Instituto Politécnico de Viseu
Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial
SISTEMAS FLEXIVEIS DE FABRICO Integração, controlo e sincronização das máquinas CNC (fresadora e torno) com o robô ABB IRB140
2011
João Vítor Pereira Ôlas (nº1503) Ricardo Jorge de Loureiro Silva (nº1841)
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ÍNDICE 1. 2. 3. 4.
CONTEXTUALIZAÇÃO .....................................................................................................................3 EQUIPAMENTO A UTILIZAR ...........................................................................................................4 TAREFAS EXECUTADAS ..................................................................................................................5 PROGRAMAÇÃO ............................................................................................................................6 4.1. MODOS DE PROGRAMAÇÃO ...............................................................................................................6 4.2. SOFTWARE DO ROBÔ MANIPULADOR ...................................................................................................7 4.3. INTERFACE ROBÓTICO .......................................................................................................................8 5. CÓDIGO IMPLEMENTADO..............................................................................................................9 5.1. PROCEDIMENTOS COMUNS – 1ª FASE ..................................................................................................9 5.1.1. PROC rFechaPinca()............................................................................................................9 5.1.2. PROC rAbrePinca()..............................................................................................................9 5.2. PROCEDIMENTOS DA FRESADORA – 1ª FASE ..........................................................................................9 5.2.1. PROC rAbrePorta()..............................................................................................................9 5.2.2. PROC rFechaPorta()..........................................................................................................10 5.2.3. PROC rAbreVice()..............................................................................................................10 5.2.4. PROC rFechaVice()............................................................................................................10 5.2.5. PROC rStartFresa()............................................................................................................11 5.3. PROCEDIMENTOS DO TORNO – 1ª FASE ..............................................................................................11 5.3.1. PROC rAbrePorta()............................................................................................................11 5.3.2. PROC rFechaPorta()..........................................................................................................11 5.3.3. PROC rAbreChuck()...........................................................................................................12 5.3.4. PROC rFechaChuck() .........................................................................................................12 5.3.5. PROC rStartTorno()...........................................................................................................12 5.4. PROCEDIMENTOS DA FRESADORA – 2ª FASE ........................................................................................13 5.4.1. PROC rCarregaFresa ()......................................................................................................13 5.4.2. PROC rDescFresa()............................................................................................................14 5.4.3. TRAP rTrap_DescFresa .....................................................................................................15 5.5. PROCEDIMENTOS DO TORNO – 2ª FASE ..............................................................................................16 5.5.1. PROC rCarregaTorno () .....................................................................................................16 5.5.2. PROC rDescTorno() ...........................................................................................................17 5.5.1. TRAP rTrap_DescTorno....................................................................................................18 5.6. PROCEDIMENTOS DA FRESADORA – 3ª FASE ........................................................................................19 5.6.1. PROC rProdFresa()............................................................................................................19 5.7. PROCEDIMENTOS DO TORNO – 3ª FASE ..............................................................................................20 5.7.1. PROC rProdTorno () ..........................................................................................................20 5.8. PROCEDIMENTOS COMUNS – 3ª FASE ................................................................................................21 5.8.1. PROC rCondIniciais().........................................................................................................21 5.8.2. Multitask para o sistema de segurança ...........................................................................22 5.8.1. PROC main() .....................................................................................................................24 6. BIBLIOGRAFIA..............................................................................................................................25 7. CÓDIGO COMPLETO ....................................................................................................................26 7.1. FICHEIRO “OLASRICARDO.PRG”........................................................................................................26 7.2. FICHEIRO “ALARMES.PRG” ..............................................................................................................33
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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Layout do robô e das máquinas CNC ............................................................................ 3 Figura 2 - Robô ABB IRB140 .......................................................................................................... 4 Figura 3 - Torno CNC EMCO Turn 55 ............................................................................................. 4 Figura 4 - Fresadora CNC EMCO Mill 155...................................................................................... 4 Figura 5 - Interface homem-máquina ........................................................................................... 6 Figura 6 - Editor de programação – RobEDIT ................................................................................ 7 Figura 7 - ProducaoFresadora.txt - Ficheiro de registo de peças efectuadas na fresadora........ 19 Figura 8 - ProducaoTorno.txt - Ficheiro de registo de peças efectuadas no torno..................... 20 Figura 9 - Alarme_sensores.txt - Exemplo do ficheiro de alarmes ............................................. 23
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1. CONTEXTUALIZAÇÃO No âmbito da disciplina de Sistemas flexíveis de Fabrico desenvolveu-se um projecto que permite ao robô carregar e descarregar peças em duas máquinas CNC (Computer Numerical Control), com base no layout da figura seguinte.
Figura 1 - Layout do robô e das máquinas CNC
A sequência de operações é a seguinte: 1. O robô vai buscar uma peça ao buffer e coloca-a na fresadora; 2. O robô volta a ir buscar uma peça ao buffer e coloca-a no torno. 3. Depois de processadas as peças, o robô descarrega as máquinas por ordem de conclusão. 4. As peças processadas nas máquinas são colocadas no buffer de produtos acabados, de cada máquina. Este ciclo de trabalho é repetido até que o operador pressione o botão “Parar Produção”. Depois disso o robô deve completar o ciclo de produção e de seguida terminar. O robô guarda um registo estatístico da produção, como por exemplo: mostrar na consola, o número de peças produzidas em cada máquina e armazenar essa mesma informação numa disquete (ou disco do controlador) de forma a poder ser lida em qualquer computador.
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2. EQUIPAMENTO A UTILIZAR Neste trabalho foram utilizados os seguintes equipamentos: Robô ABB IRB140, Fresadora CNC EMCO Mill 155 e Torno CNC EMCO Turn 55.
