ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Тюменской области

«Тюменский колледж производственных и социальных технологий»

Плесовских Владимир Андреевич

Методические указания по выполнению лабораторных

работ со стендом «Автоматизация управления воротами гаража»

Методические указания к выполнению лабораторно-практических работ

Для специальностей: 15.02.14 Оснащение средствами автоматизации

технологических процессов и производств (по отраслям)

Тюмень 2020

2

Автоматизация управления воротами гаража

1. Цель работы

Приобретение

опыта

работы

по

алгоритмизации

и

практической

реализации системы автоматизации управления, на базе программируемого

контроллера, объектом (макетом объекта), максимально приближенным к

реальному объекту.

2. Содержание работы

а) Изучить

конструкцию

и

требуемую

последовательность

работы

физически реализованного макета ворот гаража. Ознакомиться со схемой

подключения датчиков, исполнительного двигателя и устройств индикации и

сигнализации на лицевой панели основания макета.

б) Дома при подготовке к работе:

– выполнить синтез системы автоматизации для заданного варианта

управления воротами гаража (составить логические функции формирования

сигналов и команд),

-

составить

схему

соединений

программируемого

контроллера

с

макетом ворот гаража (см. гл. 1, пример на рис. 4), используя подключения

указанных

элементов

соединительными

проводниками

с

штекерными

наконечниками через предусмотренные на стенде соединительные гнезда,

– составить программу для программируемого контроллера на языке

лестничных диаграмм. Предусмотреть использование сенсорного монитора

для отображения на его экране режимов работы и положения ворот

(определить количество предполагаемых экранов и их содержание).

в) В лаборатории:

– запрограммировать сенсорный монитор;

–

набрать

на

компьютере

подготовленную

дома

программу

и

откомпилировать ее;

3

– ввести программу в контроллер и убедиться в правильности её работы.

Продемонстрировать преподавателю работу системы автоматизации ворот в

соответствии с заданным вариантом автоматизации.

3. Пояснения к работе

Конструктивно макет ворот гаража (рис. 1) включает основание 1, на

котором установлен каркас ворот 2 с открывающимися воротами 5. Движение

открытие/закрытие

ворот

обеспечивается

через

гайковинтовую

пару

с

шаговым двигателем, которые на рис.1 не видны.

Положение

ворот контролируется датчиками 3

и

4

соответственно

открытого и закрытого положений ворот.

Предусмотрен фотоэлектрический датчик контроля помехи в створе

ворот при их закрывании (на рис. 1 он не виден).

Рис. 1. Физический объект «Ворота»

На

лицевой поверхности основания

(рис.

2)

расположены тумблер

переключения автоматического и ручного режимов работы «Авт-Руч», кнопки

ручного управления перемещением ворот, гнезда для подключения проводов

и схема соединений этих гнезд.

4

Рис. 2. Схема подключений на лицевой панели основания макета

Источник питания стенда напряжением 24 В постоянного тока, блок

управления шаговым двигателем, твердотельные реле и другое оборудование

располагаются под лицевой панелью основания.

Принцип управления таким объектом очевиден из повседневной жизни.

Исходное

положение

ворот

закрытое.

В

автоматическом

режиме

при

поступлении команды «Открыть» ворота открываются до воздействия на

датчик, контролирующий открытое положение ворот. Автомобиль въезжает

или выезжает и ворота необходимо закрыть. Здесь возможны различные

варианты управления. Например, подается команда «Закрыть» водителем

автомобиля

дистанционно

нажатием

кнопки

пульта.

Возможно,

формирование команды на закрытие системой управления в функции времени.

Это уточняется в представленных ниже вариантах выполнения лабораторных

работ.

Процесс

закрытия

ворот

завершается

при

срабатывании

датчика,

контролирующего закрытое положение ворот. Если же при закрывании ворот

возникает

помеха

в

виде

автомобиля,

пытающегося

воспользоваться

открытыми воротами, или какая-то другая помеха, то возможны тоже разные

варианты

работы.

