VODENJE TRANSPORTNEGA SISTEMA BOSCH TS1 S … · 2.1 Vrste transportnih naprav za notranji transport Zaradi raznolikosti delovnih operacij, vrste transportiranega blaga in oblike

VODENJE TRANSPORTNEGA SISTEMA

BOSCH TS1 S PROGRAMSKIM PAKETOM

MATLAB/SIMULINK

Maribor,

Andrej Fekonja



MATLAB/SIMULINK

Diplomsko delo

Maribor, september 2011



I

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa

VODENJE TRANSPORTNEGA SISTEMA BOSCH TS1 S PROGRAMSKIM PAKETOM MATLAB/SIMULINK

Študent: Andrej Fekonja

Študijski program: UN Mehatronika

Smer: /

Mentor(ica): izred. prof. dr. Aleš Hace

Somentor(ica): doc. dr. Uroš Župerl

Maribor, september 2011

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izred. prof. dr. Alešu Haceju

za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Prav tako se zahvaljujem somentorju doc. dr. Urošu

Župerlu.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij.

IV

VODENJE TRANSPORTNEGA SISTEMA BOSCH TS1 S

PROGRAMSKIM PAKETOM MATLAB/SIMULINK

Ključne besede: transportni sistem, Bosch TS1, krmiljenje, Matlab/Simulink, Petrijeva mreža, snovanje vodenja s pomočjo modela, VRML UDK: 681.5.01(043.2)

Povzetek

V sodobnem industrijskem okolju se vse bolj uveljavljajo fleksibilni proizvodni procesi,

katerih prednost je predvsem hitra prilagoditev novemu izdelku ob minimalnih spremembah

konfiguracije proizvodne linije. Hkrati pa se pojavi tudi slabost, kajti programiranje

manipulatorjev in ostalih strojev je časovno zahtevno in predstavlja izpad proizvodnje, kar

povzroča izgube. Kot ena izmed rešitev za obstoječi problem se je izkazalo simulacijsko okolje

v katerem se lahko načrtuje in simulira vodenje, še preden bo prišlo do preureditve

proizvodne linije in s tem preprogramiranja posameznih strojev. V diplomskem delu je

predstavljeno načrtovanje programske opreme, ki omogoča krmiljenje, diagnosticiranje in

simulacijo transportnega sistema Bosch TS1.

V

CONTROL OF BOSCH TS1 TRANSPORT SYSTEM WITH THE

MATLAB/SIMULINK SOFTWARE PACKAGE

Keywords: transport line, Bosch TS1, control, Matlab/Simulink, Petri net, model based design, VRML UDK: 681.5.01(043.2)

Abstract

In the modern industrial environment, flexible manufacturing processes are being rapidly

introduced. Their advantage is quick adaptability to the new product with minimal

configuration modifications of the production line. At the same time, a weakness occurs

because programming of manipulators and other software is time consuming and means

production halt and, consequently, loss. One of the solutions for this problem has proven to

be a simulation environment where managing can be designed and simulated before the

rearrangement of the production line and, with this, before reprogramming of individual

machines will occur. This diploma presents designing of software which enables controlling,

diagnosing and simulation of the Bosch TS1 transport system.

VI

VSEBINA

1 UVOD ............................................................................................................................. 1

2 TRANSPORTNE NAPRAVE ZA NOTRANJI TRANSPORT ................................ 2

2.1 Vrste transportnih naprav za notranji transport ........................................................ 2

2.2 Koncepti nadzora transportnih naprav ..................................................................... 3

2.2.1 Centralizirani nadzor ............................................................................................ 3

2.2.2 Hierarhični nadzor ................................................................................................ 4

2.2.3 Decentralizirani nadzor ......................................................................................... 4

2.3 Struktura nadzornih sistemov ................................................................................... 4

2.3.1 Trdo ožičeno krmilje (relejska logika) ................................................................. 4

2.3.2 Programibilni logični krmilniki (PLK) ................................................................. 5

2.3.3 Industrijski računalnik (IPC) ................................................................................ 5

3 SNOVANJE VODENJA S POMOČJO MODELA (MBD - MODEL BASED DESIGN) ......................................................................................................................... 6

3.1 Razvoj in namen snovanja vodenja s pomočjo modela (MBD – model based design) ................................................................................................................................ 6

4. TRANSPORTNI SISTEM BOSCH TS1 ..................................................................... 8

4.1 Zasnova transportnega sistema ................................................................................. 8

4.2 Povezava programske opreme z realnim transportnim trakom .............................. 10

5 NAČRTOVANJE PROGRAMSKE OPREME ZA SIMULACIJO, KRMILJENJE IN DIAGNOSTIKO TRANSPORTNEGA SISTEMA ....................... 12

5.1 Petrijeve mreže ...................................................................................................... 14

5.1.1 Petrijev graf ........................................................................................................ 15

5.1.2 Matrični zapis navadnih Petrijevih mrež ............................................................ 18

6 MODEL TRANSPORTNEGA SISTEMA ................................................................ 22

6.1 Palete ...................................................................................................................... 23

6.1.1 Končna stikala .................................................................................................... 24

6.1.2 Diskretni sekvenčni algoritem zasnovan s Petrijevo mrežo ............................... 26

6.1.3 Blokovne sheme proženja prog na podlagi trenutnega vektorja stanja .............. 31

6.1.4 Simulacijska shema za pogojno ustavljanje palet ............................................... 31

6.1.5 Proga ................................................................................................................... 32

6.2 Aktuatorji in signalizacija ...................................................................................... 35

VII

6.3 Petrijev krmilnik za vodenje transportnega sistema ............................................... 37

6.4 Simulacijska shema za detekcijo zasedenosti vseh vrat ......................................... 41

6.5 Časovnik odprtih vrat ............................................................................................. 42

6.6 Senzorji delovnih postaj ......................................................................................... 43

6.7 Povezava simulacijske sheme transportnega traka s PLK-jem .............................. 44

6.8 Virtualni osciloskop ............................................................................................... 46

7. VRML MODEL TEKOČEGA TRAKA ................................................................... 47

7.1 Izdelava modela transportnega traka v programskem orodju SolidWorks ............ 47

7.2 Generiranje in urejanje modela transportnega traka zapisanega v VRML jeziku . 52

7.2.1 Generiranje .wrl kode 3D modela transportnega traka ........................................... 52

7.2.2 Združevanje elementov v celoto in poimenovanje ............................................. 53

5.2.3 Pozicioniranje elementov v V-Realm Builder-ju ............................................... 53

7.2.4 Povezava VRML modela transportnega traka s simulacijsko shemo ................. 55

8. Rezultati ........................................................................................................................ 57

9. Sklep .............................................................................................................................. 61

10. VIRI, LITERATURA .................................................................................................. 62

11. PRILOGE ..................................................................................................................... 63

11.1 Priložena zgoščenka ........................................................................................... 72

11.2 Seznam slik ......................................................................................................... 73

11.3 Seznam tabel ....................................................................................................... 75

11.4 Naslov študenta ................................................................................................... 76

11.5 Kratek življenjepis .............................................................................................. 76

VIII

UPORABLJENE KRATICE

PLK - Programibilni Logični Krmilnik

VRML - Virtual Reality Modeling Language

MBD - Model Based Design

IPC – Industrial Personal Computer

CPE - Central Processing Unit

Vodenje Bosch TS1 z Matlab/Simulink-om Stran 1

1 UVOD

Sodobno industrijsko okolje predstavlja kompleksni sistem, med seboj povezanih naprav-

strojev, ki so vključeni v fleksibilne proizvodne procese in zahtevajo usklajeno delovanje.

Pri tem se pojavi tudi potreba po transportu obdelovancev, kar pomeni vključitev

fleksibilnega transportnega sistema, ki bo omogočal visoko stopnjo prilagodljivosti tako v

zmožnosti transporta obdelovancev različnih dimenzij, oblik in materialov kot v načinu

vodenja, ki zajema različne hitrosti transporta, različne cikle delovanja glede na trenutni

proizvodni proces ter povezavo z robotizirano robotsko celico. Sodobni transportni sistemi

so opremljeni s PLK-ji (Programirljiv Logični Krmilnik), ki omogočajo veliko

fleksibilnost vodenja, vendar pa se pri postavitvi transportnih sistemov praviloma vedno

pojavijo potrebe po odpravi napak in optimizaciji, kar podaljša izpad proizvodnje in

povzroča dodatne izgube. Zaradi že naštetih težav je torej smiselno razviti programsko

opremo, ki bo omogočala osnovno načrtovanje (simulacijo), dejansko vodenje in nadzor

transportnega sistema, kar je tudi namen te diplomske naloge. Programska oprema bo

zgrajena v programskem paketu Matlab/Simulink, povezanim z OPC strežnikom, ki bo

omogočal komunikacijo s PLK-jem - realnim transportnim trakom Bosch TS1. Stanje

posameznih elemetov na realnem transportnem sistemu bo mogoče razbrati iz dejanskega

položaja elementov in barvne signalizacije na 3D modelu zgrajenega na osnovi VRML-

jezika, povezanega s simulacijsko shemo v programu Simulink.

Diplomska naloga je sestavljena iz enajstih poglavij. Po uvodu sledi drugo poglavje, v

katerem je podrobneje predstavljeno področje transportnih naprav in konceptov nadzora, ki

jih je mogoče zaslediti v industrijskem okolju. V tretjem poglavju je opisana MBD metoda

načrtovanja vodenja in njene prednosti. V četrtem poglavju sledi podrobna predstavitev

izvedbe transportnega traka Bosch TS1 in njegovih specifikacij, na katerega se nanaša vsa

programska oprema. V petem poglavju je opisano delovanje programske opreme v

različnih načinih, hkrati pa je predstavljena teorija Petrijevih mrež. V šestem poglavju je

opisana izdelava simulacijske sheme modela transportnega traka ter pomen posameznih

sklopov v simulacijski shemi. Podrobneje je opisan tudi krmilni algoritem - Petrijev

krmilnik namenjen vodenju transportnega sistema. V sedmem poglavju je opisana izdelava

VRML modela transportnega traku. Predstavljen je celoten postopek od 3D modeliranja v

programskem orodju Solidworks do urejanja .wrl kode in povezave le te s simulacijsko

shemo preko bloka VR Sink.


2 TRANSPORTNE NAPRAVE ZA NOTRANJI TRANSPORT

Transportne naprave za notranji transport služijo transportiranju materiala, polizdelkov in

izdelkov znotraj proizvodnih procesov oziroma med posameznimi delovnimi operacijami

ter med delovno operacijo in skladiščem. Tok transportiranega materiala je odvisen od

tehnološkega postopka.

2.1 Vrste transportnih naprav za notranji transport

Zaradi raznolikosti delovnih operacij, vrste transportiranega blaga in oblike prostora se

pojavljajo različne izvedbe transportnih naprav (slika 2.1).

TRANSPORTNE NAPRAVE

Delovanje s prekinitvami Delovanje brez prekinitev

(kontinuirano)

TRANSPORTERJI BREZ

VLEČNEGA ELEMENTA

- Istočasno

delovni in

mrtvi gib

- Večja

zmogljivost

TRANSPORTERJI Z

NESKONČNIM

VLEČNIM ELEMENTOM

- polžasti transporterji - transporterji z valjčki - transporterji z nihalnim žlebom - zračne drče - pnevmatski transporterji - hidravlični transporterji

- tračni transporterji - verižni transporterji s ploščicami - verižni transporterji s strgali - verižni transporterji s korci - elevatorji s korci - elevatorji s prijemali - krožni transporterji

Slika 2.1: Razvrstitev transportnih naprav


Pomembna dejavnika v proizvodnem procesu sta tudi zmogljivost in fleksibilnost, ki imata

pomemben vpliv na obratovanje proizvodnega procesa in njegovo učinkovitost (slika 2.2).

