52
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Davorin FRIM POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa 1. stopnje Mehatronika Maribor, februar 2015

POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Davorin FRIM

POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM

STROJU

Diplomsko delo

visokošolskega strokovnega študijskega programa

1. stopnje Mehatronika

Maribor, februar 2015

Page 2: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

II

POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM

SKOBELJNEM STROJU

Diplomsko delo

Študent(ka): Davorin FRIM

Študijski program: Visokošolski strokovni

Smer: 1. stopnja Mehatronika VS

Mentor FS:

izr. prof. dr. Darko Lovrec

Mentor FERI: viš. pred. mag. Janez Pogorelc

Somentor: asist. dr. Vito Tič

Maribor, februar 2015

Page 3: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

III

Vložen original sklepa o potrjeni temi

diplomskega dela

Page 4: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

IV

I Z J A V A

Podpisani Davorin Frim izjavljam, da:

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom

-izr. prof. dr. Darka Lovreca, viš. pred. mag. Janeza Pogorelca in somentorstvom

asist. dr. Vita Tiča;

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, __________________ Podpis: ___________________________

Page 5: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

V

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorjema izr. prof. dr. Darku

Lovrecu, viš. pred. mag. Janezu Pogorelcu in

somentorju asist. dr. Vitu Tiču za pomoč in vodenje

pri opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi

svoji punci, ki me je pri pisanju diplomskega dela

spodbujala.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij.

Page 6: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

VI

POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Ključne besede: skobeljni stroj, hidravlika, programirljiv logični krmilnik, arduino

UDK: 621.911.5:681.51(043.2)

POVZETEK

V diplomski nalogi je obravnavana posodobitev krmilja na lesnem skobeljnem stroju, pri

čemer je bil glavni cilj olajšati delo na stroju. V ta namen je bilo potrebno na stroj dograditi

ustrezne senzorje, ki bodo omogočali avtomatsko uravnavanje delovne mize. Hidravlični

cilindri so na stroju že bili nameščeni, vendar niso bili v uporabi. Dodatno k temu so

dograjeni tudi varnostni elementi, ki bodo zagotavljali varno delo navkljub težkim

obratovalnim razmeram, kontrolni panel pa bo uporabniku nudil vpogled v vse potrebne

informacije in ustrezno signalizacijo. Celoten sistem je voden preko programirljivega

krmilnika Arduino.

Page 7: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

VII

MODERNISATION OF CONTROL SYSTEM ON WOOD THICKNESS

PLANER

Key words: programmable logic controller, hydraulics, thickness planer, arduino,

accelerometer

UDK: 621.911.5:681.51(043.2)

ABSTRACT

The diploma work presents upgrade of wood thickness planer feeder and its control unit. The

main goal is to make work easier for the operator. For the modernisation of the feeder unit,

appropriate sensors, which will allow auto-leveling of work table, need to be installed.

Although hydraulic cylinders were already installed on the machine, they were never used.

Furthermore, also the safety functions of the machine were upgraded, which will allow safe

operation despite harsh working environment. The whole system is based on an Arduino

programmable controller, whereas all information will be displayed on a control panel.

Page 8: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

VIII

KAZALO

1 UVOD ................................................................................................................................. - 1 -

2 OPIS PROBLEMA ............................................................................................................. - 5 -

3 IDEJNA REŠITEV ........................................................................................................... - 10 -

4 RAZVOJ SISTEMA ......................................................................................................... - 16 -

4.1 Avtomatizavija uravnavanje vhodne in izhodne proge ............................................. - 21 -

4.2 Merjenje nivoja v zalogovniku žagovine ................................................................. - 24 -

4.3 Vgradnja končnih stikal ............................................................................................. - 25 -

4.4 Vgradnja varnostnega stikala..................................................................................... - 26 -

4.5 Načrtovanje zaščitnih pokrovov za skobeljne glave.................................................. - 27 -

4.6 Izgled kontrolnega panela .......................................................................................... - 28 -

4.7 Arduino IDE .............................................................................................................. - 29 -

5 UPORABLJENE KOMPONENTE .................................................................................. - 32 -

5.1 Arduino Mega ............................................................................................................ - 32 -

5.2 Hidravlični ventili ...................................................................................................... - 33 -

5.3 Pospeškometer ADXL345 ......................................................................................... - 34 -

5.4 Vibracijsko mejno stikalo Soliphant FTM20 ............................................................ - 35 -

6 PREDNOSTI IN SLABOSTI SISTEMA ......................................................................... - 36 -

7 ZAKLJUČEK ................................................................................................................... - 37 -

8 VIRI .................................................................................................................................. - 38 -

Priloga 1: Električna vezalna shema .................................................................................... - 41 -

Priloga 2: Blok diagram programa ...................................................................................... - 42 -

Page 9: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

IX

KAZALO SLIK

Slika 1.1: Obstoječi lesni skobeljni stroj ............................................................................... - 1 -

Slika 1.2: Sodoben skobeljni stroj opremljen z varnostnimi napravami ............................... - 2 -

Slika 1.3: Siemens PLK S7-1200 [1] .................................................................................... - 2 -

Slika 1.4: Elementi za sestavo krmilnika............................................................................... - 4 -

Slika 2.1: Lesni skobeljni stroj z vhodno in izhodno progo .................................................. - 5 -

Slika 2.2: Prikaz težave neporavnane proge .......................................................................... - 6 -

Slika 2.3: Podlaganje vhodne iz izhodne proge ..................................................................... - 7 -

Slika 2.4: Delovna miza ........................................................................................................ - 8 -

Slika 2.5: Zalogovnik za žagovino [2]................................................................................... - 9 -

Slika 3.1: Arduino mikrokrmilnik [3] ................................................................................. - 10 -

Slika 3.2: Progi sta uravnani glede na delovno mizo .......................................................... - 11 -

Slika 3.3: Prikaz neuravnanih prog...................................................................................... - 11 -

Slika 3.4: Izgled nameščenega hidravličnega valja ............................................................. - 12 -

