101 Giải thuật ch ơng trình reset Z
Hình 5.12: Giải thuật điều khiển reset Z
5.1.3 Gi i thu t đi u khi n ph ng án A (Xu t hƠng)
a) Giai đoạn 1
“Khốiđiều khiển đ ng cơ x” và “khối điều khiển đ ng cơ y” sẽ đ c thực hiện đ ng th i do đó robot sẽ di chuyển đ ng th i trên hai trục x và y cùng lúc giúp cho robot di chuyển t i v trí ô ch a trên dưy kệ
Sau khi robot đư di chuyển t i v trí ô ch a trên dưy kệ thì “ khối điều khiển đ ng cơ x1” điều khiển tay xúc di chuyển đúng kích th c pallet l u trữ và “khối điều khiển lấy hàng từ kệ” sẽ đ c thực hiện tiếp theo. Sau khi kết thúc giaiđoạn 1: Robot lấy đ c hàng từ ô ch a trên dưy kệ thì đ ng cơ y và đ ng cơ z sẽ điều khiển robot tr về v trí home c a trục y và home c a trục z
N
Y
Đ a cơ cấu lấy hàng về v trí chuẩn
- Set c 06 lên 1
- Relay thông tin, trạng thái robot SR
End Start
Kiểm tra bit
D11=258? C 06 = 1? Cảm biến báo =1? Kết thúc (c 06 = 0) N N Y Y
102
Sơ đ giải thuật điều khiển ph ơng án A (Điều khiển robot lấy hàng ra khỏi ô chứa
trên dãy kệ)
Hình 5.13: Sơ đồ giải thuật điều khiển phương án A
b) Giai đoạn 2
“Khối điều khiển đ ng cơ x” và “khối điều khiển đ ng cơ y” sẽ đ c thực hiện đ ng th i do đó robot sẽ di chuyển đ ng th i trên hai trục x và y cùng lúc giúp
Ph ơng án A (xuất hàng ra khỏi kệ)
Khối điều khiển đ ng cơ x
Khối điều khiển
đ ng cơ x Khối điều khiển đ ng cơ y
Khối điều khiển đặt
hàng lên băng tải xuất
Giai đoạn 2 Khối điều khiển lấy
hàng từ kệ
Khối điều khiển
đ ng cơ y Giai đoạn 1
So sánh MH D10=110?
Khối điều khiển đ ng cơ X1
N
103
cho robot di chuyển t i băng tải xuất. Sau khi robot đư di chuyển t i v trí băng tải xuất thì “khối điều khiển đặt vật lên băng tải” sẽ đ c thực hiện tiếp theo.
Sau khi kết thúc giai đoạn 2: Robot lấy đ c hàng từ ô ch a trên dưy kệ và đặt đ c hàng vào băng tải xuất. Sau đó đ ng cơ y và đ ng cơ z sẽ điều khiển robot tr về v trí home c a trục y và home c a trục z.
B điều khiển (PLC) sau khi nhận đ c lệnh từ trung tâm vận hành, giám sát (PC) sẽ tính toán ra đ c t a đ cần thiết và thao tác xuất/nhập hàng để điều khiển robot thực hiện thao tác chính xác theo yêu cầu c a trung tâm vận hành giám sát (PC)
Promixity sensor sẽ giám sát và trả về v trí c a robot cho trung tâm vận hành giám sát (PC) thông qua b điều khiển (PLC). Inverter sẽ điều khiển chiều quay và tốc đ đ ng cơ thông qua việc thay đ i tần số dòng điện cấp cho đ ng cơ.
Giải thuật PLC điều khiển khi có lệnh xuất hàng
Hình 5.14: Giải thuật điều khiển robot S/R xuất hàng
Y Y
Start
Kiểm tra bit D10
b2b1b0 =010?
N
Call ch ơng trình con thực thi lệnh xuất hàng
- Lấy thông tin t a đ XYZ BOX cần xuất (ch a trong D10)
- Set c 01 lên 1
- Relay thông tin, trạng thái robot SR
N
End
104
Giải thuật ch ơng trình con thực thi lệnh xuất hàng
Hình 5.15: Giải thuật chương trình con đều khiển robot S/R xuất hàng
Y Y N N Start RET Có khai hàng? Call ch ơng trình di chuyển robot S/R (XYZ) t i ô ch a
Call ch ơng trình lấy hàng
Call ch ơng trình di chuyển robot S/R (XYZ) đến băng tải xuất
Băng tảixuất tiếp giáp SR?