Figura 4 - Fresadora CNC EMCO Mill 155
Figura 2 - Robô ABB IRB140
Figura 3 - Torno CNC EMCO Turn 55
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3. TAREFAS EXECUTADAS No quadro seguinte está, por fases, a sequência dos procedimentos pela qual foi realizada a programação. Fresadora
Torno 1ª Fase - PROC rFechaPinca() - PROC rAbrePinca()
- PROC rAbrePorta()
- PROC rAbrePorta()
- PROC rFechaPorta()
- PROC rFechaPorta()
- PROC rAbreVice()
- PROC rAbreChuck()
- PROC rFechaVice()
- PROC rFechaChuck()
- PROC rStartFresa()
- PROC rStartTorno() 2º Fase
- PROC rCarregaFresa ()
- PROC rCarregaTorno ()
- PROC rDescFresa()
- PROC rDescTorno() 3ª Fase - Multitask para o sistema de segurança (Alarme_sensores.txt)
- PROC rProdFresa() (ProducaoFresadora.txt)
- PROC rProdTorno () (ProducaoTorno.txt)
- PROC rCondIniciais()
- PROC rCondIniciais()
- PROC main()
- PROC main()
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4. PROGRAMAÇÃO No desenvolvimento deste projecto foi utilizado o robô IRB 140 da ABB, com os respectivos: controlador IRC 5 e consola Flexpendant. De forma simples, pode dizer-se que a consola Flexpedant serve de interface entre o robô e o utilizador/programador. Através de comandos que o utilizador/programador envia, da consola para o controlador IRC 5 e este de seguida para o robô, é possível controlar o IRB 140. O Controlador é a parte do robô que opera o braço manipulador. É composto por hardware e software, combinados para possibilitar ao robô executar suas tarefas.
Figura 5 - Interface homem-máquina
4.1.
MODOS DE PROGRAMAÇÃO
A programação de robôs pode ser realizada de duas formas: Programação On-line A programação On-line consiste na interacção directa com o robô, cada vez que o código do programa é testado, o robô executa-o fisicamente, seja programando-o através da Flexpendant ou através de editores de código como o RobotStudio Online. No caso do RobotStudio On-line o código é editado no software e transferido para o robô, estando disponível na Flexpendant para ser executado. Na Flexpendant, o código é editado na própria e transferido para o robô. Em ambos os casos o uso da Flexpendant é essencial. Programação Off-line A programação off-line permite a utilização de ambientes virtuais para simular a programação do robô, ou seja, com a utilização deste tipo de software é possível o teste virtual do robô. Além disso, não é necessário estar junto ao robô, pois estes João Vítor Pereira Ôlas (nº1503) Ricardo Jorge de Loureiro Silva (nº1841)
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Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial ambientes virtuais permitem uma simulação cada vez mais fiel à realidade. Um dos sistemas mais utilizados para programação off-line é o RobotStudio 5.12.03, através deste software é possível a simulação em ambiente virtual. Outro programa é o robEDIT, um editor freeware, onde podemos testar unicamente a sintaxe e a semântica do programa.
Figura 6 - Editor de programação – RobEDIT
4.2.
SOFTWARE DO ROBÔ MANIPULADOR
Na programação utilizou-se o RAPID, que é uma linguagem de alto nível, exclusiva para os robôs da ABB. A multitarefa (multitask) é um processo que consiste em escalonar e distribuir o tempo do CPU por diferentes tarefas, isto é, permite que vários programas possam ser executados em paralelo ao mesmo tempo. As multitarefas podem ter uma das opções: Normal, Semi-static e Static. A primeira faz com que as tarefas só funcionam quando o programa principal estiver em funcionamento, a segunda faz com que as tarefas funcionem a partir do momento que o sistema for inicializado (start) e a última é idêntica à segunda com a diferença de quando se inicializa a controladora poder continuar do ponto em que se encontrava antes de se reinicializar (restart). João Vítor Pereira Ôlas (nº1503) Ricardo Jorge de Loureiro Silva (nº1841)
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Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial Com este conceito podemos então criar multitarefas para correrem em simultâneo com o programa principal de forma a monitorizar situações críticas ou meramente informativas.
4.3.
INTERFACE ROBÓTICO
A comunicação entre o robô e as máquinas CNC efectua-se fisicamente através dos interfaces robóticos de cada máquina. Os quadros seguintes contêm a informação desses interfaces existentes na Fresadora e no Torno.
Entradas e saídas na Fresadora CNC
Entradas e saídas no Torno CNC
Inputs
Inputs
DI10_9=1 ou DI10_10=0
ALARM ACTIVE
DI10_1
PROGRAM STOP
DI10_9=1 ou DI10_10=1
EMERGENCY
DI10_2
CHUCK OPEN
DI10_12
PROGRAM STOP
DI10_3
CHUCK CLOSED
DI10_13
VICE CLOSED
DI10_4
DOOR OPEN
DI10_14
VICE OPEN
DI10_5
DOOR CLOSED
DI10_15
DOOR CLOSED
DI10_8
ALARM ACTIVE
DI10_16
DOOR OPEN
Outputs
Outputs
DO10_9
CLOSE DOOR
DO10_2
PROGRAM START
DO10_13
NC START
DO10_3
CLOSE DOOR
DO10_14
CLOSE VICE
DO10_4
OPEN DOOR
DO10_15
OPEN VICE
DO10_7
CLOSE CHUCK
DO10_16
OPEN DOOR
DO10_8
OPEN CHUCK
Outras entradas e saídas DI12_1
Sensor óptico número 1
DI12_6
Sensor óptico número 2
DI12_3
Botão OK do operador
DI12_2
Botão “Parar produção”
DO 12_1
Baliza de sinalização (luz verde)
DO12_2
Baliza de sinalização (luz vermelha + alarme)
DO10_1Pinca
Gripper (Pinça) do robô (0 – abre, 1 – Fecha)
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5. CÓDIGO IMPLEMENTADO 5.1.