Slika 3.5: Tipka za izklop v sili [4] ..................................................................................... - 13 -

Slika 3.6: Princip delovanja skobeljnega stroja s štirimi vreteni [5] ................................... - 13 -

Slika 3.7: Stranske skobeljne glave ..................................................................................... - 14 -

Slika 3.8: Mesta montaže posameznih komponent ............................................................. - 15 -

Slika 4.1: Razvojna plošča Arduino UNO [6] ..................................................................... - 18 -

Slika 4.2: Čip Atmega 328 [7] ............................................................................................. - 18 -

Slika 4.3: Razvojna plošča Arduino MEGA [8] .................................................................. - 19 -

Slika 4.4: Čip Atmega 2560 [9] ........................................................................................... - 19 -

Slika 4.5: Razvojna ploščica Arduino YUN [10] ................................................................ - 20 -

Slika 4.6: Čip Atmega 32U4 [11] ........................................................................................ - 20 -

Slika 4.7: Relejna ploščica za Arduino razvojne ploščice [12] ........................................... - 21 -

Page 10: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

X

Slika 4.8: Mesto namestitve hidravličnega valja ................................................................. - 21 -

Slika 4.9: Simbol elektromagnetno proženega 4/3 potnega ventila [13] ............................. - 22 -

Slika 4.10: Primerjava velikosti pospeškometra s kovancem [14] ...................................... - 23 -

Slika 4.11: Prikaz vezave več naprav na I2C vodilo [15] ................................................... - 23 -

Slika 4.12: Primer montaže merilnega sistema [16] ............................................................ - 24 -

Slika 4.13: Primer vgradnje s prikazano električno vezavo [17] ......................................... - 25 -

Slika 4.14: Vodnik za instalacije, izpostavljene vibracijam in upogibanjem [18] .............. - 26 -

Slika 4.15: Tipka za izklop v sili [19] ................................................................................. - 26 -

Slika 4.17: Predviden izgled kontrolnega panela ................................................................ - 28 -

Slika 4.18: Spletna stran Arduino [20] ................................................................................ - 29 -

Slika 4.19: Programsko okolje Arduino IDE ...................................................................... - 30 -

Slika 4.20: Primer zapisane kode ........................................................................................ - 31 -

Slika 5.1: Razporeditev elementov na razvojni ploščici [21] .............................................. - 32 -

Slika 5.2: Razpored priključnih konektorjev [22] ............................................................... - 32 -

Slika 5.3: Hidravlični ventil 4/3 .......................................................................................... - 33 -

Slika 5.4: Princip delovanja ventila 4/3 [23] ....................................................................... - 33 -

Slika 5.5: Pospeškometer ADXL 345 [24] .......................................................................... - 34 -

Slika 5.6: Blok diagram [25] ............................................................................................... - 34 -

Slika 5.7: Izgled merilnika [26] ........................................................................................... - 35 -

Slika 5.8: Dimenzije merilnika [27] .................................................................................... - 35 -

KAZALO TABEL

Tabela 1.1: Primerjava krmilnika domače izdelave in Siemens (S7-1200) .......................... - 3 -

Tabela 4.1: Primerjava Arduino razvojnih ploščic .............................................................. - 17 -

Page 11: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

V diplomskem delu oziroma zaključni študijski obveznosti je predstavljena lastna ideja in

izvedba posodobitve krmilja na lesnem skobeljnem stroju starejše izdelave, ki ga prikazuje

slika 1.1. Med dosedanjim opravljanjem dela na omenjenem lesnem skobeljnem stroju, smo

opazili kar nekaj pomanjkljivosti stroja, ki so nam ne le oteževala in upočasnjevala delo,

temveč tudi niso nudila ustrezne varnosti.

Ker je stroj starejše izvedbe, tudi nima vgrajenih nikakršnih varnostnih naprav, zato je

delo na stroju celo nevarno. Zato je ena od primarnih nalog posodobitve stroja tudi zagotoviti

višjo stopnjo varnosti.

Slika 1.1: Obstoječi lesni skobeljni stroj

Najpogosteje uporabljene varnostne naprave, na skobeljnih strojih novejše izdelave – slika

1.2:

foto zavesa,

tipka za izklop v sili,

končna stikala,

sirena,

signalne luči.

Page 12: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

Slika 1.2: Sodoben skobeljni stroj opremljen z varnostnimi napravami

Ker omenjeni lesni skobeljni stroj deluje v manjši tesarski delavnici in ne v velikem

industrijskem okolju, predstavljajo razpoložljiva finančna sredstva namenjena posodobitvi

zelo veliko omejitev. V industrijskem okolju bi za takšno posodobitev krmilja lahko uporabili

npr. srednje zmogljiv industrijski krmilnik (npr. zelo razširjen iz družine SIEMENS) in že

pripravljene varnostne module – slika 1.3.

Slika 1.3: Siemens PLK S7-1200 [1]

Page 13: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

Takšna izbira elementov bi v našem primeru bila predraga, zato je bilo potrebno poiskati

cenejšo alternativo sorazmerno dragim industrijskim krmilnikom. Pri izbiri krmilnika je bilo

potrebno upoštevati tudi to, da mora biti krmilnik še vedno dovolj zmogljiv za naše zahteve in

potrebe, ob enem pa mora biti seveda tudi zanesljiv.

Primerjavo med krmilnikom domače izvedbe in industrijskim krmilnikom Siemens (S7-1200)

prikazuje tabela 1.1.

Tabela 1.1: Primerjava krmilnika domače izdelave in Siemens (S7-1200)

SIEMENS (S7-

1200)

Krmilnik v samogradnji (Arduino)

Cena: 420EUR 55EUR

Zaščita IP20 odvisno od izbranega ohišja

Št. digitalnih vhodov 14 54

Št. analognih vhodov 2 16

Št. izhodov 11 54

Odpornost na

elektromagnetne motnje

Preverjena Nepreverjena, potrebna testiranja,

Napajalna napetost 24V DC 7-24V DC

Zanesljivost Preverjena Preverjena, Arduino plošče se že

uporabljajo v industriji

Page 14: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

Cene primerno zmogljivih industrijskih krmilnikov se gibljejo okoli 200 EUR, kar bi za

omenjeno aplikacijo predstavljajo prevelik strošek. Zaradi tega smo se odločili, za lastno

izvedbo Arduino krmilnika, katerega cena bo bistveno manjša. Krmilnik bo sestavljen iz več

modulov, ki bodo izbrani glede na naše zahteve in potrebe. Sam krmilnik in potrebne

elemente prikazuje slika 1.4.

