Автоматизація керування верстата з програмованим контролером

Шаповалова, Галина Сергіївна

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6341

Назва:	Автоматизація керування верстата з програмованим контролером
Автори:	Нечипоренко, Ольга Володимирівна Шаповалова, Галина Сергіївна
Дата публікації:	чер-2024
Короткий огляд (реферат):	В випускній роботі отримані інноваційні результати, які розширюють існуючі дані з технології керування проблемно-орієнтованими системами, надають нові знання зі створення нових методів та моделей вдосконалення спеціалізованих систем за рахунок удосконалення їх компонентів, систематизації і визначення найкращих контролерів. В роботі спроектована схема системи керування верстата з програмованими логічними контролерами на основі дослідження існуючих методів та моделей шляхом використання запропонованих ознак. Проаналізовано вузли системи роботи верстата; порівняно та вибрано контролер, що підходить під властивості системи; спроектовано схему з результатом заміни; розроблено алгоритми автоматизованої роботи; змодельовано роботу алгоритмів у програмі. Проаналізувавши можливості оснащення обладнання новими функціональними можливостями та дослідивши можливості забезпечення якісно більш високого рівня експлуатації верстатів при всіх варіантах модернізації було вдосконалено системи безпеки та аварійного відключення, що зменшить ризик травм та аварійних ситуацій, це включає розробку алгоритмів автоматичної зупинки верстата у випадку виникнення небезпечних ситуацій та виявлення несправностей.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу):	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6341
Розташовується у зібраннях:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
Б_151_2024_Шаповалова.pdf Restricted Access		2.13 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ
СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: АВТОМАТИЗАЦІЯ КЕРУВАННЯ ВЕРСТАТА З
ПРОГРАМОВАНИМ КОНТРОЛЕРОМ

Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу,
групи АКІТС-2299
спеціальності 151 Автоматизація та
комп’ютерно-інтегровані технології
Галина ШАПОВАЛОВА
(ім'я та ПРІЗВИЩЕ)
Керівник Ольга НЕЧИПОРЕНКО
(ім'я та ПРІЗВИЩЕ)
Рецензент Андрій ВЕЛИКОРОД
(ім'я та ПРІЗВИЩЕ)

Черкаси 2024 року

ЗМІСТ

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ .......................... 3
ВСТУП ........................................................................................................... 4
1 АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ КЕРУВАННЯ ВЕРСТАТОМ ............. 7
1.1 Програмований логічний контролер ..................................................... 7
1.2 Огляд існуючих методів автоматизації керування верстатами ........ 19
1.3 Аналіз потреб – виявлення можливостей для покращення та
оптимізації керування верстатом ......................................................................... 21
2 ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ ВЕРСТАТА З ПРОГРАМОВАНИМ
КОНТРОЛЕРОМ ................................................................................................... 24
2.1 Розробка стратегії автоматизації ......................................................... 24
2.2 Вибір мови та інструментальної системи програмування пристрою
керування ............................................................................................................... 27
2.3 Аналіз та порівняння характеристик контролерів ............................. 32
2.4 Вибір програмованого контролера та необхідного обладнання ...... 36
2.5 Розробка схем системи автоматизації ................................................ 47
3 РЕАЛІЗАЦІЯ ТА ТЕСТУВАННЯ РОЗРОБЛЮВАНОЇ СИСТЕМИ .. 54
3.1 Впровадження системи автоматизації в роботу верстата ................. 54
3.2 Розробка програмного забезпечення пристрою автоматизації ........ 54
3.3 Оптимізація роботи системи ................................................................ 68
3.4 Аналіз ефективності та визначення переваг і недоліків нової системи
керування ............................................................................................................... 69
ВИСНОВКИ ................................................................................................. 74
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................... 77

ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розробив Шаповалова Автоматизація керування Літ. Арк. Акрушів
Перевірив Нечипоренко верстата з програмованим 2 81
контролером.
Пояснювальна записка ЧДТУ, АКІТС-2299

Затверд. Лукашенко

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

CFC (Continuous Function Chart) – діаграма неперервної функції;
CSA (Canadian Standards Association) – канадська асоціація стандартів;
EN (Enable) – вмикати;
ENO (European Norm Organization) – організація європейських норм;
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) –
електрично стирабельна програмована читаюча пам'ять;
FBD (Function Block Diagram) – блок-схема функцій;
GL (Germanischer Lloyd) – сертифікат від Німецького морського бюро;
IEC, МЕК (International Electrotechnical Commission) – міжнародна
електротехнічна комісія;
I/O (Input/Output) – введення/виведення;
LCD (Liquid Crystal Display) display keypad - рідкокристалічний дисплей;
LED (Light Emitting Diode) – світлодіод;
LD (Ladder Diagram) – мова релейної (сходової) логіки;
ML (Machine learning) – машинне навчання (галузь штучного інтелекта);
MMI (Man-Machine Interface) – людино-машинний інтерфейс;
PLC (Programmable Logic Controller) – програмований логічний
контролер;
PTC (Positive Temperature Coefficient) – позитивний температурний
коефіцієнт;
RTOS (Real-Time Operating System) – операційна система реального
часу;
RTU (Remote Terminal Unit) – віддалений термінал;
SFC (Sequential Function Chart) – діаграма послідовних функцій;
UL (Underwriters Laboratories) – лабораторія страхових експертів;
ПЗО – пристрої зв’язку з об’єктом;
ПЛК - програмований логічний контролер
СОЖ – системи охолодження.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 3
Дата

ВСТУП

Дослідження ефективності та можливостей автоматизації процесу
керування верстатом за допомогою програмованого контролера з метою
підвищення продуктивності, зниження витрат на енергію та матеріали,
забезпечення безпеки та підвищення якості виробництва.
Актуальність теми:
1) Підвищення продуктивності та ефективності: Автоматизація
керування верстатом дозволяє покращити швидкість та точність виконання
операцій, що призводить до збільшення загальної продуктивності
виробництва;
2) Економія витрат: Використання програмованих контролерів може
сприяти оптимізації використання матеріалів та енергії, що в свою чергу
допомагає зменшити витрати підприємства;
3) Підвищення якості продукції: Автоматизація керування верстатом
дозволяє забезпечити більш однорідні та точні результати, що позитивно
впливає на якість виготовленої продукції;
4) Сучасні технології: В контексті розвитку індустрії 4.0, автоматизація
виробничих процесів стає необхідністю для забезпечення конкуренто-
спроможності підприємств на ринку;
5) Безпека праці: Використання програмованих контролерів може
допомогти знизити ризик випадкових травм та аварій на виробництві шляхом
автоматизації небезпечних операцій.
Метою проекту є автоматизація електроустаткування токарно -
револьверного верстата 1Г340П за допомогою програмованих контролерів,
розробка схем і програм керування обладнанням; дослідження, розробка та
впровадження системи автоматизації керування верстатом за допомогою
програмованого контролера з метою підвищення продуктивності, оптимізації
використання ресурсів та покращення якості виробництва. Ця система
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум 4
. Підпис Дата

спрямована на забезпечення ефективного функціонування верстата, зниження
людського втручання в процес виробництва, та підвищення загальної
надійності і безпеки у виробничому середовищі.
Для досягнення поставленої мети потрібно виконати наступні завдання:
 дослідити можливості заміни або ремонту найважливіших вузлів
верстата та подальшої модернізації системи керування (ЧПУ);
 порівняти програмовані логічні контролери з точки зору ефективності,
надійності та вартості;
 проаналізувати можливості оснащення обладнання новими
функціональними можливостями та дослідити можливості забезпечення
якісно більш високого рівня експлуатації верстатів при всіх варіантах
модернізації.
Модернізація верстатів з ЧПУ є відмінною альтернативою покупці
нового обладнання, оскільки вона включає оновлення компонентів, системи
керування та вузлів з метою підвищення надійності, якості виробів і
продуктивності. Основним завданням цього проекту є заміна контактних схем
реле на програмовані логічні контролери. Це призводить до зменшення
споживання енергії, підвищення швидкості переключення сигналів, а також
зменшення електромагнітних перешкод і габаритних розмірів.
Об’єкт роботи – процеси керування роботою верстатів з
програмованими логічними контролерами.
Предмет роботи – автоматизована система керування токарно-
револьверного верстата з програмованими логічними контролерами.
Методи дослідження – були використані теорії аналізу, теорії
інформації, алгоритмів, обробки сигналів, моделювання, використання
програмних інструментів.
Результати кваліфікаційної роботи доповідалися і обговорювалися на
студентських і наукових конференціях:
- Збірник тез доповідей студентської науково-парктичної конференції
ЧДТУ 18-20 квітня 2023, Черкаси;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 5

- VIII Міжнародна науково-технічна конференція «Компютерне
моделювання та оптимізація складних систем» 1-3 листопада 2023, Дніпро,
Україна;
- Х Міжнародна науково-технічна Internet-конференція «Сучасні
методи, інформаційне, програмне та технічне забезпечення систем керування
організаційно-технічними та технологічними комплексами» 24 листопада
2023, Київ НУХТ.
Результати досліджень опубліковані в:
- Модернізація системи управління токарно-револьверного верстата з
ЧПУ/О.В. Нечипоренко, Г.С. Шаповалова // Збірник тез доповідей
студентської науково-практичної конференції ЧДТУ: 18–20 квіт. 2023 р.
[Електронний ресурс] / [упоряд. : Єгорова О. В., Захарова О. В., Кисельов В.
Б. та ін.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси
: ЧДТУ, 2023. – С. 16;
- Удосконалення схеми управління верстата з ЧПУ/ О. В. Нечипоренко,
Г.С. Шаповалова // Комп’ютерне моделювання та оптимізація складних
систем: VIII Міжнародна науково-технічна конференція (м. Дніпро, 1-3
листопада 2023) / Український державний хіміко-технологічний університет.
– Дніпро: 2023. – С. 198-199;
- Автоматизовані системи керування безпілотними транспортними
засобами/ О. В. Нечипоренко, В. В. Мульченко, Г.С. Шаповалова // Сучасні
методи, інформаційне, програмне та технічне забезпечення систем керування
організаційно-технічними та технологічними комплексами: Х Міжнародна
науково-технічна Internet-конференція (м. Київ, 24 листопада 2023) /
Національний університет харчових технологій національний університет
біоресурсів і природокористуванняя України. – Київ: 2023. – С. 41.

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 6
Дата

1 АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ КЕРУВАННЯ ВЕРСТАТОМ

1.1 Програмований логічний контролер
Програмований логічний контролер (PLC), або програмований
контролер логіки, є мікропроцесорним пристроєм, призначеним для збору,
обробки, трансформації та зберігання інформації з об'єкта керування, а також
для формування керуючих команд. PLC широко використовуються як у
локальних системах автоматизації для керування верстатами, конвеєрами
тощо, так і в розподілених системах керування для збору та обробки
інформації.
У сучасних локальних системах частіше використовується термін
"PLC", тоді як у розподілених системах вживається термін "RTU". Багато
виробників мікропроцесорних контролерів також маркетингово позиціонують
свої пристрої як RTU або PLC, але це не означає, що вони не можуть бути
використані в обох типах систем. Для уникнення плутанини в термінах, в
подальшому мікропроцесорні контролери будемо позначати терміном "ПЛК".
Окремо варто відзначити появу віддалених модулів вводу/виводу, які
виконують функції ранніх RTU. Ці пристрої збирають дані зі своїх входів і
передають їх через цифрові канали зв'язку за допомогою стандартних
протоколів зв'язку. Крім того, вони можуть виконувати просту логіку, таку як
логічні операції І/АБО з дискретними входами та виведенням результату на
дискретні виходи. Наприклад, віддалені модулі вводу/виводу від компанії
Advantech використовують Ethernet або RS-485/422 для передачі даних та
протоколи MODBUS TCP або MODBUS RTU [20].
Основні характеристики ПЛК:
1. Гнучкість і універсальність: ПЛК володіють великою гнучкістю у
програмуванні, що робить їх ідеальними для різноманітних промислових
застосувань і дозволяє їм адаптуватися до різних вимог і потреб різних
секторів.
2. Обчислювальна потужність: ПЛК мають потужну обробну здатність, яка
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 7
Дата