PROCEDIMENTOS COMUNS – 1ª FASE
5.1.1.
PROC RFECHAPINCA()
PROC rFechaPinca() SetDO DO10_1Pinca,1; WaitTime 0.5; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para fechar o gripper (pinça) do robô, colocando a saída DO10_1Pinca a 1. Além disso, a execução do programa espera 0,5 segundos.
5.1.2.
PROC RABREPINCA()
PROC rAbrePinca() SetDO DO10_1Pinca,0; WaitTime 0.5; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para abrir o gripper (pinça) do robô, colocando a saída DO10_1Pinca a 0. Além disso, a execução do programa espera 0,5 segundos.
5.2.
PROCEDIMENTOS DA FRESADORA – 1ª FASE
5.2.1.
PROC RABREPORTA()
PROC rAbrePortaFresa() SetDO DO10_16,1; WaitTime 3; SetDO DO10_16,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para abrir a porta da fresadora, colocando a saída DO10_16 a 1. A execução do programa espera 3 segundos e depois a saída DO10_16 é colocada a 0, desactivando a ordem.
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5.2.2.
PROC RFECHAPORTA()
PROC rFechaPortaFresa() SetDO DO10_9,1; WaitTime 3; SetDO DO10_9,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para fechar a porta da fresadora, colocando a saída DO10_9 a 1. A execução do programa espera 3 segundos e depois a saída DO10_9 é colocada a 0, desactivando a ordem.
5.2.3.
PROC RABREVICE()
PROC rAbreVice() SetDO DO10_15,1; WaitTime 1; SetDO DO10_15,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para abrir o vice da fresadora, colocando a saída DO10_15 a 1. A execução do programa espera 1 segundo e depois a saída DO10_15 é colocada a 0, desactivando a ordem.
5.2.4.
PROC RFECHAVICE()
PROC rFechaVice() SetDO DO10_14,1; WaitTime 1; SetDO DO10_14,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para fechar o vice da fresadora, colocando a saída DO10_14 a 1. A execução do programa espera 1 segundo e depois a saída DO10_14 é colocada a 0, desactivando-a.
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5.2.5.
PROC RSTARTFRESA()
PROC rStartFresa() SetDO DO10_13,1; WaitTime 1; SetDO DO10_13,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para iniciar a maquinação da peça na fresadora, colocando a saída DO10_13 a 1. A execução do programa espera 1 segundo e depois a saída DO10_13 é colocada a 0, desactivando a ordem.
5.3.
PROCEDIMENTOS DO TORNO – 1ª FASE
5.3.1.
PROC RABREPORTA()
PROC rAbrePortaTorno() SetDO DO10_4,1; WaitTime 3; SetDO DO10_4,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para abrir a porta do torno, colocando a saída DO10_14 a 1. A execução do programa espera 3 segundos e depois a saída DO10_14 é colocada a 0, desactivando a ordem.
5.3.2.
PROC RFECHAPORTA()
PROC rFechaPortaTorno() SetDO DO10_3,1; WaitTime 3; SetDO DO10_3,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para fechar a porta do torno, colocando a saída DO10_3 a 1. A execução do programa espera 3 segundos e depois a saída DO10_3 é colocada a 0, desactivando a ordem.
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5.3.3.
PROC RABRECHUCK()
PROC rAbreChuck() SetDO DO10_8,1; WaitTime 2; SetDO DO10_8,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para abrir o chuck do torno, colocando a saída DO10_8 a 1. A execução do programa espera 2 segundos e depois a saída DO10_8 é colocada a 0, desactivando a ordem.
5.3.4.
PROC RFECHACHUCK()
PROC rFechaChuck() SetDO DO10_7,1; WaitTime 2; SetDO DO10_7,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para fechar o chuck do torno, colocando a saída DO10_7 a 1. A execução do programa espera 2 segundos e depois a saída DO10_7 é colocada a 0, desactivando a ordem.
5.3.5.
PROC RSTARTTORNO()
PROC rStartTorno() SetDO DO10_2,1; WaitTime 2; SetDo DO10_2,0; ENDPROC
Neste procedimento é dada ordem para iniciar a maquinação da peça no torno, colocando a saída DO10_2 a 1. A execução do programa espera 2 segundos e depois a saída DO10_2 é colocada a 0, desactivando a ordem.
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5.4.
PROCEDIMENTOS DA FRESADORA – 2ª FASE
5.4.1.
PROC RCARREGAFRESA ()
PROC rCarregaFresa() IDisable; pAproxBufFresa:=Offs(pPegPecaBufFresa,0,0,160); pInterFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,400,40); pAproxFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,0,40); pTirPecaFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,100,0); rAbrePinca; rAbrePortaFresa; rAbreVice; MoveJ pAproxBufFresa, v500, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufFresa, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; MoveL pAproxBufFresa, v200, fine, toolCFF; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveL pAproxFresa, v500, z5, toolCFF; MoveL pColPecaFresa, v200, fine, toolCFF; WaitTime 0.5; rFechaVice; rAbrePinca; MoveL pTirPecaFresa, v200, fine, toolCFF; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; rFechaPortaFresa; WaitTime 2; FresaLivre:=FALSE; rStartFresa; IEnable; ENDPROC
Neste procedimento começa-se por desabilitar as rotinas TRAP e abre a pinça, a porta e o vice. Depois o robô vai ao buffer da fresadora, pega numa peça e coloca-a dentro da fresadora, fecha o vice, abre a pinça e sai da fresadora para a posição de repouso. De seguida fecha a porta, dá indicação de fresadora ocupada e inicia a maquinagem da peça nesta máquina. Por último habilita as rotinas TRAP.