Slika 2.2: Zmogljivost in fleksibilnost posameznih transportnih naprav

2.2 Koncepti nadzora transportnih naprav

2.2.1 Centralizirani nadzor

Značilnost tega nadzora je osrednja neodvisna krmilna naprava, ki sprejema vhodne

signale iz senzorjev in izvaja krmilne funkcije preko izhodov. Takšna naprava je lahko

PLK (programirljiv logični krmilnik) ali industrijski PC. Centralizirani nadzor se uporablja

v aplikacijah, ki ne zahtevajo zelo velike zmogljivosti (hitrosti procesiranja) krmilnika ali

pa v aplikacijah kjer ne pride do pretirane škode ob okvari krmilnika. [1]


2.2.2 Hierarhični nadzor

Podobno kot centralizirani nadzor ima tudi hierarhični nadzor osrednjo krmilno napravo, ki

pa lahko ob preobremenjenosti posreduje naloge več krmilnikom, ki opravijo nalogo,

dodeljeno od osrednje krmilne naprave. Takšen nadzor lahko uporabimo pri

kompleksnejših sistemih, saj se obremenitev razdeli na več krmilnih enot. [2]

2.2.3 Decentralizirani nadzor

Sestavljen je iz več krmilnih enot, ki vedno med seboj komunicirajo in imajo enako

stopnjo prioritete. Nadzor je zgrajen na osnovi modularnega principa, kar enako kot pri

hierhaičnem nadzoru omogoča porazdelitev obremenitve vendar hkrati omogoča ob

morebitnem izpadu katere izmed krmilnih enot nemoteno delovanje, pri tem se zmanjša

samo zmogljivost in ne izpad celotnega sistema kot pri centraliziranem in v nekaterih

primerih tudi v hirerhaičnem nadzoru. Prednost tega koncepta je nemoteno delovanje ob

morebitnem servisiranju na sistemu. [1]

2.3 Struktura nadzornih sistemov

2.3.1 Trdo ožičeno krmilje (relejska logika)

Logično krmilje je sestavljeno iz fizično povezanih elektronskih elementov v nekaterih

primerih tudi iz pnevmatskih in hidravličnih komponent, kar daje krmilju visoko stopnjo

zanesljivosti in odpornosti na različne motilne dejavnike. Zaradi trdo ožičene zasnove

krmilja so poznejše spremebe v krmilju zelo otežkočene saj so potrebne fizične

spremembe v krmilju. Trdo ožičena krmilja so se uporabljala pred prihodom PLK

krmilnikov, v sodobnem času pa so jih nadomestili PLK krmilniki in še jih srečamo samo v

napravah, ki zahtevajo zanesljivost in hitrost.


2.3.2 Programibilni logični krmilniki (PLK)

Najpogosteje uporabljeni krmilniki so PLK krmilniki, njihova prednost je predvsem:

- fleksibilnost (enostavna prilagoditev programa novemu sistemu)

- kompaktna zgradba

- odpornost na različne vplive okolice (vlaga, prah...)

- enostavnost programiranja

- modularna zgradba

- nizki stroški

PLK lahko programiramo z osebnim računalnikom preko povezave RS-232, ki ima

nameščen uporabniški vmesnik ali pa program vnesemo ročno preko tipk in zaslona na

ročnem programatorju. Značilnost PLK-jev je tudi ciklično delovanje pri tem znaša čas

enega cikla 1-50 ms.

2.3.3 Industrijski računalnik (IPC)

Zaradi nizkih cen in naraščajoče zmogljivosti so se osebni računalniki pričeli pojavljati

tudi v industrijskem okolju kot krmilniki v zahtevnih sistemih, pri tem je njihova zgradba

prirejena industrijskemu okolju (zaščita proti vodi, prahu, udarcem, itd.). Branje in

krmiljenje digitalnih oziroma analognih vhodov ter izhodov lahko poteka preko serijske

povezave oziroma razširitvene kartice, ki omogoča različne vrste in število vodil, odvisno

od potreb aplikacije v katero je vgrajen industrijski računalnik. Pomembna prednost

industrijskega računalnika je tudi večopravilnost ali multitasking, kar pomeni, da CPE

izvaja več nalog zaporedoma, oziroma med njimi preskakuje, kar da daje občutek, da vse

naloge opravlja hkrati. [3]


3 SNOVANJE VODENJA S POMOČJO MODELA (MBD - MODEL BASED DESIGN)

Snovanje vodenja s pomočjo modela (ang. Model-based design) je postopek načrtovanja

programske opreme – vodenja sistemov, pri katerem se v fazi razvoja realni sistemi -

dogodki, potrebni za testiranje nadomestijo z matematičnimi simulacijskimi modeli.

Optimizirana programska oprema se nato uporabi v realnih sistemih. Glavne prednosti

modelno osnovanega načrtovanja so:

• nižji stroški razvoja - realni sistemi se nadomestijo s simuliranimi v simulaciji

• krajši čas razvoja - zmanjšuje stroške razvoja in povečuje konkurenčnost podjetja.

• večja varnost pri razvoju - zaradi odpravljenih napak v fazi simuliranja je veliko manjša možnost, da se pri implementaciji realnega sistema pojavijo napake.

3.1 Razvoj in namen snovanja vodenja s pomočjo modela (MBD – model based design)

Uporaba snovanja vodenja s pomočjo modela se je v zadnjih letih zelo povečala pri tem

ima pomembno vlogo tudi uporaba objektno orientiranega programiranja, ki je zamenjalo

zamudne klasične metode programiranja. Prednost uporabe objektno orientiranega

programiranje se pokaže predvsem pri načrtovanju vodenja kompleksnejših sistemov s

preglednejšo obliko programa (razdeljen na posamezne ločene bloke – podsisteme) in z

avtomatskim generiranjem kode. Pri MBD metodi načrtovanja se uporabljajo simulacijska

okolja v programski obliki zgrajena na osnovi matematičnih modelov lahko pa se v

simulacijsko okolje vključi tudi strojna oprema, ta postopek imenujemo HIL (Hardware In

the Loop). Prednost vključitve strojne opreme v simulacijsko okolje je večja natančnost

simulacije saj je v matematičnih modelih skoraj nemogoče upoštevati popolnoma vse

parametre, ki vplivajo na obnašanje modela in s tem na obnašanje celotnega simulacijskega

okolja.


Metoda MBD se vedno bolj uveljavlja na področju načrtovanja sistemov vodenja v

industrijskem okolju, predvsem pri načrtovanju prilagodljivih proizvodnih procesov v

katere so vključene tudi robotske celice.

Proizvajalci robotov zato ponujajo tudi programsko opremo v kateri se lahko izvede

simulacija proizvodnega procesa oziroma se simulira celotni krmilni program robota in se

nato prenese na realni robot. Posledično ni potrebno ročno programiranje v realnem

proizvodnem procesu. Načrtovanje z uporabo MBD temelji na posameznih fazah

prikazanih na sliki 3.1, ki omogočajo, da je metoda hitra in unčikovita.

Slika 3.1: Faze MBD metode načrtovanja


4. TRANSPORTNI SISTEM BOSCH TS1

4.1 Zasnova transportnega sistema

Transportni trak Bosch TS1 je namenjen ročni in avtomatski montaži elektronskih in

elektromehanskih elementov na industrijskih področjih kot je avtomobilska industrija,

računalniška industrija in biomedicina. Zgrajen je iz aluminijastih profilov na osnovi

modularnega principa, kar omogoča enostavno nadgradnjo že obstoječega transportnega

sistema. V tabeli 1 so navedeni podatki za transportni trak na katerega se nanaša diplomsko

delo.

Tabela 1: Karakteristike transportnega traka Bosch TS1

Proizvajalec in tip transportnega sistema

Bosch TS1

Vrsta transportnega sistema Tračni transporter (2 traka)

Dimenzija palet 120 × 120 ��

Max. obremenitev palete > 3

Nosilnost posameznega modula s pogonom

> 80

Zgradba transportnega traku modularna

Število palet 5

Število vrat 5

Število položajnih enot 2


Obratovalni tlak pnevmatičnih komponent

4 − 6 ��

Max. hitrost palet 18 �/��

Omenjeni tekoči trak na sliki 4.1 je postavljen v laboratoriju za industrijsko robotiko med

dvema robotiziranima celicama, zato ima vgrajeni dve položajni enoti, ki paleti fiksirata,

da se med delovnima operacijama robotov ne premikata pred tem se sprožijo vrata, ki

palete zaustavijo, da ne pride do zgostitve.

Slika 4.1: Položaj vrat in položajnih enot - delovnih postaj

Položajni

enoti

(delovne

postaje)

Vrata


Na položajih vrat so vgrajeni induktivni senzorji prisotnosti, kateri detektirajo ali je paleta

prisotna na položaju vrat. Premikanje palet omogočata trakova, ki ju poganja elektromotor,

hitrost vrtenja elektromotorja pa je mogoče spreminjati brezstopenjsko preko frekvenčnega

pretvornika vgrajenega v krmilni omarici. V krmilni omarici so še vgrajeni napajalnik,

PLK krmilnik, varovalke in vtičnice. Na naslednji sliki 4.2 so prikazani položaji

posameznih sestavnih elementov na modelu transportnega traka.

Slika 4.2: Sestavni elementi transportnega traka

4.2 Povezava programske opreme z realnim transportnim trakom

Pred načrtovanjem programske opreme je bilo potrebno najprej podrobneje preučiti

povezave in funkcionalnost vseh ključnih elementov transportnega sistema (slika 4.3), kar

je pripomoglo k boljši predstavitvi delovanja celotnega transportnega sistema. V fazi

analize smo tako podrobneje preučili naslednje elemente:


• Transportni trak (zagon, delovanje senzorike, fizična zgradba)

• OPC strežnik (branje/pisanje vhodov in izhodov na PLK)

• Matlab/Simulink (povezava z OPC strežnikom in VRML modelom)

• VRML jezik (izdelava VRML modela)

Slika 4.3: Povezava programske opreme s transportnim sistemom


5 NAČRTOVANJE PROGRAMSKE OPREME ZA SIMULACIJO, KRMILJENJE IN DIAGNOSTIKO TRANSPORTNEGA SISTEMA

V tem poglavju je opisano in prikazano delovanje programske opreme v vseh treh načinih

(simulacija, krmiljenje-vodenje in diagnostika), podrobneje pa je tudi predstavljena teorija

Petrijevih mrež. Za krmilni algoritem – Petrijev krmilnik, ki temelji na principu Petrijevih

mrež smo se odločili zaradi dogodkovnega načina delovanja transportnega sistema, hkrati

pa so Petrijeve mreže med najpogosteje uporabljenimi orodji za obravnavo dogodkovnih

sistemov. [6], [5] Na naslednjih slikah so v obliki shem prikazani različni načini delovanja

programske opreme.

Osnovno načrtovanje vodenja poteka v simulacijskem okolju (slika 5.1), pri tem se vse

povratne informacije nanašajo na model transportnega sistema, krmilni program pa je

zapisan v obliki matričnega zapisa Petrijeve mreže.

Slika 5.1: Shema delovanja programske opreme v načinu simulacije

Kadar uporabljamo programsko opremo v načinu krmiljenja, torej Petrijev krmilnik krmili

realni transportni sistem, pridobivamo povratne informacije iz realnega transportnega

sistema.


S takšnim načinom delovanja programske opreme preverimo ali so se procesi, ki bi se

morali izvesti tudi izvedli. Na sliki 5.2 je s shemo prikazano delovanje programske opreme

v načinu krmiljenja-vodenja.

Slika 5.2: Shema delovanja programske opreme v načinu krmiljenja - vodenja Programska oprema omogoča delovanje v načinu diagnostike (slika 5.3), kadar želimo

analizirati delovanje transportnega sistema. V omenjenem načinu je realni transportni

sistem povezan s programsko opremo, ki stanje realnega transportnega sistema prikazuje z

VRML modelom in virtualnim osciloskopom.

Slika 5.3: Shema delovanja programske opreme v načinu diagnostike


5.1 Petrijeve mreže Petrijeve mreže, ki so dobile ime po izumitelju Carlu Adamsu Petriju predstavljajo

formalno matematično in grafično orodje za modeliranje, formalno analizo, načrtovanje in

verifikacijo diskretnih sistemov. Zapišemo lahko, da je Petrijeva mreža � urejen četvorček:

� = (�, �, �, �), (5.1)

Kjer sta � in �:

� = �� , �! … , �#$, � ≥ 0, končna množica mest (places)

� = �& , &! … , &#$, � ≥ 0, končna množica prehodov (transitions)

�: � → �) Vhodna funkcija � je preslikava prehoda &* v množico mest �(&*), ki jih

imenujemo vhodna mesta za prehod &* . �: � → �) Izhodna funkcija � je preslikava prehoda &* v množico mest O(&*), ki jih

imenujemo izhodna mesta za prehod &* .

Petrijeva mreža ima naslednje lastnosti:

- Število vhodnih mest �* za prehod &+ je število elementov �* v posplošeni

množici �,&+-

#(�*, �(&+))

- Število izhodnih mest �* za prehod &+ je število elementov �* v poslplošeni

množici �(&+)

#(�*, �(&+))


- Mesto �* je vhodno mesto za prehod &+, če velja:

�* ∈ �(&+)

- Mesto �* je izhodno mesto za prehod &+, če velja:

�* ∈ �(&+)

5.1.1 Petrijev graf Petrijevo mrežo lahko predstavimo s Petrijevim grafom, sestavljenim iz naslednjih elementov:

- Mesta, ki ustrezajo mestom � v Petrijevi mreži in jih označujemo s krogom

- Prehajanja, ki ustrezajo prehodom & v Petrijevi mreži in jih označujemo s črto ali pravokotnikom

- Usmerjene povezave, ki ustrezajo vhodnim in izhodnim funkcijam Petrijeve mreže in jih označujemo s puščico

Petrijev graf, ki ponazarja Petrijevo mrežo v grafični obliki je bipartitni usmerjen multigraf 0 = (1, 2), pri tem je 1 = �3 , 3!, … , 34$ in 2 = �� , �!, … , �5$ posplošena množica usmerjenih povezav �* = (3+ , 36) ∈ 1. Množica 1 je 1 = � ∪ � in za vsako usmerjeno

povezavo �* ∈ 2 velja: �* = (3+ , 36), kjer je 3+ ∈ � in 36 ∈ � ali 3+ ∈ � in 36 ∈ �.