дозволяє їм ефективно виконувати кілька завдань керування та нагляду
одночасно. Ці пристрої здатні обробляти великі обсяги даних у реальному часі,
забезпечуючи швидку та точну реакцію на зміни в промисловому середовищі.
3. Комунікація: ПЛК оснащені комунікаційними портами, що дозволяє їм
взаємодіяти з іншими пристроями та системами, такими як датчики, виконавчі
механізми, дисплеї HMI тощо, полегшуючи їх інтеграцію в складні системи та
двонаправлений зв'язок з іншими компонентами промислового процесу.
4. Інтуїтивне програмування: ПЛК використовують певні мови
програмування, такі як Ladder, що спрощує процес програмування та розробки
додатків. Ці мови є інтуїтивно зрозумілими та простими для розуміння, що
прискорює процес введення ПЛК в експлуатацію.
5. Безпека: ПЛК мають вбудовані засоби безпеки, такі як різні рівні
доступу та паролі, що гарантують цілісність інформації та запобігають
несанкціонованому доступу, забезпечуючи безпеку даних та промислових
процесів.
6. Модульність: ПЛК зазвичай мають модульну конструкцію, що дозволяє
їх розширювати та адаптувати згідно з потребами промислового процесу. Це
забезпечує більшу гнучкість у налаштуванні та оновленні ПЛК, уникаючи
необхідності заміни всієї системи при змінах [10].
З вдосконаленням програмованих логічних контролерів (ПЛК) на
великих швидкостях відбувається не лише еволюція керування промисловими
процесами, але і перехід до нової ери промисловості. Цей перехід відбувається
в контексті четвертої промислової революції, яка характеризується
інтеграцією цифрових технологій у всі сфери виробництва.
Четверта промислова революція, або Індустрія 4.0, передбачає широке
застосування інформаційних технологій у виробництві. Це більше, ніж просто
перспектива майбутнього. Індустрія 4.0 відкриває перед промисловістю безліч
можливостей. Гнучке виробництво дозволяє оптимізувати використання
промислового обладнання. Перша промислова революція відбулася у кінці
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 8

XVIII століття із винаходом парового двигуна та переходом від ручної праці
до механічного виробництва (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Стадії розвитку промисловості

Друга промислова революція настала близько 100 років після першої,
коли було введено конвеєрне виробництво з електроприводом. У першій
третині XX століття це дало змогу ефективно впроваджувати серійне
виробництво. За допомогою електронних систем керування, інформаційних
технологій, електроніки, роботів і розширеного використання датчиків стало
можливим подальше автоматизувати виробничі, монтажні і логістичні
процеси, що призвело до третьої промислової революції.
Важливо розрізняти терміни "Четверта промислова революція" і
"Індустрія 4.0" (Industry 4.0). Перший визначає впровадження нових
технологій 4.0 і їх вплив на всю економіку і соціальну сферу - від розумних
міст і будинків до сільського господарства, енергетики, інфраструктурних
об'єктів, фінансів, державного управління, охорони здоров'я, освіти тощо.
Індустрія 4.0 належить передусім до сфери виробництва матеріальних
продуктів (рисуснок 1.2).
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 9

Рисунок 1.2 – Різниця між термінами
«Четверта промислова революція» й «Індустрія 4.0»

Важливо розуміти, що Індустрія 4.0 не може бути розглянута окремо від
інших сфер економіки. Згідно з дослідженням Deloitte, Розумні Фабрики
мають взаємозв'язок з багатьма іншими галузями, пов'язаними з промисловим
виробництвом, і разом вони утворюють цілісну технологічну екосистему.
Більшість світових експертів у галузі Індустрії 4.0 згодні з трьома
загальними характеристиками (рисунок 1.3). Цей фреймворк також показує,
що 4.0 певною мірою є еволюцією (продовженням 3.0).

Рисунок 1.3 – Цілісна технологічна екосистема

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 10

Інші важливі характеристики, які не згадані на рисунку 1.4, і які
забезпечують "розумність" фабрик і заводів, включають:
 Інтероперабельність: Кіберфізичні системи дозволяють ефективніше
поєднуватися людям і розумному обладнанню, сприяючи взаємодії між ними.
 Віртуалізація: В Індустрії 4.0 можна створювати віртуальні копії
розумних фізичних об'єктів, що дозволяє запускати різні механізми симуляцій,
моделювання та оцінки реального стану.
 Децентралізація: Кожна кіберфізична підсистема має можливість
приймати власні рішення та взаємодіяти з іншими оптимальним способом,
уникнувши високоцентралізованих підходів.
 Реальний час: Усі дані та їх аналітика можуть бути отримані в реальному
часі, що дозволяє оперативно реагувати на зміни та події.
 Орієнтація на сервіси: Зростання кількості різноманітних сервісів, як для
взаємодії між пристроями і системами, так і для взаємодії з людьми та
учасниками екосистеми.
 Модульність: Розумні фабрики мають гнучку адаптацію до зовнішніх
змін завдяки можливості легко змінювати або розширювати окремі модулі
систем керування.
У контексті зазначених характеристик, зв'язок між Індустрією 3.0 і 4.0,
який представлений на рисунку 1.4, має велике значення для багатьох
промислових секторів.
Цей зв'язок підкреслює невід'ємність етапу 3.0 в переході до 4.0,
оскільки більшість галузей індустрії, зокрема в Україні, ще не досягли повного
впровадження технологій рівня 3.0.
Важливо зауважити, що значна частина впровадження технологій 4.0,
особливо у сферах великих даних і штучного інтелекту, базується на наявності
цифрованих даних на польовому рівні. Це означає, що на підприємствах вже
наявний облік і встановлені датчики, які забезпечують збір інформації [17].

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 11
Дата

Рисунок 1.4 – Головні характеристики і технології 4.0

Функціональне визначення програмованого контролера об'єднує (як
мінімум) чотири класи технічних засобів автоматизації:
• промисловий комп'ютер;
• програмований (іноді промисловий) контролер;
• програмований логічний контролер;
Термін "ПК" часто використовується для позначення промислових
комп'ютерів, програмованих контролерів та програмованих логічних
контролерів, що може призводити до плутанини в термінології. Проте, це не
випадково, оскільки ці засоби мають спільні особливості:
 вони базуються на мікропроцесорній елементній базі та є
мікропроцесорними системами.
 вони містять пристрої зв'язку з об'єктом (ПЗО), які виконують
різноманітні функції, включаючи гальванічну ізоляцію джерел дискретних і
аналогових сигналів, керування кінцевим силовим обладнанням та пристрої
введення/виведення контролера, а також перетворення границь шкали
безперервних сигналів до стандартного діапазону вимірювального каналу та
попередню низькочастотну фільтрацію.
 вони мають спеціальне конструктивне виконання, що забезпечує їх
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 12

працездатність з високою надійністю в умовах підвищеного рівня
електромагнітних завад, агресивного хімічного середовища, вібрацій та
віддаленого розташування об'єкта від засобу керування.
1) Сучасний промисловий комп'ютер - це комп'ютер, сумісний з
операційною системою Windows, призначений для використання в
промислових умовах. Він має повний набір інструментів для людсько-
машинного інтерфейсу (MMI), проте дисплеї, клавіатури та жорсткі диски
також мають спеціальне призначення. Часто зустрічається варіант виконання
у вигляді щита.
2) Універсальний програмований контролер - це мікропроцесорна
система, що майже на рівні потужності із промисловим комп'ютером. Однак,
у відмінність від останнього, де головною функцією є людсько-машинний
інтерфейс (MMI), контролер спрямований на збір та передачу даних у
реальному часі у розподілених мережах або на локальне управління об'єктом.
Промислові контролери часто мають аналогові та цифрові вхідні та вихідні
адаптери, схожі на ті, що використовуються у програмованих логічних
контролерах (ПЛК). Останнім часом під промисловими контролерами все
частіше розуміються платформи, сумісні з операційною системою Windows,
такі як microPC і PC 104, хоча це не є обов'язковим. Важливою особливістю,
яка об'єднує ці два класи продуктів, є відкрите програмне забезпечення, яке
дозволяє завантажувати різноманітні програми, які працюють під керуванням
операційної системи Windows або спеціальних операційних систем реального
часу.
3) Програмований логічний контролер - це спеціалізована
мікропроцесорна система з програмним забезпеченням, спрямованим на
вирішення завдань логічного керування та автоматизації в промисловій
автоматиці. Відмінність ПЛК полягає у їхній універсальній структурі та
інваріантності відносно об'єкта керування, що визначається в рамках
визначеного класу завдань.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 13
Дата

4) Контролер збору даних є мікропроцесорною системою,
спеціалізованою лише на зборі інформації. Ці контролери виконують завдання
перетворення сигналів від групи первинних датчиків у цифровий формат та
передачі цих даних пристрою верхнього рівня через будь-який із доступних
протоколів локальних промислових мереж. Програмне забезпечення для цих
систем не є відкритим.
5) Структура ПЛК
Початкові програмовані логічні контролери (ПЛК) виникли у 1967 році
з метою локальної автоматизації найбільш поширених технологічних завдань
в промисловості, які в основному описувалися логічними рівняннями. ПЛК
успішно замінили блоки релейної автоматики та пристрої жорсткої логіки на
інтегральних мікросхемах малої і середньої ступені інтеграції. Так виникла
назва - програмований логічний контролер, або Programmable Logic Controller
(PLC) [2].
Найбільш часто використовуються програмовані контролери. З одного
боку, вони мають функціональні можливості не гірше, ніж у промислових
комп’ютерів. З іншого боку, вони мають надійність не гірше, ніж у приладів
на жорсткій логіці. Зазвичай програмовані контролери мають або вбудоване
середовище виконання (прошивку), або вбудовану операційну систему.
Середовище виконання забезпечує більшу надійність виконання програмного
коду, а операційна система – більшу функціональність. Тому для роботи
безпосередньо з обладнанням використовуються контролери з середовищем
виконання, а для подальшої ефективної обробки даних – контролери з
операційною системою [14].
Апаратні засоби, програмне забезпечення та конструктивне виконання
ПЛК повинні відповідати наступним вимогам:
 мають мати універсальну структуру, що дозволяє зводити кожну нову
розробку до вибору серед існуючих апаратних засобів і розробці нової
керуючої програми.
 забезпечувати високу надійність роботи.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 14

 мають бути зручними у обслуговуванні і експлуатації.
 просте програмування і можливість перепрограмування пристрою, що
дозволяє це робити навіть не фахівцям в області комп'ютерної техніки.
 стандартизація входів і виходів для простого підключення датчиків і
виконавчих пристроїв.
 менші габарити і енергоспоживання, ніж у аналогічних блоків релейної
автоматики і жорсткої логіки.
 конкурентоспроможність за вартістю порівняно зі схемами на основі
релейної техніки і жорсткої напівпровідникової логіки, а також можливість
обміну інформацією з системою керування верхнього рівня.
Тридцятирічний досвід технічного розвитку та експлуатації призвів до
виділення ПЛК в окремий клас мікропроцесорних систем. ПЛК є
вдосконаленою формою мікропроцесорних засобів, які мають оригінальну
архітектуру і спеціальне програмне забезпечення. Реалізовані рішення в
області апаратних і програмних засобів мають на меті забезпечення
максимально можливого рівня надійності в промислових умовах експлуатації.
Весь комплекс цих рішень можна поділити на такі функціональні групи:
• спеціальна архітектура центрального процесора ПЛК;
• використання різних способів резервування;
• використання програмних методів захисту інформації;
• спеціальна схемотехніка ПЗО;
• організація спеціальних швидкодіючих магістралей зв'язку з
віддаленими ПЗО;
• спеціальне конструктивне виконання включає структуру ПЛК,
підключеного до об'єкта керування, яка показана на рисунку 1.5. Центральний
процесор (CPU) включає мікропроцесор, пам'ять програм і пам'ять даних,
формує магістралі зв'язку з локальними модулями введення / виведення, а
також адаптерами зв'язку з віддаленими модулями ПЗО і периферійним
сервісним обладнанням (пульт оператора, дисплеї, принтер). Локальні модулі
ПЗО - це модулі, що знаходяться в одному крейті з платами ЦП і пам'яті ПЛК.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 15
Дата

Рисунок 1.5 - Програмований логічний контролер в системі керування

Особливості центрального процесора (ЦП) ПЛК включають:
 фізичне та логічне розділення пам'яті програм і даних, що є відмінною
рисою ПЛК. Область пам'яті для вихідних змінних виконана незалежно з
метою збереження стану об'єкта при відключенні живлення.
 вбудовані апаратні пристрої контролю адресного простору, що можуть
варіювати залежно від структури блоків пам'яті ПЛК.
 використання методів структурного резервування складових елементів
ЦП, наприклад, включення двох обробних блоків, які об'єднані блоками
прийняття рішень, і сторожових таймерів, що контролюють час виконання
керуючої програми.
 центральні процесори середніх і потужних ПЛК часто є
багатопроцесорними, розподіл завдань між якими обумовлений алгоритмами
функціонування ПЛК. передача інформації між процесорами підкоряється
жорсткій вимозі реалізації програми керування об'єктом за строго визначений
часовий інтервал [9].
Використання спеціалізованого контролера є доцільним лише тоді, коли
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 16

джерела інформації та виконавчі вузли розташовані або безпосередньо біля
контролера, або на відстані, яка забезпечує надійну передачу інформації без
втрат до контролера та назад (рисунок 1.6). Однак на промисловому
підприємстві часто не можливо розмістити всі вузли на прийнятній відстані.
Наприклад, система збору інформації може потребувати взаємодії з окремими
вузлами, розташованими на відстані від 20 до 1000 метрів від контролера.

