ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2 Светосигнальное оборудование, применяемое на автоматизированном
производственном участке
Цель работы: ознакомиться с устройствами, применяемыми для визуального контроля текущего режима работы основного и вспомогательного технологического оборудования автоматизированного производства.
Технические средства и программное обеспечение:
1.IBM-PC или совместимый компьютер;
2.Операционная система Microsoft Windows;
3.Пакет офисных программ Microsoft Office;
4.Микроконтроллер Arduino.
5.Arduino IDE.
Теоретические сведения:
Светосигнальное оборудование (рис. 4) необходимо для организации системы светового оповещения на промышленных предприятиях.
Светосигнальное оборудование предназначено для создания промышленных систем управления оборудованием, предупреждения персонала и аварийной защиты.
Оборудование информирует о текущем состоянии рабочего оборудования и сигнализирует о возникновении внештатных ситуаций.
В общем виде светосигнальное оборудование предназначено для информационной, индикаторной и предупредительной сигнализации персоналу о текущем режиме работы автоматизированного оборудования.
Информационная сигнализация необходима для обозначения определенных рабочих зон, направления аварийных выходов и других указателей;
Индикаторная сигнализация позволяет отслеживать текущие состояния рабочего оборудования и рабочих зон;
Предупредительная сигнализация предупреждает о возможности возникновения опасности;
Аварийная сигнализация оповещает о возникновения опасной ситуации и требует немедленного принятия мер.
Для работы используют световые сигналы нескольких основных цветов, информирующих о различных состояниях:
красный – для сигнализации об опасности и тревоги, желтый – для привлечения внимания,
зеленый – для обозначения нормальных состояний оборудования и безопасных рабочих зон,
синий и белый цвета – для обозначения других состояний.
9
Светодиодная сигнальная колонна (рис. 4 а) служит для световой и звуко-
вой сигнализации состояния оборудования, подачи разрешительных или запрещающих световых сигналов и предупреждения персонала об аварийных и чрезвычайных ситуациях связанных с безопасной работой оборудования.
а) светосигнальные б) проблесковые
колонны маячки
в) светосигнальные лампы |
г) заградительные |
|
огни |
Рис. 4. Наиболее распространенные виды светосигнального оборудования
Проблесковые маячки (рис. 4, б) бывают двух основных типов – стационарные и устанавливаемые на автотранспорт.
Стационарные маячки имеют степень защиты IP42 и предназначены для установки в производственных помещениях или местах, где отсутствует вероятность попадания на них струй и брызг воды. Проблесковые маячки питаются постоянным напряжением 12/24 Вольт или переменным напряжением 220 Вольт. В настоящее время имеются светодиодные маячки и маяки с лампами накаливания.
Световые маячки для установки на автотракторную технику обеспечиваю высокую степень защиты от воздействия окружающей среды и могут быть установлены как на спецтехнику, так и на производственное оборудование, работающее в сложных условиях окружающей среды или на улице.
Маячки проблесковые для спецтехники и улицы поставляются на 12…24 Вольт и 220 Вольт. Доступны для заказа приборы оранжевого (желтого) цвета, синего и красного.
Проблесковый маячок светодиодный или механический для автотранспорта в качестве источника света использует светодиоды, фарные, галогенные или стробоскопические лампы.
Светосигнальные лампы позволяют контролировать технологические процессы на производствах с помощью световой индикации.
Заградительные огни представляют собой важные средства обеспечения безопасности промышленных и не только объектов. В темное время суток использование заградительных огней в зонах использования воздушного транспорта необходимо.
10
Для работы с контроллерами Arduino в качестве светосигнального оборудования могут применяться светодиодные модули различного конструктивного устройства и исполнения. Общим для этих модулей является простота подключения и программирования.
а) простой светодиод с |
б) RGB светодиод с |
управляющим контактом |
управляющими контак- |
и резистором |
тами, соответствующи- |
|
ми красному, зеленому |
|
и синему цветам |
в) модуль из трех светодиодов
Рис. 5. Основные виды светодиодных модулей, применяемых с контроллерами
Arduino
Подключаются такие модулю простым соединением устройства посредством проводов с контроллером. Программируются такие модули то же достаточно просто. Пример программы управления светодиодом рассмотрим ниже, на рис. 6.
Далее рассмотрим, как работает эта программа и какой будет результат её работы после прошивки контроллера.
