Automatyzacja i robotyzacja procesów
produkcyjnych
Józef Wiora
Lekcja 1
Podstawy
Nazwa przedmiotu:
Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych
Efekt kszta
lcenia:
umiejetności i kompetencje doboru systemów automatyzacji i robotyzacji pro-
ł
cesów technologicznych w wybranym zakresie inżynierii produkcji
1.1. Podstawowe pojecia
ł
mechanizacja  wprowadzanie do przemys rolnictwa itp. maszyn zastepujacych
lu,
ł ł
prace recznał lub si e pociagował zwierzat [1]
lł ł
ł ł ł
maszyna  urzadzenie zawierajace mechanizm lub zespó wspó lajacych mecha-
l ldzia
ł ł ł
nizmów, s do przetwarzania energii albo do wykonywania określonej pracy [1]
lużace
ł
mechanika  dzia techniki zajmujacy sie zagadnieniami konstruowania maszyn, apa-
l
ł ł
ratów i narzedzi [1]
ł
aparat  urzadzenie spe
lniajace określone zadania [1]
ł ł
narzedzie  urzadzenie umożliwiajace reczne wykonanie jakiejś czynności lub pracy
ł ł ł ł
[1]
automatyzacja  stosowanie urzadzeń do zbierania i przetwarzania informacji, przej-
ł
mujacych pewne dzia poznawcze, intelektualne i decyzyjne cz
lania lowieka, wykonywane
ł
dotad przez niego w trakcie użytkowania obiektu (np. obrabiarki, samolotu, banku) lub
ł
w trakcie prac twórczych (np. projektowania, konstruowania, uczenia). ogranicza bez-
pośredni udzia cz lowej
l lowieka w pracy fiz. i umys (mechanizacja zastepuje tylko prace
ł ł
fiz.) [1].
3
1.2. Sterowanie 4
automatyka  nauka zajmujaca sie teoriał i konstrukcjał urzadzeń sterujacych proce-
ł ł ł ł
sami (g technol.) bez udzia (lub z ograniczonym udzia cz
l. lu lem) lowieka;
dzia regulacja automatyczna, sterowanie procesami z
ly: lożonymi, pomiary automatyczne,
systemy zdalnego nadzoru i sterowania, przetwarzanie danych i generacja sygna ów ste-
l
rujacych;
ł
a. produkcji jest warunkiem rozwoju nowoczesnego przemys wymagajacego dok
lu, ladności
ł
i powtarzalności operacji [1].
robotyzacja  zastepowanie pracy ludzkiej pracał robotów [1]
ł
robot  urzadzenie zastepujace cz
lowieka przy wykonywaniu niektórych czynności [1]
ł ł ł
robotyka nauka zajmujaca sie projektowaniem i zastosowaniem robotów [1]
ł ł
proces produkcyjny  uporzadkowany zestaw celowych dzia wykonywanych w
lań
ł
toku produkcji poczawszy od pobrania materia wejściowego z magazynu poprzez wszyst-
lu
ł
kie operacje technologiczne, transportowe, kontrolne, magazynowe (a także procesy na-
turalne) aż do zdania gotowego wyrobu w acznie. W dzia
l laniach tych wykorzystywane sał
ł
określone zasoby do przekszta danych wejściowych w dane wyjściowe [sciaga.pl].
lcania
1.2. Sterowanie
Obiekt (sterownia)  urzadzenie, które realizuje techniczny (technologiczny) proces
ł
prowadzacy do realizacji zaplanowanych zadań [19].
ł
Przyk obiektów: proces walcowania, piec grzewczy, robot, taśmociag, maszyny do
lady
ł
obróbki metali [19] i inne (jakie?)
1.2. Sterowanie 5
Sygna  funkcja, która przenosi informacje o stanie lub zachowaniu sie pewnego
l
ł ł
uk fizycznego. Informacja ta jest zawarta w postaci jakiś zmian. Matematycznie to
ladu
funkcja jednej lub wielu zmiennych niezależnych [18].
Przyk mowa  sygna zmienny w czasie; rysunek  sygna dwóch zmiennych prze-
lad: l l
strzennych [18]
Wymuszenia, wielkości wejściowe  wielkości charakteryzujace oddzia
lywanie śro-
ł
dowiska na uk Dzielimy na: wielkości sterujace i wielkości zak ócajace (zak ócenia) [20].
lad. l l
ł ł
Odpowiedzi, wielkości wyjściowe, wyjścia uk  wielkości charakteryzujace
ladu
ł
oddzia ladu
lywanie uk na środowisko [20].
Stan uk  najmniejszy liczebnie zbiór wielkości, którego znajomość w chwili
ladu
t0 oraz znajomość wszystkich wymuszeń w przedziale (t0, t1) pozwala wyznaczyć stan i
odpowiedzi uk w chwili t1 [20].
ladu
Algorytm  wszystkie regu lub instrukcje, które u
ly latwiajał wykonywanie konkret-
nych operacji poprzez ich systematyzacje [19].
ł
Algorytm funkcjonowania  ca lt instrukcji (zasad), które zapewniajał pra-
lokszta
wid wype zadanego procesu. Zgodnie z tymi zasadami zachodzi zmiana wskaz
-
lowe lnienie
ników (wspó
lrzednych), w celu zapewnienia realizacji normalnego przebiegu procesu. A.f.
ł
oparty jest m.in. na podstawach technologicznych i ekonomicznych [19].
Algorytm sterowania  wszystkie zasady, które określajał charakter wp na
lywu
obiekt sterowania, w celu wykonania jego algorytmu funkcjonowania [19].
Lekcja 2
Sterowanie  oddzia l
lywanie (sygna ów sterujacych) na obiekt sterowania (np. proces
ł
technol.) w celu zapewnienia mu w
laściwego przebiegu;
rozróżnia sie: s. w uk otwartym (np. s. ruchem ulicznym za pomocał sygnalizacji
ladzie
ł
świetlnej) i s. w uk zamknietym (s. ze sprzeżeniem zwrotnym - regulacja automa-
ladzie
ł ł
tyczna);
s. pneumatyczne (lub s. hydrauliczne) - sterowanie za pomocał elementów i uk pneu-
ladów
matycznych (lub hydraulicznych) [1].
regulacja  oddzia
lywanie, reczne lub automatyczne, na dany obiekt (najcześciej fiz.,
ł ł
technol.) majace na celu zmniejszenie odchylenia przebiegu jego wielkości wyjściowej (re-
ł
gulowanej) od przebiegu wartości zadanej;
dokonuje sie w uk ze sprzeżeniem zwrotnym; zależnie od zastosowanego regulatora
ladzie
ł ł
r.: najcześciej elektroniczna, także hydrauliczna, pneumatyczna, mieszana [1].
ł
regulator  urzadzenie sterujace, które stosownie do różnic miedzy wartościał wiel-
ł ł ł
kości regulowanej i wartościał zadanał tak oddzia na obiekt sterowania (regulacji) za
luje
pomocał wielkości sterujacych, aby różnice te by jak najmniejsze;
ly
ł
zazwyczaj urzadzenia elektroniczne, ale także r. pneumatyczne i hydrauliczne oraz kon-
ł
strukcje mieszane [1].
Struktura funkcjonalna sterowania w uk otwartym
ladzie
sprzeżenie zwrotne  szczególny rodzaj oddzia
lywania (sprzeżenia) miedzy dwoma
ł ł ł
obiektami, polegajacy na zwrotnym oddzia
lywaniu skutku określonego zjawiska na jego
ł
przyczyne;
ł
odgrywa bardzo ważnał role m.in. w automatyce, mechanice, elektronice, biologii, naukach
ł
spo
l.;
w teorii sterowania zachodzi, gdy sygna wyjściowy uk oddzia zwrotnie, czesto za
l ladu luje
ł
pośrednictwem innego uk (uk l
ladu ladów), na jego sygna wejściowy;
s.z. dodatnie - gdy skutek podtrzymuje przyczyne, s.z. ujemne - gdy jej przeciwdzia [1].
la
ł
Struktura funkcjonalna sterowania w uk zamknietym
ladzie
ł
Kompensacja  polega na pomiarze zak ócenia i eliminacji jego wp bez wyko-
l lywu
rzystania sprzeżenia zwrotnego.
ł
Struktura funkcjonalna kompensowania
6
2 7
2.0.1. Klasyfikacja UR
A. Rodzaje regulacji wg struktury:
1. zamkniete
ł
2. otwarte (z kompensacjał lub bez)
3. kaskadowe (wielopetlowe)
ł
B. Rodzaje regulacji wg zadań sterowania [15]:
1. Uk stabilizacji automatycznej, regulacja sta la
lady lowartościowa  WZ jest sta
2. Uk nadałżne  WZ jest zależna od innych czynników
lady
3. Uk regulacji programowej  WZ zmienia sie wg określonego algorytmu
lady
ł
4. Uk regulacji ekstremalnej  szuka sie ekstremum WZ
lady
ł
C. Rodzaje regulacji wg ilości zmiennych regulowanych:
1. o jednej zm.reg.
2. o wielu zm.reg.
D. Rodzaje regulacji wg procesu kontroli sygna regulowanego:
lu
1. ciag
le
ł
2. dyskretne w czasie
E. Rodzaje regulacji wg możliwości stosowania zasady superpozycji:
1. liniowe
2. nieliniowe
a) linearyzowalne
b) nielinearyzowalne
Lekcja 3
Liczby zespolone
3.1. Graficzna ilustracja liczby zespolonej, formy zapisu, p
lasz-
czyzna zespolona
3.2. Dodawanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, potegowanie,
ł
pierwiastkowanie liczb zespolonych
8
Lekcja 4
4.1. Pochodne funkcji
4.2. Opis w dziedzinie czasu
Model matematyczny  relacja matematyczna opisujaca zachowanie sie systemu 
ł ł
najcześciej równanie różniczkowe. Modele tworzy sie na podstawie znajomości praw fizyki
ł ł
lub poprzez identyfikacje.
ł
4.3. Opis w dziedzinie czasu  Skok jednostkowy, impuls Diraca,
wymuszenie sinusoidalne
9
Lekcja 5
5.1. Opis w dziedzinie czasu  Równanie liniowe
Sposób tworzenia równań liniowych na przyk obwodu CR [5]
ladzie
u(t) = y(t) + uC(t)
duC(t)
i(t) = C
dt
y(t) = i(t)R
uC(t) = u(t) - y(t)
duC(t) du(t) dy(t)
= -
dt dt dt