Рисунок 1.6 – Застосування універсального контролера

Збір інформації з систем збору та обробки даних виконується згідно з
обраним режимом, таким як циклічне опитування у системі Master-Slave або
оновлення даних на складальному контролері шляхом передачі повідомлень
по події у мульти-мастерній системі. Отже, до системи в цілому
пред'являються такі вимоги:
 гнучкість топології: система повинна легко змінювати як саму структуру
мережі, так і додавати в неї нові сегменти і інтелектуальні пристрої.
 прийнятно висока швидкість обміну інформацією, що забезпечить
своєчасну реакцію пристроїв системи на запити і керуючі команди від пульта
керування.
 пропускна здатність каналу лінії зв'язку, що дозволить зменшити
можливість виникнення колізій і забезпечить передумови для подальшого
розширення функцій системи в цілому.
 адресація і (або) маршрутизація в мережі: запити зверху надходять
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум Підпис 17
. Дата

тільки певному сегменту, в якому знаходиться запитуваний пристрій, що
зменшить інформаційне навантаження мережі [18].
Логічні операції, такі як "АБО", "І", "НІ" та "Пам'ять", є основними
елементами при побудові схем керування для автоматизованих процесів. У
принципових електричних схемах регулювання чи керування, які
використовуються в автоматизації процесів, ці операції реалізуються за
допомогою різноманітних електричних пристроїв, таких як електромагнітні
реле, кнопки, перемикачі, пускачі та інші.
Наприклад, для реалізації операції "АБО" (рисунок 1.7) може бути
сконструйована відповідна схема з використанням проміжного
електромагнітного реле K1. При замиканні будь-якої з кнопок (наприклад,
SB1, SB2, або SB3), проміжне реле K1 включається і замикає контакт, який
включає сигнальну лампу HL1. Таким чином, якщо будь-яка з кнопок
натиснута, лампа HL1 буде увімкнена.
Такі схеми логічного керування можуть бути дуже складними і
включати в себе комбінації різних операцій для досягнення бажаного
керування технологічним процесом. Однак, вони базуються на простих
логічних операціях та елементарних електричних пристроях для їх реалізації:
K1 = SB1 + SB2+SB3 = SB1  SB2  SB3,
де К1 – обмотка реле; SB1, SB2, SB3 – кнопки, HL1 – сигнальна лампа,
L – шина живлення, N – шина нуля [23].

Рисунок 1.7, a - Схема, що реалізує операцію "АБО"

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 18

1.2 Огляд існуючих методів автоматизації керування верстатами
Автоматизація керування верстатами включає в себе використання
різних методів та технологій для підвищення продуктивності, точності та
ефективності виробничих процесів. Ось деякі з найпоширеніших методів
автоматизації керування верстатами:
 Числове керування комп'ютером (CNC) – автоматичне керування
верстатом за допомогою комп'ютера і програмного забезпечення, яке
називається керуючою програмою, є типовим прикладом застосування ЧПК
(числового програмованого керування) в промисловості. Перед винайденням
ЧПК керування верстатами здійснювалося вручну або механічно, що вимагало
значно більше часу та зусиль, а також було менш точним і ефективним [15];
 Роботизовані системи - є одними з найважливіших технічних засобів
для автоматизації технологічних процесів у виробничій сфері. Їх основна
функція полягає в автоматизації виконання різноманітних завдань, що
вимагають повторюваних рухів, підйому вантажів, монтажу, зварювання,
фарбування, упаковки тощо. Роботизовані системи володіють високою
точністю, швидкістю та надійністю, що робить їх ефективними в різних
галузях промисловості, включаючи автомобільну, електронну, харчову,
фармацевтичну та інші галузі. Вони дозволяють підвищити продуктивність,
знизити витрати, покращити якість продукції та забезпечити безпеку на
робочому місці. Це дозволяє підприємствам швидко адаптуватися до змінних
потреб ринку та впроваджувати нові технології без значних витрат на
переобладнання [12];
 Машинне навчання (Machine learning, ML) - це галузь штучного
інтелекту, яка займається розробкою та застосуванням алгоритмів, які
дозволяють комп'ютерам навчатися на основі даних, замість того, щоб
програмувати їх явно. Основна ідея машинного навчання полягає в тому, щоб
навчити комп'ютерну систему виконувати завдання на основі досвіду,
натомість програмного коду. Важливою складовою ML є процес навчання
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 19

моделі на даних, а потім використання цієї моделі для роботи з новими
даними, які вона раніше не бачила.
 Штучний інтелект (Artificial intelligence, AI) – включає в себе широкий
спектр технологічних і наукових методів та рішень, спрямованих на створення
систем, які можуть демонструвати імітацію інтелекту та приймати рішення, як
людина. Це включає в себе різноманітність підходів, від експертних систем і
до глибокого навчання та нейронних мереж.
У сфері штучного інтелекту існують такі напрямки, як машинне
навчання, обробка природної мови, комп'ютерне зору, робототехніка, системи
експертів та багато інших. Важливою частиною штучного інтелекту є Data
Science, яка включає в себе процес збору, обробки та аналізу великих обсягів
даних для виникнення нових знань та прийняття інформованих рішень.
Машинне навчання є одним із ключових інструментів в галузі штучного
інтелекту, який дозволяє системам навчатися на основі даних і
вдосконалювати свою продуктивність з часом [24].
 Інтернет речей (IoT) – Ця технологія створює мережу з'єднаних
пристроїв, які можуть обмінюватися даними і взаємодіяти один з одним через
Інтернет. Ці пристрої можуть бути будь-якими предметами або об'єктами, які
мають вбудовані сенсори, програмне забезпечення та здатність передавати
дані через мережу.
Однією з основних переваг IoT є можливість віддаленого контролю і
керування об'єктами, що підключені до мережі. Це дає можливість в
автоматичному режимі взаємодіяти з об'єктами і вирішувати різноманітні
завдання без прямої участі людини. Це може стосуватися таких областей, як
виробництво, домашнє господарство, медицина, транспорт і багато інших.
Проте важливо також забезпечити високий рівень безпеки для захисту
з'єднаних пристроїв та даних, а також ефективне управління інфраструктурою
Інтернету речей, оскільки ця технологія здатна забезпечити значні переваги,
але має свої потенційні ризики [3].
Порівняння різних підходів до автоматизації керування верстатами
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 20

Автоматизація керування верстатами є важливим аспектом для
підвищення продуктивності, якості та ефективності виробничих процесів.
Існують різні підходи до автоматизації керування верстатами, кожен з яких
має свої переваги і недоліки. Ось порівняння деяких з них:
- CNC - це форма програмованої автоматизації, у якій механічні дії
верстата чи іншого обладнання керуються програмою, що містить кодовані
буквено-цифрові дані. Буквено-цифрові дані представляють відносні позиції
між, a робочу головку та робочу частину, а також інші інструкції, необхідні
для експлуатації машини. Робоча головка - це ріжучий інструмент або інший
обробний апарат, а робоча частина – це об'єкт, що обробляється. Коли поточне
завдання завершено, програма інструкцій можна змінити для обробки нової
роботи. Можливість змінювати програму робить CNC підходить для низького
та середнього виробництва. Набагато легше писати нові програми, ніж
провести серйозні зміни в технологічному обладнанні [5];
- Повна автоматизація з використанням роботів - однією з головних
причин, чому виробники повністю автоматизують свої підприємства, є
економія коштів. Повністю автоматизовані заводи можуть працювати без
освітлення, опалення чи охолодження, заощаджуючи на комунальних
послугах. Роботи не вимагають зарплати чи пільг і економлять на
матеріальних відходах завдяки своїй точності, зменшуючи витрати на
виробництво.

1.3 Аналіз потреб – виявлення можливостей для покращення та
оптимізації керування верстатом
ПЛК (програмовані логічні контролери) широко використовуються в
промисловості для автоматизації та керування процесами. ПЛК створені для
роботи в складних промислових умовах і пропонують надійний, економічно
ефективний варіант для керування та моніторингу складних машин і систем.
Компанії в сучасному промисловому середовищі, що швидко
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 21
Дата

розвивається, повинні впроваджувати технологію, яка може підвищити
продуктивність, ефективність і якість, одночасно знижуючи витрати та
відходи. Програмований логічний контролер (ПЛК) є одним із таких
пристроїв, який змінив процеси промислової автоматизації. ПЛК – це цифрові
комп’ютери, які автоматизують промислові процеси, керують механізмами та
контролюють такі змінні, як температура, тиск і потік. Вони забезпечують
численні переваги, такі як більша продуктивність, підвищена точність і
узгодженість, гнучкість, менші витрати, віддалений моніторинг і контроль,
покращена безпека, а також збір і аналіз даних.
Серед багатьох переваг можна виділити наступні:
 Підвищення продуктивності: ПЛК можуть постійно працювати без
зупинки, і вони можуть виконувати складні завдання керування з різними
входами та виходами. Це призводить до підвищення продуктивності та
зменшення часу простою, що призводить до збільшення доходів компанії.
 Покращена точність і узгодженість: ПЛК можуть виконувати завдання з
високою точністю і послідовністю, що зменшує людські помилки та покращує
якість продуктів або процесів.
 Гнучкість: ПЛК адаптуються і можуть бути налаштовані для виконання
різних функцій і регулювання різних процесів. Це дає змогу організаціям
реагувати на мінливі вимоги ринку та вимоги виробництва, не вимагаючи
серйозних коригувань своїх виробничих операцій.
 Економія: ПЛК можуть допомогти вам заощадити гроші на ручній праці,
обслуговуванні та ремонті. Завдяки оптимізації операцій вони також можуть
зменшити відходи та споживання енергії.
 Віддалений моніторинг і керування: за допомогою різних протоколів
зв’язку ПЛК можна дистанційно контролювати та контролювати. Це
забезпечує моніторинг процесу в режимі реального часу, швидке виявлення
несправностей і негайне коригування.
 Покращена безпека: ПЛК можна запрограмувати на виконання
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 22
Дата

обов’язків безпеки, таких як аварійна зупинка, виявлення несправностей і
сигналізація тривоги, що підвищує безпеку. Це допомагає запобігти нещасним
випадкам і травмам на виробництві.
 Збір і аналіз даних: ПЛК здатні збирати та зберігати дані про фактори
процесу, такі як температура, тиск і потік. Ці дані можна використовувати для
аналізу продуктивності виробничої лінії, виявлення областей для
вдосконалення та оптимізації виробничих процесів [7].
Визначення можливостей автоматизації керування верстатом
Автоматизація верстатів з ЧПУ – оновлення компонентів та вузлів,
системи керування верстата з метою збільшення надійності обладнання,
якості виробів, що отримуються на ньому, а також його продуктивності та
функціоналу ─ є чудовою альтернативою купівлі нового обладнання.
Проведена автоматизація дозволяє:
 виконувати обробку на верстатах конкретних виробів
замовника за заданою програмою;
 стабілізувати режими обробки виробів;
 збільшити точність і продуктивність обладнання;
 зменшити трудовитрати;
 зменшити енергоємність обладнання;
 відновити, а найчастіше навіть перевершити характеристики
нових верстатів [11].