Например,

немедленно

прекратить

движение,

ожидать

исчезновения помехи и затем завершить закрывание. Либо при появлении

5

помехи

немедленно

выключить

закрывание,

открыть

ворота,

включить

тревожный звуковой сигнал и ожидать прибытия оператора и т.п.

В ночное время желательно включать дополнительное освещение или

световую индикацию движения ворот. Для этих целей в макете имеется

светодиод для имитации выполнения указанных функций.

4. Выполнение работы

Ниже для индивидуальности выполнения работы бригадами студентов

представлены варианты управления воротами. Предполагается, что бригада

состоит из двух человек. Они выполняют совместно один вариант управления

объектом и оформляют один отчет по выполненной работе. Вариант задания

бригаде

студентов

назначает

преподаватель

в

зависимости

от

уровня

подготовки студентов бригады.

В представленных вариантах предусматривается создание помехи в

створе

ворот,

контролируемой

фотоэлектрическим

датчиком.

При

проведении

лабораторной

работы

помеха

имитируется

перекрыванием

невидимого инфракрасного луча датчика ладонью руки или листком белой

бумаги.

Подготовка стенда к работе проводится в соответствии с указаниями к

работам №1 и №2.

Вариант 1. В автоматическом режиме ворота управляются по сигналам

пульта. Двойное нажатие кнопки «А» пульта при закрытых воротах должна

восприниматься как команда на открытие ворот, а при открытых воротах – как

команда на закрытие ворот.

Исходное положение ворот - закрытое. При поступлении команды с

кнопки пульта только на 2 секунды включается звонок и затем начинается

открытие

ворот

до

срабатывания

датчика

открытого

положения

ворот.

Аналогично при поступлении команды с кнопки пульта при открытых воротах

только на 2 секунды включается звонок и затем начинается закрытие ворот до

срабатывания

датчика

закрытого

положения

ворот.

Если

же

сигнал

на

закрытие

ворот

не

поступает

в

течение

10

секунд,

то

автоматически

6

включается

звонок

и

начинается

движение

на

закрытие

ворот.

При

срабатывании датчика закрытого положения ворот движение прекращается, а

звонок продолжает еще звенеть в течение 2 секунд.

Если при закрывании в створе ворот возникает помеха, то закрывание

ворот немедленно прекращается, включается прерывистый звуковой сигнал.

При

устранении

помехи

восстанавливается

характер

звучания

звонка

и

завершается закрытие ворот со звуковым сигналом, который продолжает

звучать еще 2 секунды после закрытия ворот.

При ручном управлении движение на открытие ворот происходит при

нажатии

кнопки

«Открыть»

и

прекращается

при

отпускании

кнопки.

Аналогично происходит работа при нажатии кнопки «Закрыть».

Как

в

автоматическом,

так

и

в

ручном

режимах

работы

световая

мигающая индикация включается при любом движении ворот.

На сенсорном мониторе предусмотреть индикацию режимов работы и

положения ворот.

Вариант 2. В автоматическом режиме ворота управляются по сигналам

пульта. У пульта две управляющие кнопки. Организовать управление таким

образом,

что

двойное

нажатие

кнопки

«А»

пульта

воспринимается

как

команда «Открыть», двойное нажатие кнопки «В» пульта воспринимается как

команда «Закрыть».

Исходное положение ворот

– закрытое. При поступлении команды

«Открыть» включается звонок и только после 3 секунд начинается открытие

ворот

до

срабатывания

датчика

открытого

положения

ворот.

Движение

сопровождается работой звонка, который отключается через 3 секунды после

окончания движения. Аналогично происходит работа звонка и движение ворот

при нажатии кнопки «Закрыть».

Если при закрывании в створе ворот возникает помеха, то закрывание

ворот

немедленно

прекращается.

Двигатель

реверсируется

и

ворота

открываются. Включается прерывистый звуковой сигнал. При устранении

помехи восстанавливается характер звучания звонка и происходит закрытие

7

ворот со звуковым сигналом, который продолжает звучать еще 2 секунды

после закрытия ворот.