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5.4.2.
PROC RDESCFRESA()
PROC rDescFresa() pAproxBufFresa:=Offs(pPegPecaBufFresa,0,0,160); pInterFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,400,40); pAproxFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,0,40); pTirPecaFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,100,0); rAbrePinca; rAbrePortaFresa; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveJ pTirPecaFresa, v500, fine, toolCFF; MoveL pColPecaFresa, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; rAbreVice; MoveL pAproxFresa, v200, z10, toolCFF; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveJ pAproxBufFresa, v500, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufFresa, v200, fine, toolCFF; rAbrePinca; MoveJ pAproxBufFresa, v200, Z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v500, fine, toolCFF; ENDPROC
Este Procedimento foi programado, mas não foi usado, foi substituído pelo procedimento TRAP que está a seguir.
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5.4.3.
TRAP RTRAP_DESCFRESA
TRAP rTrap_DescFresa ClkReset clock_DescFresa; ClkStart clock_DescFresa; pAproxBufFresa:=Offs(pPegPecaBufFresa,0,0,160); pInterFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,400,40); pAproxFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,0,40); pTirPecaFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,100,0); rAbrePinca; rAbrePortaFresa; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveJ pTirPecaFresa, v500, fine, toolCFF; MoveL pColPecaFresa, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; rAbreVice; MoveL pAproxFresa, v200, z10, toolCFF; MoveJ pInterFresa, v1000, z10, toolCFF; MoveJ pAproxBufFresa, v500, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufFresa, v200, fine, toolCFF; rAbrePinca; MoveJ pAproxBufFresa, v200, Z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v500, fine, toolCFF; ClkStop clock_DescFresa; TempoDeCiclo:=ClkRead(clock_DescFresa); TPErase; TPWrite "****************************************"; TPWrite "* O robô descarregou a fresa em (seg.): "\Num:=TempoDeCiclo; TPWrite "****************************************"; FresaLivre:=TRUE; ContaFresa:=ContaFresa+1; rProdFresa; ENDTRAP
Neste procedimento começa-se por colocar a zero e inicializar a contagem de tempo que o robô demora a descarregar a fresadora, abre a pinça e a porta. Depois o robô vai dentro da máquina, fecha a pinça segurando a peça, sai da máquina e coloca-a no buffer da fresadora, e vai para a posição de repouso. De seguida pára a contagem de tempo e escreve-o no ecrã da consola, dá indicação de fresadora livre, adiciona mais uma peça ao número de peças produzidas e chama o procedimento rProdFresa para registar em ficheiro as peça produzidas nesta máquina. No fluxograma ao lado, os blocos a verde são os que foram acrescentados para a implementação desta rotina TRAP relativamente ao programado no procedimento anterior.
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5.5.
PROCEDIMENTOS DO TORNO – 2ª FASE
5.5.1.
PROC RCARREGATORNO ()
PROC rCarregaTorno() IDisable; pAproxBufTorno:=Offs(pPegPecaBufTorno,0,0,120); pAproxTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,0,0); pInterTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,-250,0); rAbrePinca; rAbrePortaTorno; rAbreChuck; MoveJ pAproxBufTorno, v1000, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; MoveL pAproxBufTorno, v200, z10, toolCFF; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveJ pAproxTorno, v200, z10, toolCFF; MoveL pColPecaTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaChuck; rAbrePinca; MoveL pInterTorno, v200, z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; rFechaPortaTorno; WaitTime 1; TornoLivre:=FALSE; rStartTorno; IEnable; ENDPROC
Neste procedimento começa-se por desabilitar as rotinas TRAP e abre a pinça, a porta e o chuck. Depois o robô vai ao buffer do torno, pega numa peça e coloca-a dentro do torno, fecha o chuck, abre a pinça e sai do torno para a posição de repouso. De seguida fecha a porta, dá indicação de torno ocupado e inicia a maquinagem da peça nesta máquina. Por último habilita as rotinas TRAP.
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5.5.2.
PROC RDESCTORNO()
PROC rDescTorno() pAproxBufTorno:=Offs(pPegPecaBufTorno,0,0,120); pAproxTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,0,0); pInterTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,-250,0); rAbrePinca; rAbrePortaTorno; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveL pColPecaTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; rAbreChuck; MoveL pAproxTorno, v200, z10, toolCFF; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveJ pAproxBufTorno, v1000, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufTorno, v200, fine, toolCFF; rAbrePinca; MoveJ pAproxBufTorno, v200, Z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; ENDPROC
Este Procedimento foi programado, mas não foi usado, foi substituído pelo procedimento TRAP que está a seguir.
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5.5.1.