Вначале идет блок работы с переменными, которая будет следить за тем, к какому цифровому порту подключен светодиод. В нашем случае это переменная LED и 10-ый портконтроллера,который можно изменитьна любой другой из13-ти.
int Led=10; // Определяем порт для подключения светодиода void setup() {
Serial.begin (9600); // подключаем монитор порта pinMode(Led, OUTPUT); // задаем режим работы порта
}
void loop() {
digitalWrite(Led, HIGH); // включаем светодиод delay(1000);
digitalWrite(Led, LOW); // выключаем светодиод
Рис. 6. Программа управления светодиодными модулями
11
Впроцедуре настройки (void setup) программы откроем доступ к монитору порта, в котором можно следить за текущим состоянием подключенного устройства и установим режим работы порта, которому подключен светодиод на вывод –
OUTPUT.
Впроцедуре настройки (void loop) программы происходит управление состоянием режимов работы подключенным оборудованием в зависимости от внешних условий или значений управляющих факторов. В нашем примере выполняется мигание светодиодом подачей питания (HIGH), задержкой текущего состояния (delay) и снятие питания (LOW). Временной интервал задается в миллисекундах.
Выполнение работы:
1.Ознакомится с устройством светодиодных модулей контроллеров Arduino
иосновами их программирования.
12
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 Серводвигатели и особенности программирования
Цель работы: ознакомиться с устройством и возможностями серводвигателей, применяемых для моделирования средств автоматизации производственных и технологических процессов.
Технические средства и программное обеспечение:
1.IBM-PC или совместимый компьютер;
2.Операционная система Microsoft Windows;
3.Пакет офисных программ Microsoft Office;
4.Микроконтроллер Arduino.
5.Arduino IDE.
Теоретические сведения:
Наиболее часто с контроллерами Arduino применяются серводвигатели типа SG90, которые предназначены для моделирования управляемого вращательного движения. При этом само движение может осуществляться в любую сторону на любой из углов работы серводвигателя, которые могут быть 900/1800, 2700 и 3600. Общий вид серводвигателя SG90 показан на рис. 7.
Рис. 7. Общий вид серводвигателя SG90
Сервопривод – это такой вид привода, который может точно управлять параметрами движения. Другими словами, это двигатель, который может повернуть свой вал на определенный угол или поддерживать непрерывное вращение с точным периодом.
Схема работы сервопривода (рис. 8) основана на использовании обратной связи (контура с замкнутой схемой, в котором сигнал на входе и выходе не согл а- сован).
13
Рис. 8. Конструктивное устройство сервопривода
В качестве сервопривода может выступать любой тип механического привода, в составе которого есть датчик и блок управления, который автоматически поддерживает все установленные параметры на датчике. Конструкция сервопривода состоит из двигателя, датчика позиционирования и управляющей системы.
У большинства сервоприводов связующим звеном между валом и внешними элементами является шестеренка, поэтому очень важно, из какого материала она сделана. Наиболее доступных вариантов два: металлические или пластмассовые шестерни. Вболеедорогих моделях можнонайти элементыизкарбонаидажетитана.
а) простые пластиковые |
б) металлические |
Рис. 9. Типы шестерен, применяемых в серводвигателях
Основной задачей таких устройств является реализация в области сервомеханизмов. Также сервоприводы нередко используются в таких сферах как обработка материалов, производство транспортного оборудования, обработка древесины, изготовление металлических листов, производство стройматериалов и другие. В проектах Arduino серво часто используется для простейших механических действий:
1)повернуть дальномер или другие датчики на определенный угол, чтобы измерить расстояние в узком секторе обзора робота.
2)сделать небольшой шаг ногой, движение конечностью или головой.
3)для создания роботов-манипуляторов.
4)для реализации механизма рулевого управления.
5)открыть или закрыть дверку, заслонку или другой предмет.
Далее рассмотрим значение проводов и техническую характеристику серводвигателя. Коричневый провод – земля (ground, подключается к пину GND на плате Arduino). Красный провод – питание +5 V (подключается к пину 5V на пл а-
14
те Arduino). Желтый провод – сигнал управления (подключается к цифровому пи-
ну Arduino).
Технические характеристики сервопривода SG90 (Micro Servo 9g ):
-рабочее напряжение: от 3V до 7.2V (Вольт).
-размеры устройства: 22mm x 11.5mm x 22.5mm.
-вес: 9 грамм.
-температура использования: от -30 до +60 0С.
Для управления серводвигателями вначале необходимо подключить библиотеку Servo, которая облегчает работу с различными сервоприводами и значительно упрощает программный код. Для программирования используется программное обеспечение Arduino.
#include <Servo.h>
Затем, объявляем сервопривод.
Servo myservo;
В разделе setup() назначаем пин управления сервоприводом. Здесь используем цифровой пин номер 9. Схема подключения серводвигателя SG90 показана на рис. 10.
Рис. 10. Схема подключения серводвигателя SG90
Выполнение работы:
1.Изучить назначение, устройство и технические характеристики серводвигателя SG90
2.Написать управляющую программу работой серводвигателя SG90 с индикацией текущего состояния с помощью светодиодных модулей.
15