Slika 1.4: Elementi za sestavo krmilnika

Page 15: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

2 OPIS PROBLEMA

Lesni skobeljni stroj je starejše izvedbe, zato še ni opremljen s krmiljem in senzorji, tako kot

je večina sodobnih naprav oziroma. To pomeni, da delo na tem stroju poteka počasneje kot bi

lahko in je bistveno bolj nevarno od dela na sodobnejših napravah. Na skobeljnem stroju, so

do sedaj bili vgrajeni samo kontaktorji za vklop elektro motorjev

Glavne pomanjkljivosti:

stroj nima varnostnih naprav,

vhodna in izhodna proga se ne uravnavata avtomatsko glede na višino delovne mize,

na zalogovniku za žagovino ni senzorja za prikaz napolnjenosti zalogovnika.

Slika 2.1: Lesni skobeljni stroj z vhodno in izhodno progo

Skobeljni stroj ima delovno mizo s katero nastavljamo mero - debelino skobljanja. Na vsaki

strani delovne mize je pritrjena proga. Na sprednji strani je to vhodna proga, na zadnji strani

pa izhodna proga – slika 2.1.

Page 16: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

Mero skobljanja lahko nastavljamo od 10 do 250 mm. S tem, ko spreminjamo mero

skobljanja, se delovna miza dviguje oziroma spušča. Pri skobljanju je zelo pomembno, da sta

vhodna in izhodna proga popolnoma poravnani z delovno mizo. Ker sta progi na eni strani

vpeti na delovno mizo, na drugi strani pa sta prosti oziroma stojita na fiksnih stojalih, pri

spreminjanju mere skobljanja prihaja do težave, da progi nista več poravnani glede na

delovno mizo. Dva najpogostejša primera neporavnane prikazuje slika 2.2.

Slika 2.2: Prikaz težave neporavnane proge

Zato je potrebno pri vsaki spremembi mere skobljanja progi ročno uravnati glede na delovno

mizo. Uravnava vhodne in izhodne proge se sedaj naredi tako, da se progi na zunanjih delih

pri nogicah podloži za nastavljeno mero skobljanja – slika 2.3, ali pa se podloga zniža.

Page 17: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

Slika 2.3: Podlaganje vhodne iz izhodne proge

Ker za ta postopek ročnega uravnavanja proge in delovne mize porabimo veliko časa, bi radi

sistem nadgradili tako, da bi se uravnavanje izvajalo avtomatsko, ob vsaki spremembi mere

skobljanja. S to nadgradnjo bi privarčevali na času, kar je bistvenega pomena, saj to pomeni

da bomo lahko v istem času naredili več.

Delovna miza skobeljnega stroja (slika 2.4) tudi nima ustreznega sistema za izklop

elektromotorja v primeru, da na doseženi minimalni oziroma maksimalni nastavljeni meri,

motorja ne izklopimo. Na primer mero skobljanja nastavimo na 10 mm, delovna miza se pri

meri 10 mm ustavi, ker ima fizično blokado, vendar se elektromotor ne izklopi avtomatsko.

To lahko privede do preobremenitve elektromotorja, in posledično do poškodbe.

Page 18: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

Slika 2.4: Delovna miza

Page 19: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

Zalogovnik v katerega se preko odsesovalnega sistema odsesujejo skobljanci (žagovina),

kateri nastajajo pri skobljanju, je zaradi prostorske omejitve v drugem prostoru. V

zalogovniku (slika 2.5) pa ni nameščenega senzorja za merjenje nivoja žagovine. Zato se je

že nekajkrat zgodilo, da se je zalogovnik prekomerno napolnil, posledično pa se je žagovina

začela nabirati v dovodnih ceveh odsesovalnega sistema. Ker je čiščenje dovodnih cevi

neprijetno in časovno zamudno, bomo v zalogovnik žagovine namestili senzor na zaznavanje

nivoja žagovine.

Slika 2.5: Zalogovnik za žagovino [2]

Page 20: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

3 IDEJNA REŠITEV

Za odpravo omenjenih pomanjkljivosti na lesnem skobeljnem stroju je bila potrebna

posodobitev krmilja. Stroj je starejše izdelave in nima vgrajena programirljivega logičnega

krmilnika (PLK), na katerega bi lahko priključili vse naprave, ki jih bomo namestili pri

posodobitvi stroja. Zato bomo skobeljni stroj opremili z mikrokrmilnikom proizvajalca

Arduino – slika 3.1.

Slika 3.1: Arduino mikrokrmilnik [3]

Težavno in zamudno delo ročnega uravnavanja vhodne in izhodne proge glede na delovno

mizo želimo odpraviti tako, da se bosta progi samodejno uravnavali glede na nastavljeno

mero delovne mize. Za takšno rešitev bo potrebno na vhodno in izhodno progo namestiti

ustrezen senzor, ki bo zaznal pod kakšnim naklonom je proga glede na delovno mizo. Zato je

bilo potrebno izbrati ustrezni senzor, ki bi bil primeren za našo aplikacijo: tehnično primeren,

robusten in cenovno dovolj ugoden. Glede na omenjene zahteve je bil izbran majhen in zelo

natančen pospeškometer ADXL345, proizvajalca Analog Devices.

Ko bo delovna miza skobeljnega stroja v najnižji možni poziciji, to je v primeru, ko je

mera skobljanja nastavljena na maksimalno vrednost (250 mm), bosta vhodni in izhodni progi

uravnani glede na delovno mizo. V tem položaju pospeškometra, ki bosta nameščena na vsaki

izmed prog, ne bosta zaznala spremembe naklona; vrednost kota naklona je 0 stopinj (slika

3.2).