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 23

2 ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ ВЕРСТАТА
З ПРОГРАМОВАНИМ КОНТРОЛЕРОМ

2.1 Розробка стратегії автоматизації
Для вирішення задачі керування пристроєм використаємо методи
побудови схем з застосуванням програмованого контролера.
Напруга живлення модуля та зовнішніх елементів електроавтоматики ―
24В. Для вирішення задачі вибору джерела живлення напругою 24В необхідно
здійснити вибір стандартного джерела живлення.
Алгоритм роботи пристрою керування верстатом 1Г340 полягає в
послідовному виконанні дискретних дій з керування окремими робочими
органами. Це операції зміни інструменту та подачу прутка за допомогою
електричних та механічних муфт, подачі охолодження, змащення.
Верстат забезпечує як ручне так і автоматичне керування обробкою
деталі.
Для реалізації алгоритму роботи пристрою необхідно сімнадцять
вихідних сигналів з наступними функціями:
1. вибір швидкості шпинделя (Y1);
2. вибір швидкості шпинделя (Y2);
3. вибір швидкості подачі(Y3);
4. вибір швидкості подачі(Y4);
5. вибір швидкості подачі(Y5);
6. вибір швидкості подачі(Y6);
7. вмикання подачі (Y7);
8. замикання обмотки 1 К2 головного приводу;
9. замикання обмотки 2 К3 головного приводу;
10. замикання обмотки 3 К4 головного приводу;
11. охолодження;
12. змащення;
13. електромагніт замка шафи;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 24
.. . № докум. Підпис Дата

14. подача прутка;
15. вмикання електроприводу в прямому напрямку;
16. вмикання електроприводу в зворотному напрямку;
17. гальмування шпинделя;
Для можливості подальшого використання умовно позначимо ці
сигнали, крім того алгоритм роботи пристрою передбачає аналіз стану
сигналів від тринадцяти датчиків, чотирьох кнопок упра керування вління та
п’яти перемикачів режиму роботи.
Вхідні сигнали від датчиків:
1. 5 датчиків револьверної головки;
2. датчик тиску;
3. теплові контролери з кіл двигунів (кк1 кк2 кк4);
4. тепловий контролер з кола двигуна охолодження (кк3);
5. датчик - цикл прутка;
6. блокування шафи;
7. блокування кожухів безпеки.
Вхідні сигнали від кнопок та перемикача режимів:
1. пуск;
2. стоп;
3. вибір режиму;
4. швидкість шпинделя;
5. швидкість подачі;
6. охолодження;
7. подача прутка;
8. напрямок обертання шпинделя.
Розроблювальний пристрій повинен реагувати на визначені вхідні
сигнали та забезпечувати формування сигналів керування пристроєм
нарізання заготовок згідно алгоритму роботи. Необхідно також врахувати те,
що згідно з завданням схема повинна реалізовувати як автоматичні режими

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 25
Дата

роботи так і режим ручного керування.
Загальний алгоритм керування є типовим послідовним (багатотактним)
алгоритмом керування. Алгоритм можливо реалізувати за допомогою
лінійних комбінаційних схем та програмування за допомогою інженерної
мови SFC.
Схема розташування вибраних елементів на обладнані приведена на
рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема розташування електричних елементів

1. сигнальна лампа "Верстат ввімкнений";
2. амперметр "Показник навантаження головного двигуна";
3. сигнальна лампа "Відсутність робочого двигуна в гідросистемі і
системі смазки";
4. кнопка "пуск гідравліки і смазки";
5. рукоятка перемикання режимів роботи "Ручне керування,
автоматичне керування";
6. рукоятка діапазонів частоти обертання шпинделя;
7. - перемикання "Зажим розжим виробу";
8. - рукоятка перемикання частоти обертання шпинделя;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 26

9. - рукоятка ввімкнення і вимкнення системи охолодження СОЖ;
10. - рукоятка запуску, гальмування і зупинка шпинделя;
11. - перемикання ввімкнення реверса шпинделя (зворотній хід) ;
12. - кнопка "Аварійний стоп";
13. - рукоятка фіксації і розфікації револьверної головки;
14. - ручка ввімкнення і вимкнення механічної поперечної подачі
револьверного супорта;
15. - кнопка ввімкнення механічної поперечної подачі револьверної
головки;
16. - рукоятка ручного продольного приміщення револьверного
супорта;
17. - маховик ручної поперечної подачі револьверної головки;
18. - маховик ручного прискореного повороту револьверної головки;
19. - рукоятка ввімкнення реверсивного ходу поперечної подачі;
20. - рукоятка жорсткого відвідного упору/поперечної подачі;
21. - золотник регулювання тиску масла в системі;
22. - манометр;
23. - рукоятка підвода упорів барабана для відключення продольної;
24. - подачі;
25. - рукоятка установки значення подач;
26. - перемикання установки величини подачі;
27. - штекера панель.

2.2 Вибір мови та інструментальної системи програмування
пристрою керування
Мова програмування FBD.
Мова FBD (Функціональна Блокова Діаграма) - це графічна мова
програмування, що стандартизована в IEC 61131-3. Вона призначена для
програмування програмованих логічних контролерів (ПЛК). Програми
складаються зі списку функціональних блоків, які виконуються послідовно
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 27

зверху вниз. Ці блоки можуть мати мітки. Використання інструкцій переходу
до міток дозволяє змінювати послідовність виконання для програмування
умов і циклів.
При програмуванні використовуються набори бібліотечних блоків, а
також власні блоки, написані або на FBD, або на інших мовах IEC 61131-3.
Блок (елемент) може бути підпрограмою, функцією або функціональним
блоком (І, АБО, НЕ, тригери, таймери, лічильники, блоки обробки аналогового
сигналу, математичні операції та інше).
Кожна окрема схема представляє собою вираз, побудований графічно з
окремих елементів. Вихід одного блоку підключається до входу наступного
блоку, утворюючи ланцюжок. У межах ланцюжка блоки виконуються
виключно в порядку їх з'єднання. Результат обчислення ланцюжка записується
у внутрішню змінну або подається на вихід ПЛК.
У разі потреби у керуванні викликом блоків до них додаються спеціальні
входи EN (Enable) і виходи ENO. Логічне нуль на вході EN забороняє виклик
блоку. Вихід ENO використовується для індикації помилок у блоках і дозволяє
припинити обчислення залишку схеми.
Мова FBD легка у вивченні, візуальна і зручна для фахівців, які не мають
спеціальної підготовки в області комп'ютерної науки. Жорстка послідовність
виконання призводить до простої внутрішньої структури команд, що
перекладається у швидкий і надійний код.
Існує багато практичних реалізацій мови FBD з певними розширеннями
або обмеженнями.
Одним з варіантів FBD є мова програмування CFC (Continuous Function
Chart). Вона дозволяє довільно задавати порядок виконання блоків. Діаграми
CFC дають програмісту велику свободу дій, але платою за це є дещо більша
ймовірність допустити помилку і більш об'ємний код.
Існує модифікація FBD, що допускає використання тільки чистих
функцій з одним виходом, без проміжних станів. Вона реалізує парадигму
функціонального програмування [22].
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 28
Дата

Мова релейної логіки (LD).
Ladder Diagram (LD) - мова релейної (сходової) логіки.
Застосовуються також назви:
 мова релейно-контактної логіки;
 релейні діаграми;
 релейно-контактні схеми;
 мова програмування релейно-сходовій логіки стандарту МЕК 61131-3.
Мова релейної логіки призначена для програмування промислових
контролерів (ПЛК) та заміни традиційних логічних схем, що виконуються на
контролера. Вона спрямована на інженерів з автоматизації, які працюють на
промислових підприємствах. Ця мова надає зрозумілий інтерфейс для
програмування контролера, що полегшує як завдання програмування і
введення в експлуатацію, так і швидкий пошук помилок у з'єднаному
обладнанні.
Програми, написані мовою релейної логіки, мають інтуїтивно
зрозумілий графічний інтерфейс для інженерів-електриків, який відображає
логічні операції у вигляді електричного кола з відкритими або закритими
контактами. Стан цього кола відповідає результату логічної операції.
Основними компонентами цієї мови є контакти, які можна уявити як
пару контактів контролера або кнопок. Кожна пара контактів представляє
собою логічну змінну, а її стан відображає значення цієї змінної.
Існують нормально замкнуті і нормально розімкнені контактні
елементи, які можна порівняти зі звичайними кнопками "увімкнуто" та
"вимкнуто" у електричних колах.
Конкретні реалізації цієї мови зазвичай включаються у складі
програмних продуктів, призначених для роботи з певними типами
промислових контролерів. Часто такі реалізації містять додаткові команди, які
розширюють стандартний набір команд мови, що зумовлено бажанням
виробника більш повно врахувати вимоги замовника. Але це може призвести
до несумісності програм, розроблених для контролерів різних типів [26].
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 29

Мова програмування SFC (Sequential Function Chart) є стандартом
IEC61131-3 і використовується для програмування промислових контролерів.
Вона широко застосовується у SCADA / HMI пакетах.
SFC - це графічна мова, яка призначена для написання програм
послідовного керування технологічним процесом, подібним до діаграми
станів. Кожен стан у системі виконує певні дії або підпрограми з різними
модифікаторами. Наприклад, модифікатор "N" означає виконання дій, поки
стан є активним.
Основними складовими мови є:
 Стани, у яких відбуваються певні дії. Декілька станів можуть бути
активними одночасно, причому один з них є початковим;
 Переходи між станами, для кожного з яких задається логічна умова,
яка визначає перехід до наступного кроку;
 Альтернативне розгалуження алгоритму, коли із поточного стану
можливі переходи до кількох станів. Для кожного такого переходу
встановлюється власна логічна умова, і при виконанні алгоритму виконується
лише один з альтернативних переходів;
 Паралельне розгалуження, що відрізняється від альтернативного
тим, що має загальну умову переходу на кілька паралельно працюючих гілок;
 Перехід до заданого стану;
 Зупинка процесу.
При програмуванні контролерів з родини SIMATIC від Siemens
використовуються дві версії цієї мови. Перша версія, Graph7, інтегрується у
пакет STEP 7 і придатна для використання з контролерами SIMATIC S7-300 і
S7-400. Друга версія, відома як SFC, застосовується виключно в межах
інтегрованого середовища розробки програм для контролерів і інтерфейсів
людина-машин SIMATIC PCS 7 [16].

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 30
.. . № докум. Підпис Дата

Система Zelio Soft 2
Інструментальна система програмування "Zelio Soft 2" призначена для
наступних завдань:
 Написання програм на мовах LADDER або FBD.
 Моделювання, моніторинг та контроль програм.
 Завантаження та викачування програмних кодів.
 Створення персоналізованих файлів.
 Автоматична компіляція програм.
 Надання контекстної довідкової інформації.
Програмне забезпечення Zelio Soft призначене для програмування
інтелектуальних контролера Zelio Logic (SR2/SR3). Воно включає в себе
інструменти програмування, модуль самонавчання, бібліотеку додатків і
технічні інструкції.
Основні функції програмного забезпечення включають:
 Реальне програмування з використанням мови функціональних блоків
(FBD) і контактів (LADDER);
 Виявлення будь-яких помилок програмування за допомогою функцій
тестування узгодженості;
 Режими моделювання та моніторингу, які дозволяють тестувати
програми в реальному часі з підключенням або без підключення до
інтелектуальних контролерів через ПК;
 Можливість перегляду станів вводів/виводів інтелектуальних
контролерів;
 Завантаження і відправка програм;
 Зміна користувачем файлів;
 Автоматична компіляція програм;
 Інтерактивна довідка.
Переваги:
 Програмне забезпечення Zelio Soft є дуже простим та зручним у
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 31
.. . № докум. Підпис Дата

використанні, що значно спрощує налаштування інтелектуальних контролерів
Zelio Logic.
 Завдяки високій гнучкості, це рішення може задовольнити всі
потреби реального програмування, використовуючи мову функціональних
блоків (FBD) або мову контактів (LADDER).
Підтримка кількох мов, відкритий код та сумісність з різними операційними
системами, такими як Windows 95-98-2000, NT 4.0 SP5, Windows XP Pro.
Для реалізації проекту оптимальним варіантом є програмовані
контролери та застосування мови SFC, з використанням елементів мови FBD,
для їх програмування [25].

2.3 Аналіз та порівняння характеристик контролерів
Контролер SIMATIC S7-1200 (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 – Контролер Siemens SIMATIC S7-1200

Контролер SIMATIC S7-1200 6ES7214-1HG40-0XB0 є важливим
елементом для автоматизації на малих рівнях виробництва. Він володіє
модульною конструкцією, що робить його універсальним і дозволяє
вирішувати різноманітні завдання автоматизації. Ці контролери здатні
працювати в реальному часі і використовуються для будівництва як простих
вузлів локальної автоматики, так і складних систем автоматичного керування.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 32
Дата

Вони підтримують інтенсивний обмін даними через мережі Industrial
Ethernet/PROFINET, а також можуть встановлювати з'єднання PtP (Point-to-
Point). Контролери S7-1200 можуть працювати в широкому діапазоні
температур від 0 до +50 °C, що робить їх придатними для застосування в
різних умовах. Вони можуть обслуговувати від 10 до 284 дискретних та від 2
до 51 аналогових каналів введення-виведення, забезпечуючи гнучкість і
можливості для різних систем автоматизації.
Таблиця 2.1 – Характеристики контролера SIMATIC S7-1200, CPU 1214C:
Назва Особливості
- середнього рівня продуктивності
Центральні процесори для програмованих контролерів S7-
1200
- з різними варіантами напруги
Наявність модифікацій живлення та видом дискретних
виходів
- PG/OP функцій зв'язку
- S7 функцій зв'язку в режимі S7
клієнта або S7 сервера
- відкритогообміну даними через
Ethernet на основі транспортних
Вбудований інтерфейс PROFINET з
протоколів TCP/IP, ISO на TCP та
підтримкою
UDP
- функції контролера PROFINET IO
- функції інтелектуального приладу
вводу-виводу PROFINET IO (в
CPU від V4.0)

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 33

Продовження таблиці 2.1
Назва Особливості
- функції інтелектуального
загального приладу введення-
виведення (в CPU від V4.1) з
Вбудований інтерфейс PROFINET з підтримкою доступу з боку двох
підтримкою контролерів PROFINET IO
- функції клієнта чи сервера
MODBUS TCP;
- функції Web сервера
[6]

Allen-Bradley MicroLogix 1400 (рисунок 2.3)

Рисунок 2.3 – Контролер Allen-Bradley MicroLogix 1400

Таблиця 2.2 – Характеристики контролера Allen-Bradley MicroLogix 1400:
Назва Характеристика
Розміри 90х180х87 мм
Вага 0,9 кг
24 входи (20 цифрових і 4
Номер I/O аналогових) і 14 виходів (12
цифрових і 2 аналогових

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 34

Продовження таблиці 2.2
Назва Характеристика
Напруга живлення 100...240V AC, 47...63 Hz
Пусковий струм джерела живлення 120V AC: 25 A for 8 ms
240V AC: 40 A for 4 ms
Споживання енергії 100 VA
Живлення датчика постійним
струмом 24 В немає

[4]

Mitsubishi MELSEC FX Series (рисунок 2.4)

Рисунок 2.4 - Контролер Mitsubishi FX3S-10MR/DS

Контролер Mitsubishi FX3S-10MR/DS – базовий модуль сімейства
MELSEC FX. Характеризується контролер як високопродуктивний,
малогабаритний, з надійною конструкцією, що не потребує технічного
обслуговування ПЛК. У пристрої FX3S-10MR/DS передбачений слот для
додаткової касети пам'яті, вбудовані інтерфейси USB та RS422, обладнаний
індикацією робочого стану.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк № докум Підпис Дата 35
.. . .