duC(t) du(t) dy(t)
y(t) = i(t)R = C R = RC -
dt dt dt
dy(t) y(t) du(t)
+ = (1)
dt RC dt
5.2. Opis w dziedzinie operatora Laplace a  s

"
F (s) = L[f(t)] = e-stf(t)dt
0
10
5.3. Opis w dziedzinie czestotliwości 11
ł
Orygina f(t) Transformata F (s)
l
1
1(t)
s
�(t) 1
1
t
s2
1
e-at
s+a
1
te-at
(s+a)2
1 1
(1 - e-at)
a s(s+a)
1 1 1
(e-at - e-bt)
b-a (s+a) (s+b)
s
cos(�t)
s2+�2
�
sin(�t)
s2+�2
s cos �-� cos �
cos(�t + �)
s2+�2
f2 (t) sF (s)

1
f(t)dt F (s)
s
f(t - �) e-s�F (s)
Podstawowe w lcenia
lasności przekszta Laplace a [9]
1
s Y (s) + Y (s) = s X(s) (2)
RC
Transmitancja operatorowa:
Y (s)
K(s) = (3)
X(s)
s
K(s) =
1
s +
RC
5.3. Opis w dziedzinie czestotliwości
ł
s �! j� (4)
j�
K(j�) =
1
j� +
RC

rad
� = 2Ąf
s

1 1
f = = Hz
T s
�  pulsacja; f  czestotliwość; T  okres.
ł
Wzmocnienie uk wyrażone w skali logarytmicznej:
ladu
L(�) = 20 lg |K(j�)| [dB]
5.3. Opis w dziedzinie czestotliwości 12
ł
"
-3 dB oznacza zmniejszenie amplitudy sygna o 2, czyli do poziomu 0,707 ampli-
lu
tudy sygna wejściowego; -20 dB 10-krotnie.
lu
5.3.1. Rodzaje wykresów
Skala liniowa i logarytmiczna
Lekcja 6
6.1. Opis w dziedzinie czestotliwości  c.d.
ł
6.1.1. Charakterystyka amplitudowa
Przyk rysunek
ladowy
6.1.2. Charakterystyka fazowa
Przyk rysunek
ladowy
6.1.3. Charakterystyka amplitudowo-fazowa
Przyk rysunek
ladowy
6.2. Podstawowe cz uk
lony ladów automatyki
Na podstawie [2]:
6.2.1. Cz proporcjonalny
lon
Opis w dziedzinie czasu:
y(t) = kx(t)
Opis w dziedzinie operatora s:
Y (s) = kX(s)
Opis w dziedzinie czestotliwości:
ł
Y (j�) = kX(j�)
Transmitancja:
Y (s)
K(s) = = k
X(s)
Charakterystyka statyczna Odpowiedz
skokowa
13
Lekcja 7
7.1. Podstawowe cz uk
lony ladów automatyki  c.d.
7.1.1. Cz inercyjny I-rzedu
lon
ł
Opis w dziedzinie czasu:
dy(t)
T + y(t) = kx(t)
dt
T  sta czasowa
la
k  wzmocnienie
Opis w dziedzinie operatora s:
T sY (s) + Y (s) = kX(s)
Opis w dziedzinie czestotliwości:
ł
(T j� + 1)Y (j�) = kX(j�)
Transmitancja operatorowa:
Y (s) k
K(s) = =
X(s) T s + 1
Transmitancja widmowa:
Y (j�) k
K(j�) = =
X(j�) T j� + 1
Odpowiedz
skokowa:
1
x(t) = 1(t) - X(s) =
s
1
k
k 1
T
Y (S) = K(s)X(s) = � =
1
T s + 1 s s(s + )
T
1
k
1 t
T
T T
y(t) = (1 - e- t) = k(1 - e- )
1
T
Odpowiedz
skokowa
Odpowiedz
impulsowa:
x(t) = �(t) - X(s) = 1
1
k
k
T
Y (S) = K(s)X(s) = � 1 =
1
T s + 1 s +
T
1 1 k t
T T
y(t) = k e- t = � e-
T T
14
7.1. Podstawowe cz uk automatyki  c.d. 15
lony ladów
Odpowiedz
impulsowa
Charakterystyka czestotliwościowa
ł
charakterystyka amplitudowo-fazowa
Lekcja 8
8.1. Podstawowe cz uk
lony ladów automatyki  c.d.
8.1.1. Cz inercyjny II-rzedu
lon
ł
Transmitancja operatorowa:
Y (s) k
K(s) = =
X(s) (T1s + 1)(T2s + 1)
Odpowiedz
skokowa:


