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迎向未來
雖然這里只說明了簡單的伺服機控制,ROS卻有更多功能。假如想要知道妨礙機器人的東西是什么,不妨使用已經(jīng)支持ROS的Kinect。就算導(dǎo)航堆棧使用這項數(shù)據(jù)測繪,也可以饋送簡短的Python腳本,讓伺服機動起來,命令機器人追蹤附近的物體。沒錯,眼睛真的會追逐物體。
Terry是室內(nèi)用機器人,搭載2個Kinect。一個專門用來導(dǎo)航,另一個則用于深度測繪。Terry使用6個Arduinos,能夠從用了ROS的網(wǎng)絡(luò)接口或PS3遙控器直接操作。
Houndbot是設(shè)計成要在戶外使用。里頭有遙控器、GPS、羅盤和ROS耳形控制器。后續(xù)計劃要搭載導(dǎo)航用的PS4雙鏡頭攝影機,因為Kinect不能在陽光下使用。這臺機器人重量為20公斤。還可以追加了懸吊系統(tǒng),為此需要自行制造鋁合金客制化零件。
這個階段當(dāng)中,能夠?qū)⑺邪l(fā)布數(shù)值到ROS的已知方法用在控制伺服機上。假如從0改成1,伺服機就會全速運行。這本來并沒有問題,但實際上我們想要逐漸加速以達到全速,然后再逐漸減速,停在目標(biāo)角度上。假如伺服機驟然運轉(zhuǎn),機器人的動作就會變得僵硬,讓周圍的人嚇一跳。
由西門子S7-200PLC組成的RS485通信網(wǎng)絡(luò)其最大通信距離為500米,可掛接32個節(jié)點,距離超過500米時需在RS485總線上加裝RS485中繼器,為方便接線,每個PLC的通信端口需安裝總線連接器,網(wǎng)絡(luò)的兩端需配接終端電阻。這是一種常規(guī)的通信方案,有以下幾個缺點:
1、當(dāng)距離超過500米時,需增加RS485中繼器來延長通信距離,而中繼器需要供電,這對于有些無供電條件的場合,如野外、油田、海底等將帶來很大麻煩。
2、整個通信網(wǎng)絡(luò)是非隔離的,抗干擾能力較差,特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上連接有變頻器通信時容易造成誤碼和死機。
3、由于通信網(wǎng)絡(luò)是非隔離的,當(dāng)有雷電或其它較強的瞬變電壓干擾作用于網(wǎng)絡(luò)上時勢必造成網(wǎng)絡(luò)上的全部PLC損壞,帶來重大的損失!
采用德陽四星電子研制PFB-G總線隔離器或CAN-485G遠程驅(qū)動器可以很好的解決以上問題:
一、采用PFB-G隔離器達到2公里通信距離:
通過在每臺PLC的通信口安裝PFB-G總線隔離器,如下圖所示,無中繼器時可實現(xiàn)最大通信距離為2公里(9600bps時),最多站點數(shù)量為160個,如距離超過2公里可在網(wǎng)絡(luò)中加裝RS485中繼器(型號:E485GP),PFB-G的最高通信速率為12Mbps,可用于PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)、PPI網(wǎng)絡(luò)、MPI網(wǎng)絡(luò)和自由口通信網(wǎng)絡(luò)等一切RS485網(wǎng)絡(luò),特別適用于干擾較大的惡劣環(huán)境,由于光電隔離解決了各個節(jié)點由于地電位差帶來的經(jīng)常損壞通信口的問題,并使通信中的干擾減小到最小,特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有變頻器通信時效果更為明顯。
如總線上需掛接變頻器通信,為便于安裝和接線,可將PFB-G換成BH-485G隔離器,將變頻器的RS485口經(jīng)BH-485G隔離后再和總線相連,這種方案可以很好的解決PLC與變頻器通信時的干擾和死機問題!