Таблиця 2.3 – Характеристика контролера Mitsubishi FX3S-10MR/DS:
Назва Характеристика
Живлення 24 В постійного струму
Кількість входів 6
Кількість виходів 4
Релейний вихід
Потужність 6 Вт
Вага 300 г
Габарити 60х90х49
Напруга живлення 24 VDC
Тип вихідного сигналу реле
[13]

2.4 Вибір програмованого контролера та необхідного обладнання
Програмований контролер.
Принцип роботи контролера базується на деформації його біметалевих
пластин , які нагріваються струмом, що проходить через них.
У результаті проходження струму, пластини деформуються і, залежно
від уставок , викликають розмикання контакту контролерів.
Контролер може бути введене тільки тоді, коли біметалеві пластини
охолоджені.
Теплові контролери перенавантаження, що працюють на змінному та
постійному струмі , зазвичай мають такі властивості:
 3-полярне виконання;
 Термокомпенсація, тобто вони не чутливі до змін температури
навколишнього середовища;
 Відкалібровані в «амперах двигуна»: струм, вказаний на табличці
двигуна, відображається на контролері.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 36

Вони можуть також реагувати на втрачання фази (диференціальна
властивість). Це запобігає роботі двигуна без однієї фази відповідно до
стандартів МЕК 60947-4-1 і 60947-6-2.
Електронний контролер перевантаження.
Ці імпульсні контролери мають переваги перед електромеханічними
системами, оскільки вони точніше моделюють тепловий стан двигуна.
Шляхом використання моделі з тепловими константами часу двигуна, система
постійно розраховує температуру двигуна на основі струму, що проходить
через нього, та часу роботи. Це дозволяє забезпечити більш точний захист і
уникнути випадкового відключення. Крім того, контролер електронного
перенавантаження менш чутливі до змін теплових умов, що забезпечує їх
стабільну роботу в різних умовах експлуатації [19].
Крім звичайних функцій контролер перенавантаження (захист від
перенавантаження двигуна, несиметрія і відсутність фаз) електронні
контролери перенавантаження може включати в себе наступні опції:
 Керування по датчику температури PTC;
 Захист від заклинювання і перевантаження по моменту;
 Захист від неправильного чергування фаз;
 Захист від порушення ізоляції;
 Захист від роботи без навантаження і ін.
Пуск електродвигуна.
Для виконання всіх вимог з пуску електродвигуна існує три варіанти:
1. Інтелектуальний пускач (рисунок 2.5)
Один пристрій виконує три функції.
Це найпростіший але найдорожчий спосіб вирішення задачі по пуску
електродвигуна, як для проектувальників, так і для монтажників та
обслуговуючого персоналу (простий монтаж і мінімум компонентів).
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум 37
. Підпис Дата

Рисунок 2.5 – Інтелектуальний пускач
2. Тепловий магнітний автоматичний вимикач + контактор (рисунок
2.6).
Перед застосуванням користувачеві необхідно ретельно перевірити
сумісність характеристик обох пристроїв.

Рисунок 2.6 – Тепловий контролер перенавантаження з автоматичним
вимикачем + контактор
3. Використання трьох пристроїв
Тепловий магнітний автоматичний вимикач + контактор + контролер
перевантаження (рисунок 2.7).
Таке рішення можна використовувати для широкого діапазону
потужності. Підбір пристроїв займе більше часу, але це заощадить кошти.
Встановлюються вони на монтажну панель або всередині електрошафи.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк № докум Підпис Дата 38
.. . .

Крім того, виробники виявляють найбільш ефективні комбінації
функцій і рекомендують їх до застосування. У цьому полягає поняття
координації.

Рисунок 2.7 - Автоматичний вимикач + контактор + Тепловий
контролер перенавантаження
Інтелектуальні контролери від Schneider Electric призначені для
реалізації невеликих систем автоматизації. Застосовуються в промисловості
для:
 автоматизація невеликих агрегатів, які використовують для
виробництва, складання, обробки і упаковки;
 децентралізована автоматизація допоміжного обладнання у великих і
середніх агрегатах.
 автоматизація сільськогосподарських машин (системи іригації, насосні
агрегати, теплиці та ін.).
Завдяки компактним розмірам і простоті експлуатації контролерів
представляють конкурентоспроможну альтернативу рішенням, побудованим
на базі традиційних систем релейної логіки. Програмування контролера
здійснюється на основі універсальних мов програмування, що значно
полегшує роботу з конфігуруванням систем автоматизації. Це можна зробити
або автономно за допомогою кнопок на інтелектуальному контролері Zelio
Logic, або на комп'ютері за допомогою програмного забезпечення "Zelio Soft
2". Програмування з комп'ютера доступне як у форматі сходових діаграм
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 39
.. . № докум. Підпис Дата

(LADDER), так і у форматі функціональних блоків (FBD). Керування
підсвічуванням вбудованого РК-дисплею може бути здійснене за допомогою
однієї з 6 програмованих клавіш на інтелектуальному контролері Zelio Logic,
або налаштоване через систему програмування "Zelio Soft 2". Резервне
копіювання даних (попередньо заданих і поточних значень) відбувається в
флеш-пам'ять EEPROM. Інтелектуальні контролери відповідають всім
вимогам для застосування в простих системах автоматизації. Кількість
входів/виходів у модульних інтелектуальних контролерів може сягати 26, а
при потребі в більшій гнучкості або робочих характеристиках їх можна
доповнити комунікаційними та розширюваними модулями входів/виходів.
Максимальна кількість входів/виходів може сягати 40. Додатковими
модулями можуть бути комунікаційні модулі Modbus або Ethernet, а також
аналогові та дискретні модулі розширення [21].
Модульний інтелектуальний контролер «SR3 B261BD» (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Модульний інтелектуальний контролер SR3 B261BD
26вх/вих. = 24В

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 40

На лицьовій панелі модульних інтелектуальних контролерів Zelio Logic
розташовані:
1) Клеми живлення.
2) Клеми для підключення входів
3) Рк дисплей з підсвіченням.
4) Відсік для картриджа пам’яті, або підключення до ПК.
5) Кнопка ввімкнення контролера.
6) Кнопки для програмування і налаштування параметрів.
7) Клеми для підключення виходів.
Характеристика:
1) Головні характеристики:
Сімейство продуктів: Zelio Logic;
Тип виробу або компонента: Модульний інтелектуальний контролер;
Локальний дисплей: С;
Номінальна напруга живлення: 24V постійного струму;
Споживаний струм:
 190 mA (без розширення);
 300 mA (з розширеннями);
Номер дискретного входу: 16 відповідає вимогам EN/МЕК 61131-2
тип1;
Тип дискретного входу: резистивні;
Струм дискретного входу: 4mA;
Кількість виходів: 10 релейних виходів;
1) Додаткові характристики:
Кількість ліній схеми керування: 120 з сходовим програмуванням, ≤ 200
з FBD програмуванням;
Час циклу: 6 ... 90 ms;
Час підтримки: 10 років при 25° C;
Похибка годинника:
 6 с/місяць при 25° C;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 41

 12 хвилин на рік при 0 ... 55° C;
Перевірки: Завантаження пам'яті програм при кожному включенні
живлення;
Межі напруги живлення: 19,2 ... 30V;
Потужність розсіювання , Вт:
 6W (без розширення);
 10W (з розширеннями);
Захист від включення зі зворотною полярністю: С;
Напруга дискретного входу: 24V постійного струму;
Частота рахунку: 1 kHz для дискретого входу;
Напруга стану "1" гарантовано:
 ≥ 15V для кола дискретних входів I1 ... IA і IH ... IR;
 ≥ 15V для IB ... IG використовується як коло дискретного входу;
Напруга стану "0" гарантовано:
 ≤ 5V для IB ... IG використовується як коло дискретного входу;
 ≤ 5V для кола дискретних входів I1 ... IA і IH ... IR;
Поточний стан 1 гарантовано:
 ≥ 1,2 mA для IB ... IG використовується як коло дискретного входу;
 ≥ 2,2 mA для кола дискретних входів I1 ... IA і IH ... IR;
Поточний стан 0 гарантовано:
 < 0,5 mA для IB ... IG використовується як коло дискретного входу;
 < 0,75 mA для кола дискретних входів I1 ... IA і IH ... IR;
Сумісність входу: безконтактні PNP датчики (дискретний вхід);
Номер аналогового входу: 6;
Тип аналогового входу: Загальний режим;
Діапазон аналогового входу:
 0 ... +10 V;
 0 ... +24 V;
Максимальна допустима напруга: 30V (коло аналогового входу);
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 42
.. . № докум. Підпис Дата

Дозвіл аналогового входу: 8біт;
Значення молодшого значущого біта: 39 mV (кола аналогового входу);
Час перетворення: Час циклу інтелектуального контролера для кола
аналогового входу;
Помилка перетворення:
 + / - 5 % при 25° C для кола аналогового входу;
 + / - 6,2 % при 55° C для кола аналогового входу;
Повторюваність позиціонування: + / - 2 % при 55 ° C для кола
аналогового входу;
Робоча відстань: 10 m між станціями , з екранованим кабелем (датчик не
розв'язаний гальванічно) для кола аналогового входу;
Вхідний опір:
 7,4 кОм (коло дискретних входів I1 ... IA і IH ... IR );
 12кОм (І.G. використовується як коло дискретного входу);
 12кОм (І.G. використовується як коло аналогового входу).
Межі вхідної напруги:
 5 .. 30В постійний струм (релейний вихід);
 24 .. 250В змінний струм (релейний вихід).
Вихід теплового потоку:
 5А для 2 виходів (релейний вихід);
 8А для 8 виходів (релейний вихід).
Електрична стійкість:
 500000 циклів при 24В, 1,5А (DC-12) для релей. вих.. відповідає вимогам
EN / IEC 60947-5-1;
 500000 циклів при 24В, 0,6А (DC-13) для релей. вих.. відповідає вимогам
EN / IEC 60947-5-1;
 500000 циклів при 230В, 1,5А (АС-12) для релей. вих.. відповідає
вимогам EN / IEC 60947-5-1;
 500000 циклів при 230 В, 0,9 А (АС -15) для релей. вих.. відповідає
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 43

вимогам EN / IEC 60947-5-1.
Комутаційна здатність , мА: ≥ 10 мА при 12 В ( релейний вихід );
Робоча частота , Гц:
 0,1Гц ( при Ie ) для релейного виходу;
 10Гц (режим Х.Х.) для релейного виходу.
Механічна зносостійкість: 10000000 циклів (релейний вихід);
Номінальна імпульсна напруга: 4 кВ відповідає вимозі EN / МЕК 60947-
1 і EN / МЕК 60664-1;
Годинник: С.
Час відгуку:
 5мс (із стану 0 в стан 1) для релейного виходу;
 10мс (із стану 1 в стан 0 ) для релейного виходу;
Момент затягування: 0,5Нм;
Категорія перенавантаження: III відповідає вимозі EN/IEC 60664-1.
1) Навколишнє середовище:
Стійкість до короткочасних зникнень напруги живлення: ≤ 1ms;
Сертифікати продуктів:
 C – Tick;
 CSA;
 GL;
 GOST;
 UL;
Стандарти:
 EN / IEC 60068-2-27 Ea;
 EN / IEC 60068-2-6 Fc;
 EN / IEC 61000-4-11;
 EN / IEC 61000-4-12;
 EN / IEC 61000-4-3;
 EN / IEC 61000-4-5;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 44