t t
1
T1 T2
y(t) = k 1 - T1e- - T1e-
T1 - T2
Wykres odpowiedzi
Charakterystyka czestotliwościowa
ł
Charakterystyka
Charakterystyka amplitudowo-fazowa dla inercji wyższych rzedów
ł
8.1.2. Cz oscylacyjny
lon
Opis w dziedzinie czasu:
d2y(t) dy(t)
T + 2�T + y(t) = kx(t)
dt2 dt
T  sta czasowa
la
k  wzmocnienie
�  wspó lumienia
lczynnik t
Dla cz oscylacyjnego spe jest: 0 d" � < 1.
lonu lnione
Transmitancja operatorowa:
Y (s) k
K(s) = =
2
X(s) T s2 + 2�T s + 1
Odpowiedz
skokowa:
(równanie ma bardzo z postać, dlatego je pominieto)
lożonał
ł
Wykres odpowiedzi dla różnych �
Charakterystyka czestotliwościowa
ł
Charakterystyka
16
8.1. Podstawowe cz uk automatyki  c.d. 17
lony ladów
8.1.3. Cz ca
lon lkujacy
ł
Opis w dziedzinie czasu:
dy(t) dy(t)
Tc = x(t) lub = kx(t)
dt dt
Tc  sta ca
la lkowania
Transmitancja operatorowa:
1 k
K(s) = =
Tcs s
Odpowiedz
skokowa:
1 1 1
Y (s) = =
Tcs s Tcs2
y(t) = t � 1(t)
Wykres odpowiedzi
Charakterystyka czestotliwościowa
ł
1 -j
K(j�) = =
Tcj� Tc�
Charakterystyka
8.1.4. Cz różniczkujacy
lon
ł
Opis w dziedzinie czasu:
dx(t)
y(t) = k
dt
Transmitancja operatorowa:
K(s) = ks
Odpowiedz
skokowa:
1
Y (s) = ks � = k
s
y(t) = �(t)
Wykres odpowiedzi
Charakterystyka czestotliwościowa
ł
K(j�) = ksj�
Charakterystyka
8.1.5. Cz opóz
niajacy
lon
ł
y(t) = x(t - t0)
Odp. skokowa
Lekcja 9
9.1. Laczenie cz
lonów automatyki
ł
Laczenie szeregowe:

ł
K(s) = K1(s) � K2(s)
Laczenie równoleg
le:
ł
K(s) = K1(s) + K2(s)
Uk ze sprzeżeniem zwrotnym:
lad
ł
K1(s)
K(s) =
1 + K1(s) � K2(s)
Przyk charakterystyk amp-faz dla cz laczonych szeregowo
lady lonów
ł
9.2. Stabilność uk
ladu
Uk jest stabilny (asymptotycznie), jeśli przebiegi dałżał do tej samej funkcji nieza-
lad
leżnie od warunków poczatkowych
ł
Przyk wykresów czasowych stabilnych
lad
9.2.1. Stabilność uk zamknietego
ladu
ł
Kryterium Nyquista (wersja uproszczona):
Jeśli charakterystyka ampl.-faz. uk ladu otwartego nie obejmuje punktu -1 + j0, czyli
mija ten punkt po lewej stronie wraz ze wzrostem czestotliwości, to uk zamkniety jest
lad
ł ł
stabilny.
Przyk
lady
18
Lekcja 10
10.1. Regulatory
Transmitancja uk ujemnym sprzeżeniem zwrotnym rysunek :
ladu
ł
K1
Kz =
1 + K1K2
Wg [11, 12]:
1. Reg. proporcjonalny P
ć% Zmniejsza wp zak óceń.
lyw l
ć% Uchyb jest proporcjonalny do wielkości zak óceń i odwrotnie proporcjonalny do wzmoc-
l
nienia regulatora.
ć% stad: Dok
ladność regulacji jest tym wieksza, im wieksze jest wzmocnienie.
ł ł ł
ć% oraz: Nie zapewnia utrzymania zgodności wartości wielkości regulowanej z wartościał
zadana, jeśli na uk dzia zak ócenia.
lad lajał l
ł
ć% Jest bezinercyjny
ć% Przy zbyt dużym wzmocnieniu regulatora proces przejściowy może być oscylacyjny
a uk inercyjne wyższych rzedów stajał sie niestabilne.
lady
ł ł
Regulacja poziomu wody w sp
luczce
2. Reg. ca
lkujacy I
ł
ć% Pozwala sprowadzić uchyb regulacji do zera przy wymuszeniach skokowych.
ć% Poprawia t l
lumienie zak óceń w zakresie niskich czestotliwości.
ł
ć% Powoduje wyd czasu regulacji.
lużenie
ć% Latwo prowadzi do niestabilności uk szczególnie uk wyższych rzedów.
ladu, ladów
ł
ć% Zmienia w ladu
lasności dynamiczne: rzad uk zwieksza sie o jeden, proces przejściowy
ł ł ł
ma charakter oscylacyjny.
3. Reg. proporcjonalno-ca
lkujacy PI
ł
ć% Uchyb może być skorygowany do zera.
ć% Czas regulacji d niż w reg. typu P lecz znacznie krótszy niż w reg. typu I.
luższy
4. Reg. różniczkujacy D  nie może być samodzielnie stosowany.
ł
ć% Nie sprowadza b edu statycznego do zera.
lł
ć% Poprawia w
lasności dynamiczne  zapewnia szersze pasmo regulacji.
ć% Nie ma wp na stan ustalony  nie przenosi sk lej.
lywu ladowej sta
5. Reg. proporcjonalno-różniczkujacy PD  rzadko spotykany
ł
6. Reg. proporcjonalno-ca
lkujaco-różniczkujacy PID
ł ł
19
10.1. Regulatory 20
ć% Regulator najbardziej uniwersalny, dajacym możliwość dostosowania sie do wymagań
ł ł
różnych obiektów.
ć% Najcześciej cz różniczkujacy zastepowany jest cz różniczki z inercja.
lon lonem
ł ł ł ł
Dla obiektów nie posiadajacych elementów ca
lkujacych stosuje sie najcześciej regula-
ł ł ł ł
tory PI (przy szybkich zmianach wartości zadanej) lub PID (dla sta wartości zadanej
lej
 regulacja sta
lowartościowa np. regulacja temperatury).
Dla obiektów o charakterze ca
lkujacym (astatycznych) stosuje sie regulatory typu P
ł ł
lub PD (dla regulacji sta
lowartościowej).
Lekcja 11
11.1. Uk hydrauliczne, pneumatyczne, elektryczne
lady
W pneumatycznych urzadzeniach automatyki miarał wielkości sygna jest ciśnienie.
lu
ł
Dzia ono na powierzchnie membran lub mieszków powodujac wytworzenie si powodu-
la ly
ł ł
jacej mniejsze lub wiesze przesuniecie. Jeśli przesuniecia sał pomijalnie ma to mówi sie
le,
ł ł ł
o urzadzeniach typu si ly
lowego, w przeciwnym razie  typu przesunieciowego. Te si albo
ł ł
przesuniecia mogał być porównywane. Uk typu przesunieciowego sał ma dok i
lady lo ladne
ł ł
rzadko stosowane [12].
Podstawowym elementem uk pneumatycznego jest membrana lub mieszek Rys. .
ladu
F = S � p
Pneumatyczne elementy oporowe  opory pneumatyczne: kapilara, kryza, dysza, zawór
lub inne przeweżenie, dysza-przes
lona.
ł
Pojemność pneumatyczna  komory sztywne i elastyczne.
Si lużał
lowniki s do przestawiania zaworów lub przesuwnic.
Si
lowniki pneumatyczne  prosta budowa -> duża niezawodność, bezpieczeństwo pracy
nawet w atmosferze wybuchowej. Si membranowe (dla ma przesunieć) i t
lowniki lych lokowe
ł
(dla dużych przesunieć) Rys. . Sygna sterujacym jest wartość ciśnienia podawanego
lem
ł ł
bezpośrednio do si lon
lownika lub na wejście nastawnika. Jest to cz proporcjonalny.
Si lokowe lowa)
lowniki hydrauliczne t (automatyka przemys lub obrotowe (w napedach
ł
obrabiarek). Uzyskiwane si mogał być rzedu kilkunastu tysiecy niutonów  stosowane,
ly
ł ł
gdy wymagane sał wielkie si Si lokowe
ly. lowniki t wystepujał jako proste lub korbowe (ruch
ł
prostoliniowy zamieniany jest na ruch obrotowy korby). Sterowane sał za pośrednictwem
elementów wzmacniajacych nazywanych rozdzielaczami. Sygna sterujacym jest pozy-
lem
ł ł
cja rozdzielacza. Jest to cz ca
lon lkujacy.
ł
Si elektryczne silnikowe i elektromagnetyczne. Si silnikowe dwu- lub trój-
lowniki lowniki
fazowe posiadaja wirujacy silnik elektryczny. Cechuja sie duża predkościa i ma mo-
lym
ł ł ł ł ł ł ł
mentem, wiec potrzeba stosować przek Silniki pracujał w systemie w acz-wy acz. Sał
ladnie. l l
ł ł ł
wyposażone w wy acznik krańcowy.
l
ł
Si lożeniowego sterowania zaworów (elektroza-
lowniki elektromagnetyczne do dwupo
wory) o niewielkich średnicach. Normalnie otwarte lub normalnie zamkniete.
ł
Si
lowniki mieszane.
21
11.1. Uk hydrauliczne, pneumatyczne, elektryczne 22
lady
Si elektropneumatyczny  prad przep przez cewke  > si dzia na dz
wignie
lownik lywa la la
ł ł ł
 > sterowany jest wzmacniacz pneumatyczny  > zmieniane jest ciśnienie dzia na
lajace
ł
membrane si
lownika.
ł
Rodzaj elementu si moment skok lin. skok kat. czas
la
ł
pneumatyczny membr. średnia ma ma ma ma
ly ly ly ly
pneumatyczny t
lok. średnia duży duży duży średni
hydrauliczny t duża b. duży b. duży duży duży
lok.
elektr. silnikowy średnia średni ma duży średni
ly
Lekcja 12
12.1. Technika cyfrowa
System notacji dziesietnej, binarnej i heksadecymalnej.
ł
Dodawanie i mnożenie binarne. Operacje logiczne.
Transmisja szeregowa i równoleg
la.
Przetworniki AC i CA
23
Lekcja 13
13.1. Uk impulsowe
lady
Impulsowe uk sterowania  uk w których informacja jest przesy tylko
lady lady, lana
w chwilach dyskretnych, zwanych chwilami próbkowania [15],
Korzystniejsze wykorzystanie lacza telemetrycznego  informacja o kilku wielkościach