TRAP RTRAP_DESCTORNO
TRAP rTrap_DescTorno ClkReset clock_DescTorno; ClkStart clock_DescTorno; pAproxBufTorno:=Offs(pPegPecaBufTorno,0,0,120); pAproxTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,0,0); pInterTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,-250,0); rAbrePinca; rAbrePortaTorno; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveL pColPecaTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; rAbreChuck; MoveL pAproxTorno, v200, z10, toolCFF; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveJ pAproxBufTorno, v1000, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufTorno, v200, fine, toolCFF; rAbrePinca; MoveJ pAproxBufTorno, v200, Z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; ClkStop clock_DescTorno; TempoDeCiclo:=ClkRead(clock_DescTorno); TPErase; TPWrite "****************************************"; TPWrite "* O robô descarregou o torno em (seg.): "\Num:=TempoDeCiclo; TPWrite "****************************************"; TornoLivre:=TRUE; ContaTorno:=ContaTorno+1; rProdTorno; ENDTRAP
Neste procedimento começa-se por colocar a zero e inicializar a contagem de tempo que o robô demora a descarregar o torno, abre a pinça e a porta. Depois o robô vai dentro da máquina, fecha a pinça segurando a peça, sai da máquina e coloca-a no buffer do torno, e vai para a posição de repouso. De seguida pára a contagem de tempo e escreve-o no ecrã da consola, dá indicação de torno livre, adiciona mais uma peça ao número de peças produzidas e chama o procedimento rProdTorno para registar em ficheiro as peça produzidas nesta máquina. No fluxograma ao lado, os blocos a verde são os que foram acrescentados para a implementação desta rotina TRAP relativamente ao programado no procedimento anterior.
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5.6.
PROCEDIMENTOS DA FRESADORA – 3ª FASE
5.6.1.
PROC RPRODFRESA()
PROC rProdFresa() TPErase; TPWrite "***************************************"; TPWrite "* N Pecas produzidas na Fresadora *"; TPWrite " Total = "\Num:=ContaFresa; TPWrite "* *"; TPWrite "***************************************"; Open "home:"\File:="Mestrado/RicardoJoao/ProducaoFresa.txt",File \Append; IF bCabecalhoFresa=FALSE THEN Write File,"+*************************************+"; Write File,"| |"; Write File,"|Numero Peças efectuadas na Fresadora |"; Write File,"| |"; Write File,"+*************************************+"; Write File,"| N. Peca Data Hora |"; Write File,"+=====================================+"; Write File," "; bCabecalhoFresa:=TRUE; ENDIF Write File," "\NONewLine; Write File,""\Num:=ContaFresa\NONewLine; Write File," "\NONewLine; Write File,CDate()\NONewLine; Write File," "\NONewLine; Write File,CTime(); Close File; TPErase; ENDPROC
Neste procedimento começa-se por escrever no ecrã da consola o total de peças produzidas na fresadora até ao momento. Depois verifica-se se no ficheiro “ProducaoFresadora.txt” já existe o cabeçalho. Se não existir, escreve-o, caso contrário não o escreve. De seguida escreve o número de peças produzidas a data e a hora.
Figura 7 - ProducaoFresadora.txt - Ficheiro de registo de peças efectuadas na fresadora
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5.7.
PROCEDIMENTOS DO TORNO – 3ª FASE
5.7.1.
PROC RPRODTORNO ()
PROC rProdTorno() TPErase; TPWrite "***********************************"; TPWrite "* N Pecas produzidas no Torno *"; TPWrite " Total = "\Num:=ContaTorno; TPWrite "* *"; TPWrite "***********************************"; Open "home:"\File:="Mestrado/RicardoJoao/ProducaoTorno.txt",File \Append; IF bCabecalhoTorno=FALSE THEN Write File,"+*************************************+"; Write File,"| |"; Write File,"| Numero de Peças efectuadas no Torno |"; Write File,"| |"; Write File,"+*************************************+"; Write File,"| N. Peça Data Hora |"; Write File,"+=====================================+"; Write File," "; bCabecalhoTorno:=TRUE; ENDIF Write File," "\NONewLine; Write File,""\Num:=ContaTorno\NONewLine; Write File," "\NONewLine; Write File,CDate()\NONewLine; Write File," "\NONewLine; Write File,CTime(); Close File; TPErase; ENDPROC
Neste procedimento começa-se por escrever no ecrã da consola o total de peças produzidas no torno até ao momento. Depois verificase se no ficheiro “ProducaoTorno.txt” já existe cabeçalho. Se não existir, escreve-o, caso contrário não o escreve. De seguida escreve o número de peças produzidas a data e a hora.
Figura 8 - ProducaoTorno.txt - Ficheiro de registo de peças efectuadas no torno
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5.8.
PROCEDIMENTOS COMUNS – 3ª FASE
5.8.1.
PROC RCONDINICIAIS()
PROC rCondIniciais() rFechaPinca; rAbrePinca; SetDO Do12_2,1; !! liga alarme sonoro e luz vermelha waittime 0.5; SetDO Do12_2,0; !! desliga alarme sonoro e luz vermelha rAbrePortaFresa; rAbreVice; rFechaVice; rFechaPortaFresa; rAbrePortaTorno; rAbreChuck; rFechaChuck; rFechaPortaTorno; SetDO Do12_1,1; !!liga luz verde ENDPROC
Neste procedimento começa-se por abrir e fechar a pinça do robô, liga-se e desliga alarme sonoro e a luz vermelha. De seguida, na fresadora, abre-se a porta, abre-se e fecha-se o vice e fecha-se a porta. Depois, no torno, abre-se a porta, abre-se e fecha-se o chuck e fechase a porta. Por último liga-se a luz verde indicando que a célula está pronta a funcionar.
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5.8.2.