 EN / МЕК 61000-4-2 рівень 3;
 EN / МЕК 61000-4-4 рівень 3;
 EN / МЕК 61000-4-6 рівень 3;
Cтепінь захисту:
 IP IP20 (клемний блок) відповідає вимогам IEC 60529;
 IP40 (передня панель) відповідає вимогам IEC 60529;
Характеристики навколишнього середовища:
 Директива по ЕМС відповідає вимогам EN/МЕК 61131-2 зона B;
 Директива по ЕМС відповідає вимогам EN/IEC 61000-6-2;
 Директива по ЕМС відповідає вимогам EN/IEC 61000-6-3;
 Директива по ЕМС відповідає вимогам EN/IEC 61000-6-4;
 Електрообладнання низької напруги відповідає вимогам
EN/IEC 61131-2;
Перешкода випромінювана/наведена: Клас B відповідає вимогам
EN55022-11 група 1;
Ступінь забруднення: 2 відповідає вимогам EN/IEC 61131-2;
Робоча температура навколишнього повітря:
 -20...+40°C в не вентильованої оболонці відповідає вимогам МЕК 60068-
2-1 і МЕК 60068-2-2;
 -20 ... +55°C відповідає вимогам МЕК 60068-2-1 і МЕК 60068-2-2;
Температура навколишнього повітря для зберігання: -40 ... +70°C;
Відносна вологість: 95% без попадання конденсату або крапель води.
Модульний блок живлення 24V 2.5A. Zelio Analog
Zelio Analog - Аналогові перетворювачі і передавачі для перетворення
сигналів датчиків або електричних вимірювань в аналогові електричні
сигнали, сумісні з обладнанням систем керування.
 Широкий діапазон температур
 Напруга: 24 В (постійного струму)
 Діапазон виводу: 0 ... 10В / 0 ... 20мА / 4 ... 20мА
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 45

 Відповідність стандартам UL / CSA / GL / CE [8]
Переваги :
Простота перетворення.
Аналогові перетворювачі і передавачі сімейства Zelio прості в установці,
завдяки заздалегідь виконаним з'єднанням з вводами і виводами. А завдяки
захисту виводів від інверсії полярності, короткого замикання і перенапруги, а
також за рахунок автоматичного виявлення розривів замкнутих кіл, рішення
Zelio забезпечують ефективність роботи і надійність.
Застосування:
Промисловість і будівельна галузь: розподільне обладнання в простих
верстатах, керування технологічними процесами.
Пуск і контроль обладнання водо очистки.

Модульний блок живлення 24В 20А «ABL7 RM1202» (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 – Модульний блок живлення ABL7 RM1202

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм 46
.. Арк. № докум. Підпис Дата

Опис:
Тип джерела живлення:
 Імпульсний джерело живлення.
Вхідна напруга: 340 ... 550V
Вихідна напруга: 24V.
Номінальна потужність: 480 Вт.
Клас захисту від ураження електричним струмом :
 Клас I відповідно до VDE 0106-1
Електрична міцність ізоляції :
 2000В між входом і землею;
 500В між виходом і землею;
 3000В між входом і виходом [1].

2.5 Розробка схем системи автоматизації
Для реалізації проекту застосую модульне програмоване контролера. За
допомогою нього буде виконуватись керування верстатом. Для контролю
верстата ми використовуємо два модульних імпульсних контролера з 16
дискретними входами і 10 релейними виходами. Щоб забезпечити необхідну
напругу 24 В, ми встановлюємо комплектний модульний блок живлення.
Датчики положення робочих механізмів верстата використовуються для
автоматичного та ручного режимів керування. Вибір режиму керування та
функцій ручного керування здійснюється за допомогою кнопок пульта
керування. Реалізацію функцій та режимів керування виконано за допомогою
програм програмованого контролера.
Вся індикація режимів і виконуваних поточних функцій керування буде
здійснена за допомогою рідкокристалічного дисплею програмованого
контролера.
Для виконання завдання нам необхідні два модульні інтелектуальне
контролера.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 47

На рисунку 2.10 представлена схема першого інтелектуального
контролера

Рисунок 2.10 – Схема електрична принципова модульного
інтелектуального контролера
Для живлення контролера напругою 24В використаємо модульний блок
живлення на рисунку 2.11.

Рисунок 2.11 – Схема електрична принципова модульного
блоку живлення

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 48

Зв'язок з виконавчим елементом силової частини (рисунок 2.12) схеми
використаємо програмований контролер.
Для заведення інформації з датчиків револьверної головки
використовую шифратор на діодах (рисунок 2.13).

Рисунок 2.12 – Схема електрична принципова силової частини схеми
Рисунок 2.13 – Схема електрична принципова шифратора

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 49

Програмовані контролери повинні приймати десять сигналів від
датчиків розташованих на верстаті та дев’ять сигналів керування з пульта
керування Електрична принципова схема представлена на рисунку 2.14 та
2.15.

Рисунок 2.14 – Схема електрична принципова блоку вхідних сигналів
на перший контролер

Рисунок 2.15 – Схема електрична принципова блоку вхідних сигналів
на другий контролер

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 50

На рисунку 2.16 зображена модернізована схема

Рисунок 2.16 – Модернізована схема

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 51
.. . № докум. Підпис Дата

Таблиця 2.4 – Елементи схеми
Позначення Найменування Кількість
EL LED лампа 24 V m6,8 1
Електротеплове реле
KK1, KK2 2
РТІ-1321 ІЕК
Електротеплове реле
KK3-KK5 3
РТІ-1310 ІЕК
KM1, KM2 Контактор КМІп-11810
4
KM6, KM7 18А 24V/АС3 1HО ІЕК
Контактор КМІп-10910
KM3-KM5
19А 36V/АС3 1з HB 6
KM8-KM10
ІЕК
Електродвигун
M1 головного привода 1
4А13218/4 УЗ
Електродвигун
M2 механізму подачі 1
4АХ71А УЗ
Електродвигун
M3 мастильної станції 1
4АА63А4
Електродвигун
M4 електронасоса 1
охолодження ПА-22
Автоматичний вимикач
QF1 1
ВА47-60 ЗР 16А ІЕК
Автоматичний вимикач
QF2 1
ВА47-60 ЗР 13А ІЕК

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 52

Продовження таблиці 2.4
Позначення Найменування Кількість
Автоматичний вимикач
QF3 1
ВА47-60 ЗР 2А ІЕК
Автоматичний вимикач
QF4, QF5 2
ВА47-60 ЗР 1А ІЕК
Резистор ПЕВ3-
R1-R7 7
200±10%
Потенціометр Elap
R8 1
PL231-200-5K
Програмовані логічні
S1, S2 контролери 2
SR3B261BD
SA1-SA6 Тумблер ТВ2-1 6
Кнопка КЕ-021,
SB1, SB7 2
виконання 2, червона
Кнопка КЕ-011,
SB2-SB6 5
виконання 2, чорна
ВК-200-БР-11-67У2-21,
SQ1-SQ6 6
ІР67 ІЕК
Блок живлення 24V
U1 1
2,5A ABL RM24025
VD1-VD48 Діод КД24 7А 48

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 53

3 РЕАЛІЗАЦІЯ ТА ТЕСТУВАННЯ РОЗРОБЛЮВАНОЇ СИСТЕМИ

3.1 Впровадження системи автоматизації в роботу верстата
При вмиканні вхідного автомату QF1 схема отримує живлення від
трифазної мережі з напругою 380В. Живлення інтелектуальних контролерів
S1, S2, блоку електромагнітів та проміжних контролерів забезпечується за
допомогою модульного блоку живлення, який працює при напрузі 24В.
Автоматичний вимикач QF2 призначений для функціонування в силовому
колі головного приводу, а QF 3, QF4 та QF5 в колах двигунів подачі,
затискання прутка, охолодження та змащення відповідно.
Керування роботою пристрою виконується за допомогою кнопок і
перемикачів на пульті керування верстата. Програма, яка зберігається в пам'яті
програмованого контролера, виконує керування пристроєм відповідно до
розроблених алгоритмів. Програмований контролер аналізує стан кнопок
керування та датчиків і генерує відповідні сигнали керування на виходах.
Активований сигнал відповідної функції керування передається на
електромагнітні муфти та електромагніти. Через силові контакти контактора,
напруга мережі подається на двигун. Головний привід розпочинає обертання,
а програмований контролер продовжує аналізувати стан вхідних сигналів.
Відповідно до стану головного приводу, вмикаються інші механізми.

3.2 Розробка програмного забезпечення пристрою автоматизації
Інструментальна система програмування "Zelio Soft 2" призначена для
наступних завдань:
 Програмування у мові (LADDER) або мові функціональних блок-схем
(FBD).
 Моделювання, моніторинг та контроль.
 Завантаження та завантаження програм.
 Генерація персоналізованих файлів.

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 54
Дата

 Автоматична компіляція програм.
 Надання контекстної довідкової інформації.
Перевірка програми.
Передбачено два режими перевірки написаних програм:
1. У режимі моделювання , передбаченому в інструментальній системі
"Zelio Soft 2", можна перевірити роботу програми без безпосередньої участі
контролера Zelio Logic, тобто:
 Активувати дискретні входи;
 Відображати стан виходів на моніторі;
 Змінювати напругу на аналогових входах;
 Використовувати клавіші на передній панелі;
 Моделювати роботу програми в реальному або прискореному часі;
 Виділяти різні активні елементи програми червоним кольором
динамічно.
2. У режимі моніторингу, який пропонує система "Zelio Soft 2", можна
перевірити роботу програми інтелектуального контролера на практиці
шляхом наступних дій:
 Спостерігати за роботою програми в реальному часі;
 Примусово керувати входами, виходами та поточними значеннями
функціональних блоків;
 Встановлювати час;
 Перемикатися між режимом зупинки (STOP) та режимом роботи (RUN)
та навпаки.
У режимі симуляції або моніторингу в диспетчерському вікні можна
відслідковувати стан входів/виходів інтелектуального контролера в
середовищі прикладної програми (представленого у вигляді діаграми або
зображення).

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 55
.. . № докум. Підпис Дата

Щоб забезпечити зв'язок з іншим високотехнологічним обладнанням,
інтелектуальні контролери Zelio Logic оснащені різними типами інтерфейсів
зв'язку:
Компактні і модульні інтелектуальні контролери мають:
 1 послідовний порт RS 232 для підключення до комп'ютера, відсік
картриджа пам'яті або комунікаційний модемний інтерфейс.
Модульні контролери Zelio Logic разом з одним з комунікаційних
модулів розширення мають:
 1 послідовний порт RS 485 Modbus на комунікаційному модулі SR3
MBU01BD,
 1 порт Ethernet 10/100 base T з підтримкою протоколу Modbus TCP на
комунікаційному модулі SR3 NET01BD.
Компактні і модульні інтелектуальні контролери Zelio Logic можуть
використовувати три різні протоколи зв'язку завдяки наявності трьох
зазначених портів:
1) Програмування;
2) Modbus;
3) Ethernet [7].
Розробка схем алгоритму.
Розробка схеми алгоритму перемикання напрямку обертання руху
головного приводу (рисунок 3.1).
Сигнали для переходу стану:
пп – подача прутка
ез - перемикач зворотній рух шпинделя
ан - режим автомата чи наладки
шг - закінчення гальмування шпинделя
Вихідні функції:
fеп - прямий рух шпинделя
fезв - зворотній рух шпинделя
fшг - гальмування шпинделя
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 56

Рисунок 3.1 – Схема алгоритму режиму перемикання напрямку
обертання шпинделя

Вмикання електродвигуна не відбудеться без вибору режиму роботи,
ввімкненої подачі прутка. При перемиканні руху на зворотній або повного
вимкнення шпинделя вмикаються гальмування шпинделя, яке через 2 секунди
автоматично відключається і в випадку з перемиканням напрямку руху
вмикається, якщо не відбулось ніяких змін в режимі роботи чи подачі прутка
Розробка схеми алгоритму змащення (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Схема алгоритму режиму змащення
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 57
Дата

Сигнали для переходу стану:
ккз - замкнутий тепловий контролер привода змащення
бл – блокування
пс – пуск
тс- тиск
ст- стоп
Вихідні функції:
fзм – змащення
При наявності всіх необхідних сигналів на вході, вмикається двигун
змащення. За досягнення оптимального тиску двигун відключається.
Повторне ввімкнення двигуна відбудеться при спаданні тиску. Для
відімкнення циклу потрібно зупинити верстат. При несправному датчику на
дисплеї буде відображено помилку тиску, при чому функції подачі прутка,
охолодження будуть недоступними.
Розробка схеми алгоритму режиму подачі прутка (риснуок 3.3).

