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Copyright © 1993-2001, Hugh Jack
Engineer On a Disk
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page 2
1. TABLE OF CONTENTS
TABLE OF CONTENTS 2
OVERVIEW 8
PROCESS CONTROL 9
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9
CONTROL SYSTEM CHARACTERISTICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10
CONTROLLER TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11
PROCESS DIAGRAMS AND SYMBOLS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11
PRACTICE QUESTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11
DISCRETE CONTROLLER DESIGN 12
POSITIONING CONTROLLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12
TRACKING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22
DISTURBANCE RESISTANT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25
MULTI-CONTROLLER SYSTEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28
SAMPLE TIME - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 34
SUMMARY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 35
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 36
DISCRETE SYSTEMS 38
DISCRETE SYSTEM MODELLING WITH EQUATIONS - - - - - - - - - - - - - - - 38
DISCRETE CONTROLLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 48
BLOCK DIAGRAMS AND TRANSFER FUNCTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - 56
SAMPLING FUNCTIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 68
SYSTEM RESPONSE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 72
STEADY STATE ERROR - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 76
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 78
PETRI NETS 81
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 81
IMPLEMENTATION FOR A PLC - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 87
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 91
CONTINUOUS CONTROL SYSTEMS 92
CONTROL SYSTEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 92
ROOT-LOCUS PLOTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 113
DESIGN OF CONTINUOUS CONTROLLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 121
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 121
FUZZY LOGIC 126
COMMERCIAL CONTROLLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 130
REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 130
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 131
MECHATRONICS CIRCUITS 132
POWER SWITCHING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 132
USER INPUT/OUTPUT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 132
HARDWARE BASED CONTROLLERS 134
CIRCUITS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 134
FLUIDICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 134
PNEUMATICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 134
page 3
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 134
EMBEDDED CONTROLLERS 135
TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 135
CONTROLLER DESIGN EXAMPLE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 135
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 135
DISCRETE SENSORS 136
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 136
SENSOR WIRING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 136
CONTACT DETECTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 143
PROXIMITY DETECTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 143
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 156
CONTINUOUS SENSORS 159
INPUT ISSUES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 159
SENSOR TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 163
ANGULAR POSITION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 166
LINEAR POSITION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 170
VELOCITY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 173
ACCELERATION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 174
FORCE/MOMENT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 176
FLOW RATE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 181
TEMPERATURE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 182
SOUND - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 185
LIGHT INTENSITY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 186
PRESSURE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 187
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 187
REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 188
ACTUATORS 189
ACTUATOR TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 189
DISCRETE ACTUATORS 189
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 189
TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 190
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 195
CONTINUOUS ACTUATORS 196
ACTUATOR CONTROL - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 196
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 202
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS 203
BASIC PLCs - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 203
A SIMPLE EXAMPLE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 212
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 212
PLC CONNECTION 215
SWITCHED INPUTS AND OUTPUTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 215
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 226
PLC OPERATION 232
PLC ORGANIZATION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 232
PLC STATUS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 233
MEMORY TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 234
page 4
SOFTWARE BASED PLCS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 234
PROGRAMMING STANDARDS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 234
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 236
SWITCHING LOGIC 238
BOOLEAN ALGEBRA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 238
DISCRETE LOGIC - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 240
SIMPLIFYING BOOLEAN EQUATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 247
ADDITIONAL TOPICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 250
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 253
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 254
NUMBERING 271
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 271
DATA VALUES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 272
DATA CHARACTERIZATION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 281
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 283
EVENT BASED LOGIC 286
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 286
TIMERS, COUNTERS, FLIP-FLOPS, LATCHES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 286
PROGRAM DESIGN METHODS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 303
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 306
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 314
SEQUENTIAL LOGIC DESIGN 321
SCRIPTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 321
FLOW CHARTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 325
STATE BASED MODELLING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 335
PARALLEL PROCESS FLOWCHARTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 360
SEQUENTIAL LOGIC CIRCUITS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 370
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 372
ADVANCED LADDER LOGIC FUNCTIONS 406
ADDRESSING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 406
INSTRUCTION TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 412
DESIGN TECHNIQUES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 440