Call ch ơng trình đặt hàng (t i băng tải xuất)
105
5.1.4 Gi i thu t đi u khi n ph ng án B (Nh p hƠng)
Sơ đ giải thuật điều khiển ph ơng án B (Điều khiển robot nhập hàng vào vị trí ô
kệ chứa được định vị trước)
Hình 5.16: Sơ đồ giải thuật điều khiển phương án B
a) Giai đoạn 1
“Khối điều khiển đ ng cơ x” và “khối điều khiển đ ng cơ y” sẽ đ c thực hiện đ ng th i do đó robot sẽ di chuyển đ ng th i trên hai trục x và y cùng lúc giúp cho robot di chuyểnt i v trí băng tải nhập.
Ph ơng án B (Nhập hàng vào kệ)
Khối điều khiển đ ng cơ x
Khối điềukhiển
đ ng cơ x Khối điều khiển đ ng cơ y
Khối điều khiển đặt hàng vào ô kệ ch a
Giai đoạn 2 Khối điều khiển lấy
hàng từbăng tải nhập
Khối điều khiển
đ ng cơ y Giai đoạn 1
So sánh MH D10=110? Khối điều khiển đ ng cơ N Y
106
Sau khi robot đư di chuyển t i v trí băng tải nhập thì thì “khối điều khiển đ ng cơ x1” điều khiển tay xúc di chuyển đúng kích th c pallet l u trữ và “khối điều khiển lấy hàng từ băng tải” sẽ đ c thực hiện tiếp theo.
Sau khi kết thúc giai đoạn 1: Robot lấy đ c hàng từ băng tải nhập, đ ng cơ y và đ ng cơ z sẽ điều khiển robot tr về v trí home c a trục y và home c a trục z
b) Giai đoạn 2
“Khối điều khiển đ ng cơ x” và “khối điều khiển đ ng cơ y” sẽ đ c thực hiện đ ng th i do đórobot sẽ di chuyển đ ng th i trên hai trục x và y cùng lúc giúp cho robot di chuyển t i v trí ô kệ đ c đ nh v tr c.
Sau khi robot đư di chuyển t i v trí ô kệ thì “khối điều khiển đặt hàng vào kệ” sẽ đ c thực hiện tiếp theo.
Sau khi kết thúc giai đoạn 2: Robot lấy đ c hàng từ băng tải nhập và đặt hàng vào v trí ô kệ ch a đ c đ nh v tr c. Sau đó đ ng cơ y và đ ng cơ z sẽ điều khiển robot r về v trí home c a trục y và home c a trục z.
Giải thuật PLC điều khiển khi có lệnh nhập hàng.
Hình 5.17: Giải thuật điều khiển robot S/R nhập hàng
Y Start Kiểm tra bit D10 b2b1b0 =101? Y N
Call ch ơng trình con thực thi lệnh nhập hàng
- Lấy thông tin t a đ XYZ ô hàng cần
nhập (ch a trong D10)
- Set c 00 lên 1
- Relay thông tin, trạng thái robot SR
N
End
107
Giải thuật ch ơng trình con thực thi lệnh nhập hàng
Hình 5.18: Giải thuật chương trình con điều khiển nhập hàng
Start
RET Băng tải nhậptiếp
giáp robot S/R?
Call ch ơng trình di chuyển robot S/R (XYZ) t i băng tải nhập
Call ch ơng trình lấy hàng
Call ch ơng trình di chuyển robot S/R (XYZ) đến ô ch a Có khai hàng? Call ch ơng trình cất hàng Kết thúc ( c 00 = 0) N Y N Y
108
5.2 Thi t k h th ng đi u khi n robot S/R
- Robot đ c vận hành m t cách đ c lập ng v i từng mệnh lệnh đ c nhận từ trung tâm điều khiển. Hạt nhân c a mỗi robot là b điều khiển PLC (Programmable Logic Control) đ c lập trình riêng biệt cho robot.
- Việc giám sát, điều khiển robot đ c thực hiện qua phần mềm điều khiển, phần mềm quản lý kho tại trung tâm điều khiển. Khi ng i vận hành thực hiện lệnh, thì từ trung tâm điều khiển sẽ gửi m t chuỗi ký tự 12 byte qua b truyền tín hiệu vô tuyến tần số 433 MHz đến robot.