MULTITASK PARA O SISTEMA DE SEGURANÇA
VAR iodev file; VAR NUM NumAlarme:=0; PROC main() WAITTIME 0.2; !Verifica se o Sensor óptico 1 (DI12_1) ou o Sensor óptico 2 (DI12_6) foram activados If (DI12_1=1 OR DI12_6=1) THEN !Se sim, pára todos os movimentos do robot StopMove; !Desliga a Baliza de sinalização (luz verde) SetDO DO12_1,0; !Liga a Baliza de sinalização (luz vermelha + alarme) SetDO DO12_2,1; !Limpa o ecra da consola e dá a informação de alarme activo TPErase; TPWrite "****************************************"; TPWrite "* !! ALARME ACTIVO !! *"; TPWrite "* *"; TPWrite "*Verificar estado dos sensores ópticos!*"; TPWrite "****************************************"; !Faz o registo do alarme no ficheiro de registo rRegistaAlarme; !Espera pelo OK do operador para continuar o funcionamento WaitDI DI12_3,1; WaitTime 0.5; !Desliga a Baliza de sinalização (luz vermelha + alarme) SetDO DO12_2,0; !Liga a Baliza de sinalização (luz verde) SetDO DO12_1,1; TPErase; !Limpa o ecra da consola StartMove; !Inicia o movimento do robot ENDIF ENDPROC
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!************************************************ !****** Registar os alarmes num ficheiro ******* !************************************************ PROC rRegistaAlarme() NumAlarme:=NumAlarme+1; Open "home:"\File:="Mestrado/RicardoJoao/alarme_sensores.txt",fi le\Append; IF NumAlarme=1 THEN Write file,"++++ REGISTO DE ALARMES DOS SENSORES ++++"; ENDIF Write file,CDate()\NoNewLine; Write file," "\NoNewLine; Write file,CTime()\NoNewLine; Write file," "\NoNewLine; Write file,"Alarme número: "\Num:=NumAlarme; Close file; ENDPROC ENDMODULE
Este programa é sempre executado em paralelo com o programa principal e outras rotinas de alarme que possam correr em simultâneo. Começa-se por verificar se algum dos sensores ópticos foi activado. Se sim, pára todos os movimentos do robô, desliga a luz verde, liga a luz vermelha e o alarme sonoro, escreve ainda no ecrã da consola !! ALARME ACTIVO !! - *Verificar estado dos sensores ópticos!*. De seguida chama procedimento rRegistaAlarme para registar o alarme. Fica à espera que o operador pressione o botão OK. Quando o botão é pressionado liga a luz verde, desliga a luz vermelha e o alarme sonoro. Por fim limpa o ecrã da consola e habilita os movimentos do robô. Quando o procedimento rRegistaAlarme é chamado, começa-se por incrementar o número de alarmes que ocorreram. Depois, no ficheiro alarme_sensores.txt, se for o primeiro alarme, escreve o cabeçalho e de seguida a data, a hora e o número do alarme, se não escreve só a data, a hora e o número do alarme.
Como resultado irá ser gerado um ficheiro alarme_sensores.txt que irá registar todos os alarmes dados pelos sensores ópticos existentes na CFF.
Figura 9 - Alarme_sensores.txt - Exemplo do ficheiro de alarmes
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5.8.1.
PROC MAIN()
PROC main() IF TornoLivre=TRUE THEN IDelete int_DescTorno; CONNECT int_DescTorno WITH rTrap_DescTorno; ISignalDI\Single,DI10_1,1,int_DescTorno; WaitTime 1; rCarregaTorno; ENDIF IF FresaLivre=TRUE THEN IDelete int_DescFresa; CONNECT int_DescFresa WITH rTrap_DescFresa; ISignalDI\Single,DI10_12,1,int_DescFresa; WaitTime 1; rCarregaFresa; ENDIF ENDPROC
No programa principal começa-se por verificar se o torno está livre. Se estiver faz o reset à variável int_DescTorno. Depois liga a entrada DI10_1 (PROGRAM STOP torno) à TRAP rTrap_DescTorno. De seguida chama o procedimento rCarregaTorno. Se a entrada PROGRAM STOP torno passar a 1, a TRAP rTrap_DescTorno fica desabilitada. Seguidamente verificar-se a fresadora está livre. Se estiver faz o reset à variável int_DescFresa. Depois liga a entrada DI10_12 (PROGRAM STOP fresadora) à TRAP rTrap_DescFresa. De seguida chama o procedimento rCarregaFresa. Se a entrada PROGRAM STOP fresadora passar a 1, a TRAP rTrap_DescFresa fica desabilitada.
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6. BIBLIOGRAFIA [1] Automation, A. F. (s.d.). RAPID Reference Manual - System Data Types and Routines On-line. Obtido em 2011, de ABB Flexible Automation: http://rab.ict.pwr.wroc.pl/irb1400/datasys_rev1.pdf
[2] Ferrolho, A. Apontamentos da Disciplina de Sistemas Flexíveis de Fabrico, ESTGV, 2011
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7. CÓDIGO COMPLETO 7.1.