Светодиодная индикация работает в режиме мигания во время движения

ворот, как в автоматическом, так и ручном режимах работы. Длительность

свечения и паузы выбирается самостоятельно студентами.

При ручном управлении движение на открытие ворот происходит при

нажатии

кнопки

«Открыть»

на

основании

макета

и

прекращается

при

отпускании кнопки или до достижения крайних положений при нажатой

кнопке. Аналогично происходит работа при нажатии кнопки «Закрыть».

На сенсорном мониторе предусмотреть индикацию режимов работы и

положения ворот.

Вариант 3. В автоматическом режиме ворота управляются по сигналам

пульта. У пульта кнопка «А» одна. Организовать управление таким образом,

что одно нажатие кнопки воспринимается как команда «Открыть», второе

нажатие воспринимается как команда «Закрыть».

Исходное положение ворот

-

закрытое. При

поступлении команды

«Открыть»

включается

звонок

и

происходит

открытие

ворот,

сопровождающееся звучанием звонка и горением светодиода.

При

нажатии

кнопки

«Закрыть»

начинается

закрытие

ворот,

сопровождающееся

звучанием

звонка

и

горением

светодиода.

Если

при

закрывании ворот появляется сигнал помехи в створе ворот, закрывание ворот

прекращается, привод ворот реверсируется и ворота вновь открываются. Через

5 секунд при отсутствии помехи снова автоматически включается закрывание

ворот, сопровождающееся звучанием звонка и горением светодиода. Если же

в течение 5 секунд помеха не исчезла, то включается прерывистое звучание

звонка и мигание светодиода. Электропривод не реагирует на сигналы пульта.

Отключение звонка и светодиода происходит при переводе переключателя

режима работы в положение «Руч» и обратно в положение «Авт». Система

управления вновь ожидает команды «Закрыть».

8

При ручном управлении движение на открытие ворот происходит при

кратковременном нажатии кнопки «Открыть» и прекращается при полном

открытии

ворот.

Аналогично

происходит

работа

при

нажатии

кнопки

«Закрыть».

На сенсорном мониторе предусмотреть индикацию режимов работы и

положения ворот.

Вариант 4. В автоматическом режиме ворота управляются по сигналам

с пульта. Двойное нажатие кнопки «А» пульта при закрытых воротах должна

восприниматься как команда на открытие ворот, а при открытых воротах – как

команда на закрытие ворот.

Исходное положение ворот – закрытое. При поступлении

команды

пульта

происходит

открытие

ворот,

сопровождающееся

прерывистым

звучанием звонка и горением светодиода. При движении ворот нажатие

кнопки пульта не воспринимается системой до полного открытия ворот.

Для закрытия ворот нажимается та же кнопка пульта. Происходит

закрытие

ворот,

сопровождающееся

прерывистым

звучанием

звонка

и

горением светодиода до полного закрытия ворот. Если же при закрытии

появляется

сигнал

помехи

в

створе

ворот,

то

привод

реверсируется

и

происходит

открытие

ворот.

В

открытом

положении

ворот

сохраняется

световой сигнал, а звуковой сигнал изменяет прерывистость звучания. При

исчезновении сигнала «Помеха в створе ворот» автоматически возникает

команда на закрытие ворот. Ворота закрываются, звуковой и световой сигналы

отключаются.

При ручном управлении движение на открытие ворот происходит при

кратковременном нажатии кнопки «Открыть» и прекращается при полном

открытии ворот. Нажатие той же кнопки при открытой двери приводит к

закрытию двери.

На сенсорном мониторе предусмотреть индикацию режимов работы и

положения ворот.

9

5. Требования к отчёту

Отчет должен содержать:

а)

цель работы;

б)

условия задачи по варианту, принятые обозначения переменных,

логические

функции

для

выходных

и

промежуточных

переменных,

при

необходимости циклограмму работы оборудования;

в)

логические функции в адресах программируемого контроллера;

г)

программу для реализации системы управления;

д)

изображения использованных экранов сенсорного монитора;

е)

методику

экспериментальной

проверки

функционирования

реализованной системы управления и результаты проверки;

ж)

выводы по работе