Рисунок 3.3 – Схема алгоритму режиму подачі прутка

Сигнали переходів станів схеми:
пп – подача прутка;
ккп – замкнуте тепловий контролер привода подачі прутка;
зм – ввімкнення приводу змащення;
пц –цикл прутка завершений;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 58

Вихідні функції:
fпп – ввімкнення приводу подачі прутка;
fпг – гальмування прутка.
Цикл можна запустити повторно, якщо при виконанні першого циклу
пруток був відсутній. Подача прутка не може бути активована разом з
запуском шпинделя (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Схема алгоритму режиму подачі прутка

Сигнали переходів між станами схеми:
дш – датчик шафи;
пш – перемикач шафи;
Вихідні функції:
Fеш – електромагніт шафи.
При активації електромагніту замка шафи двері відкриваються. Якщо
шафа відкрита спрацьовує датчик шафи і електромагніт замка
розмагнічується через 2 секунди. Щоб закрити шафу потрібно перемкнути
перемикач шафи та закрити двері, електромагніт також розмагнітиться через
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк № докум Підпис Дата 59
.. . .

2 секунди після активації датчика, замок замикається.
Цей алгоритм призначений для безпеки людини при роботі.
Розробка програми керування пристроєм.
Початкове встановлення відбувається при подачі живлення та
натисканні кнопки пуск та кнопки стоп для вимкнення (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Програма пуск
Програма індикації відображена на рисунку 3.6

Рисунок 3.6 – Програма індикації

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 60

Розробка програм керування верстатом (рисунок 3.7)

Рисунок 3.7 – Програма формувач вхідних сигналів на обох
контролерах

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 61

Програма Формувач Вихідних Сигналів відображена на рисунку 3.8

Рисунок 3.8 – Програма Формувач Вихідних Сигналів
Розробка схеми перемикання швидкості шпинделя.
Шифратор коду швидкості дозволяє використати замість чотирьох
вхідних сигналів лише два. На контроері інформація про швидкість надходить
в дворозрядному двійковому коді. «Вага 1» дає першу, «Вага 2» дає другу,
«Вага 3» - третю, а «Вага 0» - четверту швидкість.

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк 62
.. . № докум. Підпис Дата

Програма перемикання швидкості шпинделя відображена на рисунку
3.9:

Рисунок 3.9 – Програма перемикання швидкості шпинделя
За аналогією до перемикання швидкості розробляємо перемикання
швидкості подачі (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 – Програма перемикання швидкості подачі
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 63

Програма індикації положення револьверної головки відображена на
рисунку 3.11:

Рисунок 3.11 – Програма індикації положення револьверної головки
Програма вибору режиму роботи відображена на рисунку 3.12

Рисунок 3.12 – Програма «вибір режиму»

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 64

Програма включення подачі відображена на рисунку 3.13:

Рисунок 3.13 – Програма пуск подачі
Для програмування автоматичних режимів використаємо програматор
(рисунок 3.14):
Рисунок 3.14 – Програматор автоматичних режимів

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм Арк № докум Підпис Дата 65
.. . .

На рисунку 3.15 зображено програму циклу змащення
Рисунок 3.15 – Програма циклу змащення
На рисунку 3.16 зображено програму циклу подачі прутка

Рисунок 3.16 – Програма циклу подачі прутка
На рисунку 3.17 зображено програму керування замком електрошафи

Рисунок 3.17 – Програма керування замком електрошафи
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 66

На рисунку 3.18 зображено програму керування напрямком обертання

Рисунок 3.18 – Програма керування напрямком обертання
На рисунку 3.19 зображено програму керування лінії охолодження

Рисунок 3.19 – Програма керування лінії охолодженням
На рисунку 3.20 зображено програму вибору режиму роботи

Рисунок 3.20 – Програма вибору режиму роботи

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 67

3.3 Оптимізація роботи системи
При автоматизації роботи програмованих контролерів за допомогою
програми Zelio Soft можуть виявлятися різноманітні помилки, які можуть
вплинути на ефективність та надійність системи. Ось деякі з найбільш
поширених помилок:
1. Логічні помилки в програмі: Неправильна реалізація логічних операцій
або керування може призвести до неправильної поведінки системи.
Наприклад, неправильно налаштовані умовні оператори або некоректне
використання логічних функцій можуть призвести до непередбачуваних
результатів.
2. Помилки вводу-виводу (I/O): Неправильна настройка введення та
виведення даних може призвести до невірного співпрацю контролера з
різними пристроями та датчиками. Наприклад, неправильна конфігурація
вводу-виводу може призвести до неправильного читання вхідних сигналів або
невірного керування вивідними пристроями.
3. Помилки керування часом (Timing): Некоректна настройка таймерів та
затримок може призвести до неправильної синхронізації операцій та
недооцінки часу виконання певних завдань.
4. Помилки в обробці помилок (Error Handling): Неправильна обробка
винятків та помилок може призвести до некоректної реакції системи на
непередбачувані ситуації.
5. Помилки в алгоритмах: Неправильно розроблені алгоритми керування
можуть призвести до неефективної роботи системи або навіть до появи
небезпечних ситуацій.
Оптимізація роботи системи автоматизації керування верстатом з
програмованим контролером може бути досягнута за допомогою
різноманітних стратегій та підходів.

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум 68
. Підпис Дата

Ось деякі можливі напрямки оптимізації:
1. Підвищення продуктивності: Оптимізація програмного забезпечення
для швидкого та ефективного виконання операцій може підвищити
продуктивність верстата. Це може включати оптимізацію алгоритмів,
використання паралельних операцій та мінімізацію затримок у програмі.
2. Зменшення витрат: Використання енергоефективних стратегій
керування, таких як оптимізація робочих режимів та регулювання швидкості,
може зменшити споживання енергії та витрати на експлуатацію верстата.
3. Підвищення точності і якості: Удосконалення системи керування та
налагодження параметрів роботи може допомогти підвищити точність та
якість виготовленої продукції. Це може бути досягнуто через оптимізацію
регуляторів, калібрування датчиків та використання точних алгоритмів
керування.
4. Покращення безпеки: Вдосконалення системи безпеки та аварійного
відключення може зменшити ризик травм та аварійних ситуацій. Це включає
розробку алгоритмів автоматичної зупинки верстата у випадку виникнення
небезпечних ситуацій та виявлення несправностей.
5. Оптимізація обслуговування та діагностики: Розробка системи
віддаленого моніторингу та діагностики може допомогти вчасно виявляти та
усувати проблеми в роботі верстата, що сприятиме зменшенню витрат на
обслуговування та уникненню невідмов у виробничому процесі.

3.4 Аналіз ефективності та визначення переваг і недоліків нової
системи керування
1. Продуктивність:
 Швидкість виконання завдань: Ми докладно вивчаємо, як швидко нова
система виконує різні завдання. Це включає аналіз часу, необхідного для
завершення конкретних операцій, та порівняння його з відповідними
показниками попередньої системи. Ми також досліджуємо, які фактори
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 69

впливають на час виконання завдань та як ці часи відрізняються від вихідних
значень;
 Час реакції на команди: Для оцінки продуктивності системи ми також
досліджуємо, як швидко вона реагує на команди операторів або автоматичні
сигнали. Це дозволяє нам визначити, чи система відповідає на команди
операторів без зайвої затримки, а також виявити можливі фактори, які можуть
впливати на швидкість реакції;
 Загальна продуктивність виробничого процесу: Ми досліджуємо, як
впровадження нової системи керування впливає на загальну продуктивність
виробничого процесу. Це включає оцінку збільшення обсягу виробництва,
покращення якості продукції та зменшення часу простою обладнання. Ми
також аналізуємо, які конкретні аспекти виробничого процесу отримують
користь від нової системи керування;
2. Витрати:
 Зменшення витрат на енергію та матеріали: Ми ретельно аналізуємо, як
впровадження нової системи керування впливає на загальні витрати
підприємства на енергію та матеріали. Це включає вивчення споживання
електроенергії та ресурсів до і після впровадження нової системи, порівняння
цих даних та визначення зменшення витрат;
 Оптимізація робочої сили: Ми також аналізуємо можливість зменшення
витрат на робочу силу завдяки автоматизації та оптимізації процесів
виробництва. Це включає вивчення змін у потребах у робочій силі та
можливості економії ресурсів через ефективніші процеси.
3. Якість продукції:
 Зменшення браку: Ми детально досліджуємо вплив нової системи на
кількість браку або дефектних виробів. Ми аналізуємо зміни у кількості браку
після впровадження нової системи та визначаємо, наскільки ефективно вона
допомагає знизити цю кількість;
 Підвищення точності та стабільності процесів: Ми також вивчаємо, як
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 70

впровадження нової системи впливає на точність та стабільність виробничих
процесів. Це включає вивчення змін у відхиленнях від стандартів якості та
покращення стабільності процесів у виробництві.
4. Надійність і безпека:
 Зменшення ризику аварій та відмов: Ми аналізуємо, як впровадження
нової системи впливає на рівень надійності та стійкості обладнання. Це
включає оцінку частоти виникнення аварій та відмов після впровадження
нової системи та вивчення причин цих аварій;
 Забезпечення безпеки працівників: Окрім того, ми аналізуємо, як нова
система впливає на безпеку працівників. Ми досліджуємо, які нові функції
безпеки вводяться в систему та наскільки ефективно вони працюють для
запобігання небезпекам та збереження безпеки на робочому місці.
Переваги:
1. Автоматизація процесів: Нова система забезпечує можливість
автоматизувати багато рутинних операцій, що дозволяє звільнити операторів
від монотонної роботи та зосередитися на більш складних завданнях;
2. Підвищена продуктивність: Завдяки швидкому виконанню завдань та
оптимізації процесів нова система може забезпечити підвищення
продуктивності виробничого процесу, що призводить до збільшення
виробничих обсягів та зниження витрат;
3. Більша гнучкість та адаптивність: Програмовані контролери дозволяють
легко змінювати параметри та режими роботи системи в залежності від потреб
виробництва, що забезпечує більшу гнучкість та адаптивність виробничих
процесів;
4. Покращена точність та якість: Завдяки точному керуванню та
моніторингу нова система може забезпечити покращення якості та точності
виробленої продукції, що дозволяє зменшити кількість браку та підвищити
задоволення клієнтів;

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум 71
. Підпис Дата

5. Підвищена надійність та безпека: Сучасні програмовані контролери
мають вбудовані системи моніторингу та діагностики, які дозволяють
виявляти та усувати несправності у реальному часі, що забезпечує підвищену
надійність та безпеку виробничого процесу.
Недоліки:
1. Високі витрати на впровадження: Перехід на нову систему може бути
пов'язаний з високими витратами на придбання обладнання, навчання
персоналу та інфраструктурні зміни, що може становити значний фінансовий
виклик для підприємства;
2. Потреба у кваліфікованому персоналі: Ефективна експлуатація нової
системи вимагає наявності кваліфікованого персоналу, здатного розробляти,
налаштовувати та обслуговувати програмовані контролери, що може
становити проблему для підприємств без відповідного персоналу;
3. Можливість виникнення технічних проблем: Як і будь-яка складна
технічна система, нова система керування може стикатися з технічними
проблемами, такими як відмови обладнання, програмні помилки тощо, що
може призвести до простоїв та втрат продуктивності.
Порівняльна робота верстата:
- якщо верстат зі звичайними реле виконував мінімальну обробку
простих деталей, тепер може справлятись з більш складними деталями, що
підвищує виробіток та вартість роботи;
- час, витрачений на налаштування інструментів та переналагодження
верстата, також впливає на продуктивність, тепер програмування дозволяє
швидко переходити від однієї задачі до іншої без ручного переналагодження;
- швидкість обертання шпинделя, подача інструмента і глибина різання
мають значний вплив на час обробки, проте автоматичне налаштування
оптимальних режимів різання підвищує швидкість обробки;
- якщо обробка складних деталей займає приблизно 10-15 хвилин кожна,
то за 8-годинну зміну можна виготовити від 32 до 48 деталей. Якщо врахувати
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 72

ті самі умови, що і раніше, але з додаванням переваг ПЛК, можемо очікувати
значне підвищення продуктивності. Оцінка буде залежати від ступеня
автоматизації та конкретних умов, але загалом можна очікувати збільшення
продуктивності на 20-50%.

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 73

ВИСНОВКИ

Оглядаючи всю систему верстата від станини та до системи змащення і
охолодження, було прийнято рішення автоматизувати релейну систему
керування замінивши її на програмовані логічні контролери. Згідно побудові
системи виявили, що є велика наявність елементів та надто заплутані, кожному
проводу належить окремий елемент, це і забирає весь простір всередині та
заповільнює роботу з деталями.
При проведенні автоматизації системи верстата заміни релейної системи
на програмовані логічні контролери було виявлено такі результати.
Розглядаючи певні види контролерів та порівнюючи їх за
характеристиками, було вирішено вибрати серії Schneider модель SR3
B261BD, що мало всі необхідні та доступні властивості використання у певній
роботі.
При аналізуванні вузлів системи, змодельовано модернізовану схему
системи керування, що вміщують такі елементи як:
- електротеплові реле;
- контактори;
- автоматичні вимикачі;
- блок живлення і тд.
В результаті ПЛК 1 виконує роль програматора і керує муфтами вибору
швидкостей. ПЛК 2 відповідає за роботу двигунами головного приводу, подачі
і затискання прутка, охолодження та змащення.
Згідно схеми розроблені схеми алгоритмів роботи:
- схема алгоритму перемикання напрямку обертання руху головного
приводу, що включали елементи головного привода;
- схема алгоритму змащення;
- схема алгоритму режиму подачі прутка (при наявності прутка та
відсутності).
Кожна схема описує роботу відповідної частини керування.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум Підпис Дата 74
.