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 442
FUNCTION REFERENCE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 445
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 471
PLC PROGRAMMING 478
PROGRAMMING STANDARDS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 478
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 480
STRUCTURED TEXT PROGRAMMING 481
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 481
THE LANGUAGE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 481
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 494
INSTRUCTION LIST PROGRAMMING 495
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 495
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 498
FUNCTION BLOCK PROGRAMMING 500
page 5
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 500
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 501
ANALOG INPUTS AND OUTPUTS 503
ANALOG INPUTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 503
ANALOG OUTPUTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 511
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 514
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 515
CONTINUOUS CONTROL 521
CONTROLLING CONTINUOUS SYSTEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 522
CONTROLLING DISCRETE SYSTEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 523
CONTROL SYSTEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 523
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 527
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 527
PLC DATA COMMUNICATION 528
COMPUTER COMMUNICATIONS CATEGORIES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 528
THE HISTORY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 529
WITH PLCs - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 529
SERIAL COMMUNICATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 530
PARALLEL - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 541
NETWORKS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 541
BUS TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 554
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 562
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 563
HUMAN MACHINE INTERFACES (HMI) 566
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 566
HMI/MMI DESIGN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 567
DESIGN CASES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 567
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 568
DESIGNING LARGE SYSTEMS 569
PROGRAMMING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 569
DOCUMENTATION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 570
PLC PROGRAM DESIGN FORMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 571
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 578
IMPLEMENTATION 579
ELECTRICAL - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 579
SAFETY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 591
PROCESS MODELLING 594
REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 597
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 597
SELECTING A PLC 599
SPECIAL I/O MODULES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 603
PLC PROGRAMMING LANGUAGES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 607
ISSUES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 607
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 607
PLC REFERENCES 609
SUPPLIERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 609
page 6
PROFESSIONAL INTEREST GROUPS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 610
PLC/DISCRETE CONTROL REFERENCES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 610
USING THE OMRON DEMO PACKAGE 614
OVERVIEW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 614
REFERENCE GUIDE FOR OMRON PLC DEMO SOFTWARE - - - - - - - - - - - 618
INDUSTRIAL ROBOTICS 619
INTRODUCTION - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 619
ROBOT TYPES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 632
ROBOT APPLICATIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 663
END OF ARM TOOLING (EOAT) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 666
ADVANCED TOPICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 675
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 676
ROBOTIC PATH PLANNING METHODS 690
INTRODUCTION: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 690
GENERAL REQUIREMENTS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 696
SETUP EVALUATION CRITERIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 704
METHOD EVALUATION CRITERIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 709
IMPLEMENTATION EVALUATION CRITERIA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 716
OTHER AREAS OF INTEREST - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 719
COMPARISONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 720
CONCLUSIONS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 722
APPENDIX A - OPTIMIZATION TECHNIQUES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 722
APPENDIX B - SPATIAL PLANNING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 725
APPENDIX C - TRANSFORMED SPACE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 731
APPENDIX D - FIELD METHODS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 738
APPENDIX E - NEW AND ADVANCED TOPICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 740
REFERENCES: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 741
ROBOTIC MECHANISMS 746
KINEMATICS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 746
MECHANISMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 749
ACTUATORS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 750
PATH PLANNING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 752
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 758
MOTION PLANNING AND TRAJECTORY CONTROL 763
TRAJECTORY CONTROL - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 763
PATH PLANNING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 767
MOTION CONTROLLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 771
SPECIAL ISSUES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 774
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 776
MICROBOT OVERVIEW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 778
CRS PLUS ROBOT OVERVIEW - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 778
BASIC DEMONSTRATION STEPS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 779
CNC MACHINES 781
MACHINE AXES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 781
NUMERICAL CONTROL (NC) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 781
EXAMPLES OF EQUIPMENT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 785
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PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 788
CNC PROGRAMMING 789
G-CODES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 790
APT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 798
PROPRIETARY NC CODES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 801
GRAPHICAL PART PROGRAMMING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 802
NC CUTTER PATHS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 803
NC CONTROLLERS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 805
PRACTICE PROBLEMS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 805
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2. OVERVIEW
Mechatronics deals with the long ignored union of machanical and electrical systems.