Page 21: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

Slika 3.2: Progi sta uravnani glede na delovno mizo

S spremembo mere skobljanja se bo posledično spreminjal tudi naklon vhodne in izhodne

proge (slika 3.3). Manjša ko bo nastavljena mera skobljanja, večja bo sprememba naklona

vhodne in izhodne proge glede na delovno mizo. Vsako spremembo naklona bosta zaznala

nameščena pospeškometra in podatke pošiljala na mikrokrmilnik.

Slika 3.3: Prikaz neuravnanih prog

Page 22: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

Za samodejno uravnavanje nagiba vhodne in izhodne proge potrebujemo tudi hidravlična

linearna motorja - hidravlična valja (slika 3.4), ki sta že bila nameščena na progi. Hidravlična

valja bosta krmiljena preko elektromagnetnih ventilov. V bližini je tudi hidravlična stiskalnica

za izdelovanje lepljencev, zato bomo hidravlično energijo, ki jo potrebujemo za delovanje

hidravličnega valja zagotavljali iz agregata ki je na stiskalnici.

Slika 3.4: Izgled nameščenega hidravličnega valja

Sistem za uravnavanje nagiba proge bo opremljen tudi s svetlobnimi in zvočnimi efekti. Ko

bo proga poravnana z delovno mizo bo na kontrolnem panelu utripala zelena lučka in zagon

stroja bo mogoč. Če pa progi z delovno mizo ne bosta poravnani pa bo utripala rdeča lučka - v

tem primeru zagon stroja ne bo mogoč. Če bo na upravljavskem panelu utripala rdeča lučka

(progi nista poravnani glede na delovno mizo) in bomo hoteli stroj vseeno zagnati, se bo

vklopil zvočni efekt - sirena.

Na skobeljnem stroju je potrebno poskrbeti tudi za varnost ljudi, ki upravljajo z njim.

Prav tako pa je potrebno namestiti ustrezne elemente za zaščito elektromotorjev pred

preobremenitvijo in posledično poškodbo motorja.

Page 23: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

Ena izmed glavnih pomanjkljivosti pri varnosti na skobeljnem stroju je ta, da stroj nima tipke

za izklop v sili (slika 3.5).

Slika 3.5: Tipka za izklop v sili [4]

Skobeljni stroj ima štiri vretena na katerih so nameščene skobeljne glave – princip delovanja

je prikazan na sliki 3.6. Ko so v pogonu vsa štiri vretena in jih želimo izklopiti, moramo to

sedaj storiti tako, da izklopimo vsako vreteno posebej. Takšen način izklapljanja motorjev pa

je popolnoma neprimeren, še posebej v primeru izklopa v sili, ko želimo stroj zaustaviti v

najkrajšem možnem času. Zato je namestitev varnostnega tipke nujna.

Slika 3.6: Princip delovanja skobeljnega stroja s štirimi vreteni [5]

Page 24: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

Na zadnji strani ob straneh skobeljnega stroja sta skobeljni glavi za bočno skobljanje

obdelovanca. Okoli skobeljnih glav sedaj ni nameščenih nobenih zaščitnih sredstev, zato je

poseganje v območje delovanja med obratovanjem stroja zelo nevarno, saj so na skobeljnih

glavah zelo ostra rezila. Stranske skobeljne glave so prikazane na sliki 3.7.

Slika 3.7: Stranske skobeljne glave

Da bomo preprečili oziroma zmanjšali možnost poškodb na stroju, bomo izdelali zaščitne

pokrove za bočne skobeljne glave. Zaščitne pokrove moramo načrtovati tako, da bodo imeli

odprtino za priklop odsesovalnega sistema. S tem bomo rešili tudi problem odsesavanja

skobljancev od stranskih skobeljnih glav, saj je bilo odsesavanje do sedaj urejeno le od

zgornje in spodnje skobeljne glave.

V zalogovnik za žagovino bomo namestili senzor za merjenje nivoja žagovine, pri tem

pa je potrebno upoštevati, da bo senzor izpostavljen drobnim delcem žagovine in prahu. Zato

v tem primeru vgradnja običajnih optičnih senzorjev za merjenje nivoja ni primerna.

Page 25: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

Slika 3.8: Mesta montaže posameznih komponent

Predvidena mesta montaže posameznih uporabljenih komponent prikazuje slike 3.8.

Page 26: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

4 RAZVOJ SISTEMA

Načrtovanje posodobitve krmilja lesnega skobeljnega stroja, je razdeljeno na dve področji:

strojni del,

programski del.

Pri strojni krmilni opremi je potrebno razviti ustrezen krmilnik, ki bo dovolj zmogljiv, da se

bo na njem odvijala vsa logika za delovanje našega sistema.

V programskem delu pa bomo napisali ustrezen program, tako da bo lahko zgrajen

programirljiv logični krmilnik pravilno izvajal svoje naloge.

Strojna krmilna oprema

Pri razvoju strojne opreme, smo najprej morali natančno opredeliti naše zahteve, saj bomo le

tako lahko izbrali ustrezne elemente za izgradnjo delujočega sistema. Glavni element našega

sistema bo programirljiv logični krmilnik na katerem se bo izvajala logika delovanja, nanj pa

bodo priključeni senzorji in aktuatorji.

Zahteve, ki smo jih morali upoštevati pri izbiri ustreznega krmilnika:

zadostno število vhodov in izhodov,

relejski izhodi,

analogni vhodi,

možnost programiranja.

Na podlagi zahtev, ki smo jih podali smo raziskali ponudbo krmilnikov dosegljivih na trgu.

Odločili smo se za uporabo Arduino mikrokrmilnika. Za ta mikrokrmilnik smo se odločili, na

podlagi dobrih izkušenj, in zaradi poznavanja njegovega delovanja ter načina programiranja.