B ng 5.1:Đ nh nghĩa giao th c truyềngiữa trung tâm điều khiển và robot
Thanh ghi Mô tả
D9 Cho biết PLC nào nhận dữ liệu khi COM gửi đến các PLC. Mỗi PLC đ c quy đ nh mư số riêng. Giá tr thanh ghi cao nhất là 47999 D10 L u trữ lệnh c a COM D11 L u trữ lệnh khẩn từ COM D12 Dự phòng D13 Dự phòng D14 CRC D993 Dự phòng từ PLC gửi đi (1234)
D994 Cho biết trạng thái hàng hóa trên robot
D995 L u trữ mư số riêng c a từng PLC, đ c gửi đi từ PLC D996 L u trữ trạng thái, mư lỗi c a hệ thống, đ c gửi đi từ PLC D997 L u trữ v trí hiện tại c a 3 robot, đ c gửi đi từ PLC D998 CRC
B ng 5.2:Bảng đ nh nghĩa mư số robot, đ nh nghĩa thanh ghi D9
Hex Binary Dec Đ nh nghĩa giá tr
thanh ghi D9
H0104 b00000001 00000100 260 Mư số S/R
109
5.2.1Thi t k b ph n thu phát RF
Yêu cầu kỹ thuật: Thiết kế b nhận tín hiệu điều khiển cho robot S/R v i các yêu cầu sau:
- Ph ơng th c điều khiển: Sóng vô tuyến tần số 433 MHz. - Tầm hoạt đ ng: bán kính 200m.
Mã hóa –giải mư dữ liệu trong truyền thông RF
- Trên không trung có rất nhiều sóng t n tại, tác đ ng vào máy thu (nhiễu), việc mư hóa/ giải mư để đ a ra đ c tín hiệu truyền đi, thu về đạt đ chính xác cao và loại trừ các tác đ ng sai do môi tr ng b nhiễu tác đ ng vào máy thu.
- Việc mư hóa đ c coi là rất quan tr ng trong điều khiển, nó nâng cao đ bảo mật, không b nhiễu do môi tr ng xung quanh. M t máy phát có mư hóa và máy thu có giải mư sẽ ít b nhận sai dữ liệu hoặc cũng có thể nhận sai dữ liệu, khó b nhiễu hơn so v i không mư hóa.
- Dữ liệu đ c đ a vào máy phát là dạng nối tiếp, trong truyền thông số, các bit 0 hoặc 1 sẽ đ c đ a vào đầu dữ liệu phát mư hóa và máy thu có nhiệm vụ giải điều chế, hoàn lại dạng c a tín hiệu này.
- Việc mư hóa truyền dữ liệu cũng nh mư hóa điều khiển vậy, ta có thể làm bằng nhiều cách sử dụng các IC mư hóa/ giải mư, lập trình bằng vi điều khiển, mã hóa trực tiếp v i PC…
- Có rất nhiều dạng mư hóa khác nhau nh : NRZL (NonReturn – to –Zero Inverted), Manchester… Hình d i là m t số dạng mư hóa ph biến.
110
- Điều chế là dùng tín hiệu cần truyền để làm thay đ i m t thông số nào đó c a m t tín hiệu khác, tín hiệu này thực hiện nhiệm vụ mang tín hiệu cần truyền đến nơi thu nên đ c g i là sóng mang.
- Mục đích c a điều chế là d i ph tần c a tín hiệu cần truyền đếnm t vùng ph tần khác thích h p v i tính chất c a đ ng truyền đ ng th i nhiều kênh cùng m t lúc.
Tóm lại, ph ơng pháp điều chế là dùng tín hiệu cần truyền làm thay đ i m t thông số nào đó c a sóng mang (biên đ , tần số, pha…). Tùy theo thông số đ c lựa ch n ta có các ph ơng pháp điều chế khác nhau: điều chế biên đ AM (Amplitude Modulation), điều chế tần số FM (Frequency Modulation), điều chế pha φM.
+ Điều chế AM (Amplitude Modulation): Dữ liệu số có thể truyền bằng ph ơng pháp điều chế AM, trong tr ng h p này g i là kỹ thuật d i biên (ASK – Amplitude Shift Keying). Bit 1 đ c truyền đi b i sóng mang có biên đ E1, bit 0 đ c truyền đi b i sóng mang có biên đ E2. Hình d i minh h a tín hiệu ASK.
Hình 5.20: Điều chế AM
+ Điều chế FM (Frequency Modulation): Dữ liệu số có thể đ c truyền bằng ph ơng pháp điều chế FM, trong tr ng h p này g i là kỹ thuật d i tần (FSK – Frequency Shift Keying). FSK đ c dùng r ng rưi trong truyền số liệu. Trong FSK bit 1 đ c truyền b i tần số fm, và bit 0 đ c truyền b i tần số fs. Hình d i minh h a tín hiệu điều chế FSK.
111
Hình 5.21: Điều chế FM
5.2.2Thi t k b nh n tín hi u đi u khi n
- Hiện nay có nhiều vi mạch hỗ tr xử lý tín hiệu không dây đ c sử dụng nh PT2248, PT2249, PT9148, PT2262, PT2272, PT9149, HT12D… Các vi mạch này truyền dữ liệu cho mục đích điều khiển thiết b , thông tin đ c truyền đi đư đ c mư hóa sẵn, số bit dữ liệu truyền đi thấp, không phù h p v i nhu cầu truyền dữ liệu hàng loạt và liên tục. Ngoài ra ng i ta có thể sử dụng kết h p các vi mạch này v i các vi điều khiển hoặc sử dụng các vi điều khiển có tích h p RF (nh m t dòng vi điều khiển RF c a hưng Microchip). M t số các b phát sử dụng vi điều khiển hay ghép nối v i máy tính cũng đ c dùng.