FICHEIRO “OLASRICARDO.PRG”
%%% VERSION:1 LANGUAGE:ENGLISH %%% MODULE OlasRicardo PERS tooldata toolCFF:=[TRUE,[[0,0,215],[1,0,0,0]],[2,[85,0,85],[1,0,0,0],0.012,0.012,0.012]]; CONST jointtarget repouso:=[[0,0,0,0,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; PERS robtarget pPegPecaBufTorno:=[[462.98,226.3,170.14],[0.012802,0.031885,0.707734,0.705644],[-1,2,1,1],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; PERS robtarget pColPecaTorno:=[[-84.06,1045.24,495.56],[0.484509,-0.518501,-0.482719,0.513216],[1,0,1,1],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; VAR robtarget pInterTorno; VAR robtarget pAproxBufTorno; VAR robtarget pAproxTorno; PERS ROBTARGET pPegPecaBufFresa:=[[434.66,-301.98,174.48],[0.001091,-0.035426,0.999259,-0.015057],[-1,0,-1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; PERS ROBTARGET pColPecaFresa:=[[-44.35,-1031.37,233.81],[0.521473,0.500285,0.484409,0.493082],[-2,1,-2,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; VAR robtarget pInterFresa; VAR robtarget pAproxBufFresa; VAR robtarget pAproxFresa; VAR robtarget pTirPecaFresa; VAR intnum int_DescFresa; VAR intnum int_DescTorno; VAR clock clock_DescFresa; VAR clock clock_DescTorno; !contador para o tempo de operação VAR NUM TempoDeCiclo; !verificar se fresa está livre VAR BOOL FresaLivre:=TRUE; !verificar se torno está livre VAR BOOL TornoLivre:=TRUE; !contador do numero de peças concluidas no torno VAR NUM ContaTorno:=0; !contador do numero de peças concluidas na fresadora VAR NUM ContaFresa:=0; !flag q assinala quando se escreve o cabeçalho do ficheiro pela 1ª vez para a fresadora VAR bool bCabecalhoFresa:=FALSE; !flag q assinala quando se escreve o cabeçalho do ficheiro pela 1ª vez para o torno VAR bool bCabecalhoTorno:=FALSE; VAR iodev file; PROC main() IF TornoLivre=TRUE THEN IDelete int_DescTorno; CONNECT int_DescTorno WITH rTrap_DescTorno; ISignalDI\Single,DI10_1,1,int_DescTorno;
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Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial WaitTime 1; rCarregaTorno; ENDIF IF FresaLivre=TRUE THEN IDelete int_DescFresa; CONNECT int_DescFresa WITH rTrap_DescFresa; ISignalDI\Single,DI10_12,1,int_DescFresa; WaitTime 1; rCarregaFresa; ENDIF ENDPROC PROC rCondIniciais() rFechaPinca; rAbrePinca; SetDO Do12_2,1; !! liga alarme sonoro e luz vermelha waittime 0.5; SetDO Do12_2,0; !! desliga alarme sonoro e luz vermelha rAbrePortaFresa; rAbreVice; rFechaVice; rFechaPortaFresa; rAbrePortaTorno; rAbreChuck; rFechaChuck; rFechaPortaTorno; SetDO Do12_1,1; !!liga luz verde ENDPROC !////////////////////////////////////////////////////////////// !////////////////////// ROTINAS Do ROBO /////////////////////// !////////////////////////////////////////////////////////////// PROC rFechaPinca() SetDO DO10_1Pinca,1; WaitTime 0.5; ENDPROC PROC rAbrePinca() SetDO DO10_1Pinca,0; WaitTime 0.5; ENDPROC !///////////////////////////////////////////////////////////// !////////////////////// Rotinas do tipo TRAP ////////////// !///////////////////////////////////////////////////////////// TRAP rTrap_DescTorno ClkReset clock_DescTorno; ClkStart clock_DescTorno; pAproxBufTorno:=Offs(pPegPecaBufTorno,0,0,120); pAproxTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,0,0); pInterTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,-250,0); rAbrePinca; rAbrePortaTorno; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveL pColPecaTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; rAbreChuck;
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Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial rAbrePortaTorno; rAbreChuck; MoveJ pAproxBufTorno, v1000, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; MoveL pAproxBufTorno, v200, z10, toolCFF; MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; MoveJ pAproxTorno, v200, z10, toolCFF; MoveL pColPecaTorno, v200, fine, toolCFF; rFechaChuck; rAbrePinca; MoveL pInterTorno, v200, z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; rFechaPortaTorno; WaitTime 1; TornoLivre:=FALSE; rStartTorno; IEnable; ENDPROC !PROC rDescTorno() !pAproxBufTorno:=Offs(pPegPecaBufTorno,0,0,120); !pAproxTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,0,0); !pInterTorno:=Offs(pColPecaTorno,40,-250,0); !rAbrePinca; !rAbrePortaTorno; !MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; !MoveL pColPecaTorno, v200, fine, toolCFF; !rFechaPinca; !rAbreChuck; !MoveL pAproxTorno, v200, z10, toolCFF; !MoveJ pInterTorno, v1000, z10, toolCFF; !MoveJ pAproxBufTorno, v1000, Z10, toolCFF; !MoveL pPegPecaBufTorno, v200, fine, toolCFF; !rAbrePinca; !MoveJ pAproxBufTorno, v200, Z10, toolCFF; !MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; !ENDPROC PROC rStartTorno() SetDO DO10_2,1; WaitTime 2; SetDo DO10_2,0; ENDPROC PROC rProdTorno() TPErase; TPWrite "***********************************"; TPWrite "* N Pecas produzidas no Torno *"; TPWrite " Total = "\Num:=ContaTorno; TPWrite "* *"; TPWrite "***********************************"; Open "home:"\File:="Mestrado/RicardoJoao/ProducaoTorno.txt",File\Append; IF bCabecalhoTorno=FALSE THEN Write File,"+*****************************************************************+"; Write File,"| |"; Write File,"| Numero de Peças efectuadas no Torno |"; Write File,"| |"; Write File,"+*****************************************************************+"; Write File,"| N. Peça Data Hora |";
