Bygging av heismodell og utvikling av tilhørende laboratorieoppgaver

Abstract

I denne bacheloroppgaven har det blitt bygget en heismodell som skal brukes i undervisning i faget ELE310 Styringsteknikk ved Universitetet i Stavanger. Heismodellen består av en skinneprofil på 2,2 m med en påmontert tannreim fra topp til bunn som drives av en servomotor. På skinneprofilen er det påmontert en vogn som flyttes opp og ned av tannreimen. På vognen er det montert en avstandsensor for måling av høyde, og en servomotor som roterer en utstikkende plastplate. Det er utviklet fire forskjellige prosjekter i Sysmac Studio som benytter seg av heismodellen. Det er også laget forslag til laboppgaver til hvert av de fire prosjektene.

Det første prosjektet tar for seg hvordan servomotorer kan konfigureres til å gå kontinuerlig mellom to punkter. Hensikten med prosjektet er å vise funksjonaliteten til en servodriver, samt å demonstrere effekten av å begrense hastighet, akselerasjon og/ eller jerk.

Det andre prosjektet tar for seg hvordan en heis med fire etasjer programmeres. Hovedstrukturen av programmet omhandler bruk av ett Array, og manipulering av det. Arrayet brukes som en etasjeprioriteringsliste som prioriterer etasje-forespørsler fra knapper på HMI-skjerm.

Det tredje prosjektet tar for seg hvordan servomotorer kan styres ved bruk av momentregulering. For å vise hvordan momentregulering fungerer i praksis har det blitt utviklet ett program som måler høyden til personer. Ved å stille en person inntil heismodellen og kjøre servomotoren slik at den utstikkende plastplaten treffer toppen av hodet og stopper når momentet er likt ett referansemoment. Deretter måles høyden til personen ved hjelp av en avstandssensor.

Det fjerde prosjektet tar utgangspunkt i en 2 ordens sprangrespons. I dette prosjektet er det mulig å spesifisere egenskapene til en overdempet, underdempet eller udempet respons i posisjonen til heisvognen. Hensikten med prosjektet er å vise ett praktisk eksempel knyttet til disse typer responser som er lett å forstå. Det vises også hvordan servomotorene kan styres til å bevege seg etter ett refereansessignal.

In this bachelor thesis, an elevator model has been built to be used in teaching the subject ELE310 Styringsteknikk at the University of Stavanger. The elevator model consists of a rail profile of 2.2 m with a mounted toothed belt from top to bottom driven by a servomotor. A trolley is mounted on the rail profile, which is moved up and down by the toothed belt. A distance sensor for measuring height is mounted on the trolley, and a servomotor that rotates a protruding plastic plate. Four different projects have been developed in Sysmac Studio that use the elevator model. Proposals have also been made for lab assignments for each of the four projects.

The first project addresses how servomotors can be configured to run continuously between two points. The purpose of the project is to show the functionality of a servo driver, as well as to demonstrate the effect of limiting speed, acceleration and / or jerk.

The second project addresses how a four-storey lift is programmed. The main structure of the program deals with the use of an Array, and manipulation of it. The array is used as a floor priority list that prioritizes floor requests from buttons on the HMI screen.

The third project addresses how servomotors can be controlled using torque control. To show how torque regulation works in practice, a program has been developed that measures the height of people. By placing a person next to the lift model and driving the servomotor so that the protruding plastic plate hits the top of the head and stops when the torque is equal to a reference torque. The height of the person is then measured using a distance sensor.

The fourth project is based on a 2-order step response. In this project, it is possible to specify the characteristics of an over-damped, under-damped or undamped response in the position of the elevator trolley. The purpose of the project is to show a practical example related to these types of responses that are easy to understand. It is also shown how the servomotors can be controlled to move after a reference signal.