Prednost uporabe te razvojne plošče je tudi cena, saj nam je osnovni model te platforme na

voljo že za 25 EUR.

Page 27: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

Arduino razvojne plošče so univerzalni mikrokrmilniki, ki temeljijo na tehnologiji ATMEL

mikrokrmilnikov. Arduino mikrokrmilniki so na voljo v več različnih izvedbah. Različne

izvedbe mikrokrmilnikov so si med seboj zelo podobne, med seboj se večinoma razlikujejo po

število vhodov in izhodov.

Za ustrezno izbiro Arduino mirkokrmilnika smo naredili primerjavo med najbolj

uporabljenimi modeli.

Arduino UNO,

Arduino YUN,

Arduino MEGA.

Primerjavo osnovnih značilnosti vseh treh vrst mikrokrmilnika Arduino prikazuje tabela 4.1.

Tabela 4.1: Primerjava Arduino razvojnih ploščic

Arduino UNO Arduino MEGA Arduino YUN

Mikroprocesor Atmega 328 Atmega 2560 Atmega 32U4

Pomnilnik 32kB 256kB 32kB

Napajalna napetost 7-20V 7-20V 5V

Št. digitalnih

vhodov/izhodov

14 54 20

Št. analognih

vhodov/izhodov

6 16 12

Cena 25EUR 55EUR 65EUR

Primerjava različnih modelov razvojnih ploščic je temeljila na podatkih, ki so za naše zahteve

najbolj pomembni. Najbolj pomembna podatka za izbiro mikrokrmilnika pa sta bila cena in

število vhodov/izhodov (oz. priključkov). V tabeli 4.1 lahko vidimo, da so najbolj opazne

razlike med različnimi modeli mikrokrmilnikov v ceni in pa številu priključkov.

Page 28: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

Arduino UNO

Slika 4.1: Razvojna plošča Arduino UNO [6]

Razvojna plošča Arduino UNO (slika 4.1) je odprtokodna platforma, ki temelji na

mikrokrmilniku Atmega 328. Razvojna plošča ima 6 analognih vhodov, 14 digitalnih vhodov

in izhodov, od tega jih 6 lahko definiramo kot PWM izhode. Takt mikrokkrmilnika deluje s

16 MHz. Za komunikacijo z osebnim računalnikom pa ima čip Atmega 8U2. Izgled čipa

mikrokrmilnika Atmega 328 z vhodi in izhodi ter ostalimi priključki prikazuje slika 4.2.

Slika 4.2: Čip Atmega 328 [7]

Page 29: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Arduino MEGA

Slika 4.3: Razvojna plošča Arduino MEGA [8]

Razvojna plošča Arduino MEGA (slika 4.3) temelji na mikrokrmilniku Atmega 2560.

Razvojna plošča ima 16 analognih vhodov, 54 digitalnih vhodov in izhodov, od tega jih lahko

14 deluje kot PWM izhod. Takt mikrokrmilnika deluje prav tako s 16 MHz. Izgled čipa

mikrokrmilnika Atmega 2560 z vhodi in izhodi ter ostalimi priključki prikazuje slika 4.4.

Slika 4.4: Čip Atmega 2560 [9]

Page 30: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Arduino YUN

Slika 4.5: Razvojna ploščica Arduino YUN [10]

Razvojna plošča Arduino YUN (slika 4.5) temelji na mikrokontrolerju Atmega32u4.

Razvojna plošča ima 12 analognih vhodov, 20 digitalnih vhodov in izhodov, od tega jih 7

lahko deluje kot PWM izhod. Na Arduino YUN razvojni ploščici je integriran Linux

mikroprocesor na katerem teče Linux operacijski sistem. Glavna prednost tega

mikrokrmilnika je ta, da ima že integriran WiFi vmesnik. Izgled čipa mikrokrmilnika Atmega

32U4 z vhodi in izhodi ter ostalimi priključki prikazuje slika 4.6.

Slika 4.6: Čip Atmega 32U4 [11]

Page 31: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

Pri primerjavi treh različnih razvojnih plošč Arduino proizvajalca smo ugotovili, da je za naše

zahteve najbolj primerna razvojna ploščica Arduino MEGA. Pomanjkljivost Arduino

razvojnih plošč je le ta, da nimajo relejskih izhodov. Zato bomo modul z releji na

mikrokrmilnik priključili posebej – relejski modul je prikazan na sliki 4.7.

Slika 4.7: Relejna ploščica za Arduino razvojne ploščice [12]

4.1 Avtomatizavija uravnavanje vhodne in izhodne proge

Za odpravo ročnega uravnavanja vhodne in izhodne proge glede na delovno mizo, bomo na

vsako izmed prog namestili dvižni sistem. Odločili smo se, da bomo za spreminjanje višine

proge uporabili že obstoječa hidravlična valja (slika 4.8), ki pa nista bila v uporabi.

Hidravlična valja bosta krmiljena preko elektro-magnetnetnih ventilov, katere je potrebno

namestiti na stroj.

Slika 4.8: Mesto namestitve hidravličnega valja

Page 32: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

Za pravilno delovanje hidravličnega valja, moramo izbrati ustrezen elektromagnetni ventil.

Glede na naloge, ki jo hidravlični ventili opravljajo, se delijo na štiri skupine:

potni ventili, za krmiljenje smeri gibanja aktuatorjev,

tokovni ventili, za krmiljenje pretoka in s tem hitrosti aktuatorja,

zapirni ventili, za hermetično zapiranje samo ene smeri toka, in

tlačni ventili, za omejevanje najvišjega dovoljenega tlaka v hidravličnem sistemu oz.

nastavljanje največje dovoljene sile (breme).

Pri izbiri hidravličnih ventilov moramo upoštevati, da imamo na razpolago:

ventile za krmiljenje enosmernih valjev, in

ventile za krmiljenje dvosmernih valjev.