Definirajmo 1 = � ∪ �. 2 je posplošena množica usmerjenih povezav, tako za vsak �* ∈ � in &+ ∈ � velja:

#((�*, &+), 2) = #(�*, �(&+)) (5.2)

#((&+ , �*), 2) = #(�*, �(&+)) (5.3)

V tem primeru je Petrijev graf 0(1, 2) ekvivalenten Petrijevi mreži � = (�, �, �, �). Z označitvijo (8) dodelimo mestom v Petrijevi mreži poljubno število žetonov (tokens), ki spadajo med osnovne elemente Petrijeve mreže in jo lahko zato razširjeno zapišemo kot petorko:


� = (�, �, �, �, 8) (5.4)

Pri tem funkcija 8 priredi mestom � pozitivna cela števila ℕ: 8: � → ℕ

Označevanje lahko predstavimo tudi z označitvenim vektorjem:

8 = (8 , 8!, … , 8#), � = |�| (5.5) Pri izvajanju Petrijeve mreže se žetoni selijo iz prostora v prostor, kadar je prehod omogočen in ko vžge (transition fire), pri tem se žetoni prenesejo iz vhodnega prostora v izhodni prostor. Število žetonov se lahko pri izvajanju Petrijeve mreže spreminja, izvajanje pa poteka dokler je možen vžig vsaj pri enem prehodu. Prehod je omogočen takrat, kadar je v vsakem njegovem vhodnem mestu najmanj toliko žetonov, kolikor je povezav od mesta do prehoda. Pogoj za vžig mesta je torej:

8(�*) ≥ #(�*, �(&+)), �* ∈ � (5.6)

Po vžigu prehoda &+ preide označitveni vektor 8 v 8′, število žetonov pri mestu �*, pa se

spremeni po naslednjem obrazcu:

8<(�*) = 8(�*) − #(�*, �(&+)) + #(�*, �(&+)) (5.7)

V nadaljevanju je prikazan primer izvajanja Petrijeve mreže:

8 = (1,0,0,0,1)

�

�> �!

�? �@

&

&! &>

Vžig &


8 = (0,1,1,0,1) (5.8) 8 (�!) = 8(�!) − #,�!, �(& )- + #,�!, �(& )- = 0 − 0 + 1 = 1 (5.9)

8 (�>) = 8(�>) − #,�>, �(& )- + #,�>, �(& )- = 0 − 0 + 1 = 1 (5.10)

8! = (0,0,1,1,0) (5.11) 8!(�?) = 8(�?) − #,�?, �(&!)- + #,�?, �(&!)- = 0 − 0 + 1 = 1 (5.12)

Vžig &!

Vžig &>


8> = (0,0,0,1,1) (5.13)

8>(�@) = 8(�@) − #,�@, �(&>)- + #,�@, �(&>)- = 0 − 0 + 1 = 1 (5.14)

5.1.2 Matrični zapis navadnih Petrijevih mrež

Strukturo Petrijevih mrež oziroma tok žetonov lahko opišemo tudi z matrikami in vektorji.

Matrika pogojev (pre-condition matrix) F predstavlja povezave med prehodi in vhodnimi

prostori. Kadar je določen prehod povezan z določenim vhodnim prostorom, zavzame

ustrezen člen v matriki F vrednost 1 in 0, kadar določen prehod ni povezan z določenim

vhodnim prostorom. V matriki F vrstice predstavljajo določene prehode in stolpci določene

prostore.

� �! �>

A = B0 1 11 0 11 0 1C & &!&>

A(�, D) = E01F (5.15)

Matrika posledic (post-condition matrix) S predstavlja povezave med prehodi in izhodnimi

prostori. Kadar je določen prehod povezan z določenim izhodnim prostorom, zavzame

ustrezen člen v matriki vrednost 1 in 0, kadar določen prehod ni povezan z določenim

izhodnim prostorom. V matriki S vrstice predstavljajo določene prostore in stolpci

določene prehode.


& &! &>

G = B0 1 00 1 11 0 1C � �!�> G(�, D) = E01F (5.16)

Spodaj sta zapisana primera matrike pogojev in matrike posledic Petrijeve mreže prikazane

na sliki 5.4.

� �! �> �? �@

A = B1 0 0 0 00 1 0 0 10 0 1 0 0C & &!&> (5.17)

& &! &> G =

HIIIJ0 0 01 0 01 0 00 0 00 1 1KL

LLM � �!�>�?�@

(5.18)

Slika 5.4: Petrijeva mreža


Incidenčna matrika M kaže odnos med matriko posledic S in matriko pogojev F.

NO = G − AO (5.19)

Enačba prehajanja stanj (5.20) nam pove, da se po pojavu -tega dogodka P(), trenutno

stanje sistema �() spremeni v novo stanje �( + 1).

�( + 1) = �() + NOP() (5.20)

Vektor P() (5.21) opisuje množico dogodkov oz. proženje tranzicij v odvisnosti od

matrike pogojev F, trenutnega stanja sistema �() in trenutnega stanja vhodov u v sistem.

Dogodek se lako izvede ali se ne izvede zato vektor P() zavzame vrednosti 0 ali 1. [4]

P() = ,AQ ⊕ �()-&T; P() = VP , P! … P#W; P* = E01F (5.21)

Vektor trenutnega stanja �() pomeni stanje sistema po pojavu ( − 1)-tiga dogodka P() in prav tako zavzema vrednosti 0 ali 1.

�() = V� , �! … �#W; �* = E01F (5.22)

Vhodni vektor T predstavlja vektor zunanjih vhodov za vžig prehodov.

T = VT , T! … TXW; T* = E01F (5.23)

Na sliki 5.5 je prikazana Petrijeva mreža z označenimi zunanjimi vhodi.


T = VT , T!, T>W (5.24)

Slika 5.5: Petrijeva mreža


6 MODEL TRANSPORTNEGA SISTEMA

V sledečem poglavju bo opisana izdelava modela transportnega traka v programskem

paketu Matlab/Simulink. Podrobneje bodo opisani posamezni sklopi transportnega traka,

njihova vloga in zgradba - delovanje njihovih simulacijskih shem. Sklopi transportnega

traka predstavljajo elemente realnega transportnega traka, kot so palete, aktuatorji vrat in

delovnih postaj, nekateri sklopi pa predstavljajo elemente, ki nimajo fizičnega pomena kot

je npr. programska koda shranjena v PLK-ju v nadaljevanju predstavljena s Petrijevim

krmilnikom, pa vendar so ključnega pomena pri delovanju transportnega traka. Sklopi, ki

predstavljajo elemente realnega transportnega sistema so bili izdelani izključno za potrebe

VRML modela transportnega traka. Naslednja slika 6.1 prikazuje strukturo simulacijske

sheme transportnega traka, sestavljeno iz posameznih sklopov. Na sliki so smeri poteka

signalov prikazane z usmerjenimi povezavami med sklopi, aktivne skupine sklopov pri

določenem načinu delovanja, pa so prikazane z načinom barvnih krogov.

Slika 6.1: Shema modela transportnega traka

Modeli aktivni v načinu simulacije

Modeli aktivni v načinu krmiljenja

Modeli aktivni v načinu diagnostike


Simulacijsko shemo transportnega traka sestavljajo naslednji sklopi:

− Petrijev krmilnik

− VRML model transportnega traka

− Palete

− Vrata

− Delovni postaji

− Barvna signalizacija vrat

− Barvna signalizacija delovnih postaj

− Virtualna končna stikala

− Detektor prisotnosti vseh vrat

− Časovnik odprtih vrat

− Senzorja prisotnosti palet na delovnih postajah

− Konzola

− Virtualni osciloskop

− Blokovne sheme (PLK) namenjene komunikaciji simulacijske sheme s PLK-jem na realnem transportnem sistemu

6.1 Palete

Sklop Palete (slika 6.2) je sestavljen iz blokovnih shem posameznih palet, ki simulirajo

gibanje realnih palet. Blokovna shema posamezne palete je sestavljena iz petih glavnih

medseboj odvisnih sklopov, prikazanih na sliki 6.3. Prvi sklop blokov določajo končna

stikala, njihov princip delovanja je zelo podoben principu delovanja realnih končnih stikal

kar pomeni, da je njihova naloga detekcija palet na koncu posameznega segmenta proge.

Naslednji sklop predstavlja diskretni sekvenčni krmilnik zasnovan na osnovi Petrijevih

mrež, kateri določa pravilno zaporedje proženja segmentov prog. Sledi sklop blokov, ki

berejo vektor trenutnega stanja in na osnovi tega aktivirajo določeno progo. Naslednji

sklop blokov preverja položaj palete in glede na stanje določenih vrat model palete ustavi

ali pa mu omogoči nadaljevanje gibanja. Zadnji sklop sestavljajo simulacijske sheme prog,

ki določajo način gibanja in položaj palete na posamezni progi. Kot celota tvorijo celotno

progo po kateri potuje model palete.


Slika 6.2: Sklop Palete

Slika 6.3: Glavni sklopi posamezne palete

6.1.1 Končna stikala Na sliki 6.4 označeni bloki simulirajo delovanje končnih stikal, hkrati pa kot skupek

posameznih virtualnih končnih stikal določajo vhodni vektor v Petrijevi mreži diskretnega

sekvenčnega algoritma, opisanega v naslednjem poglavju.

Delovanje je zelo preprosto in sicer vsak od blokov primerja vrednosti položaja palete na

določeni progi z vrednostjo določeno v bloku.

PALETA 1:

- Proga 1 - Proga 2 - Proga 3 - Proga 4 - Proga 5 - Proga 6 - Proga 7 - Proga 8 - Proga 9

PALETA 2:


PALETA 3:


PALETA 4:


PALETA 5:



Vrednost določena v bloku predstavlja konec posamezne proge. Izhodne vrednosti blokov,

ki so v diskretni obliki so nato povezane z diskretnim sekvenčnim algoritmom zasnovanim

s Petrijevo mrežo, kjer določajo vhodni vektor v shemi Petrijeve mreže.

Uporabljen način določanja vhodnega vektorja s končnimi stikali je bil uporabljen

predvsem iz razloga, ker z omenjenim načinom lahko dosežemo proženje prehoda v

Petrijevi mreži samo takrat, ko se paleta nahaja na koncu predhodne proge. Proženje

prehoda v Petrijevi mreži diskretnega sekvenčnega algoritma pomeni prehod palete na

naslednjo progo. Podrobneje je diskretni sekvenčni algoritem zasnovan s Petrijevo mrežo

opisan v naslednjem poglavju 6.1.2.

Slika 6.4: Modeli končnih stikal

Virtualna končna stikala tvorijo vhodni vektor u


6.1.2 Diskretni sekvenčni algoritem zasnovan s Petrijevo mrežo

Proga palet na transportnem traku je sestavljena iz translacijskega in rotacijskega gibanja

kot prikazuje slika 6.5, pri tem smo zaradi načina gibanja, položaja vrat in delovnih postaj,

ki palete ustavljajo osnovno progo razdelili na manjše proge prikazane na sliki 6.6. Vsak

blok palete vključuje simulacijsko shemo celotne zaključene proge po kateri se giblje, tako

se lahko palete gibljejo med seboj neodvisno.

Slika 6.5: Področje translacije in rotacije

Slika 6.6: Delitev osnovne proge

Pot, ki jo opravi paleta lahko opišemo v matematični obliki kot:

Y6(&) = G6Z + [ 3 \]_̂ (6.1)

3 = � ∙ 3Xa^ (6.2)


3Xa^ = N ∙ 3X (6.3)

N = b0, �c&c� �deDTčg� 1, �c&c� 3eDTčg� F

3 … ℎ�&�cY& &��T

3Xa^ … ℎ�&�cY& �c&c�D�

� … ��gY&�3�c ��d�g�Dg �g\T&c�D�

= V1, … ,9W (6.4)

= + 1, če (Y6 = G6) ∧ (6 = 1) (6.5)

0 ≤ & ≤ �6, �6 ∶ Y6(&)|^mOn = G6, (6.6)

G6Z < Y6 ≤ G6 (6.7)

G6 = p q*6*m (6.8)

G_ = 0 (6.9)

Opazili smo lahko, da je pri gibanju posamezene palete aktiven vedno samo en segment

(Proga n) celotne proge pri tem, pa si aktivni segmenti po katerih potuje paleta sledijo

zaporedoma-sekvenčno. Za opisani način aktiviranja posameznih segmentov proge smo

uporabili koncept Petrijevih mrež.