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Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial Write File,"+================================================================+"; Write File," "; bCabecalhoTorno:=TRUE; ENDIF Write File," "\NONewLine; Write File,""\Num:=ContaTorno\NONewLine; Write File," "\NONewLine; Write File,CDate()\NONewLine; Write File," "\NONewLine; Write File,CTime(); Close File; TPErase; ENDPROC PROC rAbrePortaTorno() SetDO DO10_4,1; WaitTime 3; SetDO DO10_4,0; ENDPROC PROC rFechaPortaTorno() SetDO DO10_3,1; WaitTime 3; SetDO DO10_3,0; ENDPROC PROC rAbreChuck() SetDO DO10_8,1; WaitTime 2; SetDO DO10_8,0; ENDPROC PROC rFechaChuck() SetDO DO10_7,1; WaitTime 2; SetDO DO10_7,0; ENDPROC
!////////////////////////////////////////////////////////////// !////////////////////// ROTINAS DA FRESADORA ////////////////// !////////////////////////////////////////////////////////////// PROC rCarregaFresa() IDisable; pAproxBufFresa:=Offs(pPegPecaBufFresa,0,0,160); pInterFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,400,40); pAproxFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,0,40); pTirPecaFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,100,0); rAbrePinca; rAbrePortaFresa; rAbreVice; MoveJ pAproxBufFresa, v500, Z10, toolCFF; MoveL pPegPecaBufFresa, v200, fine, toolCFF; rFechaPinca; MoveL pAproxBufFresa, v200, fine, toolCFF; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveL pAproxFresa, v500, z5, toolCFF; MoveL pColPecaFresa, v200, fine, toolCFF; WaitTime 0.5; rFechaVice;
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Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial rAbrePinca; MoveL pTirPecaFresa, v200, fine, toolCFF; MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v1000, fine, toolCFF; rFechaPortaFresa; WaitTime 2; FresaLivre:=FALSE; rStartFresa; IEnable; ENDPROC !PROC rDescFresa() !pAproxBufFresa:=Offs(pPegPecaBufFresa,0,0,160); !pInterFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,400,40); !pAproxFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,0,40); !pTirPecaFresa:=Offs(pColPecaFresa,0,100,0); !rAbrePinca; !rAbrePortaFresa; !MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; !MoveJ pTirPecaFresa, v500, fine, toolCFF; !MoveL pColPecaFresa, v200, fine, toolCFF; !rFechaPinca; !rAbreVice; !MoveL pAproxFresa, v200, z10, toolCFF; !MoveJ pInterFresa, v500, z10, toolCFF; !MoveJ pAproxBufFresa, v500, Z10, toolCFF; !MoveL pPegPecaBufFresa, v200, fine, toolCFF; !rAbrePinca; !MoveJ pAproxBufFresa, v200, Z10, toolCFF; !MoveAbsJ repouso\NoEOffs, v500, fine, toolCFF; !ENDPROC PROC rStartFresa() SetDO DO10_13,1; WaitTime 1; SetDO DO10_13,0; ENDPROC PROC rProdFresa() TPErase; TPWrite "***************************************"; TPWrite "* N Pecas produzidas na Fresadora *"; TPWrite " Total = "\Num:=ContaFresa; TPWrite "* *"; TPWrite "***************************************"; Open "home:"\File:="Mestrado/RicardoJoao/ProducaoFresa.txt",File\Append; IF bCabecalhoFresa=FALSE THEN Write File,"+******************************************************************+"; Write File,"| |"; Write File,"| Numero de Peças efectuadas na Fresadora |"; Write File,"| |"; Write File,"+******************************************************************+"; Write File,"| N. Peca Data Hora |"; Write File,"+==================================================================+"; Write File," "; bCabecalhoFresa:=TRUE; ENDIF Write File," "\NONewLine; Write File,""\Num:=ContaFresa\NONewLine; Write File," "\NONewLine;
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7.2.
FICHEIRO “ALARMES.PRG”
%%% VERSION:1 LANGUAGE:ENGLISH %%% MODULE alarme VAR iodev file; VAR NUM NumAlarme:=0; PROC main() WAITTIME 0.2; ! !Verifica se o Sensor óptico 1 (DI12_1) ou o Sensor óptico 2 (DI12_6) foram activados If (DI12_1=1 OR DI12_6=1) THEN ! !Se sim, pára todos os movimentos do robot StopMove; ! !Desliga a Baliza de sinalização (luz verde) SetDO DO12_1,0; ! !Liga a Baliza de sinalização (luz vermelha + alarme) SetDO DO12_2,1; ! !Limpa o ecra da consola e dá a informação de alarme activo TPErase; TPWrite "****************************************"; TPWrite "* !! ALARME ACTIVO !! *"; TPWrite "* *"; TPWrite "*Verificar estado dos sensores ópticos!*"; TPWrite "****************************************"; ! !Faz o registo do alarme no ficheiro de registo rRegistaAlarme; ! !Espera pelo OK do operador para continuar o funcionamento WaitDI DI12_3,1; WaitTime 0.5; ! !Desliga a Baliza de sinalização (luz vermelha + alarme) SetDO DO12_2,0; ! !Liga a Baliza de sinalização (luz verde) SetDO DO12_1,1; ! !Limpa o ecra da consola TPErase; ! !Inicia o movimento do robot StartMove; ENDIF ENDPROC
João Vítor Pereira Ôlas (nº1503) Ricardo Jorge de Loureiro Silva (nº1841)
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Instituto Politécnico de Viseu
Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu Mestrado em Engenharia Electrotécnica - Energia e Automação Industrial !************************************************ !****** Registar os alarmes num ficheiro ******* !************************************************ PROC rRegistaAlarme() NumAlarme:=NumAlarme+1; Open "home:"\File:="Mestrado/RicardoJoao/alarme_sensores.txt",file\Append; IF NumAlarme=1 THEN Write file,"++++ REGISTO DE ALARMES DOS SENSORES ++++"; ENDIF Write file,CDate()\NoNewLine; Write file," "\NoNewLine; Write file,CTime()\NoNewLine; Write file," "\NoNewLine; Write file,"Alarme número: "\Num:=NumAlarme; Close file; ENDPROC ENDMODULE
João Vítor Pereira Ôlas (nº1503) Ricardo Jorge de Loureiro Silva (nº1841)
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