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3. PROCESS CONTROL
• To put it simply - we figure out how the process behaves naturally, we determine how we want it
to behave, and we insert a controller to make it do what we want.
3.1 INTRODUCTION
• CONTROL - Using artificial means to manipulate the world - with a particular goal.
• Continuous - the values to be controlled change smoothly. e.g. the speed of a car
• Discrete - The value to be controlled are easily described as on-off. e.g. the car motor is on-off
(like basic pneumatics). NOTE: all systems are continuous (Except for Heisenberg’s electrons)
but they can be treated as discrete for simplicity.
• Linear - Can be described with a simple differential equation (not a very accurate explanation).
e.g. a car can be driving around a track and can pass same the same spot at a constant
velocity. But, the longer the car runs, the mass decreases, and it travels faster, but
requires less gas, etc. Basically, the math gets tougher, and the problem
becomes non-linear.
- This is the preferred starting point for simplicity, and a common approximation for real
world problems.
• Non-Linear - Not Linear. This is how the world works, but is very complicated. Especially when
trying to do mathematical approximations. (Note: if the coefficients in a differential equation
change it is non-linear)
CONTROL
CONTINUOUS
DISCRETE
LINEAR NON_LINEAR
CONDITIONAL
SEQUENTIAL
e.g. PID
e.g. MRAC
e.g. FUZZY LOGIC
BOOLEAN
TEMPORAL
e.g. TIMERS
e.g. COUNTERS
EVENT BASED
EXPERT SYSTEMS
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• Temporal/sequential - the controller must not just keep track of things that changes, but it must
know the time, or how long since something happened.
• e.g.
non-linear - as rocket approaches sun, gravity increases, so control must change.
linear - We are driving the perfect car with no friction, with no drag, and can predict how it
will work perfectly.
discrete - “When I do this, that always happens!” For example, when the power is turned
on, the press closes!
How to tell the difference? An elevator is the perfect example.
Discrete
1. The elevator must move towards a floor when a button is pushed.
2. The elevator must open a door when it is at a floor.
3. It must have the door closed before it moves.
etc.
Linear (our approximation commonly used in industry) NOTE: each floor will have a cer-
tain motor position, and we know what that position is.
1. If the desired position changes to a new value, accelerate quickly
towards the new position.
2. As the elevator approaches the correct position, slow down.
Non-linear (not yet common in industry) e.g. Fuzzy logic, Neural Networks, Adaptive
Control
1 Accelerate slowly to start.
2. Decelerate as you approach the final position.
3. Allow faster motion while moving.
4. Compensate for cable stretch, and changing spring constant, etc.
3.2 CONTROL SYSTEM CHARACTERISTICS
• Control systems are present in most systems we see. Example - elevator height.
• Some systems are naturally unstable and tend to self destruct. Example - balanced broom.
• Other systems are self regulating, and tend to some stable state - these are good candidates for
open loop control. Example - city water tank
• Other systems need some sort of regulation mechanisms added, these are called closed loop sys-
tems. Example - car cruise control
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MECHATRONICS CIRCUITS 132
POWER SWITCHING - - - - - - - - - - - - - - - - -. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 805
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2. OVERVIEW
Mechatronics deals with the long ignored union of machanical and electrical
Ngày đăng: 25/01/2014, 04:20
Xem thêm: Tài liệu Mechatronics (Hugh 2001) pptx