Pri načrtovanju blokovne sheme Petrijeve mreže v programskem orodju Simulink, sta bili

kot osnova uporabljeni enačbi prehajanja stanj in enačba proženja tranzicij (poglavje

5.1.2). Da smo lahko zapisali matriko pogojev in matriko posledic, ki določata incidenčno

matriko je bilo potrebno najprej narisati Petrijevo mrežo v obliki grafa na sliki 6.7. Petrijev

graf je sestavljen iz prehodov &#, prostorov �#, ki v našem primeru predstavljajo

posamezne segmente proge in zunanjih vhodov T#, kateri določajo dodatne pogoje za vžig

prehodov. Zunanje vhode T# predstavljajo virtualna končna stikala, ki zavzamejo vrednost

1, ko je paleta pripotovala na konec segmenta proge, drugače je vrednost 0.


�# = ��c� � &# = ��gℎc\ � T# = 1ℎc\�� 3g&c�

(3��&T�e�� c�č�� Y&��e�)

Začetno stanje Petrijeve mreže posamezne palete je naslednje:

Paleta 1: 8 = V0,0,0,0,1,0,0,0,0W (6.10)

Paleta 2: 8! = V0,0,0,0,0,0,1,0,0W (6.11)

Paleta 3: 8> = V0,1,0,0,0,0,0,0,0W (6.12)

Paleta 4: 8? = V1,0,0,0,0,0,0,0,0W (6.13)

Paleta 5: 8@ = V0,0,0,0,0,1,0,0,0W (6.14)

Slika 6.7: Petrijeva mreža proženja posameznih segmentov proge


Naslednja tabela (tabela 2) prikazuje pomen posameznih oznak v Petrijevi mreži, nato so

prikazane matrike pogojev, posledic in incidenčna matrika. Na sliki 6.8 pa je prikazana

blokovna shema diskretnega sekvenčnega algoritma za določanje proge palete, katera ima

identično strukturo kot blokovna shema Petrijevega krmilnika za vodenje modela

transportnega traka in realnega transportnega traka.

Št. prostora Pomen Št. vhodnega vektorja Pomen

� Proga 1 T Vrata SG4

�! Proga 2 T! Vrata SG3

�> Proga 3 T> /

�? Proga 4 T? /

�@ Proga 5 T@ Vrata SG1

�r Proga 6 Tr Vrata SG5

�s Proga 7 Ts Vrata SG2

�t Proga 8 Tt /

�u Proga 9 Tu /

Tabela 2: Legenda oznak Petrijeve mreže

Matrika pogojev F:

A =

HIIIIIIIJ1 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 1KL

LLLLLLM

(6.15)


Matrika posledic S:

G =

HIIIIIIIJ0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0KL

LLLLLLM

(6.16)

Incidenčna matrika vw = x − yw:

NO =

HIIIIIIIJ0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0KL

LLLLLLM

−

HIIIIIIIJ1 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 1KL

LLLLLLM

=

=

HIIIIIIIJ−1 0 0 0 0 0 0 0 11 −1 0 0 0 0 0 0 00 1 −1 0 0 0 0 0 00 0 1 −1 0 0 0 0 00 0 0 1 −1 0 0 0 00 0 0 0 1 −1 0 0 00 0 0 0 0 1 −1 0 00 0 0 0 0 0 1 −1 00 0 0 0 0 0 0 1 −1KL

LLLLLLM

(6.17)


Slika 6.8: Simulacijska shema diskretnega sekvenčnega algoritma

6.1.3 Blokovne sheme proženja prog na podlagi trenutnega vektorja stanja

Blokovne sheme (slika 6.9) so namenjene branju določenega člena vektorja trenutnega stanja. Kateri člen vektorja se bo bral določimo s konstanto na vhodu bloka. Izhodna vrednost je številčna vrednost v diskretni obliki.

Slika 6.9: Blok Index Vector

6.1.4 Simulacijska shema za pogojno ustavljanje palet

Namen simulacijske sheme za pogojno ustavljanje palet je simuliranje ustavljanja palete na položajih vrat, ko so vrata zaprta oz. omogočanje nadaljevanje gibanja, ko so vrata odprta.

m

1z

1

uT

S

[9x9]

Matrix

Multiply

Matrix

MultiplyNOT

AND

NOT

[A]

[A]

F1

[9x9]

boolean

boolean

u

1


Omenjena blokovna shema primerja dva signala in sicer signal za zapiranje vrat iz diskretnega sekvenčnega krmilnika in signal položaja palete na posameznem segmentu proge. Kadar se paleta nahaja pred položajem vrat, blokovna shema omogoči prehod signala za zapiranje vrat oz. ustavitev palete do modela proge (integratorja). V primeru, da se pojavi signal za zapiranje vrat oz. ustavitev palete, ko je le ta že zapustila položaj vrat, blokovna shema onemogoči prehoda signala do modela proge (integratorja) in paleta nadaljuje gibanje. Na naslednjih enačbah so prikazana stanja signalov, kdaj se bo paleta ustavila in kdaj bo nadaljevala gibanje. Na sliki 6.10 je prikazana ena izmed simulacijskih shem za pogojno ustavljanje palet.

((21 ≤ 3,09) ∧ (�� 1 = 1)) ⟹ (�T&1 = 1) (6.18)

((21 > 3,09) ∧ (�� 1 = 0)) ⟹ (�T&1 = 0) (6.19)

((21 ≤ 3,09) ∧ (�� 1 = 0)) ⟹ (�T&1 = 0) (6.20)

((21 > 3,09) ∧ (�� 1 = 1)) ⟹ (�T&1 = 0) (6.21)

Slika 6.10: Shema bloka Pogoj_za_ustavljanje_palet

6.1.5 Proga

V blokovno shemo proge vključeni posamezni deli proge ali segmenti proge so sestavljeni iz dveh ali štirih blokov, odvisno kakšen način gibanja se izvaja na posameznem odseku proge. Če je gibanje sestavljeno samo iz translacije sta v segment proge vključena bloka Polozaj_proga v katerem je definiran zamik translacijskega gibanja v smeri z-osi in blok Translacija_proga, kateri določa pot palete. Kadar preide translacijsko gibanje palete v rotacijsko, sta še dodatno vključena bloka vrtenje_radij_proga in Rotacija_proga. Blok vrtenje_radij_proga ima nalogo, da na začetku rotacije premakne center na ustrezno mesto, ki ga definiramo s polmerom.

Prozenje

proga 1

1

Proga 1

[A3]

Polozaj

postaje

SG4

<= 3.09

ANDSignal

zapiranje

vrat SG 4

1


V bloku Rotacija_proga določimo os in hitrost rotacije. Vsi bloki z enakim načinom gibanja npr. Translacija_proga so nato povezani na blok Sum, na vhodu katerega pa je aktiven (pozitiven) vedno samo en signal. Vsi bloki, ki določajo posamezene načine gibanja imajo vključen blok Multiport Switch, ki v odvisnosti od vektorja trenutnega stanja dovoljuje ali bo signal , ki potuje do skupnega bloka Sum pozitiven ali enak 0. Na sliki 6.11 je prikazan del blokovne sheme palete na kateri so označeni bloki, ki določajo translacijsko gibanje palete na segmentih Proga 1 in Proga 2. Shema bloka Translacija_proga1 na sliki 6.12 izračunava položaj palete na podlagi podane hitrosti, kadar je na prvem vhodu bloka Multiport Switch 1 vrednost enaka 1, kadar pa je vrednost enaka 0, je tudi vrednost izhoda bloka enaka 0. Na sliki 6.13 so prikazani bloki, ki določajo rotacijsko gibanje.

Slika 6.11: Blokovna shema palet – prog

Model proge 1

Model proge 2


Slika 6.14 prikazuje shemo bloka vrtenje_radij_proga8, na kateri je določeni polmer rotacije v smeri x-osi. Naslednja slika 6.15 pa prikazuje koordinate središča rotacije palete v x in z smereh. Shema bloka Rotacija_proga8, ki določa os vrtenja (y-os) ter pot palete pri vrtenju je prikazana na sliki 6.16.

10

Multiport

Switch11

sHitrost gibanja

palete

[v] 0.6

signal za

prozenje vrat

2

dolocen clen

trenutnega

vektorja stanja

1

1

0

0

0

Polmer

-0.255

Multiport

Switch 3

Dolocen clen

vektorja trenutnega

stanja

1

1

z_smer

2.5195

x_smer

1.67

0

0

Multiport

Switch 3

Dolocen clen

vektorja trenutnega

stanja

1

Slika 6.13: Bloki proge z rotacijskim načinom gibanja

Slika 6.14: Shema bloka: vrtenje_radij_proga8

Slika 6.15: Shema bloka: Polozaj_proga8

Slika 6.12: Shema bloka: Translacija_proga1


6.2 Aktuatorji in signalizacija

Kadar načrtujemo vodenje ali samo nadzorujemo delovanje transportnega sistema v

prostoru iz katerega nimamo neposrednega vizualnega kontakta potrebujemo nadomestek

na katerem lahko spremljamo obnašanje transportnega sistema. Kot nadomestek oziroma

grafični vmesnik je uporabljen 3D model, na katerem so tudi delujoči aktuatorji.

Da lahko spremljamo njihov položaj, so bile na 3D modelu naknadno dodane signalne luči,

kajti fizični premiki in sama velikost 3D modelov aktuatorjev so premajhni, da bi lahko

hitro in brez težav ugotovili stanje vrat in delovnih postaj. Za krmiljenje barvnih

signalizacij in položaja zatičev aktuatorjev na 3D modelu transportnega traka je bilo

potrebno izdelati blokovne sheme, prikazane na sliki 6.17.

Virtualno koncno

stikalo

2

1

y_os

1

0

0

0

Multiport Switch 3

1

sHitrost gibanja

palete

[v] 3

reset_8 2

Dolocen clen

trenutnega vektorja

stanja

1

Slika 6.16: Shema bloka: Rotacija_proga8


Slika 6.17: Bloki aktuatorjev vrat in barvne signalizacije

V blokovni shemi bloka Premik_vrata1, ki določa položaj zatiča sta definirani dve

vrednosti položaja v smeri y-osi. Kateri položaj je aktiven je odvisno od vrednosti

vhodnega signala (zapiranje/odpiranje vrat), katerega izvor je lahko PLK v načinu

diagnostike in krmiljenja ali simulacijska shema (Petrijev krmilnik) v načinu simulacije

(slika 6.18).


Slika 6.18: Blokovna shema bloka Premik_vrata1

Zelo podobno je tudi delovanje blokovne sheme, ki krmili barvo signalnih luči pri

ustreznih vratih (slika 6.19), v kateri sta definirani dve vrednosti odtenkov barv (rdeča in

zelena). Aktivnost posamezne barve je odvisna od vhodne vrednosti (Stanje) bloka

Multiport Switch7 in je enaka kot v prejšnji blokovni shemi bloka Premik_vrata1.

Slika 6.19: Blokovna shema za krmiljenje signalnih luči

6.3 Petrijev krmilnik za vodenje transportnega sistema

Naloga Petrijevega krmilnika je simuliranje delovanja PLK-ja vključno s shranjenim programom. Petrijev krmilnik krmili simulacijsko shemo transportnega traka v načinih simulacije in krmiljenja - vodenja v načinu diagnostike, pa njegovo vlogo prevzame PLK na realnem transportnem traku. Program Petrijevega krmilnika določa oblika Petrijeve mreže (slika 6.20), ki je zapisana v matrični obliki z blokovno shemo.

1

z_os

2.203y2

0.05

y1

0.035

x_os

4.1

Multiport

Switch

Signal za

prozenje vrat

1

Barva

1

Zelena

[0 1 0 ]

Rdeca

[1 0 0 ]

Multiport

Switch7

Stanje

1


�# = ��c� � &# = ��d�{�D� �

T# = 1ℎc\�� 3g&c� � (senzorji

in aktuatorji)

Začetno stanje Petrijeve mreže je naslednje: 8 = V0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1W (6.22)

Št. prostora Pomen Št. vhodnega vektorja Pomen

� Odpri vrata/vklopi motor

& Konec čakanja

�! Zapri vrata &! /

�> / &> Vse postaje

Slika 6.20: Petrijeva mreža vodenja modela in realnega transportnega traka


zasedene

�? Izklopi motor &? PE 1 zasedena

�@ / &@ PE 1 - paleta pripravljena

�r Vpni paleto 1 (položajna enota)

&r Konec Robot 1

�s Robot 1 (delovna operacija)

&s PE 2 zasedena

�t Sprosti paleto 1 (položajna enota)

&t PE 2 - paleta pripravljena

�u / &u Konec Robot 2

� _ Vpni paleto 2 (položajna enota)

& _ Start-shema/konzola

� Robot 2 (delovna operacija)

� ! Sprosti paleto 2 (položajna enota)

Tabela 3: Legenda oznak Petrijeve mreže

Za matrični zapis Petrijeve mreže z blokovno shemo smo potrebovali matriko pogojev F ter matriko posledic S, ki določata incidenčno matriko NO. Matrika pogojev F:

A =

HIIIIIIIIJ1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1KL

LLLLLLLM

(6.23)


Matrika posledic S:

G =

HIIIIIIIIIIJ0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 0KL

LLLLLLLLLM

(6.24)

Incidenčna matrika vw = x − yw:

NO =

HIIIIIIIIIIJ0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 0KL

LLLLLLLLLM

−

HIIIIIIIIIIJ1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1KL

LLLLLLLLLM

=

=

HIIIIIIIIIIJ−1 0 0 0 0 0 0 0 0 11 −1 0 0 0 0 0 0 0 00 1 −1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 −10 1 0 −1 0 0 0 0 0 00 0 0 1 −1 0 0 0 0 00 0 0 0 1 −1 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 −10 1 0 0 0 0 −1 0 0 00 0 0 0 0 0 1 −1 0 00 0 0 0 0 0 0 1 −1 00 0 0 0 0 0 0 0 1 −1KL

LLLLLLLLLM

(6.25)


Na naslednji sliki 6.21 je prikazana blokovna shema Petrijevega krmilnika za vodenje modela transportnega traka in realnega transportnega traka. V bloka S in F1 smo vpisali matriko posledic in pogojev, ki smo ju določili glede na obliko Petrijeve mreže. V bloku Unit Delay smo določili začetno stanje žetonov v Petrijevi mreži.