二、采用CAN-485G遠程驅(qū)動器達到5公里通信距離:
通過在每臺PLC的通信口安裝CAN-485G遠程驅(qū)動器,如下圖所示,無中繼器時可實現(xiàn)最大通信距離為5公里(9600bps時),這可能是目前無中繼器時銅線傳輸?shù)淖畲缶嚯x,CAN-485G是隔離的透明傳輸驅(qū)動器,該產(chǎn)品并未使用CAN協(xié)議而采用了透明傳輸方式,因此使用CAN-485G后并不需對原有軟件作任何修改!CAN信號與RS485信號相比有諸多優(yōu)點,讀者可參看網(wǎng)站的相關(guān)文章。
說明:
通信線的截面積比RS485通信線大,應(yīng)選1mm2的雙絞線,由于CAN-485G和CAN-232G(接電腦的RS232口)設(shè)計有二對總線端子,按圖所示接線也就不存在分支線問題了。
CAN-485G和CAN-232G內(nèi)部已設(shè)計有終端電阻,需將總線的始端和末端上的終端電阻設(shè)置開關(guān)K撥到“R”(接入120歐終端電阻),而其它站點應(yīng)撥到“OFF”(不接終端電阻)。
如總線上需掛接變頻器通信,請將變頻器的RS485口經(jīng)CAN-485G隔離后再和總線相連,這種方案可以很好的解決PLC與變頻器通信時的干擾和死機問題!
CAN-232G和CAN-485G均需5VDC工作電源,對于CAN-232G的工作電源可取自電腦的USB口或用5VDC穩(wěn)壓,而CAN-485G的工作電源須單獨由5VDC穩(wěn)壓電源供給,因為西門子S7-200PLC通信口上6、5腳輸出的5VDC電源因串聯(lián)了100歐的限流電阻而無法作為電源使用。
以上方案已在實際工程中證明非常穩(wěn)定可靠,實際上對于其它任何使用RS485通信的設(shè)備都適合該方案,即使是近距離通信,雖然不需隔離驅(qū)動也能完成,但經(jīng)過隔離后的網(wǎng)絡(luò)是非常穩(wěn)定可靠、安全的,設(shè)備的故障將會大大降低,如此較小的投入必將獲得很大的收益。
在過去的幾十年里,可編程邏輯控制器(PLC)一直被廣泛用于自動化領(lǐng)域,而在可預(yù)知的未來,PLC仍將長盛不衰。面向離散控制而設(shè)計PLC的實際上已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域一個具有偉大意義的統(tǒng)治性工具。
然而,隨著工業(yè)用機器和工廠系統(tǒng)的復(fù)雜性的增加,PLC已經(jīng)很難而且也不可能成為完成所有自動化任務(wù)。現(xiàn)在的自動化系統(tǒng)已經(jīng)超越了PLC的功能范圍,使得工業(yè)機器領(lǐng)域的工程師必須在自動化系統(tǒng)中集成更多更先進的I/O、處理和控制策略。
新的可編程自動化控制器(PAC)硬件系統(tǒng)就是這樣一個非凡的PLC系統(tǒng)擴展方案,能夠很容易整合到PLC系統(tǒng)中,給工業(yè)機器增加更多的先進功能,并提高機器的效率。
1、需求:如何提高機器的效率
如何提高機器的效率?讓我們來看看IntegratedIndustrialSystems(I2S)公司是如何做的。I2S在現(xiàn)有的PLC系統(tǒng)上實現(xiàn)極大的改進。這是一個來自美國的私有原始設(shè)備制造商,數(shù)十年以來一直致力于制造一流的軋制設(shè)備和控制系統(tǒng),用于全世界的鐵和非鐵金屬行業(yè)。在這一領(lǐng)域的雄厚技術(shù)底蘊使之成為行業(yè)的領(lǐng)袖。
I2S也曾經(jīng)長期使用PLC來自動化和控制生產(chǎn)的軋制設(shè)備。最近幾年他們一直在試圖更新軋制設(shè)備控制系統(tǒng),以提高效率和質(zhì)量。為了提高煉鋼設(shè)備的效率和質(zhì)量,他們主要對其伽馬測量系統(tǒng)進行了改進,以便能更準(zhǔn)確地控制金屬厚度。
數(shù)年以來,伽馬測量系統(tǒng)一直是I2S產(chǎn)品家族中的標(biāo)志性產(chǎn)品,現(xiàn)在依然廣受歡迎,但是系統(tǒng)的很多硬件和軟件特征都已經(jīng)過時了。為了更新該系統(tǒng)并改進其機器,I2S公司需要一個具有更精確的模擬輸入分辨率的方案,以連接伽馬測量傳感器和高級信號處理,從而從傳感器中獲取模擬信號,實現(xiàn)高度精確的厚度測量,再由PLC使用在軋制機器的控制系統(tǒng)中。
2、伽馬測量儀技術(shù)
伽馬測量儀使用“镅”作為恒發(fā)射源,這一發(fā)射源位于“C”框架組裝的較低部。結(jié)構(gòu)的頂部是一個接收器和前置放大器。當(dāng)通過發(fā)射源和接收器之間的間隔時,金屬帶會吸收一部分輻射,吸收量視其厚度和密度而定。剩下的一部分就由接收器進行測量,并轉(zhuǎn)化成帶厚度測量。
Foxboro Resistance to Voltage Converter 2AI-P2V
Cattron Remote Control Receiver EZ12DPC
Rexroth Mecman Pneumatik Cylinder 299-118-955-0
Samson-Pfeiffer Valve Bellow Series 1b 06084CHR01
Prominent Gamma/L Metering Pump GALA0713PVT400U?D103100
Prominent Gamma/L Metering Pump GALA0713PVT460U?D103100
Prominent Gamma/L Metering Pump GALA1605PVT400U?D103100
Prominent Gamma/L Metering Pump GALA1605PVT460U?D103100
