Универзитет у КрагујевцуФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА

ЧАЧАК

МАСТЕР РАД

РЕГУЛАЦИЈА ДИСТАНЦЕ СЕРВО КОЛИЦА И ПРАТЕЋЕГ ОБЈЕКТА СА СЕРВО КОНТРОЛЕРОМ

LEXIUM 32M

МенторДр Мирослав Бјекић

КандидатНебојша 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

Пропорцоионално (Р) дејство;

Интегрално (I) дејство;

Диференцијално (D) дејство;

iPID p d

KG (s) K K s

s

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

2

3

51. Кућиште

2. Фланша за причвршћивање мотора

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. 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

1

5

6

7

2

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

1. VCC – напајање модула, 5V

Предајник

ПријемникКонтролна електроника

1 2 3 4

2. Trig – окидање/активирање мерења

4. GND – уземљење

3. Echo – повратни сигнал, дужина импулса пропорционална удаљености од објекта

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

Брзина звука: air cC 331,5 0,6 T m s

Удаљеност Трајање повратног импулса у секундама * брзина звука у m/s /2

0 10 20 30 40 50 60315

320

325

330

335

340

345

350

355

360

365

Температура [°ͦNС]

Брз

ин

а ва

здух

а [m

/s]

ARDUINO UNO МОДУЛ

Физичко рачунарска платформа са отвореним кодом;Модул користи осмобитни Atmel AVR микроконтролер;Стандардизован распоред конектора;

ARDUINO UNO МОДУЛ – РАСПОРЕД ПИНОВА

Пинови за напајањеАналогни улази14 дигиталних I/O

пинова од којих 6 могу имати улогу PWM излаза

USB конектор2.1 конектор

Додатни пинови

Arduino Uno Revision3 модул;

СОФТВЕР SOMACHINE

Програмирање PLC уређаја;Програмирање и визуелизација процеса;

СОФТВЕР ARDUINO IDE

Arduino IDE интегрисано развојно окружење је апликација написана у Java програмском језику.

Радна површина

Главни мени

Информације о грешкама у програмском коду

Тастери за рад с програмским кодом

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

КОНТРОЛЕРОМПраћење и управљање променљивих у програмском коду;

КРЕИРАЊЕ ПРОГРАМСКОГ КОДА У СОФТВЕРУ ARDUINO

IDEПрограмирање 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;

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Прво мерење

Друго мерење

Стварна дистанца [mm]

Рел

атив

на г

реш

ка [%

]

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