Transcript Slide 1 - EMPR - Универзитет у Крагујевцу

Универзитет у Крагујевцу
ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА
ЧАЧАК
МАСТЕР РАД
РЕГУЛАЦИЈА ДИСТАНЦЕ СЕРВО КОЛИЦА И
ПРАТЕЋЕГ ОБЈЕКТА СА СЕРВО КОНТРОЛЕРОМ
LEXIUM 32M
Ментор
Др Мирослав Бјекић
Кандидат
Небојша Томић 874/2012
Чачак, 2014. године
Задатак мастер рада
 Одржавање задатe дистанце између серво колица и
пратећег објекта;
 За реализацију овог задатка коришћени су:
 PLC контролер;
 сервосистем;
 ултразвучни сензор на Аrduino Uno платформи;
 софтверски алати SoMachine и Arduino IDE.
Садржај
Теоријске основе
Хардверске компоненте
Софтверски алати
Пројектни задатак
Закључак
Управљање
 Управљање је скуп радњи којима се обезбеђује одређени
ток радног процеса у условима поремећаја.
 Управљање се остварује:
 прикупљањем;
 меморисањем;
 обрадом;
 извршавањем управљачког дејства.
Управљање у отвореној повратној
спрези
 Предности:
 једноставно пројектовање;
 мањи проблеми у погледу стабилности;
 нижа цена коштања.
 Недостаци:
 захтевају
тачно
познавање
улазно–излазне
карактеристике;
 не мере грешку већ подразумевају да је излаз тачан.
Управљање у затвореној повратној
спрези – регулација
 Предности:
 већа тачност;
 мањи утицај сметњи;
 повећање пропусног опсега.
 Недостаци:
 смањење стабилности система;
 већа цена коштања.
Сервосистем
 Сервосистем обезбеђује три повратне спреге:
 позициону;
 брзинску;
 струјну.
PID контролер
Ki
GPID (s)  Kp 
 Kd s
s
 Пропорцоионално (Р) дејство;
 Интегрално (I) дејство;
 Диференцијално (D) дејство;
САNopen протокол
 Повезивање и рад уређаја различити произвиђача;
 Једноставност реализације;
 Висока поузданост;
 Изузетно кратко време реаговања;
Серво контролер LEXIUM 32M
 Омогућава управљање серво мотором;
Серво мотор серије BSH
 Трофазни синхрони серво мотор произвођача фирме
Schneider Electric, серије BSH, ознаке BSH0551Т11А2А;
4
1. Кућиште
5
1
2. Фланша за причвршћивање мотора
2
3
3. Осовина
4. Конектор за енергетски кабл
5. Конектор за кабл енкодера
PLC контролер M238
 PLC контролер произвођача Schnеider Electric, серије M238,
типа TM238LFDC24DT;
1
2
1. Брзи бројачки улази
2. Kласични транзисторски улази
3. Брзи транзисторски излази
4. Стандардни транзисторски
излази
5. USB Mini–B порт
6. CANopen конекција
7. LED индикација
7
5
6
3
4
УЛТРАЗВУЧНИ СЕНЗОР HC–SR04
 Мери дистанцу између сензора и објекта који се налази
испред њега.
