U
nowocześnienie i rozszerzenie oferty edukacyjnej na
kierunku Automatyka i Robotyka na Wydziale Automatyki,
Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej –
otwarcie specjalności i przygotowanie kadr
Nr projektu: POKL.04.01.01-00-270.08
Materiały dydaktyczne dla przedmiotu
„Podstawy Sterowania Robotów ”,
kierunek Automatyka i Robotyka, specjalność „Technologie
informacyjne w automatyce
i robotyce”
Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego
Układ sterowania serwomechanizmem
Gliwice 2010
Publikacja współfinansowana przez Unię Europejską ze środków
Europejskiego Funduszu Społecznego
Publikacja dystrybuowana bezpłatnie
2
1 Wprowadzenie
Poniższy rysunek przedstawia sposób podłączenia stanowiska do sterowania serwomotorem
opartym na silniku BLDC oraz sterowniku firmy Maxon EPOS 24/1.
Rysunek 1. Poglądowy schemat podłączenia
2 Konfiguracja systemu
Po podłączeniu zasilania oraz elementu wykonawczego (silnik) należy uruchomić aplikację
EPOS_UserInterface. Automatycznie aktywuje się kreator konfiguracji silnika i ustawień
sterownika (rysunek 2). Aby przejść do kolejnego kroku kreatora należy potwierdzić
informację o zapoznaniu się z dokumentacją sterownika. Następnie naciskamy Dalej.
Rysunek 2. Okno kreatora
3
Kolejny krok kreatora dotyczy komunikacji sterownika z komputerem klasy PC. Program
automatycznie ustawia zalecane wartości szybkości transmisji danych przez łącze RS232
(rysunek 3).
Rysunek 3. Konfiguracja łącza RS232
Prawidłowe ustawienia potwierdzamy wybierając Dalej.
W związku z tym, że sterownik EPOS jest uniwersalny i może obsługiwać silniki szczotkowe
(DC) i bezszczotkowe (BLDC) należy dokonać wyboru, który silnik jest używany (rysunek
4).
Rysunek 4. Wybór typu silnika
W ramach laboratorium jest używany silnik BLDC (rodzaj EC motor). W celu określenia
parametrów przedstawionych na rysunkach 5-7 należy zapoznać się z danymi katalogowymi
silnika BLDC stosowanego na laboratorium. Na stronie producenta www.maxonmotor.com
należy odszukać silnik o numerze 200118 oraz enkoder o numerze 201940 i wykorzystać
informacje zawarte w katalogach. Każdy krok kreatora jest potwierdzany przez wybór Dalej.
4
Rysunek 5. Określenie liczby par biegunów
Rysunek 6. Konfiguracja parametrów silnika
5
Rysunek 7. Konfiguracja enkodera
Rysunek 8. Zapis podanych parametrów
Rysunek 9. Potwierdzenie zapisu konfiguracji
Po przeprowadzeniu konfiguracji stanowiska sterowania serwomotorem należy przejść do
strojenia regulatora, odpowiednio pętli sprzężenia prądowego, pozycji i prędkości. Na
rysunku10 przedstawiono okno główne programu Epos_UserInterface. Przed przystąpieniem
do strojenia należy usunąć informację o ewentualnych błędach (rysunek 10 – opcja 1). Po
wykonaniu tej czynności przechodzimy do opcji strojenia (rysunek 10 – opcja 2).
6
Rysunek 10. Główne okno oprogramowania EPOS
1
2
7
3 Auto-regulacja
Regulacja prądowa
W pierwszej kolejności należy wybrać odpowiedni rodzaj regulacji (rysunek 11). Następnie
uruchomić regulację (rysunek 12) oraz zablokować wał napędowy, dopóki autoregulacja nie
zostanie zakończona (rysunek 13, 14).
Rysunek 11. Okno autoregulacji
Rysunek 12. Uruchomienie autoregulacji
8
Rysunek 13. Informacje odnośnie stanu silnika podczas autoregulacji
Rysunek 14. Potwierdzenie zakończenia autoregulacji
Na koniec wybrać opcję No.
9
Regulacja prędkości
Wybierając odpowiednio opcję regulacji prędkości (rysunek) przeprowadzić w podobny
sposób regulację prędkości z odpowiednim profilem (rysunki ).
Rysunek 15. Okno regulacji regulatora predkości
Rysunek 16. Okno wyboru profilu prędkości
10
Rysunek 17. Informacja o sposobie autoregulacji
Rysunek 18. Potwierdzenie wykonania autoregulacji
Rysunek 19. Przebieg autoregulacji
11
Strojenie regulatora położenia
Rysunek 20. Okno regulacji regulatora położenia
Rysunek 21. Wybór profilu oraz parametrów regulacji
12
Rysunek 22. Informacja o sposobie autoregulacji
Rysunek 23. Przebieg autoregulacji
13
Rysunek 24. Zakończenie autoregulacji
Rysunek 25. Przykład przebiegu rejestrującego zmiany położenia wału serwomechanizmu
14
4 Program ćwiczenia laboratoryjnego
W ramach ćwiczenia laboratoryjnego należy wykonać następujące zadania:
a) połączyć układ zgodnie ze schematem z rysunku 1,
b) dokonać autoregulacji zgodnie z kolejnymi punktami instrukcji,
c) uruchomić przykładową aplikację w pakiecie LabVIEW,
d) przeanalizować aplikacje z rysunku 26 oraz schemat blokowy z rysunku 27,
e) zmodernizować aplikację udostępnioną przez prowadzącego (rysunek 28 i 29), tak
aby:
zawierała elementu z przykładowej aplikacji (rysunek 26 i 27),
była możliwa edycja ustawień parametrów regulatora PID,
użytkownik miał możliwość zmiany profilu prędkości,
był możliwy podgląd wartości otrzymywanych z enkodera, w postaci wykresu.
f) sporządzić raport zawierający wyniki badań oraz wnioski
15
Rysunek 26. Aplikacja wykonana w LabView
16
Rysunek 27. Schemat blokowy
17
Rysunek 28. Aplikacja przeznaczona do edycji w ramach ćwiczenia laboratoryjnego
18
Rysunek 29. Schemat blokowy
5 Raport
RAPORT Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO
Grupa dziekańska ……. Rok akademicki ……../…….. Semestr …..
Data wykonania ćwiczenia laboratoryjnego …………. Nr ćwiczenia …….
Skład sekcji:
…………….
…………….
…………….
…………….
…………….
Treść raportu
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………