Edwards Auxiliary Power Supply Module SIGA-APS
Benshaw Power Board Assembly BIPC-300030
Reliance Electric Remote I/O Communication 57416-P
Foxboro Pressure Transmitter IDP10-D20B11C-C?1K1
Emerson LVO/VCO Oven Control Board 02-766050-01
Foxboro Magnetic Flowtube 800HA-WCR-PJGCG?Z-AG
Schneider Modicon 16 Input Module TSXAEM1602
Telemecanique Analog Input Current TSX AEM1602
AEG Schneider Remote Rack Master TSX LES 120
Telemecanique Ram Cartridge 128K TSX RAM 12816
General Electric Logic Relay Control Board 193X265AAG04
SPM Machine Guard Monitor MG4-2/211
GE Multilin Automatic Transfer Graphical Control PanelSystem MX350 Mint
Biothermica Thermal Oxidizer Valve 11" Dia
Wika Differential Pressure Gauge 0-120 kPa
ABB I/O Board 3BHT300015R1
Thorburn SS Flexible Metal Hose S963737320145
ABB Digital Output 3BHT 300007R1
SKF Self-Aligning Roller Bearing 22222 CCK/C3W33
JCS PTFE Concentric Reducer 4" X 2"
Chemline Valve Kit TCC080KIT
Durco / Flowserve Repair Tool AY85594A-ALL
Siemens MCC Bucket Disconnect Switch 575 Volts
Center Line Butterfly Valve Series 516 12"
Sew-Eurodrive Speed Reducer R77AM182
Foxboro Pressure Transmitter IDP10-D20D01C-M?1L1C1K1
Timken Bearing Assembly 902A5
Parker Hydraulic Valve D3W4CNYCF456 14
Foxboro Pressure Transmitter IDP10-D20D01C-M?1L1C1K1
SKF SA/SD Controller Circuit Board 31120403 31120300 B
ABB Power Supply SNAT-13
ABB Thyristor Unit Module 48931000-CDL
Cutler-Hammer Contactor C800KNY1
Allen-Bradley AC Isolated Output Module 1771-OR
Bailey Keyboard 1948520E1 Model EMKI
Lambda Power Supply JFS100048
Reliance Electric Rectifier Stack 0-51378-19
Square D CH363AWK Heavy Duty Safety Switch 100A
3R Industries Fiberglass Braided Tubing TXP 660S 1-1/2"
PMC Thermocouple Extension Cable KX-201TE/TE031
Dynamatic / Siemens Logic Board 15-493-600 Rev B
Goodall Chemical Solvent Hose N2546-2"
Goodall Crosslink Chemical Solvent Hose N2546 3" x 25'
Parker Pneumatic Cylinder CBC2ATV33AC
Goodyear Synchronous Timing Belt 4326-14M-115
FOXBORO Pressure Transmitter IDP10-DS3B01C
Cleaver Brooks Computerized Burner Control CB70
Allen-Bradley Processor Module 1785-L40L A PLC5/40L
Catu High Voltage Detector CC245 120/245 Kv 60Hz
Foxboro Magnetic Flowtube 801QA-WCR-PJGCG?Z-A
General Electric Armature Interface Card 0621L0431 G001
Siemens Capacitor Assembly R15C02-254 6
Siemens Power Interface Board R15F02A174 J6
Sunds Defibrator Control Unit T-201807-01-90
GE Power Supply 193X526AAG02
Reliance Electric INSTR Interface Board 0-51668-1
Siemens CP Fuer Industrial Ethernet 6GK7 443-1BX00-0XE0