ł
jest przekazywana jednym kana przez określony czas.
lem
Sterownik wymaga określonego czasu na obliczenie sterowania.
Proces próbkowania  kwantowania w czasie  przekszta sygna ciag na
lcenie lu lego
ł
sygna impulsowy. Okres próbkowania powinien być zdecydowanie mniejszy od sta
l lych
czasowych uk
ladu.
Twierdzenie Shannona-Kotielnikowa
Do opisu wykorzystuje sie transformate z .
ł ł

Transmitancja impulsowa
Y (z)
K(z) =
X(z)
By zamienić sygna impulsowy na ciag należy użyć cz (element) podtrzymujacy 
l ly lon
ł ł
aproksymator, ekstrapolator. Gdy jest zerowego rzedu to na wyjściu jest przebieg schod-
ł
kowy. By go wyg stosuje sie filtry wyg
ladzić ladzajace.
ł ł
24
Lekcja 14
14.1. Regulatory cyfrowe
Budowa regulatora cyfrowego: uk linearyzacji, filtr w.cz. (antyaliasingowy), weze
lad l
ł
sumujacy, multiplekser, przetwornik A/C, uk dynamicznego formowania sygna prze-
lad lu,
ł
twornik C/A, demultiplekser, wzmacniacz standaryzujacy (4 20 mA, 0 20 mA, 0 10 V,
ł
1 5 V), zegar [3].
Próbkowanie a kwantowanie
Czas próbkowania Zastosowanie
10 500 �s. Dok sterowanie i modelowanie, uk elektroniczne, sieci
ladne lady
energetyczne, precyzyjnie sterujace roboty
ł
0,5 20 ms Stabilizacja systemów mocy, symulatory lotu, treningowe, sa-
mochody
10 100 ms Przetwarzanie obrazów, rzeczywistość wirtualna, sztuczne wi-
dzenie
0,5 1 s Monitorowanie i sterowanie obiektami, procesy chemiczne,
elektrownie
1 3 s Regulacja przep
lywu
1 5 s Regulacja ciśnienia
5 10 s Regulacja poziomu
10 20 s Regulacja temperatury
25
Lekcja 15
15.1. Typy regulatorów cyfrowych
aparatowe  mogał pracować jako niezależne urzadzenia, majał kilka wejść i wyjść ana-
ł
logowych i kilkanaście binarnych, mogał sie z sobał komunikować i wspó
lpracować z syste-
ł
mami SCADA, stosowane w ma instalacjach przemys (wez cieplne);
lych lowych ly
ł
modu regulatory kasetowe  przeznaczone do dużych instalacji, wykonane w formie
lowe
kaset, wspó
lpracuja ze stacja operatorska i innymi urzadzeniami w systemie automatyki
ł ł ł ł
kompleksowej;
przemys komputery PC  rozwiazanie tańsze lecz bardziej zawodne.
lowe
ł
15.2. Standardy transmisji szeregowej
RS-232 (1962r.)  do po aczenia dwóch urzadzeń, sygna napieciowy, do 15 m, s
l l laba
ł ł ł
odporność na zak ócenia, szybkość transmisji od 1,2 do 19,2 kb/s;
l
RS-422 (1965r.)  do po aczenia kilku odbiorników, sygna napieciowy różnicowy ą2 . . . 5 V,
l l
ł ł
do 100 kb/s dla 1500 m, do 1 Mb/s dla 150 m, do 10 Mb/s dla 30 m.
RS-423 (1965r.)  do po aczenia do 10 odbiorników, sygna napieciowy różnicowy
l l
ł ł
ą0,2 . . . 6 V, do 3 kb/s dla 1200 m, do 100 kb/s dla 30 m.
RS-485 (1983r.)  do po aczenia do 32 urzadzeń, sygna napieciowy różnicowy -1,5 . . . 5 V,
l l
ł ł ł
nadajniki trójstanowe, do 10 Mb/s, do 1200 m
15.3. Standardy komunikacyjne
PROFIBUS  Siemens 1991r.  norma europejska, duży stopień elastyczności, skretka
ł
lub świat do 127 wez ów, ...
lowód, l
ł
LonWorks  1990, peer-to-peer, tanie dodanie nowych funkcji, rezydencje mieszkań,
do 32000 wez ów, skretka, instalacja elektryczna, fale radiowe, ...
l
ł ł
CAN  Bosch, do przemys samochodowego
lu
inne
26
Lekcja 16
16.1. Sterowniki rozmyte
Klasyczne zbiory nazywamy ostrymi. To takie, w których element należy albo nie na-
leży do określonego zbioru. W teorii zbiorów rozmytych mówi sie o funkcji przynależności
ł
o wartościach od 0 (gdy nie należy) do 1 (gdy należy) [3].
Do poprawnego nastrojenia regulatora nie jest wymagana znajomość dynamiki pro-
cesu. Pozwala na przejście od ilościowego do jakościowego sposobu opisu procesu regulacji.
Regulator rozmyty wykonuje nastepujace operacje:
ł ł
rozmywanie  wyznaczenie stopni przynależności dla poszczególnych zbiorów rozmy-
tych;
wnioskowanie  określenie nieostrych decyzji regulacyjnych na podstawie przyjetych
ł
regu sterowania (bazy wiedzy);
l
wyostrzanie  wyznaczenie ostrych wartości liczbowych dla każdej zmiennej sterujacej.
ł
Algorytm regulacji wnioskuje na podstawie informacji o wartości sygna (P), jego
lu
ca (I) oraz różniczce dyskretnej (D).
lce
Przyk regu wnioskowania w systemie monitoringu zagrożeń atmosfery kopalnianej:
lad l
Gdy steżenie metanu jest średnie oraz gdy przyrost steżenia metanu jest duży  >
ł ł
przygotować sie do ewakuacji.
ł
Regulatory rozmyte nie zastepujał regulatorów klasycznych w wiekszości zastosowań,
ł ł
w których sygna sał latwo mierzalne. Ich przewaga jest jednak widoczna szczególnie
ly
tam, gdzie trudno jest zdefiniować lub zmierzyć pewne wielkości  zagrożenie wybuchem,
przyczepność kó pojazdu, zabrudzenie ubrań.
l
Czesto s poznane procesy sał doskonale sterowane przez doświadczonego operatora.
labo
ł
Bazujac na jego strategii dzia nie można zbudować regulatora klasycznego, lecz można
lania
ł
zaprogramować regulator rozmyty. Szczególnie tam, gdzie istniejał silne sprzeżenia skrośne,
ł
zależności nieliniowe, duże zak ócenia i opóz
nienia czasowe [14].
l
16.2. Sieci neuronowe i neuro-rozmyte
Neuron sk sie z wejść, których sygna mnoży sie przez wagi i sumuje. Zsumowany
lada l
ł ł
sygna przechodzi przez funkcje aktywacji .
l
ł
27
16.2. Sieci neuronowe i neuro-rozmyte 28
Typowe funkcje aktywacji: funkcja skokowa (1 dla u>0), funkcja sigmoidalna (f(x) =
1
)
1+e-�x
Warstwy: wejściowa, ukryte, wyjściowa
Proces uczenia sieci neuronowej
Sieci neuro-rozmyte
Lekcja 17
17.1. Sterowniki programowalne
Sterowniki programowalne (PLC)  komputery przemys które pod kontrolał sys-
lowe,
temu operacyjnego czasu rzeczywistego zbierajał pomiary, wykonujał program użytkownika
i generujał sygna sterujace. Majał także możliwość transmitowania danych i realizacji
ly
ł
funkcji diagnostyki [10].
Sterowniki kompaktowe, modu i rozproszone [14]
lowe
Cechy: latwość programowania i przeprogramowywania, latwość utrzymania w ruchu

