель ENDIM 612.01; ШУ - шкаф управления; ТО - тепловой объект (установка для нагрева и охлаждения воды); ПР - пневматический робот (пневматический исполнительный механизм); Л - лифт; ЭИМ - электрический исполнительный механизм; РМ - робот - манипулятор; ПУ - панель управления.

     В этой схеме выделены 4 узла:
     1. Первый узел включает в себя:
     • Шкаф управления 1, который соединён с лабораторным стендом «Графопостроитель ENDIM 612.01».
На графопостроителе расположена каретка с установленным пишущим элементом, который совершает движения по двум осям (X, Y). При помощи внешних сигналов по напряжению постоянного тока производится управление положением каретки по осям. Эти сигналы формируются токовыми выходами контроллера ПЛК - 150. Используя преобразующие резисторы к выходам графопостроителя при помощи проводов подключаются выводы аналоговых выходов контроллера. [1]
     В нашей демонстрирующей программе обеспечивается вывод на бумажный лист, расположенного на электростатическом поле графопостроителя, слова «ПРИВЕТ».
     • Шкаф управления 2, соединённый с установкой для нагрева и охлаждения воды.
Объект представляет собой систему нагрева и охлаждения воды в баке. Контролируемой величиной является температуры воды, которая измеряется с помощью двух термопар, расположенных в верхней и нижней части бака. Нагрев воды осуществляется электрическим нагревателем. Охлаждение - водяным радиатором, обдуваемым потоком воздуха, который создаёт центробежный вентилятор. [2]
     2. Второй узел включает в себя:
     • Шкаф управления 3, соединённый с пневматическим роботом (пневматический исполнительный механизм).
Стенд представляется в виде робота - манипулятора, осуществляющий действия поворота и схвата «руки».
     3. Третий узел включает в себя:
     • Шкаф управления 4, соединённый с лабораторным стендом «Лифт».
Стенд выполнен в виде физической модели лифта. Шахта представляет собой две параллельные направляющие, прикреплённые к основанию и потолку лаборатории. На выходной вал редуктора насажен шкив, наматывающий трос, соединенный с кабиной лифта через блоки, установленные на верхних перекрытиях шахты.
Двигатель питается от преобразователя частоты ASC - 300, с помощью которого осуществляется регулирование скорости подъема/опускания лифта. [3]
     4. Четвёртый узел включает в себя:
     • Панель управления, соединённую с механизмом «Робот - манипулятор» и лабораторным стендом «Электрический исполнительный механизм».
Робот при помощи электроприводов совершает перемещения по горизонтальной оси, поворот вокруг вертикальной оси и перемещения по вертикальной оси.  К панели управления, в которой содержится контроллер Siemens S7-200 робот манипулятор присоединяется при помощи многожильного кабеля. [4]
      Стенд «Электрический исполнительный механизм» состоит из однооборотного и многооборотного электрических механизмов. Управление электроприводов осуществляется пускателями бесконтактными реверсивными. [1]
      Каждый узел имеет свой персональный компьютер. Они объединены в общую сеть при помощи Ethernet. Что позволяет нам управлять любым лабораторным стендом на любом компьютере.  
      Шкафы управления 1, 2 и 3 связаны между собой по сети RS-485, протоколу Modbus.
      Шкафы управления 1 и 3 подключены в общую сеть к ПК через сеть Ethernet.
      Шкаф управления 4 передаёт свои данные на ПК 3 по сети RS-485 и протоколу PPI.
      Пульт управления, который имеет сразу два объекта управления, передает свои данные на ПК 4 по сети RS-485 и протоколу PPI.

СЦЕНАРИЙ ПРЕЗИНТАЦИИ

    Презентация разделена на 8 условных пунктов. Первым шагом является запуск программы, для того что бы запустить презентацию, необходимо отправить СМС-сообщение. Модуль связи установленный в шкафу управление 1 (ШУ 1) передаст сигнал контроллеру, после чего произойдет старт презентации.
      1. Первым этапом презентации является приветственные слова, которые программа воспроизводит сразу после старта презентации.
      2. Во втором этапе презентации идет описание и демонстрация теплового объекта (ТО) узла №1. Происходит включение и выключение центробежного вентилятора.
      3. В третьем этапе презентации идет описание и демонстрация графопостроителя ENDIM 612.01 узла №1. Графопостроитель выводит на бумажный лист, который расположен на электростатическом поле графопостроителя, слово «ПРИВЕТ».
      4. На четвертом этапе презентации идет демонстрация пневматического робота, который относится к узлу №2. Осуществляются действия поворота и схвата «руки».
      5. На пятом этапе презентации происходит демонстрация управления исполнительным механизмом, который относится к узлу №4.
      6. На шестом этапе презентации идет описание и демонстрация работы установки лифт, данная установка относится к узлу №3, воспроизводится описание установки, а так же демонстрируется движение лифта.
      7. На седьмом этапе происходит демонстрация работы системы управление роботом - манипулятором (РМ) - узел №4. Идет описание работы и конструкции робота.
      8. Восьмой этап презентации является заключительным. Происходит воспроизведение текса, в котором говорится о новом лабораторном стенде кафедре.

[knoppix]

Ох, за столько лет модернизации этих стендов на них уже наверное в космос летать можно =)
1. Вообще схема не особо наглядная, в части RS-485, сначала мне показалось, что зона использования протокола обведена в рамочку, потом, что это все-таки сигнальные линии (но тогда почему они так беспардонно подходят к Ethernet, причем в двух местах). Дальше конечно написано, но картинка совершенно не отражает этого.
2. А можно презентацию не смской запустить?

[chernov.stas]

Схема представлена в общем виде. Её наглядность представленна в курсовом проекте.
Запускать можно непосредственно как смской, так и через программу, подав управляющий сигнал.

[knoppix]

Схема представлена в общем виде. Её наглядность представленна в курсовом проекте.
Запускать можно непосредственно как смской, так и через программу, подав управляющий сигнал.

Я вот всегда думал что доклад это более-менее завершенная вещь, которая для понимания стороннего наблюдателя не должна требовать дополнительных материалов. Ну и главное, не написано зачем все это было сделано.