Za krmiljenje elektromagnetnega ventila, imamo na izbiro različna napetostna območja:

12 V DC,

24 V DC,

230 V AC.

Za pravilno delovanje našega hidravličnega sistema, smo izbrali elektromagnetni hidravlični

ventil za krmiljenje dvosmernih valjev, s krmilno napetostjo 24 V DC. Simbol izbranega 4/3-

potnega hidravličnega ventila prikazuje slika 4.9.

Slika 4.9: Simbol elektromagnetno proženega 4/3 potnega ventila [13]

Page 33: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

Na vsaki progi bomo namestili pospeškometer, ki bo meril naklon proge glede na delovno

mizo. Uporabili bomo pospeškometer ADXL345, ki je prikazan na sliki 4.10. Za ta tip

senzorja smo se odločili predvsem zaradi njegove velikosti in cene. Pospeškometer ADXL

345 je izjemno majhen, njegove dimenzije so 20 x14 x 3 mm, pri čemer ga lahko kupimo tudi

preko spletne trgovine, in to že za zgolj 3 EUR.

Slika 4.10: Primerjava velikosti pospeškometra s kovancem [14]

Senzor bomo na krmilnik povezali preko I2C povezave. Vodilo I2C pomeni, da lahko na iste

vodnike priključimo več naprav, pri tem pa mora imeti vsaka naprava svoj naslov. Pri

nekaterih napravah je naslov že tovarniško vpisan, pri nekaterih napravah pa lahko naslov

spreminjamo. Na I2C vodilo bomo priključili tudi LCD zaslon, na katerem bodo prikazane

informacije o stanju senzorjev. Primer vezave več naprav preko I2C vodila je prikazan na sliki

4.11.

Slika 4.11: Prikaz vezave več naprav na I2C vodilo [15]

Page 34: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

4.2 Merjenje nivoja v zalogovniku žagovine

Za spremljanje nivoja žagovine v zalogovniku, bomo v zalogovnik namestili ustrezen senzor.

Hitra in enostavna rešitev za merjenje nivoja, bi bila uporaba ultrazvočnega senzorja. Zaradi

praha v zalogovniku, takšen tip senzorja ni primeren, saj njegovo delovanje nebi bilo

pravilno. Zato smo morali raziskati ponudbo senzorjev, ki lahko pravilno delujejo pod

takšnimi pogoji.

Odločili smo se za uporabo vibracijskega mejnega stikala za silose, proizvajalca

Suliphant T z merilnim sistemom FTM20 in relejskim izhodom. Takšen tip merilnega sistema

lahko deluje v zalogovniku, kjer je prisotna velika količina prahu. Senzor deluje tako, da

piezoelektrični element vseskozi vzbuja vibracijsko palico z njegovo resonančno napetostjo.

Zaradi nenehnega vibriranja palice oziroma merilne sonde, se drobni delci praha ne morejo

oprijeti le te. Ko palico zasuje medij (v našem primeru žagovina) se zaradi dušenja vibracije

njena amplituda spremeni. Elektronika merilnega sistema primerja trenutno amplitudo s ciljno

vrednostjo, in nam »sporoča« ali je njegova palica zasuta ali prosta.

Primer pravilne montaže vibracijskega mejnega stikala je prikazan na sliki 4.12.

Slika 4.12: Primer montaže merilnega sistema [16]

Page 35: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Na sliki 4.13 je prikazana vgradnja vibracijskega mejnega stikala in električna vezava.

Slika 4.13: Primer vgradnje s prikazano električno vezavo [17]

4.3 Vgradnja končnih stikal

Na delovno mizo bomo namestili končna stikala za varovanje motorjev pred

preobremenitvijo. Ko bo delovna miza dosegla maksimalno oziroma minimalno nastavljeno

mero, se bo končno stikalo sklenilo in izklopilo elektromotor. Vezavo končnega stikala bomo

izvedli tako, da ga bomo namestili na signalni vodnik, ki poteka med krmilnikom in

kontaktorjem za vklop motorja. Končno stikalo bomo vezali po principu mirovnega kontakta

oziroma NC vezave. To pomeni, da dokler bo delovna miza znotraj mejnih limit, bo krmilnik

lahko pošiljal kontaktorju signal za vklop elektromotorja. V primeru, ko se bo delovna miza

dvignila oziroma spustila do mejnih položajev, se bo končno stikalo sklenilo in povezava med

krmilnikom in kontaktorjem bo prekinjena. Zaradi izgube krmilnega signala na kontaktorju,

se bo kontaktor razklenil in elektromotor se bo izključil. Dokler bo delovna miza v takšnem

položaju, da bo končno stikalo aktivirano, elektromotorja nebo mogoče vključiti. Ker so na

stroju prisotne velike vibracije, bomo za povezave elektronskih elementov morali uporabiti

vodnike za instalacije izpostavljene vibracijam in pogostim upogibanjem. Primer takšnega

vodnika je prikazan na sliki 4.14.

Page 36: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

Slika 4.14: Vodnik za instalacije, izpostavljene vibracijam in upogibanjem [18]

4.4 Vgradnja varnostnega stikala

Rešitev za izklop vseh elektromotorjev hkrati smo si zamisliti tako, da bomo na napajalno

napetost 24 V DC namestili varnostno tipko (slika 4.15). Ko bomo varnostno stikalo vključili,

se bo prekinila napajalna napetost na kontaktorjih, kar posledično pomeni, da bodo

kontaktorji izključili vse elektromotorje hkrati. Izključitev napajalne napetosti 24V DC nebo

vplivala na delovanje samega mikrokrmilnika, saj bo ta napajan iz druge napajalne veje.

Slika 4.15: Tipka za izklop v sili [19]

Page 37: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

4.5 Načrtovanje zaščitnih pokrovov za skobeljne glave

Pri načrtovanju zaščitnih pokrovov za stranske skobeljne glave smo morali upoštevati, da

bosta zaščitna pokrova služila tudi za odsesavanje žagovine. Zato smo morali na zaščitnih

pokrovih zasnovati tudi ustrezna priključka, kamor bomo priključili cevi odsesovalnega

sistema. Za lažjo predstavo in izdelavo pokrovov, smo le-te zasnovali v programskem okolju

CATIA V5R20, kot prikazuje slika 4.16.