produkcyjnym, z możliwościał napraw poprzez wymiane modu ów, duża niezawodność w
l
ł
warunkach przemys
lowych, programowana kontrola obwodów wejść-wyjść
Majał możliwość sterowania zdalnego  monitorowanie i uaktualnianie dużej liczy wejść-
wyjść.
Budowa: jednostka centralna, modu wejść / wyjść cyfrowych, modu wejść / wyjść
l l
analogowych, modu komunikacji (ProfiBus, LAN, poczta elektroniczna, SMS), modu za-
l ly
awansowane: szybkich liczników, pozycjonowania napedów osi, sterowania napedów przez
ł ł
falowniki
29
17.1. Sterowniki programowalne 30
Systemy SCADA dope i rozszerzajał możliwości sterowników, realizujac funkcje:
lniajał
ł
1. komunikacji z urzadzeniami obiektowymi (sterowniki, regulatory),
ł
2. zbierania i przetwarzania zmiennych procesowych z urzadzeń procesowych oraz ich
ł
archiwizacji w bazie danych,
3. interfejsu operatora s lugi,
lużacego do wizualizacji procesu i jego obs
ł
4. wizualizacji wartości zmiennych w formie graficznej;
5. opracowanie raportów;
6. generowania alarmów;
Rozwiazania redundancyjne
ł
Miniaturyzacja -> inteligentne przekaz
niki.
Firmy: ( Modicon, Telemecanique ) -> Schneider Electric; Alen-Bradley -> Rockwell
Automation, GE Fanuc <- General Electric + Fanuc, Siemens, Omron
Zadania sterownika
* przetwarzanie sygna ów  System operacyjny i program użytkownika
l
* interfejs z czujnikami i elementami wykonawczymi
* interfejs cz - maszyna (MMI, HMI)  dostarczanie operatorowi informacji i umoż-
lowiek
liwienie oddzia
lywania na PLC i program
* komunikacja
* zasilanie
Budowa jednostki centralnej: jednostka arytmetyczno-logiczna, pamieć RAM, ROM,
ł
interfejsy  porty szeregowe i równoleg
le
Jezyki programowania sterowników: lista instrukcji, tekst strukturalny, schemat dra-
ł
binkowy, funkcjonalny schemat blokowy
Lekcja 18
Niezawodność systemów automatycznych i zrobotyzowanych.
Uszkodzenie obiektu jest to zdarzenie losowe polegajace na tym, że przynajmniej jedna
ł
z cech obiektu przestaje spe wymagania stawiane obiektowi [21].
lniać
Niezawodność jest to w
lasność obiektu charakteryzowana prawdopodobieństwem, że
wszystkie cechy w danym przedziale czasu nie zmieniał swoich wartości tak, by obiekt nie
móg realizować za
l lożonych funkcji.
Intensywność uszkodzeń  jest to funkcja gestości warunkowego prawdopodobieństwa
ł
czasu pracy do uszkodzenia pod warunkiem, że obiekt by sprawny w chwili t. Określa
l
sie stosunkiem liczby obiektów uszkodzonych do liczby obiektów sprawnych w danym
ł
1
przedziale czasu. Jednostkał intensywności uszkodzeń jest .
jednostka czasu
Czestotliwość uszkodzeń a  prawdopodobieństwo pracy prawid obiektu.
lowej
ł
Zmienność w czasie intensywności uszkodzeń  wykres typu wannowego: adaptacja
(docieranie), normalna eksploatacja, zużycie i starzenie.
Wyk
ladnicze prawo niezawodności dla  = const.
R(t) = e-t
gdzie R(t) to funkcja niezawodności
Intensywność napraw �
Schemat niezawodnościowy, redundancje, goraca i zimna rezerwa
ł
Grafy systemu niezawodnościowego (Markowa) nienaprawialne i naprawialne, liczba
konserwatorów
Wskaz
niki niezawodnościowe: MTTFF, MTBF, A, które kiedy wybrać
Zależność wskaz
ników od warunków eksploatacji.
Przybliżone wartości wspó
lczynnika korekcyjnego intensywności uszkodzeń:
wartość Zastosowanie
1 Laboratorium
20 Aparatura naziemna
50 Okret
ł
60 Samochód
70 Pociag
ł
80 Aparatura wysokogórska
100 Samolot
500-1000 Rakiety
31
Lekcja 19
Roboty przemys
lowe
19.1. Definicje
Maszyna manipulacyjna [17]:
" sterowana recznie
ł
+ serwooperator: transportowo-kroczacy, podnośnikowo-wysiegnikowy  maszyna ste-
ł ł
rowana przez bezpośrednie, reczne przemieszczanie wybranych elementów jej mecha-
ł
nizmu, wzmacniajaca parametry energetyczne ruchów  wózki wid
lowe;
ł
+ teleoperator  maszyna sterowana przez pośrednie reczne przemieszczanie wybranych
ł
elementów pomocniczego mechanizmu sterujacego i (lub) elementów operatorskich,
ł
przekazujaca na odleg ruchy lokomocyjne i (lub) manipulacyjne cz
lość lowieka
ł
" sterowana automatycznie
+ manipulator  maszyna sterowana w sta ladzie
loprogramowym uk sterowania w funk-
cji czasu, po elementów jej mechanizmów oraz stanu środowiska.
lożenia
+ robot  maszyna sterowana za pomocał sygna ów generowanych w programowal-
l
nym uk sterowania
ladzie
Rys. 19.1. Analogia cz
lowiek-robot
[4, 6 8]
Manipulator robota to mechanizm przeznaczony do realizacji niektórych funkcji
kończyn górnych cz
lowieka, takich jak funkcje manipulacyjne (chwytak) i wysiegnikowe
ł
(ramie manipulatora).
ł
Maszyny kroczace to urzadzenia techniczne przeznaczone do realizacji funkcji po-
ł ł
dobnych do funkcji lokomocyjnych zwierzat i owadów.
ł
Robot mobilny to robot, który może sie przemieszczać za pomocał kó lub gasienic.
l
ł ł
32
19.3. Budowa 33
19.1.1. Generacje robotów
Roboty I generacji sał zaprogramowane na wykonywanie określonych sekwencji czyn-
ności z możliwościał ich przeprogramowania. Nie posiadajał sprzeżenia zwrotnego od stanu
ł
manipulowanego przedmiotu. Posiadajał jedynie czujniki stanów wewnetrznych robota.
ł
Pozycjonowanie nastepuje wzgledem podstawy robota.
ł ł
Roboty II generacji posiadajał zamkniety uk sterowania oraz czujniki (dotykowe i
lad
ł
wizyjne) wykonujace pomiary podstawowych parametrów stanu robota i otoczenia. Roz-
ł
poznaje obiekty bez wzgledu na jego po i kszta geometryczny. Pozycjonowanie
lożenie lt
ł
zewnetrzne, wzgledem przedmiotu, który ma być poddany manipulacji.
ł ł
Roboty III generacji powinny ponadto posiadać zdolności adaptacyjne, wyposażone w
elementy sztucznej inteligencji.
19.2. Zalety robotów
Z punktu widzenia BHP czynnikiem stymulujacym rozwój robotyki jest zwiekszanie
ł ł
zapotrzebowania na manipulowanie przedmiotami:
+ w środowiskach o wysokiej temperaturze;
+ o dużej masie;
+ o niedogodnych kszta
ltach;
+ bedacymi w bezpośrednim sasiedztwie z
róde promieniowania;
l
ł ł ł
+ w obecności szkodliwych mediów tj. wyziewy py ów, agresywnych cieczy, par;
l
+ pod wysokim lub niskim ciśnieniem;
+ w warunkach beztlenowych.
19.3. Budowa
Robot sk sie z:
lada
ł
+ zespo ruchu (manipulator, jednostka kinematyczna) wraz z napedami, czujnikami i
lu
ł
końcówkał roboczał (efektorem)  przeguby obrotowe (obrót jednego cz wzgledem
lonu
ł
drugiego) i przeguby przesuwne (ruch postepowy).
ł
+ uk zasilania napedów i końcówki roboczej (hydrauliczne, pneumatyczne i elek-
ladu
ł
tryczne, czesto wykorzystywane w kilku postaciach, czesto umieszczone w wolnostojacej
ł ł ł
szafie);
19.3. Budowa 34
a) b)
c) d)
Rys. 19.2. Roboty wykonujace praktyczne zadania
ł
a) do spawania; b) zbrojenia; c) laparoskopia; d) SCARA.
+ uk sterowania  szafa sterownicza zawiera: pulpit sterowniczy, sterownik reczny do
ladu
ł
programowania robota, komputer sterujacy serwonapedami, wykonujacy pomiary prze-
ł ł ł
mieszczenia, po aczony z czujnikami dwustanowymi chwytaków, narzedzi, czujnikami
l
ł ł
stanów pracy maszyn i urzadzeń wspó
lpracujacych.
ł ł
Ze wzgledów BHP szafy sterujace i zasilania znajdujał sie poza przestrzeniami jego dzia-
ł ł ł