Після побудування алгоритмів, на основі них розроблена програма
керування пристроєм, яка показує як кожне реле виконує своє завдання.
В результаті чого ми збільшили простір всередині системи та
упорядкували кожні входи та виходи відповідно релейній системі, але тепер
це виглядає послідовніше та технічно охайно. Два вбудовані контролери
вбирають у себе всі ті сигнали, замість кожного окремого компонента, що
керує від двигуна головного приводу до змащення та охолодження, від
вмикача шпинделя до програмування подачі, тепер це все об’єднується у
роботі контролерів.
Порівняльна робота верстата:
- виконує обробку з більш складними деталями, що підвищує виробіток
та вартість роботи;
- дозволяє швидко переходити від однієї задачі до іншої без ручного
переналагодження;
- автоматичне налаштування оптимальних режимів різання підвищує
швидкість обробки;
- якщо обробка складних деталей займає приблизно 10-15 хвилин кожна,
то за 8-годинну зміну можна виготовити від 32 до 48 деталей. Якщо врахувати
ті самі умови, що і раніше, але з додаванням переваг ПЛК, можемо очікувати
значне підвищення продуктивності. Оцінка буде залежати від ступеня
автоматизації та конкретних умов, але загалом можна очікувати збільшення
продуктивності на 20-50%.
Проаналізувавши можливості оснащення обладнання новими
функціональними можливостями та дослідивши можливості забезпечення
якісно більш високого рівня експлуатації верстатів при всіх варіантах
модернізації було вдосконалено системи безпеки та аварійного відключення,
що зменшить ризик травм та аварійних ситуацій, це включає розробку
алгоритмів автоматичної зупинки верстата у випадку виникнення небезпечних
ситуацій та виявлення несправностей. Оптимізація обслуговування та
діагностики розробки системи віддаленого моніторингу та діагностики тепер
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 75

вчасно виявляє та усуває проблеми в роботі верстата, що сприятиме
зменшенню витрат на обслуговування та уникненню невідмов у виробничому
процесі.
У майбутньому можна працювати з удосконаленням системи щодо
підвищення продуктивності точності використовуючи адаптивні та
предиктивні алгоритми, наприклад впровадження алгоритмів, що враховують
зношування інструментів і компонентів верстата, з автоматичною корекцією
траєкторій та швидкостей, а також можливе створення системи автоматичної
заміни інструментів у процесі роботи.
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 76
Дата

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Automation and control Automation and relay functions [Електронний
ресурс англ.] – Режим доступу: https://www.elmatik.ee/info/kataloogid/
AUTOMAATIKA/Telemecanique%20%20Automation%20and%20relay%20funct
ions%20-12.03.pdf – Назва з екрану
2. Fully Automated Factories with Robots [Електронний ресурс]:
(інформація) / Robots Done Right / Ohio Production Facility / USA. – 2024 –
Режим доступу: https://robotsdoneright.com/Articles/fully-automated-factories-
with-robots.html - Назва з екрану.
3. Industrial Internet of Things, IIoT [Електронний ресурс]: (доповідь) / by
INTAGE / Київ / IT enterprise. – 2021 – Режим доступу:
https://www.it.ua/knowledge-base/technology-innovation/promyshlennyj-internet-
veschej - Назва з екрану
4. MicroLogix 1400 Programmable Controllers [Електронний ресурс]: /
Rockwell Automation – Belgium. - 2017. – 28 с. – Режим доступу:
https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1766-
in001_-en-p.pdf
5. Mikell P.Groover Automation, Production Systems, and Computer-
Integrated Manufacturing [Електронний ресурс] / Mikell P.Groover, professor
emeritus of Industrial and Systems Engineering, Lehigh University.—Fourth
edition. – USA, 2015. – 811 с. – Режим доступу:
https://industri.fatek.unpatti.ac.id/wp-content/uploads/2019/03/245-Automation-
Production-Systems-and-Computer-Integrated-Manufacturing-Mikell-P.-Groover-
Edisi-4-2015.pdf - Назва з екрану
6. SIMATIC S7-1200, компактне CPU 1214C, живлення DC 24 B
[Електронний ресурс]: / Electro Control – Режим доступу:
https://ecshop.com.ua/p108835-simatic_s7-1200_kompaktnoe_cpu_1214c_pitanie
_dc_24_b. – Назва з екрану. – 2024. – Режим доступу:
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум 77
. Підпис Дата

https://ecshop.com.ua/p108835-simatic_s7-1200_kompaktnoe_cpu_1214c_
pitanie_dc_24_b - Назва з екрану
7. Use PLC in Industries [Електронний ресурс]: (інформація) / PLC Table
/ Canada. – Режим доступу: https://www.plctable.com/use-plc-in-industries/ -
Назва з екрану.
8. Грабко В. В., Левицький С. М. Система автоматичного керування
трансформаторами з поздовжньо-поперечним регулюванням напруги під
навантаженням : монографія / В. В. Грабко, С. М. Левицький. — Вінниця :
ВНТУ, 2010. — 122 с. – Режим доступу:
https://ir.lib.vntu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/2151/MONOgraf_2010_Levi
tskiy.pdf?sequence=1
9. Карташов В.В. Автоматизація системи керування технологічними
процесами / В.В. Карташов. – Тернопіль : «Тернопільський національний
технічний університет імені Івана Пулюя», 2017. -148 с. – Режим доступу:
https://core.ac.uk/download/pdf/161261331.pdf
10. Ключові характеристики ПЛК [Електронний ресурс]: TRAFOMAX;
– доповідь – 2020. – Режим доступ: https://polaridad.es/uk/plc-та-його-
характеристики/. – Назва з екрану.
11. Ковальов В.А., Гаврушкевич А.Ю., Гаврушкевич Н.В Інноваційне
обладнання автоматизованого виробництва. Конструктивні особливості та
основи програмування верстатів з числовим програмним керуванням
[Електронний ресурс]: навчальний посібник для студентів спеціальності 131
«Прикладна механіка» спеціалізації «Технології комп'ютерного
конструювання верстатів, роботів та машин» / КПІ ім. Ігоря Сікорського;
уклад.: В.А. Ковальов, А.Ю. Гаврушкевич, Н.В. Гаврушкевич – Електронні
текстові дані (1 файл: 21,8 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. –
158с. – Режим доступу: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/50c7ca2b-
c60b-4db9-bd53-738420847db4/content
12. Коденець Є.О., Демішонкова С.А. Роботизовані системи як об’єкти
керування [Електронний ресурс] / Є.О. Коденець, С.А. Демішонкова. – Київ :
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 78
Дата

Київський національний університет технологій та дизайну, 2018. – 2 с. –
Режим доступу: https://er.knutd.edu.ua/bitstream/ 123456789/16597/3/
EMIS_P095-096.pdf
13. Контроллер Mitsubishi FX3S-10MR/DS [Електронний ресурс]: /
Trade Control – Режим доступу: https://trade-control.com.ua/mitsubishi-fx3s-
10mr-ds. – Назва з екрану. – 2021
14. Лісовець С.М. Використання додаткових бібліотек в середовищі
програмування CODESYS 2.3 з метою розширення функціональних
можливостей програмованих контролерів [Електронний ресурс] / С.М.
Лісовець. – Київ : Київський національний університет технологій та дизайну,
2021. – 4 с. – Режим доступу: https://er.knutd.edu.ua/bitstream/
123456789/19954/1/SEIS_mono_2021_P031-034.pdf
15. Лобанчикова Н. М., Бушиленко І. О. Пульт управління для CNC
верстата [Електронний ресурс] / Н. М. Лобанчикова, І. О. Бушиленко. –
Житомир : Житомирський державний технологічний університет, 2012. – 2 с.
– Режим доступу: https://conf.ztu.edu.ua/wp-content/uploads/2019/06/60-1.pdf. –
Назва з екрану
16. Мова програмування SFC (Sequential Function Chart) [Електронний
ресурс]: (інформація) / Учбові Матеріали для студентів і школярів України. –
Режим доступу: http://um.co.ua/10/10-9/10-93742.html. – Назва з екрану. – 2020.
17. Невлюдов І.Ш. Новоселов С.П. Сичова О.В. Технологія
програмуваня промислових контролерів в інтегрованому середовищі
CODESYS: навчальний посібник/ І.Ш. Невлюдов / С.П. Новоселов / О.В.
Сичова. – Харків: ХНУРЕ, 2019 . – 264 с. – Режим доступу:
https://publish.nure.ua/catalog/download/55/32/141?inline=1
18. Нездоровін В.П., Горященко К.Л., Махрова Є.Г. РЕАЛІЗАЦІЯ
ПРОТОКОЛУ MODBUS В СЕРЕДОВИЩІ CODESYS 2.3 [Електронний
ресурс]/ В.П. Нездоровін, К.Л. Горященко Є.Г. Махрова. – Хмельницький,
2012. – 5 с. – Режим доступу: http://journals.khnu.km.ua/vestnik/pdf/tech/
2012_5/53nez.pdf
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис 79
Дата

19. Павленко І. І. Роботизовані технологічні комплекси. Монографія / І.
І. Павленко, В. А. Мажара. – Кропивницький: Видавництво ТОВ «КОД», 2019.
– 382 с. – Режим доступу: http://www.dgma.donetsk.ua/docs/kafedry/avp/metod/
РТК_Посібник%20Павленко_Мажара.pdf
20. Програмовані логічні контролери в системах автоматизації та
управління [Електронний ресурс]: (стаття) / - 2015. – Режим доступу:
https://stud.com.ua/176956/tehnika/programovani_logichni_[]kontroleri_sistemah_
avtomatizatsiyi_upravlinnya. – Назва з екрану.
21. Теряєв В. І. Автоматизований електропривод ч. 2: навчальний
посібник / В. І. Теряєв. – К.: Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», 2022. – 216 с. –
Режим доступу: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/73e51e44-c55f-4e5f-
b00a-a0ad60d200a8/content
22. Тігарєв А.М. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи
“Програмування ПЛК. Вивчення мови функціональних блокових діаграм
(FBD)” / А.М. Тігарєв – Одеса: ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2016. – 32 с. – Режим
доступу: https://metod.suitt.edu.ua/download/320. – Назва з екрану
23. Тігарєв А. М. Методичні вказівки до виконання лабораторної
роботи: Програмування ПЛК. Вивчення мови релейних діаграм (LD) / А. М.
Тігарєв. – Одеса: Видавництво Друкарня ВМВ, 2016. – 20 с. – Режим доступу:
https://metod.suitt.edu.ua/download/571. – Назва з екрану
24. Штучний інтелект, машинне навчання та нейронні мережі: в чому
різниця і для чого їх використовують [Електронний ресурс]: (блог) / Evergreen
-2019– Режим доступу: https://evergreens.com.ua/ua/articles/machine-learning-
overview.html. – Назва з екрану.
25. Яланський О.А. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання
лабораторної роботи Z-5 «Модуль інтелектуального реле (програмований
логічний контролер) Zelio LOGIC SR2(3): призначення, функціонування,
програмування, методи роботи» / О.А. Яланський – Дніпропетровськ: (ДВНЗ
«Національний гірничий університет», кафедра електропривода;
Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм.. Арк. № докум. Підпис Дата 80

Авторизований навчальний центр «Schneider Electric»), - 2012. – 76 с. – Режим
доступу:
https://elprivod.nmu.org.ua/ua/student/disciplines/za/%D0%9B_%D1%80_%D0%
97%D0%90_Z-1...Z-4%20%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0
%B0%D0%BC%D1%83%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8F%20Z
elio%20%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%8E%20LD.pdf
26. Яланський О.А.юї, Методичні вказівки до виконання лабораторної
роботи Z-5 «Програмування у оболонці ZelioSoft 2 мовою діаграм
функціональних блоків: інтерфейс, методи роботи» з дисципліни «Засоби
автоматизації» / О.А. Яланський. – Державний вищий навчальний заклад
«Національний гірничий університет». - Дніпропетровськ: 2012. – 61 с. –
Режим доступу: https://repo.btu.kharkov.ua/bitstream/123456789/26931/1/
MV_Zelio_LB_18.pdf

Аркуш
ЧДТУ.242272.017 ПЗ
Зм 81
.. Арк. № докум. Підпис Дата

Репозиторій ЧДТУ