Slika 4.16: Izgled zaščitnega pokrova

Page 38: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

4.6 Izgled kontrolnega panela

Na skobeljni stroj bomo dodali tudi kontrolni panel, na katerem bodo stikala za vklop in

izklop vseh motorjev, tipka za izklop v sili, opozorilne lučke ter LCD prikazovalnik.

Predviden izgled kontrolnega panela je prikazan na sliki 4.17.

Slika 4.17: Predviden izgled kontrolnega panela

Programski del

Za pravilno delovanje mikrokrmilnika moramo zanj napisati ustrezno programsko kodo. V

programu se bo izvajala vsa logika našega sistema. Razvojne plošče proizvajalca Arduino

lahko programiramo v njihovem programskem okolju Arduino IDE.

Tiskano vezje na katerem bodo vsi elektronski elementi, ki so potrebni za delovanje

našega sistema bomo narisali s pomočjo pograma CadSoft EAGLE.

Page 39: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

4.7 Arduino IDE

Programsko okolje Arduino IDE je brezplačno dostopno na uradni strani proizvajalca Arduino

razvojnih plošč. Komunikacija med mikrokrmilnikom Arduino in programskim okoljem

Arduino poteka preko serijske povezave USB. Ker imajo razvojne plošče že integriran

programator, lahko preko serijske komunikacije napisano programsko kodo neposredno

zapišemo na Arduino mikrokrmilnik. Programski jezik in samo programiranje Arduino

razvojnih plošč zelo hitro osvojimo, saj nam programsko okolje ponuja veliko izbiro primerov

programskih kod z natančno razlago. Programski jezik, ki ga uporabljamo v Arduino IDE

okolju je zelo podoben programskemu jeziku C/C++. V programskem okolju so na voljo tudi

že prednapisane programske knjižnice, ki jih lahko dopolnimo z knjižnicami ki so na voljo na

spletni strani proizvajalca. Prednapisane programske knjižnice nam lahko zelo skrajšajo čas

programiranja. Za pomoč novim uporabnikom Arduino okolja je na uradni spletni strani

proizvajalca, ki je prikazana na sliki 4.18 na voljo pester izbor primerov z natančno razlago

programske kode.

Upravljanje z Arduino programskim okoljem je zelo enostavno, saj je program zelo

pregleden in urejen. Gumbi za najpogosteje uporabljene funkcije so izpostavljeni in jih ni

potrebno iskati – slika 4.19.

Slika 4.18: Spletna stran Arduino [20]

Page 40: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

Slika 4.19: Programsko okolje Arduino IDE

Page 41: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

Slika 4.20: Primer zapisane kode

Primer programske kode v Arduino IDE programu prokazuje slika 4.20.

Page 42: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

5 UPORABLJENE KOMPONENTE

V tem poglavju bodo predstavljeni glavni elementi, ki bodo uporabljeni v projektu

posodobitve krmilja na lesnem skobeljnem stroju.

5.1 Arduino Mega

Mikrokrmilnik Arduino Mega je bil podrobno predstavljen že v poglavju 4. Razpored

elementov na Arduino razvojni plošči je prikazan na sliki 5.1. Razpored vhodov oziroma

izhodov pa je prikazan na sliki 5.2.

Slika 5.1: Razporeditev elementov na razvojni ploščici [21]

Slika 5.2: Razpored priključnih konektorjev [22]

Page 43: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

5.2 Hidravlični ventili

Uporabili bomo dva hidravlična potna ventila 4/3 proizvajalca Rexroth, prikazana na sliki 5.3.

Oznaka 4/3 pomeni da ima ventil 4 priključke in 3 krmilne položaje. Na sliki 5.4 lahko

vidimo princip delovanja 4/3 potnega ventila.

Slika 5.3: Hidravlični ventil 4/3

Slika 5.4: Princip delovanja ventila 4/3 [23]

Page 44: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

5.3 Pospeškometer ADXL345

Pospeškometer Adxl345 (slika 5.5) je majhen in varčen 3 osni pospeškometer z visoko

ločljivostjo (13-bit) opravljanja meritev. Omogoča merjenje spremembe naklona v

natančnosti manj kot ene kotne stopinje. Nadaljnje značilnosti so še:

2-3.6V DC napajalna napetost

SPI in I2C komunikacija

Zelo varčen: 23uA v delovanju, 0,1uA v stanju pripravljenosti

Slika 5.5: Pospeškometer ADXL 345 [24]

Blokovna zgradba pospeškometra ADXL 345 je prikazana na sliki 5.6.

Slika 5.6: Blok diagram [25]

Page 45: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

5.4 Vibracijsko mejno stikalo Soliphant FTM20

Vibracijsko mejno stikalo (slika 5.7) omogoča široko uporabnost, saj je navoljo v različnih

dolžinah in oblikah – mere vibracijskega mejnega stikala lahko vidimo na sliki 5.8.

Lastnosti:

merilna frekvenca 700 do 800 Hz,

merilna napaka maks. 5 mm,

ponovljivost < 1mm,

vklopni čas 2s,

ohišje je lahko plastično ali aluminijasto,

vdorna zaščita IP66/67.

Slika 5.7: Izgled merilnika [26]

Slika 5.8: Dimenzije merilnika [27]

Page 46: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

6 PREDNOSTI IN SLABOSTI SISTEMA

Z izvedbo posodobitve krmilja na lesnem skobeljnem stroju, bo opravljanje dela na stroju

lažje in predvsem hitrejše. Delo na stroju bo potekalo hitrejše, ker se bodo vhodni in izhodni

progi uravnavali avtomatsko glede na delovno mizo. Zamudno ročno uravnavanje prog nebo

več potrebno. Velika prednost sistema je tudi vgraditev merilnega sistema v zalogovnik za

žagovino. Tako bomo imeli stalen nadzor nad nivojem žagovine v zalogovniku, možnost za

prekomerno napolnitev pa se bo bistveno zmanjšala.

