Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống cân trong dây chuyền saphir bằng mạng petri

SAPHIR là mô hình của một dây chuyền phân loại và lắp ráp tự động trong một nhà máy sản xuất, được lắp đặt tại phòng thí nghiệm CRePA của PFIEV. SAPHIR có 3 phần: mâm quay cân, băng chuyền, cánh tay rôbôt. Hệ thống cân (ảnh minh họa), được điều khiển bằng VxWorks, thực hiện phân loại và cấp chi tiết vào băng chuyền. Băng chuyền (điều khiển bằng PLC TSX Premium) sẽ vận chuyển các chi tiết đến cánh tay rôbôt. Giống như mâm – cân,cánh tay rôbôt cũng được điều khiển bằng VxWorks, nó sẽ thực hiện...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống cân trong dây chuyền saphir bằng mạng petri Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống cân trong dây chuyền Saphir bằng mạng Petri Sinh viên: Trương Quốc Dũng, Hồ Văn Quảng Phú - CBHD: TS Trần Đình Khôi Quốc – Dự án đào tạo kĩ sư chất lượng cao PFIEV Tóm tắt: Hệ thống mâm cân trên dây chuyền Saphir được điều khiển bằng hệ điều hành thời gianthực với sự hỗ trợ của phần mềm Tornado 2.2. Đề tài tập trung nghiên cứu vào cơ chế điều khiển, phốihợp tác vụ của VxWorks và ứng dụng của nó trên hệ thống Saphir. Để tạo điều kiện cho người sử dụngcó thể làm chủ được hệ thống, có thể giám sát và điều khiển được dễ dàng hơn, những người thiết kếdây chuyền Saphir đã đưa vào đó cơ chế điều khiển bằng mạng Petri trên nền VxWorks. Đây là mộtcông cụ đồ hình lý thuyết cho phép phân tích, giám sát hệ thống rất hiệu quả. Dựa trên nền mạng Petrisẵn có đó, đề tài sẽ tiến hành xây dựng chương trình điều khiển hệ thống cân trong dây chuyền Saphirbằng mạng Petri. Abstract: The tray- balance system of Saphir Demo is controled by the real-time operating systemVxWorks, using Tornado 2.2. This theme focus on researching about the mechanism of controlingsystem and how to co-ordinate the intertask by VxWorks. Then, research about VxWorks in SaphirDemo. Because VxWorks is fairly complex, so, the designer of Saphir Demo applied PetriNets onSaphir, to help user can be the master of Saphir system. PetriNets is a graph theoretic tool, that is veryuseful for modeling and analyzing system. Based on the ready foundation of PetriNets in Saphir, thistheme will construct a program to control the tray-balance system of Saphir Demo by PetriNets. I. Mở đầu Nếu như trước đây, các hệ thống thường được thiết kế theo kiểu tuần tự, nối tiếp thì các hệthống sản xuất hiện đại ngày nay đòi hỏi tính đồng thời, tương tác lẫn nhau, nghĩa là nhiều tácvụ, nhiều hệ thống cùng điều khiển, cùng chia sẻ tài nguyên… Điều này đặt ra các yêu cầu vềphân tích hệ thống cả về định tính lẫn định lượng. Do đó, đòi hỏi phải có một mô hình hoànthiện và mạnh mẽ để hỗ trợ cho việc nghiên cứu và phân tích hệ thống. Phương pháp mạng Petri (PetriNets) là một công cụ cho phép phân tích trực tiếp và giám sátcó hiệu quả một hệ thống sản xuất thông qua các đồ hình điều khiển. Lý thuyết về mạng Petriđược C.A.Petri xây dựng vào đầu thập niên 60. Mạng Petri không những giúp cho việc phântích hệ thống được thuận lợi mà còn tạo điều kiện trao đổi dễ dàng hơn giữa người thiết kế vàngười sử dụng. Hệ thống mâm – cân trong dây chuyền Saphir tại Chương trình Đào tạo Kỹ sư chất lượng caoĐà Nẵng hiện đang được điều khiển bằng hệ điều hành thời gian thực VxWorks rất phức tạp.Do số lượng các tín hiệu điều khiển, các điều kiện ràng buộc trong điều khiển rất lớn nên việcgiám sát quá trình điều khiển cũng như việc gỡ rối chương trình gặp nhiều khó khăn. Trên cơsở nghiên cứu hệ điều hành đa nhiệm thời gian thực VxWorks, nhiệm vụ đề tài đặt ra là xâydựng chương trình điều khiển và giám sát hệ mâm – quay của SAPHIR bằng mạng Petri. II. Tổng quan về đề tàiSAPHIR là mô hình của một dây chuyền phân loại và lắp ráp tự động trong một nhà máy sảnxuất, được lắp đặt tại phòng thí nghiệm CRePA của PFIEV. SAPHIR có 3 phần: mâm quay- 1cân, băng chuyền, cánh tay rôbôt. Hệ thống cân (ảnh minh họa), được điều khiển bằngVxWorks, thực hiện phân loại và cấp chi tiết vào băng chuyền. Băng chuyền (điều khiển bằngPLC TSX Premium) sẽ vận chuyển các chi tiết đến cánh tay rôbôt. Giống như mâm – cân,cánh tay rôbôt cũng được điều khiển bằng VxWorks, nó sẽ thực hiện việc lắp ráp các chi tiếtthành sản phẩm hoàn chỉnh.Trong dây chuyền SAPHIR sử dụng 8 đầu vào số, 5 đầu ra số và1 đầu vào analog. Toàn bộ các tín hiệu điều khiển, cũng như giátrị điện áp qui đổi của khối lượng đều được đưa vào PC thôngqua card giao tiếp ax5020p, gắn trực tiếp trên mainboard của PCđiều khiển. Để đảm bảo cân khối lượng chi tiết được chi tiếtđược chính xác; trước mỗi lần cân cần có 1s để cân xác lập trạngthái ban đầu; khi có chi tiết được cân, cần 0.5s để cân ổn địnhgiá trị cân được. Như vậy toàn bộ quá trình cân mất 1.5s.Chương trình điều khiển sẽ lấy giá trị này và tiến hành phân loại.Từ những quan sát nêu trên, với mục tiêu đặt ra nghiên cứu hệ thống điều khiển và xây dựngchương trình điều khiển có khả năng giám sát sự hoạt động của hệ thống, đề tài đặt ra cácnhiệm vụ cần giải quyết: Nghiên cứu về hệ điều hành thời gian thực VxWorks và ứng dụngcủa nó trong hệ thống cân của dây chuyền Saphir; xây dựng mạng Petri để giám sát điều khiểnhệ thống cân trên nền VxWorks sẵn có III. Nội dung chính của đề tài 1.Cơ chế điều khiển của VxWorks và ứng dụng của nó trên hệ thống cân SAPHIR VxWorks là một hệ điều hành thời gian thực với cấu trúc tổng quát gồm hai cấp độ: hệ thốngchủ và hệ ...