 Техничке карактеристике уређаја:




ефективни угао: < 15º;
опсег мерења: 2 cm – 500 cm;
напајање: 5V DC;
потрошња струје: < 2 mA;
УЛТРАЗВУЧНИ СЕНЗОР HC–SR04
Контролна електроника
Предајник
Пријемник
123 4
1. VCC – напајање модула, 5V
2. Trig – окидање/активирање мерења
3. Echo – повратни сигнал, дужина импулса пропорционална
удаљености од објекта
4. GND – уземљење
ПРИНЦИП РАДА УЛТРАЗВУЧНОГ
СЕНЗОРА
 Активирање сензора контролним импулсом дужине 10 µs;
 Сензор шаље 8 ултразвучних импулса фреквенције 40 kHz;
 Генерисање излазног сигнала чија је дужина пропорционална
удаљености;
ПРИНЦИП РАДА УЛТРАЗВУЧНОГ
СЕНЗОРА
Удаљеност   Трајање повратног импулса у секундама *брзина звука у m/s  /2
 Брзина звука:
Cair  331,5  0,6  Tc m s
365
Брзина ваздуха [m/s]
360
355
350
345
340
335
330
325
0
10
20
30
Температура [°ͦС]
40
50
60
ARDUINO UNO МОДУЛ
 Физичко рачунарска платформа са отвореним кодом;
 Модул користи осмобитни Atmel AVR микроконтролер;
 Стандардизован распоред конектора;
ARDUINO UNO МОДУЛ – РАСПОРЕД
ПИНОВА
 Arduino Uno Revision3 модул;
USB конектор
2.1 конектор
Пинови за напајање
Аналогни улази
14
дигиталних
I/O
пинова од којих 6
могу имати улогу
PWM излаза
Додатни пинови
СОФТВЕР SOMACHINE
 Програмирање PLC уређаја;
 Програмирање и визуелизација процеса;
СОФТВЕР ARDUINO IDE
 Arduino IDE интегрисано развојно окружење је апликација
написана у Java програмском језику.
Главни мени
Тастери за рад с
програмским кодом
Радна површина
Информације о грешкама у
програмском коду
ПРОГРАМИРАЊЕ СОФТВЕРА ARDUINO
 setup() – функција која се извршава само једном на почетку;
 loop() – функција која се извршава у петљи све време док је
плоча укључена;
ПРОЈЕКТНИ ЗАДАТАК
 Позиционирање серво колица помоћу PLC контролера применом
ултразвучног сензора;
ПРОЈЕКТНИ ЗАДАТАК
 PLC контролер омогућава управљање процесом;
 Ултразвучни сензор мери удаљеност између сензора и пратећег
објекта;
 Arduino Uno модул обезбеђује подршку ултразвучном сензору;
 Креирање програмских кодова у софтверима SoMachine и Arduino
IDE;
КРЕИРАЊЕ ПРОГРАМСКОГ КОДА ЗА
PLC КОНТРОЛЕР
 Функционални блокови (Function Block Diagram - FBD);
 Извршни део програмскг кода је реализован на два начина:
преко апсолутног и преко релативног кретања;
ВИЗУЕЛИЗАЦИЈА КОДА ЗА
УПРАВЉАЊЕ PLC КОНТРОЛЕРОМ
 Праћење и управљање променљивих у програмском коду;
КРЕИРАЊЕ ПРОГРАМСКОГ КОДА У
СОФТВЕРУ ARDUINO IDE
 Програмирање Arduino Uno модула, тј. креирање кода за
мерење дистанце ултразвучним сензором;
БАЖДАРЕЊЕ УЛТРАЗВУЧНОГ СЕНЗОРА
 Утврђивање оптималног опсега за мерење удаљености;
 Ултразвучни сензор мери удаљеност у опсегу 2-500 cm;
 Опсег тестирања 2-50 cm, са кораком 0,5 cm;
БАЖДАРЕЊЕ УЛТРАЗВУЧНОГ СЕНЗОРА
– ПРВО МЕРЕЊЕ
 Оптимални опсег за мерење удаљености: од 20 сm до 30 сm;
10
Прво мерење
8
Релативна грешка [%]
Друго мерење
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
-2
-4
-6
-8
Стварна дистанца [mm]
300
350
400
450
500
ОДРЖАВАЊЕ ЗАДАТЕ ДИСТАНЦЕ –
ВИДЕО
ЗАКЉУЧАК
Предности:
 Једноставно управљање процесом применом PLC -а;
 Релативно ниска цена ултразвучног сензора;
 Једноставно креирање програмског кода.
Недостаци:
 Релативно скромне могућности ултразвучног сензора;
 Недовољно брзо ’’освежавање’’ вредности измерене дистанце
на PLC-у;
 Присуство шума у случају примене аналогног сигнала.
Будући кораци:
 Примена другог сензора за мерење дистанце;
 Постављање ултразвучног сензора на већу удаљеност;
 Примена Аrduino модула уместо PLC контролера.
ХВАЛА НА ПАЖЊИ