Slika 6.21: Petrijev krmilnik

6.4 Simulacijska shema za detekcijo zasedenosti vseh vrat Simulacijska shema za detektiranje zasedenosti vseh vrat simulira delovanje induktivnega senzorja prisotnosti palete na realnem transportnem sistemu. Njen princip delovanja (sliki 6.22 in 6.23) je takšen, da primerja položaj poljubne palete, ko ta potuje na progi devet z vnaprej določenim položajem zapisanim v bloku Comapare To Constant. Vrednost položaja, zapisana v bloku predstavlja položaj vrat SG4. Kadar se vrednosti položajev ujemata oz. je trenutni položaj palete večji od določenega je zadnja paleta prispela na položaj vrat in takrat so vsa vrata zasedena. Kot je mogoče ugotoviti opazujemo samo položaj palet na progi devet, kajti paleta na progi devet vedno prispe najkasneje na položaj naslednjih vrat, hkrati pa upoštevamo, da se pri simulaciji ne pojavljajo zdrsi palet in ostali vplivi, ki bi povzročili zakasnitev gibanja modela palete.

m

1z

1

uT

S

[12 x10 ]

Matrix

Multiply

Matrix

Multiply

AND

NOT

NOT

[A]

[A]

F1

[10 x12 ]

boolean

boolean

u

1


Slika 6.22: Blokovna shema bloka Vse postaje zasedene

Slika 6.23: Blokovna shema bloka Subsystem

6.5 Časovnik odprtih vrat

Časovnik določa časovni interval med odpiranjem in zapiranjem vrat. Na realnem transportnem sistemu je časovni interval določen v programu shranjenem na PLK-ju. Opisano zakasnitev zapiranja vrat v simulacijski shemi izvajajo blokovne sheme v bloku Cas odprtih vrat, (slike 6.24, 6.25 in 6.26). Čas zakasnitve je mogoče določiti s spremembo vrednosti vpisane v bloku cas zakasnitve na sliki 6.26.

Out 1

1

Subsystem

In1In2In3In4In5In6

Out1

NOT[SG1]

[Proga 9_5]

[Proga 9_4]

[Proga 9_3]

[Proga 9_2]

[Proga 9_1]

Reset

1

Out 1

1

TerminatorS-R

Flip -Flop

S

R

Q

!QNOT

OR double

>= 3.085

>= 3.085

>= 3.085

>= 3.085

>= 3.085

EnableProga 9_

paleta 5

6

Proga 9_

paleta 4

5

Reset

4Proga 9_

paleta 3

3

Proga 9_

paleta 2

2

Proga 9_

paleta 1

1


Slika 6.24: Blokovna shema časovnika - blok Cas odprtih vrat


Slika 6.26: Blokovna shema bloka Subsystem1

6.6 Senzorji delovnih postaj

Struktura simulacijskih shem senzorjev na delovnih postajah (sliki 6.27 in 6.28) je zelo podobna že opisanim simulacijskim shemam za detekcijo zasedenosti vseh vrat, vendar detektirajo prisotnost palet samo na položajih delovnih postaj. Razlikujejo se še v branju položajev palet na različnih progah, bloke Compare To Constant, pa so zamenjali bloki Interval Test. Slednji prav tako primerjajo trenutni položaj palet z določenim, le da je ta zapisan v intervalnim obliki. Ker sta na transportnem traku vgrajeni dve delovni postaji, sta tudi v simulacijski shemi uporabljena bloka Senzor delovne postaje 1 in Senzor delovne

postaje 2. Bloka imata identični blokovni shemi vendar prvi bere položaj palet na progi 4, medtem, ko drugi na progi 6.

1

Subsystem

In1 Out1[m_k]

1

Subsystem1

NOT

AND

Index

Vector9

[vrata ]

double

1

m_k

1

1

cas zakasnitve

>= 0.9z

1

Multiport

Switch

0

1

1


Slika 6.27: Blokovna shema bloka Senzor delovne postaje 1


6.7 Povezava simulacijske sheme transportnega traka s PLK-jem

Simulacijska shema transportnega traka je v načinu krmiljenja povezana z OPC

strežnikom, ki preko RS-232 komunicira s PLK (natančneje je bila povezava prikazana na

na sliki 4.3, 3. poglavje). Komunikacijo med simulacijsko shemo in OPC strežnikom -

PLK-jem v smeri OPC strežnika - PLK-ja omogočajo bloki OPC Write.

1

signal za prozenje vrat SG 1

[SG1]Subsystem

Proga4_ paleta1Proga4_ paleta2

Proga4_ paleta3Proga4_ paleta4Proga4_ paleta5

Proga 4_

paleta 5

[D5]

Proga 4_

paleta 4

[D4]

Proga 4_

paleta 3

[D3]

Proga 4_

paleta 2

[D2]

Proga 4_

paleta 1

[D1]

NOT

Enable signal

1

1

S-R

Flip -Flop

S

R

Q

!Q

NOT

OR

Interval Test 4

Interval Test 3

Interval Test 2

Interval Test 1

Interval Test

double

Enable

Proga 4_

paleta 5

6

Proga 4_

paleta 4

5

Proga 4_

paleta 3

4

3Proga 4_

paleta 2

2

Proga 4_

paleta 1

1


Z uporabo slednjih lahko vrednosti iz simulacijske sheme prepisujemo na naslove v PLK-

ju, ki nato krmili aktuatorje in elektromotor na realnem transportnem sistemu. Na sliki 6.29

je prikazan blok namenjen krmiljenju aktuatorjev na vratih.

Slika 6.29: OPC Write blok za krmiljenje vrat

Programska oprema omogoča v diagnostičnem načinu opazovanje in analiziranje delovanja

realnega transportnega traka, ki poteka preko okna z VRML modelom ter preko

virtualnega osciloskopa. Da bi lahko vzpostavili potrebno povezavo med PLK-jem in

simulacijsko shemo transportnega traka v obratni smeri kot v načinu krmiljenja so bili v

simulacijsko shemo vključeni bloki OPC Read. Omenjeni bloki omogočajo preko OPC

strežnika branje vrednosti iz naslovov na PLK-ju ter jih posredujejo simulacijski shemi

transportnega traka. Na sliki 6.30 je prikazan blok OPC Read, namenjen branju stanja

senzorjev na vratih SG1 in SG2, realnega tranportnega sistema.

Slika 6.30: OPC Read blok namenjen branju stanja senzorjev vrat SG1 in SG2

OPC Write (Sync):

S7_300 ...ta.SG1

S7_300 ...ta.SG5

Vrata SG 5

2

Vrata SG 1

1

Senzor vrata 2

2

Senzor vrata 1

1

OPC Read (Cache ):

S7_30 ...rji .S1

S7_30 ...rji .S2

V

T

V

|u|

|u|


6.8 Virtualni osciloskop

V simulacijsko shemo je bil vključen tudi virtualni osciloskop, ki je predstavljen z blokom

Scope. Omenjeni blok najdemo v knjižnicah programskega orodja Simulink. Prednost

virtualnega osciloskopa je arhiviranje podatkov, hkrati pa omogoča natančnejšo analizo

delovanja transportnega traka. V krmilnem in diagnostičnem načinu delovanja programske

opreme je povezan z realnim transportnim trakom zato prikazuje stanja realnega

transportnega traka. V simulacijskem načinu delovanja je virtualni osciloskop povezan s

simulacijsko shemo transportnega traka, zato prikazuje stanje modela transportnega traka.


7. VRML MODEL TEKOČEGA TRAKA

Zelo pomemben element vsake programske opreme je grafični vmesnik. Naloga grafičnega

vmesnika je vzpostaviti oz. olajšati komunikacijo med programsko opremo in

uporabnikom.

Zaradi različnih načinov v katerih lahko poganjamo programsko opremo je bilo potrebno

izbrati primerno obliko grafičnega vmesnika. Uporabljen bi bil za prikazovanje stanja

modela in realnega tekočega traka, hkrati pa bi omogočal tudi opazovanje dinamičnih

dogodkov, kot so gibanje palete. Sposobnost prikazovanja dinamičnih dogodkov, bi imela

pomembno vlogo pred vsem pri načrtovanju vodenja. Zaradi vseh naštetih zahtev smo se

odločili za vmesnik v VRML jeziku. Vmesnik predstavlja 3D VRML model transportnega

traka, ki omogoča prikazovanje gibanja palet in aktuatorjev hkrati pa je nadgrajen s

signalnimi lučmi, ki omogočajo boljšo preglednost nad stanjem aktuatorjev. Poudariti je

potrebno, da so bile signalne luči na modelu transportnega traku dodane naknadno zaradi

boljšega pregleda stanja vrat in jih realni transportni trak ne vsebuje.

7.1 Izdelava modela transportnega traka v programskem orodju SolidWorks Zaradi dokaj zapletene oblike transportnega traku, model ni bil izdelan v programu

V-Realm builder, ki je namenjen izdelavi virtualnih modelov in je tudi integriran v

programski paket Matlab/Simulink ampak v programskem orodju SolidWorks.

Programsko orodje SolidWorks je namenjeno modeliranju zahtevnejših 3D modelov,

omogoča enostavno in hitro risanje zapletenih oblik teles. Prednost orodja je tudi

shranjevanje narisanih modelov v različnih formatih, kot je npr. .wrl. Na naslednjih

zaporednih slikah bo prikazan postopek izdelave 3D modela mize, ki je sestavni del

ogrodja transportnega traka.

Modeliranja modela mize se lotimo tako, da najprej zaženemo program SolidWorks, nato

se nam prikaže okno kjer izberemo File/New (slika 7.1). S klikom na ikono Part smo

izbrali modeliranje v 3D modelirniku. 3D modelirnik je namenjen modeliranju posameznih

3D modelov, ki ji lahko v modulu Assembly sestavimo, oz. izdelamo njihovo tehnično

dokumentacijo v modulu Drawing.


Slika 7.1: Okno kjer določimo risanje 3D modela v 3D modelirniku

Ko se nam pokaže delovno okno, najprej izberemo ravnino v kateri bomo skicirali model

npr. Top Plane in kliknemo v meniju Insert/Sketch, tako se nam prikaže okno skicirke v

kateri bomo v tlorisnem pogledu narisali osnovno obliko transportnega traka (slika 7.2). V

skicirki lahko rišemo samo v dveh dimenzijah na posamezni ravnini, razen če uporabimo

funkcijo 3D Sketch.

Slika 7.2: Delovno okno z izbrano ravnino


Za risanje uporabljamo ikone, kot so Line, Circle itd. Na naslednji sliki 7.3 je narisana

osnovna kontura transportnega traku v tlorisnem pogledu.

Slika 7.3: Risanje v skicirki

Narisano skico povlečemo v 3D model tako, da kliknemo na desni zgornji strani okna

ikono za potrditev, s tem se vrnemo v delovno okolje kjer nato izberemo

Insert/(Boss/Base)/Extrude. Na levi strani se pojavi novo okno v katerem določimo globino

modela (slika 7.4) in kliknemo zeleno ikono za potrditev.


Slika 7.4: Določanje globine modela

Po vpisu globine in potrditvi s klikom na zeleno kljukico se pojavi model v 3D obliki (slika

7.5).

Slika 7.5: Dokončan 3D model mize


Model tekočega traku smo s prikazanim načinom dodajanja materiala in z načinom

odvzemanja materiala zmodelirali do končne oblike (slika 7.6). Ostale elemente, ki jih v

simulaciji premikamo ali spreminjamo barvo, kot so modeli aktuatorjev, palet in signalnih

luči smo zmodelirali ločeno - naknadno (slike 7.7, 7.8, 7.9) in jih združili z modelom

transportnega traka v programu V-Realm Builder. Naknadno modeliranje in sestavljanje

smo izvedli, ker VRML jezik omogoča izvajanje različnih operacij samo na posameznih

ločenih telesih iz katerih je sestavljen celoten VRML model. Pri modeliranju 3D modela,

ki ga bomo pozneje, kot VRML model uporabili v simulaciji dinamičnih dogodkov, velja

opomniti, da ne pretiravamo z nepomembnimi detajli, saj upočasnjujejo delovanje

simulacije.