lania.
W przestrzeni roboczej wyróżnia sie obszary:
ł
 g ówna przestrzeń robocza, w której przemieszcza sie chwytak lub narzedzia;
l
ł ł
 przestrzeń kolizyjna, w której przemieszczajał sie wszystkie elementy konstrukcyjne i
ł
cz jednostki kinematycznej;
lony
19.3. Budowa 35
 przestrzeń ruchów ja  przestrzeń kolizyjna z wy aczeniem g ównej przestrzeni
lowych l l
ł
roboczej;
 sfera zagrożenia  przestrzeń, w obrebie której ze wzgledu na BHP zabrania sie obs
lu-
ł ł ł
giwać w czasie pracy jednostki kinematycznej.
Jednostki monolityczne  posiadajał sta a, niezmiennał konstrukcje, producent dostar-
l
ł ł
cza wszystkie zespo ruchu wraz z efektorem zgodnie z zamówieniem.
ly
Jednostki modu  sał z z gotowych zespo ów ruchu  wygodne rozwiazanie
lowe lożone l
ł
ze wzgledów ekonomicznych i technologicznych.
ł
Jednostki pseudomodu  jednostki o sta strukturze kinematycznej, ale z moż-
lowe lej
liwościał wymiany przez użytkownika zespo ruchu, najcześciej na końcu lańcucha kine-
lu
ł
matycznego.
Lekcja 20
Roboty przemys - c.d.
lowe
20.1. Kinematyka
Kinematyka jest dzia mechaniki zajmujacym sie ruchem cia bez rozważania si
lem l l
ł ł
wywo
lujacych ten ruch [13].
ł
Dwa ogniwa ruchowo z sobał po aczone tworzał pare kinematyczna. Po aczenie ogranicza
l l
ł ł ł ł
możliwość ruchu wzgledem laczonych ogniw. Cia sztywne ma 6 stopni swobody (ruchy
lo
ł ł
postepowe w kierunku osi X, Y, Z oraz ruchy obrotowe wzgledem osi X, Y, Z). Liczba
ł ł
odebranych stopni swobody wskutek po aczenia ruchowego tworzy nr klasy par kinema-
l
ł
tycznych. Najcześciej spotyka sie po aczenia klasy V o jednym stopniu swobody [8]. Sał to
l
ł ł ł
przegub obrotowy (oś obrotu) oraz przegub przesuwny (pryzmatyczny  oś przesuwu) [13].
Zbiór par kinematycznych tworzy lańcuch kinematyczny. Otwarty lańcuch kinema-