Để tăng số l ng kênh điều khiển, ng i ta có thể sử dụng các b vi điều khiển nh sơ đ sau:
Hình 5.22: Bộ thu phát RF dùng vi điều khiển
- Trong tr ng h p này, vi điều khiển bên phát đ c sử dụng để đ a các dữ liệu t ơng ng lên modun phát RF. Mạch thu RF nhận đ c, đ a về vi điều khiển bên thu để đ a ra các tín hiệu điều khiển t ơng ng.
- V i các tr ng h p cần truyền dữ liệu l n hơn, hay muốn tận dụng khả năng c a PC để điều khiển, giám sát, xử lý từ xa chúng ta có thể ghép nối các modun thu phát RF v i PC nh hình 5.23. Vi điều khiển bên phát Vi điều khiển bên thu Phát RF Thu RF
112
Hình 5.23: Bộ thu phát RF dùng vi điều khiển kết hợp PC
- Dữ liệu truyền từ PC đ c đ a lên b phát RF qua c ng RS232/ RS485/ USB… B thu RF nhận đ c tìn hiệu sẽ chuyển về b điều khiển hoặc PC qua giao tiếp đ c tích h p trên b thu.
- Các b thu phát RF đề cập trên hầu hết sử dụng cặp IC PT2262/PT2272 kết h p v i vi điều khiển để mư hóa/ giải mư cũng cho khoảng cách hoạt đ ng đạt trên 100m, sử dụng điều chế ASK, hoạt đ ng dải tần số nghiệp d (hầu hết là 315MHz).
- V i yêu cầu thiết kế b nhận tín hiệu RF cho robot S/R hoạt đ ng dải tần chuyên nghiệp (433.05 – 434.79 MHz), khoảng cách hoạt đ ng đạt 100m chúng ta có thể sử dụng các b thu/phát RF có thể ghép nối v i máy tính qua c ng USB/RS232. Các b thu phát này có thể làm việc theo hai chiều, tín hiệu đ c điều khiển hay thu thập bằng máy tính. Điều này rất có ý nghĩa khi chúng ta muốn điều khiển trực tiếp hoạt đ ng c a robot S/R v i giao diện điều khiển trên máy tính, đ ng th i có thể giám sát đ c hoạt đ ng c a robot v i dữ liệu thu về.
Hình 5.24: Bộ điều khiển RF dùng cho robot S/R
Đối v i b thu phát RF trong đề tài này, tần số vô tuyến theo chuẩn công nghiệp 433 MHz đ c sử dụng, dữ liệu truyền 12 byte. Chíp CC1101 c a Texas Instrument đáp ng đ c yêu cầu đặt ra v i giá thành h p lý.
PC B điều khiển Thu/ Phát RF Phát RF Thu/ PC B điều khiển Phát RF Thu RF
113
Hình 5.25: Sơ đồ khối mạch thu/phát tần số vô tuyến 433 MHz
Mạch thu/ phát bao g m 4 phần chính:
- B ngu n cung cấp cho cả mạch v i 3 điện áp 12V, 5V, 3V.
- Chip CC1101 có nhiệm vụ nhận tín hiệu tần số 433 MHz, chuyển đ i thành 12byte dữ liệu.
- Vi xử lý Atmel có nhiệm vụ giải mư dữ liệu, và chuyển dữ liệu đến CC1101 hoặc Serial port.
114
Nguyên lý thiết kế b truyền dẫn tín hiệu RF nh sau: Nhận tín hiệu từ anten vi xử lý sẽ ch nhận đ 12 byte và giải mư dữ liệu và truyền đến b điều khiển PLC qua Serial port. Ng c lại, PLC gửi dữ liệu đi thì vi xử lý cũng sẽ ch nhận đ 12 byte, mư hóa dữ liệu và gửi đi qua chip CC1101
5.2.3 B đi u khi n PLC
Nhằmđạt chỉ tiêu kỹ thuật c a đề tài đư đề ra (ch ơng 2), đề tài ch n b điều khiển PLC FX1N c a hưng Mitsubishi.
Hình 5.26: Sơ đồ tổng quát bộ điều khiển PLC của Mitsubishi FX1N Series
5.2.4 Encoder
B mư hóa vòng quay encoder đ c lắp ráp trên đ ng cơ để đo số vòng quay c a đ ng cơ. Ngu n cấp cho encoder là 5V và tín hiệu đầu ra c a encoder sẽ đ a về