Slika 7.6: 3D model tekočega traku

Slika 7.7: 3D model palete Slika 7.8: 3D model signalne luči delovne postaje

Slika 7.9: 3D model signalne luči vrat


7.2 Generiranje in urejanje modela transportnega traka zapisanega v VRML jeziku Kadar hočemo v programskem orodju Simulink narisano simulacijsko shemo modela

sistema povezati s 3D modelom, nam je postavljeno več zahtev glede vrste formata in

strukturne ureditve kode, ki opisuje 3D model. Da smo zadovoljili zahtevam smo .wrl kodo

generirali in uredili po postopku, kot je opisano v naslednjih podpoglavjih.

7.2.1 Generiranje .wrl kode 3D modela transportnega traka

V prejšnjem poglavju 7.1 je bil opisan osnovni način modeliranja 3D modela s

programskim orodjem Solidworks, v katerem se modelirani kosi oz. telesa privzeto

shranjujejo v formatu .sldprt, vendar pa potrebujemo 3D model zapisan v .wrl formatu

(VRML 97 ali VRML 2.0), katerega zahteva programsko orodje Simulink. To lahko

najpreprosteje storimo tako, da izkoristimo možnost, ki nam jo ponuja Solidworks.

Modelirnik namreč že v osnovi ponuja, da lahko zmodelirana telesa shranjujemo v

različnih formatih zato, pri shranjevanju modela preprosto izberemo možnost, da bomo

model shranili v .wrl formatu, nato kliknemo gumb options, ki se je pojavil in izberemo

verzijo VRML 97, kot je prikazano na sliki 7.10. Tega postopka generiranja .wrl kode smo

se posluževali tudi pri vseh ostalih elementih 3D modela transportnega traka.

Slika 7.10: Okno Export options in nastavitve


7.2.2 Združevanje elementov v celoto in poimenovanje

Pred začetkom modeliranja 3D modela transportnega traka smo se odločili, da bomo

posamezne dele transportnega traku zmodelirali posebej in jih nato v programu V-Realm

Builder združili v zaključeno celoto. Delo bi si lahko olajšali, tako da bi celoten model

sestavili v programu Solidworks, vendar smo se želeli podrobneje seznaniti s programskim

orodjem V-Realm builder in s strukturo VRML jezika, ki je v tem programu nazorno

prikazana.

Generiranje .wrl kode posameznih elementov 3D modela transportnega traka je povzročilo,

da so bile kode elementov ločene, zato jih je bilo potrebno najprej združiti v celoto -

preprosto s kopiranjem vseh kod v eno datoteko, pri tem smo morali paziti, da so bila vsa

vozlišča pravilno zapisana in zaključena. Pomebna zahteva, ki jo moramo izpolniti je tudi

poimenovanje posameznih elementov, ki smo jih združili v nasprotnem primeru nam je v

Simulink-u onemogočeno določanje lastnosti za vhode v blok VR Sink. Pred imenom

objekta zapišemo ukaz DEF in sicer na začetku vozlišča elementa - objekta nato sledi ime,

ki se ne sme začeti s številko (0-9) in ne sme vključevati ASCII znakov. [7]

7.2.3 Pozicioniranje elementov v V-Realm Builder-ju

Če smo sedaj združeno kodo odprli v programu V-Realm builder smo opazili, da so bili

modeli, katerih koda je bila naknadno združena, popolnoma raztreseni v prostoru zato jih

je bilo potrebno ustrezno pozicionirati na 3D modelu transportnega traka.

V V-Realm Builder-ju je koda prikazana s sistemom vozlišč. Kadar hočemo urejati

parametre določenega objekta poiščemo ime objekta v določenem vozlišču in ko nanj

dvokliknemo se nam prikažejo parametri vozlišča in podrejena vozlišča. S parametri

vozlišča lahko spreminjamo lastnosti telesa kot so: položaj, rotacija, merilo itd. medtem, ko

v podrejenih vozliščih spreminjamo sledeče lastnosti: material, teksture, velikost itd..

Spremembe vrednosti parametrov vozlišča in podrejenih vozlišč izvedemo tako, da z

dvoklikom izberemo lastnost, nato se nam v novem oknu prikažejo vrednosti, ki jih lahko

ob predhdni označitvi v okvirčku spreminjamo z drsnikom ali neposredno z vpisom

številčne vrednosti v okence. Na sliki 7.11 je prikazan primer za določanje vrednosti

translacijskega premika zatiča na na vratih.


Program omogoča tudi, da položaj posameznega elementa, spreminjamo s klikom nanj in

ga povlečemo na želeno lokacijo. Takšen način spreminjanja pozicije elementov je veliko

enostavnješi in hitrejši, vendar manj natančen. Končna oblika VRML modela

transportnega traku je prikazana na sliki 7.12.

Slika 7.11: Določanje vrednosti translacijkega premika zatiča na vratih

Slika 7.12: Pozicioniranje elemetov v V-Realm Builder-ju


7.2.4 Povezava VRML modela transportnega traka s simulacijsko shemo

VRML model transportnega traku predstavlja grafični vmesnik na katerem lahko

opazujemo različna stanja in dogodke, ki se trenutno odvijajo v simulacijskem modelu ali

na realnem transportnem traku.

Da lahko VRML model transportnega traka »oživimo« potrebujemo izhode iz simulacijske

sheme, iz katere se bodo prenašale vrednosti, ki so potrebne za spreminjanje lastnosti

objektov v VRML modelu. Ti izhodi lahko določajo smer gibanja, hitrost gibanja, center,

barvo ali kakšne druge lastnosti objekta in jih z VRML okoljem povežemo posredno preko

bloka VR Sink, kot je prikazano na sliki 7.13.

Slika 7.13: Blok VR Sink s pripadajočimi vhodi

Naloga bloka VR Sink je prepisovanje vrednosti iz izhodov simulacijske sheme v polja

VRML okolja. Polja v katera prepisuje so določena z vhodi v blok VR Sink. V

nadaljevanju bo podan krajši osnovni opis postopka povezave simulacijske sheme z

VRML okoljem.

Ko je simulacijska shema želenega sistema dokončana poiščemo v knjižnici Virtual Reality

Toolbox blok VR Sink in ga povlečemo v delovno okno programskega orodja Simulink. Ko

nanj dvokliknemo se nam odpre novo okno Parameters: VR Sink kjer lahko spreminjamo

različne parametre. Najprej je smiselno, da poiščemo .wrl datoteko objekta, ki ga želimo

povezati s simulacijskim okoljem, to storimo s klikom na Browse in poiščemo datoteko ali

v vrstico Source file napišemo naslov do datoteke. Ko je naslov vpisan se nam v desnem

podoknu VRML Tree pojavi sistem vozlišč.


Sistem vozlišč je podoben vozliščem v V-Realm Builder-ju vendar lahko po kliku na znak

»+« pred vsakim vozliščem in nato s klikom na prazen okvirček ob posameznemu

vozlišču, določamo katere lastnosti bomo uporabili kot vhode v blok VR Sink. S tem

določimo tudi katere lastnosti objektov v VRML okolju se bodo spreminjale na podlagi

izhodov iz simulacijske sheme. V podoknu VRML Tree opazimo tudi dvoje različnih

znakov, to so rdeče puščice in modre pike. Znaki nam sporočajo, da lahko pri posameznem

vozlišču izbiramo vhode v blok, takrat se pred vozliščem nahaja rdeča puščica, oziroma

nam je izbira onemogočena, takrat pred vozliščem opazimo modro piko. Ali nam bo izbira

omogočena, pa je odvisno, ali smo pri urejanju .wrl kode vozlišča poimenovali, kot je bilo

opisano v podpoglavju 7.2.2. Urejanje parametrov nadaljujemo v podoknu z imenom

Output, kjer potrdimo možnost Open VRML Viewer automatically če hočemo, da se nam

grafično okno samodejno odpre ob zagonu .mdl datoteke našega projekta. V meniju Block

properties/Sample Time še vpišemo ustrezen čas tipanja potrdimo s klikom na OK in vhode

bloka VR Sink, ki so se nam pravkar pojavili povežemo s shemo. Na sliki 7.14 je prikazano

okno Parameters: VR Sink s parametri, ki smo jih urejali.

Slika 7.14: Okno Parameters: VR Sink


8. Rezultati

Programska oprema je bila testirana na transportnem sistemu Bosch TS1 v vseh treh

načinih delovanja. Najprej je bilo preizkušeno delovanje v načinu diagnostike v katerem je

transportni trak krmilil PLK, programska oprema pa je preko VRML modela in virtualnega

osciloskopa prikazovala trenutno stanje transportnega traka. Na sliki 8.1 so prikazani

odzivi virtualnega osciloskopa. V odzivih lahko opazimo, da robota v času testiranja nista

bila povezana s transportnim trakom, zato program shranjen na PLK-ju ni upošteval njunih

signalov ob koncu delovne operacije, kot pogoj za nadaljevanje izvajanja cikla. Pri

krmiljenju s simulacijsko shemo modela transportnega traka na sliki 8.2 smo v program

vključili manjkajoč signal robotov, zato položajne enote sprostijo paleto, ko se iz

blokovnih shem modelov robotov pojavi signal za opravljeno delovno operacijo. Zaradi

zakasnitev pri komuniciranju med programsko opremo in PLK-jem je mogoče opaziti tudi

zakasnitev izklopa motorja po prihodu zadnje palete na delovno postajo. Na sliki 8.3 so

prikazani odzivi delovanja modela tekočega traka v načinu simulacije. Opazimo lahko zelo

kratke časovne intervale zakasnitev, ker v simulacijskem načinu programska oprema ne

komunicira z realnim transportnim trakom.


Slika 8.1: Virtualni osciloskop – diagnostika

čas (t)


Slika 8.2: Virtualni osciloskop - krmiljenje

čas (t)


Slika 8.3: Virtualni osciloskop - simulacija


9. Sklep

Namen diplomskega dela je bil ob vzpostavitvi vodenja realnega transportnega traka s

programskim paketom Matlab/Simulink tudi izdelava simulacijskega modela transportnega

traka in virtualnega 3D modela transportnega traka. Uspelo nam je izdelati programsko

opremo, ki omogoča načrtovanje osnovnega vodenja transportnega traka v simulacijskem

okolju s pomočjo Petrijeve mreže, katere obliko lahko poljubno spreminjamo, zato lahko

upravičeno trdimo, da vključuje tudi osnovne elemente MBD (MBD-Model Based

Design) metode načrtovanja vodenja. Simulacijsko okolje je bilo zgrajeno z namenom, da

v vseh bistvenih lastnostih posnema delovanje realnega transportnega traka Bosch TS1,

zato je uporaba simulacijskega okolja omejena na transportni trak Bosch TS1.

Z rezultati diplomskega dela smo zadovoljni, kajti kljub nepričakovanim težavam nam je

uspelo doseči večino ciljev, ki smo si jih zadali na začetku, seveda pa še je mogoče

delovanje programske opreme tudi izpopolniti predvsem na področjih, kot so usklajevanje

časov tipanja pri vseh treh načinih delovanja ter zmanjševanje zakasnitev pri delovanju

VRML modela.

MBD metoda načrtovanja vodenja predstavlja metodo načrtovanja, ki postaja vedno bolj

uveljavljena, predvsem zaradi časovnih zahtev, ki jih postavlja sodobno industrijsko

okolje. Ker pa hkrati industrijska okolja postajajo vse bolj kompleksna, lahko pričakujemo

samo še porast »off-line« načinov programiranja ter potreb po omenjeni vrsti programske

opreme. Nekateri proizvajalci industrijske opreme kot je Siemens so to potrebo že

prepoznali, slednji je v sodelovanju s podjetjem Tecnomatix razvil simulacijsko

programsko opremo z imenom Robcad, ki omogoča izdelavo simulacije celotne

robotizirane celice oz. fleksibilnega avtomatiziranega proizvodnega okolja.


10. VIRI, LITERATURA

[1] J. Papenfort, Centralized vs. distributed control, 8.5.2011

http://www.controleng.com/index.php?id=2735&tx_ttnews[tt_news]=1371&cHash =266862

[2] Wkipedia, Hierarchical control system, 8.5.2011

http://en.wikipedia.org/wiki/Hierarchical_control_system

[3] Wikipedia, Industrial PC, 8.5.2011

http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_PC

[4] Bobbio, A. System modelling with Petri nets. Instituto Elettrotecnico

Nazionale Galileo Ferraris Strada delle Cacce 91, 10135 Torino, Italy

[5] Hrúz, B. in Zhou, M. C. Modeling and control of discrete-event dynamic

systems. London: Springer, cop. 2007

[6] Hace, A., Polič A., Jezernik K. Napredni mehatronski postopek načrtovanja

odprtega krmilja strojev Stroj. vestn., 2004, letn. 50, št. 10, str. 469-486.

