ВКР: Система управления для макета технологического производства

Аннотация

Название бакалаврской работы: «Система управления для макета технологического производства».

Данная работа состоит из пояснительной записки представленной на сорока семи страницах и включающей в себя: восемнадцать рисунков, семь таблиц, список источников из двадцати пяти наименований, в том числе пять источников на иностранном языке и двадцать две страницы приложений, и изображений на шести листах формата А1.

Целью работы является создание системы управления на базе Arduino для макета технического производства на базе Fishertehnik, а также разработка методических рекомендаций к данному проекту.

Задачи стоящие перед этой работой:

－обзор существующих решений,

－разработка электрических схем и проведение необходимых расчётов,

－выбор элементов схем,

－написание программного обеспечения для системы управления,

－сборка готового макета, загрузка в него програмного кода,

－проведение теста системы управления,

－подготовка методических рекомендаций.

Результатом выполнения бакалаврской работы является рабочий стенд на основе Arduino и Fishertehnik, методические рекомендации и практическая реализация складского роботизированного комплекса.

Эта работа представляет интерес для широкого круга читателей. Это будет полезно, как для людей интересующихся робототехникой и электроникой, так и для людей заинтересованных в автоматизации производства. Изготовленный макет будет включён в перечень лабораторных стендов университета, используемых в процессе обучения.

Abstract

The topic of the given bachelor’s work is: «Control system for the prototype of technical production».

The work consists of an explanatory note presented on forty-seven pages and includes: eighteen figures, seven tables, a list of from twenty-five titles references including five foreign sources and twenty-two appendices, and the graphic part on six A1 sheets.

The aim of the work is to create an Arduino-based control system for a prototype of technical production based on Fishertehnik, as well as to develop methodological recommendations for this project.

Tasks facing this work:

— overview of existing solutions,

－development of electrical circuits and carrying out the necessary calculations,

－selection of circuit elements,

－writing software for the control system,

－assembling a ready-made prototype, loading program code into it,

－conducting a control system test,

－preparation of methodological recommendations,

The result of the bachelor's work is a working stand based on Arduino and Fishertehnik, methodological recommendations and practical implementation of the warehouse robotic complex.

The work is of interest for wide circle of readers. It will be useful both for people interested in robotics and electronics, and for people interested in automation of production. The manufactured model is included in the list of laboratory stands of the university used in the learning process.

Содержание

Введение......................................................................................................... 5

1 Изучение вопроса....................................................................................... 6

1.1 Актуальность темы................................................................................. 6

1.2 Цели и задачи исследования................................................................... 7

1.3 Обзор существующих технологий и решений...................................... 7

1.4 Анализ данных по проекту..................................................................... 8
1.5 Система управления на базе Arduino..................................................... 9

1.6 Устройства необходимые для реализации HMI................................... 15

1.7 Макет производственного участка на базе fishertehnik....................... 15

2 Разработка электронных схем и подбор элементов.................................. 23

2.1 Разработка структурной схемы............................................................ 23

2.2 Разработка принципиальной схемы...................................................... 24

2.3 Согласование уровня напряжения логики............................................ 25

2.4 Интерфейс управления.......................................................................... 29

3 Разработка программы.............................................................................. 33

3.1 Загрузка библиотек и предустановка значений................................... 33

3.2 Программирование кнопок и моторов................................................. 35

3.3 Программирование дисплея.................................................................. 40
Заключение.................................................................................................... 45

Список используемой литературы............................................................... 46

Приложение А Структурная схема.............................................................. 48

Приложение Б Принципиальная электрическая схема устройства............. 49
Приложение В Руководство по эксплуатации............................................. 50

Приложение Г Временные диаграммы......................................................... 51

Приложение Д Программный код алгоритма работы................................ 52

Приложение Е Блок схема алгоритма програм........................................... 65

Введение

В современном мире автоматизация производства не просто важна, а является необходимостью для комфортного существования любого крупного предприятия. Без автоматизации невозможно обеспечить высокую эффективность и конкурентоспособность. Автоматизация позволяет значительно ускорить процессы, уменьшить вероятность брака в производстве и снизить затраты на оплату труда, сократить нерациональный расход ресурсов и как закономерный итог, увеличить количество и качество выпускаемой продукции.

Машины способны эффективно обрабатывать огромные объёмы данных и рассчитывать сложнейшие формулы. Очень немногие люди способны на подобное, без использования подручных средств, вроде тех же машин. Необходимо отметить ещё несколько несомненных преимуществ машин перед человеком. Машины не чувствуют усталости и они способны работать в неблагоприятных условиях, которая для человека являются смертельно опасной. Например использование роботов полезно при работе с опасными химическими веществами, или в условиях с низким содержанием кислорода.

Но по настоящему автоматизацию нельзя будет назвать полной, если автоматизированы будут только производственные станки. Необходимо также проводить автоматизацию складов и роботов манипуляторов.

Одним из наиболее важных элементов автоматизации является автоматизированный склад. Он позволяет хранить и перемещать товары с минимальным участием человека. Это снижает вероятность ошибок и повышает скорость обработки заказов. В данной работе мы рассмотрим конкретный пример работы автоматизированного склада с панелью оператора на базе Arduino. Это поможет понять, как работает автоматизированный склад и какие преимущества он может предоставить предприятию.