tyczny ma ogniwa numerowane poczawszy od nieruchomej podstawy (ogniwo 0). Manipu-
ł
lator o N stopniach swobody sk sie z N + 1 ogniw po aczonych N przegubami klasy
lada l
ł ł
V  o jednym stopniu swobody.
Ogniwo manipulatora opisywane jest za pomocał parametrów Denavita-Hartenberga.
Przyporzadkowuje on każdemu ogniwu cztery wielkości [13]:
ł
ai d ogniwa mierzona pomiedzy osiami przegubów;
lugość
ł
ąi kat skrecania ogniwa prawoskretnie, mierzony jako kat miedzy osiami przegubów
ł ł ł ł ł
di odleg mierzona wzd osi przegubu pomiedzy ai-1 oraz ai;
lość luż
ł
�i kat pomiedzy ai-1 oraz ai.
ł ł
Pierwsze dwie wielkości opisujał ogniwo, kolejne dwie  po aczenie ogniwa z ogniwem
l
ł
poprzednim.
20.1.1. Roboty o strukturze kinematycznej szeregowej
Roboty o strukturze kinematycznej przegubowej (roboty przegubowe, manipulatory
obrotowe, manipulatory antropomorficzne)  Rys. 20.1  sał zazwyczaj wolnostojace, o
ł
mniejszym udz
wigu. Majał tylko obrotowe osie zespo ów ruchu regionalnego.
l
Roboty o strukturze kinematycznej cylindrycznej Rys. 20.2
Roboty o strukturze kinematycznej sferycznej
Roboty o strukturze kinematycznej SCARA  zadanie montażowe, trzy osie równoleg
le:
dwie o ruchu obrotowe i jedna o ruchu postepowym  Rys. 19.2.d)
ł
36
20.1. Kinematyka 37
Rys. 20.1. Roboty o strukturze przegubowej
Rys. 20.2. Roboty o strukturze cylindrycznej
Roboty o strukturze kinematycznej PUMA  zadanie montażowe, bardzo szybki, kilka
osi  Rys. 20.3.
Roboty o strukturze kinematycznej kartezjańskiej (roboty bramowe lub portalowe) 
liniowe zespo ruchu  Rys. 20.4. Stosowane g ównie do pakowania, i obs maszyn
ly l lugi
technologicznych.
20.1.2. Roboty o strukturze kinematycznej równoleg
lej
Manipulatory równoleg sał też nazywane platformami o równoleg napedach. [16]
le lych
ł
20.1. Kinematyka 38
Rys. 20.3. Roboty PUMA (do zadań montażowych)
Rys. 20.4. Roboty w uk kartezjańskim (prostokatnym)
ladzie
ł
Platforma Stewarta zawiera sześć kończyn. [16]  symulatory ruchu pojazdów, ma-
szyny górnicze. Struktura równoleg wystepuje tam, gdzie jest wymagana wysoka sztyw-
la
ł
ność oraz dobre w
lasności dynamiczne [16].
Robot DELTA 4  chwytak przemieszczany jest równolegle do p
laszczyzny odniesienia.
Silniki i przek zamocowane sał na nieruchomej podstawie  > masa cz rucho-
ladnie lonów
mych jest ma wielkość silników nie jest ograniczona i mogał być umiejscowione poza
la,
przestrzeniał roboczał robota; konstrukcja mechaniczna jest tania i prosta; trudność w uzy-
skaniu prostoliniowego przemieszczenia robota, przyrosty przemieszczeń sał nieliniowe  >
przy sta predkości silników uzyskuje sie zmiennał predkość ruchu platformy [16].
lej
ł ł ł
20.1. Kinematyka 39
Rys. 20.5. Roboty Stewarta
Rys. 20.6. Robot Stewarta jako symulator lotu
20.1. Kinematyka 40
Rys. 20.7. Roboty Delta 4
Lekcja 21
Roboty przemys - c.d.
lowe
21.1. Chwytaki
Chwytaki najcześciej majał naped pneumatyczny ze wzgledu na miekkość uchwytu
ł ł ł ł

wynikajacał ze ściśliwości powietrza [8].
ł
 ze szczekami sztywnymi (dwupalcowe)  najbardziej rozpowszechnione; o ruchu pal-
ł
cowym (każda szczeka obraca sie wokó w osi), nożycowym (obracajał sie wokó
l lasnej l
ł ł ł
wspólnej osi) i imad (wystepuje przesuniecie)
lowym
ł ł
 ze szczekami elastycznymi  mniej dok umożliwiajał chwytanie przedmiotów o
ladne,
ł
nieregularnych kszta różniacych sie kszta i chwytanie przedmiotów kru-
ltach, ltami
ł ł
chych; wykonane np. z gumy z komorał powietrzna.
ł
 adhezyjne  podciśnieniowe (przyssawka  ma krzywizny, duża g
le ladkość przedmiotu
chwytanego) i magnetyczne (przedmioty ferromagnetyczne)
21.2. G
lowice
G technologiczne [8].
lowice
 zgrzewanie technologiczne  laczenie blach za pomocał zgrzewania wysokim pradem

ł ł
rzedu 1 500 A (czajnik elektryczny  10 A) wywo
lujacym lokalne podgrzanie blachy
ł ł
ć%
 spawanie lukowe  laczenie za pomoca spoiwa w temperaturze kilku tysiecy C za

ł ł ł
pomocał luku elektrycznego

 czyszczenie odlewów  tarcze szlifierskie napedzane pneumatycznie lub hydraulicznie
ł
 duża moc, ma cieżar  wymóg manipulowania
ly
ł
 obróbka mechaniczna: grawerowanie, szlifowanie, polerowanie
 nak
ladanie pokryć metoda natryskowa
ł ł
 kontrola wymiarów
 montaż
G może być umieszczona zamiast chwytaka lub zamocowana obok robota 
lowica
wtedy przedmiot jest odpowiednio manipulowany
41
21.3. Zastosowania 42
21.3. Zastosowania
Zastosowania robotów [8]
 roboty przemys
lowe
+ do zgrzewania punktowego  przemys samochodowy
l
+ spawalnicze  oślepienie, gorace odpryski, zapylenie, szkodliwe wyziewy (manga-
ł
nizm); skomplikowana trajektoria ruchu robota
+ malarskie (metodał natryskowa)  trujace rozpuszczalniki, rakotwórcze barwniki,
ł ł
ha zagrożenie wybuchem i pożarem  muszał być zachowane warunki iskrobez-
las,
pieczne; programowanie robota najcześciej poprzez uczenie
ł
+ montażowe  czynność pracoch wyposażenie w uk wizyjne i dotykowe 
lonna; lady
roboty PUMA
+ do przenoszenia materia ów i za
l ladunku palet  najpopularniejsze
+ do obróbki materia ów:
l
+ obróbka plastyczna na zimno (prasy, kszta loty,
ltowanie blach) i goraco (prasy i m
ł
ok 1 200ć%C)
+ obróbka cieplna  obróbka stali, zmiana struktury materia wysokie tempera-
lu,
tury, szkodliwe wyziewy, liski kontakt z rozżarzonymi przedmiotami metalowymi
w ruchu, znaczne cieżary
ł
+ obróbka skrawaniem  obrabiarki  stwarza mniej zagrożeń; monotonia, duże
cieżary
ł
+ do obróbki wykończajacej  czyszczenie, usuwanie zadziorów, szlifowanie i pole-
ł
rowanie, tepienie krawedzi  wibracje, zapylenie, ha niebezpieczeństwo rozpad-
las,
ł ł
niecia tarczy szlifierskiej; duża sztywność robota, wysoka dok
ladność,skomplikowane
ł
trajektorie
+ laboratoryjne
+ do utylizacji i zabezpieczania odpadów
+ odlewnicze  wysokie temperatury, szkodliwe wyziewy, roztopiony metal pod wyso-
kim ciśnieniem
+ w przetwórstwie tworzyw sztucznych  wysoka temperatura, szkodliwe wyziewy
+ w przemyśle szklarskim i ceramicznym  ostre krawedzie, wysokie temperatury,
ł
wilgotność, praca 3-zmianowa w ruchu ciag
lym
ł
 roboty us (serwisowanie, naprawy, czyszczenie)  w fazie badań
lugowe
 roboty mobilne
 roboty kroczace
ł
 do prac podwodnych
 medyczne
21.4. Czujniki i sensory w robotyce 43
21.4. Czujniki i sensory w robotyce
[16]
 przemieszczenie katowe: potencjometryczne, indukcyjne (selsyny, transformatory po-
ł