[7] Klajnšek, G. Standard VRML: skripta. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko,

računalništvo in informatiko, 2002


11. PRILOGE

Slika 11.1: Grafični vmesnik


Slika 11.2: Shema celotne programske opreme v Simulink-u

Krmiljenje

Vklop

Diagnostika

Start /neprekinjeno

delovanje

1 cikel

Hitrost motorja _

simulacija

s2

Stanje Barva

s1

Stanje Barva

osciloskop

In1

In2

In3

In4

In5

Vse postaje zasedene

In1 Out1

Vrata 1

Signal_postaje zasedene

Vrata

Vrata 2

Vrata 1

Vrata 3

Vrata0 5

Vrata 4

VR Sink

Vertikalni _zatic .translationVertikalni _zatic _1.translationVertikalni _zatic _2.translationVertikalni _zatic _3.translationVertikalni _zatic _4.translationHorizontalni _zatic.translationHorizontalni _zatic_1.translationBarva .diffuseColorBarva 1.diffuseColorBarva 2.diffuseColorBarva 3.diffuseColorBarva 4.diffuseColorNosilec .centerNosilec .rotationNosilec .translationNosilec 4.centerNosilec 4.rotationNosilec 4.translationNosilec 5.centerNosilec 5.rotationNosilec 5.translationNosilec 11.centerNosilec 11.rotationNosilec 11.translationNosilec 22 .centerNosilec 22 .rotationNosilec 22 .translationLuc _senzor_2.diffuseColorLuc _senzor_1.diffuseColor

Trna 1

S2

S1

Trenutno stanje Petrijeve mreze

Transpose 1

uT

Subsystem1

PE_1

PE_2

Subsystem

Vrata SG 1

Vrata SG 5

Sprememba _barve _sg5

Stanje Barva


Stanje Barva


Stanje Barva


Stanje Barva


Stanje Barva

Simulacija _Diagnostika

Senzor _vrat na delovnih postajah

Senzor vrata 1

Senzor vrata 2

Senzor delovne postaje 2 SG2

In1 Out1

Senzor delovne postaje 1

In1 Out1

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

S

R

Q

!Q

Premik _vrata 5

In1Out1

Premik _vrata 4

In1Out1

Premik _vrata 3

In2Out2

Premik _vrata 2

In1Out1

Premik _vrata 1

In1Out1

Premik _trn2

In1Out1

Premik _trn1

In2Out2

Petrijeve mreze _

krmilnik

u m

Osciloskop

OPC Configuration

OPC Config

Real -Time

Nosilec _5

S5

Center_4

Rotation_4

Translation_4

Nosilec _4

S4

Center_4

Rotation_4

Translation_4

Nosilec _3

S3

Center_4

Rotation_4

Translation_4

Nosilec _2

S2

Center_4

Rotation_4

Translation_4

Nosilec _1

S1

Center_4

Rotation_4

Translation_4

Motor 1

Motor_analog

Motor vklop /izklop

Motor

In1

NOT

Logical

Operator 8

NOT

Logical

Operator 7

NOT

NOT

NOT

OR

OR

NOT

NOT

NOT

NOT

NOT

NOT

Konzola _start

Out1

Izklop

Diagnostika

Index

Vector9

Index

Vector8

Index

Vector7

Index

Vector4

Index

Vector3

Index

Vector2

Index

Vector17

Index

Vector16

Index

Vector15

Index

Vector14

Index

Vector13

Index

Vector12

Index

Vector11

Index

Vector10

Index

Vector1

Index

Vector

Goto 9

v

PE_2

Diagnostika

Simulacija

m_k

SG2

SG3

Goto 27

M

Hitrost

vo 5

vo 4

vo 3

vo 2

senzor_PE2

senzor_PE1

SG5

trn2

trn1

motor

vrata 5

vrata 4

vrata 3

vrata 2

vrata 1

vo 1

PE_1

SG4

SG1

[m_k]

[Simulacija ]

From7

[Diagnostika ]

From 6

[SG1]

From 5

[Simulacija ]

From 4

[SG2]

From 34

[Simulacija ]

[Hitrost]

From 3

[SG3]

[Diagnostika ]

[Simulacija ]

From 2

[SG 5]

[m_k]

[m_k]

[m_k]

[m_k]

From11

[SG5]

[m_k]

From 1

[SG 4]

From

[SG1]

Display 3

Delovni postaji _senzor_trna

Vrata 1

Vrata 2

Data Type Conversion 4

double


double


double


double


double


double

6

1

Constant 7

0

Constant 5

1

1

1

10

1

12

4

2

1

0

1

1

8

Cas odprtih vrat

Out1


Slika 11.3: Shema 1. palete v programskem orodju Simulink

Translation _4

3Rotation _4

2

Center _4

1

z0.068

vrtenje _radij _proga 8

In1Out1

vrtenje _proga 3

In1Out1

stanja _prostorov

Vektor9

7

Vektor8

6

Vektor7

5

Vektor5

1

Vektor4

4

Vektor3

8

Vektor2

3

Vektor10

9

Vektor1

2

Transpose 1

uT

Translacija _proga 9

v 6

reset_6

Out1


v 6

reset_7

Out1


v 6

reset_6

Out1


In1

reset_5

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out 1


In1

In2

Out 1

Subsystem

u m

Rotacija _proga 8

In1

reset_8

Out1

Out2

Rotacija _proga 3

In1

In2

Out 1

Out 2

Polozaj _proga 9

In1Out1

Polozaj _proga 8

In1Out1

Polozaj _proga 7

In1Out1

Polozaj _proga 6

In1Out1

Polozaj _proga 5

In1Out1

Polozaj _proga 4

In1Out 1

Polozaj _proga 3

In1Out1

Polozaj _proga 2

In1Out 1

Polozaj _proga 1

In1Out 1

Pogoj _za_ustavljanje _palet 4

In1Out 1


In1Out 1


In1Out 1


In1Out 1

Pogoj _za_ustavljanje _palet

In1Out1

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 6

OR

Logical

Operator 5

OR

Logical

Operator 4

OR

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 1

OR

Logical

Operator

OR

Index

Vector8

Index

Vector7

Index

Vector6

Index

Vector5

Index

Vector4

Index

Vector3

Index

Vector2

Index

Vector1

Index

Vector

Goto9

Proga 9_1

Goto8

I1

Goto7

H1

Goto 6

G1

Goto 5

F1

Goto 4

E1

Goto 3

D1

Goto 2

A1

Goto 12

P8_1

Goto 1

B1

Goto

C1

From 9

[Diagnostika ]

From8

[I1]

From7

[H1]

From6

[G1]

From5

[F1]

From4

[E1]

From3

[D1]

From2

[A1]

From 14

[vrata 1]

From13

[SG2]

From 12

[SG3]

From 11

[SG5]

From 10

[SG 4]

From1

[C1]

From

[B1]

Compare

To Constant 8

>= 3.09

Compare

To Constant 7

>= 4.7

Compare

To Constant 6

= 1.425

Compare

To Constant 5

<= 2.11

Compare

To Constant 4

<= 3.1

Compare

To Constant 3

<= 4.03

Compare

To Constant 2

>= 4.03

Compare

To Constant 1

>= 4.7

Compare

To Constant

>= 4.73

S1

1



Translation _4

3Rotation _4

2

Center _4

1

z0.068


In1Out1

vrtenje _proga 3

In1Out1

stanja _prostorov

Vektor9

7

Vektor8

6

Vektor7

5

Vektor5

1

Vektor4

4

Vektor3

8

Vektor2

3

Vektor10

9

Vektor1

2

Transpose 1

uT


v 6

reset_6

Out1


v 6

reset_7

Out1


v 6

reset_6

Out1


In1

reset_5

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1

Subsystem

u m

Rotacija _proga 8

In1

reset_8

Out1

Out2

Rotacija _proga 3

In1

In2

Out1

Out2

Polozaj _proga 9

In1Out1

Polozaj _proga 8

In1Out1

Polozaj _proga 7

In1Out1

Polozaj _proga 6

In1Out1

Polozaj _proga 5

In1Out1

Polozaj _proga 4

In1Out1

Polozaj _proga 3

In1Out1

Polozaj _proga 2

In1Out1

Polozaj _proga 1

In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 6

OR

Logical

Operator 5

OR

Logical

Operator 4

OR

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 1

OR

Logical

Operator

OR

Index

Vector8

Index

Vector7

Index

Vector6

Index

Vector5

Index

Vector4

Index

Vector3

Index

Vector2

Index

Vector1

Index

Vector

Goto 9

Proga 9_2

Goto 8

I2

Goto 7

H2

Goto 6

G2

Goto 5

F2

Goto 4

E2

Goto 3

D2

Goto 12

P8_2

Goto 10

A2

Goto1

B2

Goto

C2

From 9

[SG1]

From 8

[I2]

From 7

[H2]

From 6

[G2]

From 5

[F2]

From 4

[E2]

From 3

[D2]

From 2

[A2]

From 14

[Diagnostika ]

From 13

[vrata 1]

From 12

[SG3]

From 11

[SG5]

From 10

[SG4]

From 1

[C2]

From

[B2]

Compare

To Constant 8

>= 3.09

Compare

To Constant 7

>= 4.7

Compare

To Constant 6

= 1.425

Compare

To Constant 5

<= 2.11

Compare

To Constant 4

<= 3.1

Compare

To Constant 3

<= 4.03

Compare

To Constant 2

>= 4.03

Compare

To Constant 1

>= 4.7

Compare

To Constant

>= 4.73

S2

1



Translation _4

3Rotation _4

2

Center _4

1

z0.068


In1Out1

vrtenje _proga 3

In 1Out1

stanja _prostorov

Vektor9

7

Vektor8

6

Vektor7

5

Vektor5

1

Vektor4

4

Vektor3

8

Vektor2

3

Vektor10

9

Vektor1

2

Transpose 1

uT


v 6

reset_6

Out1


v 6

reset_7

Out1


v 6

reset_6

Out1


In1

reset_5

Out1


In 1

In 2

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1

Subsystem

u m

Rotacija _proga 8

In1

reset_8

Out1

Out2

Rotacija _proga 3

In1

In2

Out 1

Out 2

Polozaj _proga 9

In1Out1

Polozaj _proga 8

In1Out1

Polozaj _proga 7

In1Out1

Polozaj _proga 6

In1Out1

Polozaj _proga 5

In1Out1

Polozaj _proga 4

In1Out1

Polozaj _proga 3

In1Out1

Polozaj _proga 2

In1Out1

Polozaj _proga 1

In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 6

OR

Logical

Operator 5

OR

Logical

Operator 4

OR

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 1

OR

Logical

Operator

OR

Index

Vector8

Index

Vector7

Index

Vector6

Index

Vector5

Index

Vector4

Index

Vector3

Index

Vector2

Index

Vector1

Index

Vector

Goto 9

Proga 9_3

Goto 8

I3

Goto 7

H3

Goto6

G3

Goto5

F3

Goto4

E3

Goto3

D3

Goto 2

A3

Goto 12

P8_3

Goto 1

B3

Goto

C3

From 9

[SG 1]

From 8

[I3]

From 7

[H3]

From 6

[G3]

From 5

[F3]

From 4

[E3]

From 3

[D3]

From 2

[A3]

From 14

[vrata 1]

From 13

[SG2]

From 12

[Diagnostika ]

From 11

[SG5]

From 10

[SG4]

From 1

[C3]

From

[B3]

Compare

To Constant 8

>= 3.09

Compare

To Constant 7

>= 4.7

Compare

To Constant 6

<= 1.425

Compare

To Constant 5

<= 2.11

Compare

To Constant 4

<= 3.1

Compare

To Constant 3

<= 4.03

Compare

To Constant 2

>= 4.03

Compare

To Constant 1

>= 4.7

Compare

To Constant

>= 4.73

S3

1



Translation _4

3Rotation _4

2

Center _4

1

z0.068


In1Out1

vrtenje _proga 3

In 1Out1

stanja_prostorov

Vektor9

7

Vektor8

6

Vektor7

5

Vektor5

1

Vektor4

4

Vektor3

8

Vektor2

3

Vektor10

9

Vektor1

2

Transpose 1

uT


v 6

reset_6

Out1


v 6

reset_7

Out1


v 6

reset_6

Out1


In1

reset_5

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1

Subsystem

u m

Rotacija _proga 8

In1

reset_8

Out1

Out2

Rotacija _proga 3

In1

In2

Out1

Out2

Polozaj _proga 9

In1Out1

Polozaj _proga 8

In1Out1

Polozaj _proga 7

In1Out1

Polozaj _proga 6

In1Out1

Polozaj _proga 5

In1Out1

Polozaj _proga 4

In1Out1

Polozaj _proga 3

In1Out1

Polozaj _proga 2

In1Out1

Polozaj _proga 1

In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 6

OR

Logical

Operator 5

OR

Logical

Operator 4

OR

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 1

OR

Logical

Operator

OR

Index

Vector8

Index

Vector7

Index

Vector6

Index

Vector5

Index

Vector4

Index

Vector3

Index

Vector2

Index

Vector1

Index

Vector

Goto 9

Proga 9_4

Goto 8

I4

Goto 7

H4

Goto 6

G4

Goto 5

F4

Goto 4

E4

Goto 3

D4

Goto2

A4

Goto 12

P8_4

Goto 1

B4

Goto

C4

From 9

[SG1]

From 8

[I4]

From 7

[H4]

From 6

[G4]

From 5

[F4]

From 4

[E4]

From 3

[D4]

From 2

[A4]

From 14

[Diagnostika ]

From 13

[SG2]

From 12

[SG 3]

From 11

[SG5]

From 10

[vrata 1]

From 1

[C4]

From

[B4]

Display

Compare

To Constant 8

>= 3.09

Compare

To Constant 7

>= 4.7

Compare

To Constant 6

<= 1.425

Compare

To Constant 5

<= 2.11

Compare

To Constant 4

<= 3.1

Compare

To Constant 3

<= 4.03

Compare

To Constant 2

>= 4.03

Compare

To Constant 1

>= 4.7

Compare

To Constant

>= 4.73

S4

1



Translation _4

3Rotation _4

2

Center _4

1

z0.068


In1Out1

vrtenje _proga 3

In1Out1

stanja _prostorov

Vektor9

7

Vektor8

6

Vektor7

5

Vektor5

1

Vektor4

4

Vektor3

8

Vektor2

3

Vektor10

9

Vektor1

2

Transpose 1

uT


v 6

reset_6

Out1


v 6

reset_7

Out1


v 6

reset_6

Out1


In1

reset_5

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1


In1

In2

Out1

Subsystem

u m

Rotacija _proga 8

In1

reset_8

Out1

Out2

Rotacija _proga 3

In1

In2

Out1

Out2

Polozaj _proga 9

In1Out1

Polozaj _proga 8

In1Out1

Polozaj _proga 7

In1Out1

Polozaj _proga 6

In1Out1

Polozaj _proga 5

In1Out1

Polozaj _proga 4

In1Out1

Polozaj _proga 3

In1Out1

Polozaj _proga 2

In1Out1

Polozaj _proga 1

In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1


In1Out1

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 6

OR

Logical

Operator 5

OR

Logical

Operator 4

OR

NOT

NOT

NOT

Logical

Operator 1

OR

Logical

Operator

OR

Index

Vector8

Index

Vector7

Index

Vector6

Index

Vector5

Index

Vector4

Index

Vector3

Index

Vector2

Index

Vector1

Index

Vector

Goto 9

Proga 9_5

Goto8

I5

Goto 7

H5

Goto 6

G5

Goto 5

F5

Goto 4

E5

Goto 3

D5

Goto 2

A5

Goto 13

P 8_5

Goto 1

B5

Goto

C5

From 9

[SG1]

From 8

[I5]

From 7

[H5]

From 6

[G5]

From 5

[F5]

From 4

[E5]

From 3

[D5]

From 2

[A5]

From 14

[Diagnostika ]

From 13

[SG2]

From 12

[SG3]

From 11

[vrata 1]

From 10

[SG4]

From 1

[C5]

From

[B5]

Compare

To Constant 8

>= 3.09

Compare

To Constant 7

>= 4.7

Compare

To Constant 6

= 1.425

Compare

To Constant 5

<= 2.11

Compare

To Constant 4

<= 3.1

Compare

To Constant 3

<= 4.03

Compare

To Constant 2

>= 4.03

Compare

To Constant 1

>= 4.7

Compare

To Constant

>= 4.73

S5

1


Slika 11.8: Shema bloka Virtualni_osciloskop

Motor

Polozajna enota 1_

paleta prisotna

Polozajna enota 2_

paleta prisotna

Vrata 1

Vrata 2

Vrata 3

Vrata 4

Polozajna enota 1_

paleta vpeta

Polozajna enota 2_

paleta vpeta

Vrata SG 5_model senzorja

Out1


Out1


Out1

Vrata SG 2_model senzorja 3

Out1


Out1

Scope

NOT

AND

[SG5]

[SG4]

[SG3]

[SG2]

[SG1]

[M ]

[PE_2]

[PE_1]

From 31

[Simulacija ]

[vo 1]

[trn2]

From 25

[Diagnostika ]

[v2]

[v3]

[v5]

[v4]

[v1]

senzor_PE2]

senzor_PE1]

[motor ]

[trn1]

double

double

double

double

double

double

double

double

double

double

double

double

double

double

double


Slika 11.9: Shema bloka Premik_vrata1



Out1

1

Multiport

Switch

Constant 3

0.035

Constant 2

0.05

Constant 1

4.1

Cnstant 2

2.203In 1

1

Out2

1

Multiport

Switch3

Constant 12

0.035

Constant 11

0.05

Constant 10

4.1

Cnstant 4

2.82In2

1

Out1

1

Multiport

Switch 1

Constant 7

0.035

Constant 6

0.05

Constant 5

3.135

Cnstant 1

2.203In 1

1

Out1

1

Multiport

Switch4

Constant 15

0.035

Constant 14

0.05

Constant 13

2.18

Cnstant 5

2.2030

In1

1

Out1

1

Multiport

Switch 2

Constant 9

0.035

Constant 8

0.05

Constant 4

3.135

Cnstant 3

2.82In 1

1

Out2

1

Multiport

Switch 6

Constant 21

2.4

Constant 20

2.375

Constant 19

4.02

Cnstant 7

0.09

In2

1

Out1

1

Multiport

Switch5

Constant 18

2.4

Constant 17

2.375

Constant 16

2.1

Cnstant 6

0.09

In1

1



Slika 11.15: Shema bloka Premik_trn1

Slika 11.14: Shema bloka Premik_trn2


11.1 Priložena zgoščenka

Na priloženi zgoščenki se nahaja datoteka programske opreme z imenom Transportni_trak.mdl, datoteka VRML modela transportnega traka z imenom tekoci_trak –

Copy.wrl ter datoteka Transportni_sistem_Bosch.opf za odpiranje v OPC strežniku v kateri so shranjeni naslovi iz PLK krmilnika. Dodan še je tudi privzeti program, ki je shranjen na PLK-ju z imenom TS1_27112009_mod4_aninanouttest.k7p.

Barva

1

Multiport

Switch7

Constant 23

[0 1 0 ]

Constant 22

[1 0 0 ]

Stanje

1

Slika 11.16: Shema blokov

Sprememba_barve_sg1,





Sprememba_barve_s1,

Sprememba_barve_s2


11.2 Seznam slik

Slika 2.1: Razvrstitev transportnih naprav ............................................................................. 2

Slika 2.2: Zmogljivost in fleksibilnost posameznih transportnih naprav .............................. 3

Slika 3.1: Faze MBD metode načrtovanja ............................................................................. 7

Slika 4.1: Položaj vrat in položajnih enot - delovnih postaj .................................................. 9

Slika 4.2: Sestavni elementi transportnega traka ................................................................. 10

Slika 4.3: Povezava programske opreme s transportnim sistemom ..................................... 11

Slika 5.1: Shema delovanja programske opreme v načinu simulacije ................................. 12

Slika 5.2: Shema delovanja programske opreme v načinu krmiljenja - vodenja ................. 13

Slika 5.3: Shema delovanja programske opreme v načinu diagnostike ............................... 13

Slika 5.4: Petrijeva mreža .................................................................................................... 19

Slika 5.5: Petrijeva mreža .................................................................................................... 21

Slika 6.1: Shema modela transportnega traka ...................................................................... 22

Slika 6.2: Sklop Palete ......................................................................................................... 24

Slika 6.3: Glavni sklopi posamezne palete .......................................................................... 24

Slika 6.4: Modeli končnih stikal .......................................................................................... 25

Slika 6.5: Področje translacije in rotacije ............................................................................ 26

Slika 6.6: Delitev osnovne proge ......................................................................................... 26

Slika 6.7: Petrijeva mreža proženja posameznih segmentov proge .................................... 28

Slika 6.8: Simulacijska shema diskretnega sekvenčnega algoritma .................................... 31

Slika 6.9: Blok Index Vector ................................................................................................ 31

Slika 6.10: Shema bloka Pogoj_za_ustavljanje_palet ......................................................... 32

Slika 6.11: Blokovna shema palet – prog ............................................................................ 33

Slika 6.12: Shema bloka: Translacija_proga1 .................................................................... 34

Slika 6.13: Bloki proge z rotacijskim načinom gibanja ....................................................... 34

Slika 6.14: Shema bloka: vrtenje_radij_proga8 .................................................................. 34

Slika 6.15: Shema bloka: Polozaj_proga8 .......................................................................... 34

Slika 6.16: Shema bloka: Rotacija_proga8 ......................................................................... 35

Slika 6.17: Bloki aktuatorjev vrat in barvne signalizacije ................................................... 36

Slika 6.18: Blokovna shema bloka Premik_vrata1 ............................................................. 37

Slika 6.19: Blokovna shema za krmiljenje signalnih luči .................................................... 37

Slika 6.20: Petrijeva mreža vodenja modela in realnega transportnega traka ..................... 38

Slika 6.21: Petrijev krmilnik ................................................................................................ 41

Slika 6.22: Blokovna shema bloka Vse postaje zasedene .................................................... 42

Slika 6.23: Blokovna shema bloka Subsystem ..................................................................... 42

Slika 6.24: Blokovna shema časovnika - blok Cas odprtih vrat ......................................... 43


Slika 6.26: Blokovna shema bloka Subsystem1 ................................................................... 43

Slika 6.27: Blokovna shema bloka Senzor delovne postaje 1 .............................................. 44



Slika 6.29: OPC Write blok za krmiljenje vrat .................................................................... 45

Slika 6.30: OPC Read blok namenjen branju stanja senzorjev vrat SG1 in SG2 ................ 45

Slika 7.1: Okno kjer določimo risanje 3D modela v 3D modelirniku ................................. 48

Slika 7.2: Delovno okno z izbrano ravnino ......................................................................... 48

Slika 7.3: Risanje v skicirki ................................................................................................. 49

Slika 7.4: Določanje globine modela ................................................................................... 50

Slika 7.5: Dokončan 3D model mize ................................................................................... 50

Slika 7.6: 3D model tekočega traku ..................................................................................... 51 Slika 7.7: 3D model palete ................................................................................................... 51

Slika 7.8: 3D model signalne luči delovne postaje .............................................................. 51

Slika 7.9: 3D model signalne luči vrat ................................................................................. 51

Slika 7.10: Okno Export options in nastavitve .................................................................... 52

Slika 7.11: Določanje vrednosti translacijkega premika zatiča na vratih ............................ 54

Slika 7.12: Pozicioniranje elemetov v V-Realm Builder-ju ................................................ 54

Slika 7.13: Blok VR Sink s pripadajočimi vhodi ................................................................. 55

Slika 7.14: Okno Parameters: VR Sink ............................................................................... 56

Slika 8.1: Virtualni osciloskop – diagnostika ..................................................................... 58

Slika 8.2: Virtualni osciloskop - krmiljenje ......................................................................... 59

Slika 8.3: Virtualni osciloskop - simulacija ......................................................................... 60

Slika 11.1: Grafični vmesnik ............................................................................................... 63

Slika 11.2: Shema celotne programske opreme v Simulink-u ............................................. 64

Slika 11.3: Shema 1. palete v programskem orodju Simulink ............................................. 65





Slika 11.8: Shema bloka Virtualni_osciloskop .................................................................... 70

Slika 11.9: Shema bloka Premik_vrata1 ............................................................................. 71 Slika 11.10: Shema bloka Premik_vrata2 ........................................................................... 71

Slika 11.11: Shema bloka Premik_vrata3 ........................................................................... 71 Slika 11.12: Shema bloka Premik_vrata4 ........................................................................... 71

Slika 11.13: Shema bloka Premik_vrata5 ........................................................................... 71

Slika 11.14: Shema bloka Premik_trn2 ............................................................................... 71

Slika 11.15: Shema bloka Premik_trn1 ............................................................................... 71

Slika 11.16: Shema blokov Sprememba_barve_sg1, Sprememba_barve_sg2,

Sprememba_barve_sg3, Sprememba_barve_sg4, Sprememba_barve_sg5, Sprememba_barve_s1, Sprememba_barve_s2 .................................................................... 72


11.3 Seznam tabel

Tabela 1: Karakteristike transportnega traka Bosch TS1 ...................................................... 8

Tabela 2: Legenda oznak Petrijeve mreže ........................................................................... 29

Tabela 3: Legenda oznak Petrijeve mreže ........................................................................... 39


11.4 Naslov študenta

Andrej Fekonja

Ihova 53

2234 Benedikt

Telefonska številka: 041 245 083

E-mail naslov: [email protected]

11.5 Kratek življenjepis

Rojen: 23.8.1988 v Mariboru

Šolanje:

� Osnovna šola: Osnovna šola Benedikt � Srednja šola: Srednja Strojna Šola Maribor




Documents

VODENJE TRANSPORTNEGA SISTEMA BOSCH TS1 S … · 2.1 Vrste transportnih naprav za notranji transport Zaradi raznolikosti delovnih operacij, vrste transportiranega blaga in oblike