lożenia katowego), zliczajace;
ł ł
 przemieszczenie liniowe: potencjometryczne, indukcyjne, różnicowe, zliczajace, opto-
ł
mechaniczne;
 predkości i przyspieszenia: tachometr, akcelerometr;
ł
 si tensometr, ciśnieniowe (pó
la: lprzewodnikowe, piezoelektryczne, metalopolimerowe,
świat
lowodowe)
 dotyk: stykowe (mikroprze aczniki, świat
l lowodowe), indukcyjne, pneumatyczne, ciśnie-
ł
niowe
 zbliżenie, lokalizacja i orientacja: ultradz
wiekowe, fotometryczne (pomiar nateżenia
ł ł
świat odbitego, przerwa strumienia świat laserowe, indukcyjne, optyczne, telewi-
la la),
zyjne, pneumatyczne, typu wasy dotyku;
ł
 identyfikacja obiektu: telewizyjne, indukcyjne, fotometryczne, ultradz
wiekowe, lase-
ł
rowe, ciśnieniowe
 temperatura: rezystancyjne, bimetaliczne, termoelementy,pirometryczne,
 rozróżnianie gazów i pary wodnej: pomiar gestości, zmian przewodności cieplnej, ab-
ł
sorpcji promieniowania podczerwonego; czujniki tlenu paramagnetyczne; hydrome-
tryczne.
Lekcja 22
Roboty przemys - c.d.
lowe
Film prezentujacy prace robotów różnego typu w różnych zastosowaniach
ł ł
44
Lekcja 23
Roboty przemys - c.d.
lowe
23.1. BHP
W trakcie projektowania zabezpieczeń należy przyjałć możliwości bezpośredniego kon-
taktu z operatorem robota w czasie programowania robota, podczas pracy robota oraz
przy konserwacji i naprawach.
Przyk sposoby podniesienia bezpieczeństwa:
ladowe
 możliwość zmniejszenia predkości ruchu osi;
ł
 uczenie robota w obecności dwóch osób  jedna odpowiedzialna za zatrzymanie robota;
 w czasie konserwacji i napraw w sposób widoczny należy od aczyć zasilanie.
l
ł
Przyczyny wypadków:
 nieprawid ruch robota przy programowaniu
lowy
 nieprawid ruch robota przy testowaniu robota
lowy
 b ad dzia innego obiektu systemu przy testowaniu jego programu
l lania
ł
 b edy przy regulacji i naprawach urzadzenia
l
ł ł
 pojawienie sie cz
lowieka w strefie roboczej robota
ł
 nieprawid ruch robota przy pracy automatycznej
lowy
 b ad pracy innego obiektu systemu przy pracy automatycznej robota
l
ł
W Szwecji w okresie 1979  1981 na sto pracujacych robotów zdarzy sie jeden wypadek
l
ł ł
rocznie.
23.2. Elastyczność systemów
Elastyczny system produkcyjny (FMS) jest zintegrowanym komputerowo kompleksem
maszyn i urzadzeń technologicznych sterowanych numerycznie, urzadzeń przemieszcza-
ł ł
nia materia ów i pomocy warsztatowych oraz automatycznych urzadzeń pomiarowych i
l
ł
diagnostycznych z minimalnał obs recznał i krótkimi czasami przezbrojeń, mogacych
lugał ł
ł
produkować dowolny wyrób należacy do określonej klasy wyrobów, w ramach swych moż-
ł
liwości oraz zgonie z wymagana kolejnościa. Elastyczność jest w
lasnościał systemu polega-
ł
jacał na latwości dostosowania sie do zmiennych zadań produkcyjnych [22].

ł ł
45
23.2. Elastyczność systemów 46
Przyczynał zmienności zadań produkcyjnych jest wystepowanie zak óceń w pracy (awa-
l
ł
rie, nieobecność pracowników), bieżaca zmiana asortymentu i programów produkcyjnych,
ł
trwa zmiana asortymentu [22].
la
Lekcja 24
24.1. Kiedy automatyzować
24.2. Zalety i wady automatyzacji i robotyzacji
47
Bibliografia
[1] PWN, 2007.
[2] J. Awrejcewicz, W. Wodzicki. Podstawy automatyki. Teoria i przyk Wydawnictwo Politechniki
lady.
Lódzkiej, Lódz
, 2001.

[3] J. Brzózka. Regulatory cyfrowe w automatyce. Mikom, Warszawa, 2002.
[4] T. Buratowski. Podstawy robotyki. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2006.
[5] R. Gessing. Podstawy automatyki. Wydawnictwo Politechniki Ślaskiej, Gliwice, 2001.
ł
[6] J. Honczarenko. Roboty przemys Elementy i zastosowanie. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
lowe.
Warszawa, 1996.
[7] J. Honczarenko. Roboty przemys Budowa i zastosowania. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
lowe.
Warszawa, 2004.
[8] A. Kaczmarczyk. Roboty przemys lat osiemdziesiatych. Wydawnictwa Komunikacji i Laczności,
lowe
ł ł
Warszawa, 1984.
[9] T. Kaczorek, A. Dzieliński, W. Dabrowski, R. Lopatka. Podstawy teorii sterowania. Wydawnictwo

ł
Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2005.
[10] J. Kasprzyk. Programowanie sterowników przemys Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, War-
lowych.
szawa, 2006.
[11] R. Kaula. Podstawy automatyki. Wydawnictwo Politechniki Ślaskiej, Gliwice, 2005.
ł
[12] J. Kostro. Elementy, urzadzenia i uk automatyki. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, War-
lady
ł
szawa, 1998.
[13] K. Koz P. Dutkiewicz, W. Wróblewski. Planowanie zadań i programowanie robotów. Wydaw-
lowski,
nictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1999.
[14] J. Kwaśniewski. Programowalne serowniki przemys w systemach sterowania. Janusz Kwaśniew-
lowe
ski, Kraków, 1999.
[15] J. Mazurek, H. Vogt, W. Żydanowicz. Podstawy automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki War-
szawskiej, Warszawa, 2002.
[16] A. Morecki, J. Knapczyk. Podstawy robotyki. Teoria i elementy manipulatorów i robotów. Wydaw-
nictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, wydanie 2, 1999.
[17] M. Olszewski. Manipulatory i roboty przemys Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa,
lowe.
wydanie 2, 1992.
[18] A. V. Oppenheim. Cyfrowe przetwarzanie sygna ów. WK Warszawa, 1979.
l L,
[19] T. Tadeusiewicz. Modelowanie komputerowe i obliczenia wspó ladów
lrzednościowych uk automatyzacji.
ł
Uczelniane Wydawnictwo Naukowo Dydaktyczne, Kraków, 2004.
[20] A. Urbaniak. Podstawy automatyki. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2001.
[21] W. Zamojski. Teoria i technika niezawodności. Politechnika Wroc Wroc 1979.
lawska, law,
[22] R. Zdanowicz. Podstawy robotyki. Wydawnictwo Politechniki Ślaskiej, Gliwice, 2001.
ł
48