Projekt posodobitev krmilja na lesnem skobeljnem stroju še ni v celoti realiziran, zato

se še slabosti sistema še niso pokazale. Nabavljenih je že večina potrebnih elementov za

realizacijo, razen vibracijskega mejnega stikala. Programsko kodo za mikrokrmilnik smo na

testni ploščici že testirali. Namesto aktuatorjev (hidravličnih valjev) smo na testni plošči

uporabili lučke.

Page 47: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

7 ZAKLJUČEK

Pri načrtovanju posodobitve krmilja na lesnem skobeljnem stroju so bila uporabljena znanja iz

programiranja mikrokrmilnikov, hidravlike in senzorske tehnike. S programiranjem

mikrokrmilnikov sem že imel nekaj izkušenj, saj sem se z njimi srečal v preteklosti. Delo s

hidravličnimi sistemi pa bo zame novo področje. Krmilnik, ki skrbi za pravilno delovanje

sistema smo razvili na osnovi Arduino razvojne ploščice, na katero smo priključili ustrezne

senzorje in aktuatorje. V primerjavi s ceno novega skobeljnega stroja, ki ima takšen sistem že

vgrajen, je realizacija našega načrtovanega sistema vsekakor smiselna. Skobeljni stroj za

katerega smo načrtovali posodobitev krmilja, je trenutno v fazi obnovitve, zato še našega

sistema nismo v celoti vgradili. Po vgraditvi omenjenega sistema na skobeljni stroj,

pričakujemo, da bo delo na stroju potekalo varnejše in predvsem hitreje.

Page 48: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

8 VIRI

[1] Mehatronika, 2. Izdaja. Ljubljana : Založba Pasadena, 2009

[2] Arduino [svetovni splet]. Dostopno na http://arduino.cc/ [9.2.2015]

[3] Seimens PLK S7-1200. Dostopno na

http://saa.su/published/publicdata/UGPROMAVTS/attachments/SC/products_pictures/S7-

1200_enl.jpg [9.2.2015]

[4] Zalogovnik za žagovino. Dostopno na

http://mmc.bolha.com/0/image/171490/172046/Silos-za-zagovino-

3m3_53576c8a0af50.jpg [9.2.2015]

[5] Arduino mikrokrmilnik. Dostopno na

http://www.lib.sfu.ca/sites/default/files/11940/arduino-mega-2560.jpg

[6] Tipka za izklop v sili. Dostopno na

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Stikalo_za_izklop_v_sili.JPG

[9.2.2015]

[7] Princip delovanja skobeljnega stroja s štirimi vreteni. Dostopno na

http://www.woodsector.net/assets/catalog/products/album/0188861001328469836.jpg

[9.2.2015]

[8] Arduino UNO. Dostopno na

http://arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoUno_R3_Front_450px.jpg [9.2.2015]

[9] Čip Atmega 328. Dostopno na

http://fc03.deviantart.net/fs70/f/2013/038/0/a/arduino_atmega328_web_by_pighixxx-

d5u4ape.png [9.2.2015]

[10] Arduino MEGA. Dostopno na

http://arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoMega2560_R3_Front_450px.jpg [9.2.2015]

[11] Čip Atmega 2560. Dostopno na

http://www.siphec.com/microcontroller/ATmega1280-16AU%20ATmega2560-16AU.gif

[9.2.2015]

[12] Arduino YUN. Dostopno na

http://arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoYunFront_2_450px.jpg [9.2.2015]

Page 49: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

[13] Čip Atmega 32U4. Dostopno na http://zoobab.wdfiles.com/local--files/arduino-

leonardo-atmega32u4/32U4PinMapping.png [9.2.2015]

[14] Relejna ploščica za Arduino razvojne ploščice. Dostopno na

http://i00.i.aliimg.com/wsphoto/v0/1945218780/BS-S-New-16-Channel-12V-Relay-

Module-Board-For-Arduino-PIC-AVR-MCU-DSP-ARM.jpg_350x350.jpg [9.2.2015]

[15] Potni ventil 4/3. Dostopno na

http://pqstechnology.cz/files/produkty/elektromagneticky-ovladane-rozvadece-dn-

06/elektromagneticky-ovladane-rozvadece-dn-06_3.jpg [9.2.2015]

[16] Primerjava velikosti pospeškometra s kovancem. Dostopno na

http://www.elecfreaks.com/wiki/images/8/82/BK_Accelerometer_ADXL345_03.jpg

[9.2.2015]

[17] Prikaz vezave več naprav na I2C vodilo. Dostopno na

http://1.bp.blogspot.com/asIyd5Gdo6M/UopH7iWLgZI/AAAAAAAAAHw/7VQVCj8H

EBE/s1600/dual-voltage-I2C_bb_small.png [9.2.2015]

[18] Primer montaže merilnega sistema. Dostopno na

http://www.icm.rs/pdf/ap2005icm04.pdf [9.2.2015]

[19] Primer vgradnje z prikazano električno vezavo. Dostopno na http://www.e-

direct.endress.com/e-

direct/portal/resource.nsf/imgref/Image_APP_FTM20_21.gif/$FILE/APP_FTM20_21.gif

[9.2.2015]

[20] Vodnik za instalacije, izpostavljene vibracijam in upogibanjem. Dostopno na

http://donar.messe.de/exhibitor/hannovermesse/2014/T754531/gallery-868x0-297728.jpg

[21] Tipka za izklop v sili. Dostopno na

http://www.genr8.net.au/uploads/image/product/7015.jpg [9.2.2015]

[22] Razporeditev elementov na razvojni plošči. Dostopno na

http://members.home.nl/hobbycorner/images/wiz830/mega.jpg [9.2.1015]

[23] Razpored priključnih konektorjev. Dostopno na

http://static.oschina.net/uploads/space/2011/1028/224647_M7i1_83492.png [9.2.2015]

[24] Princip delovanja ventila 4/3. Dostopno na

http://i.ytimg.com/vi/vY_bguSNgSc/maxresdefault.jpg [9.2.2015]

Page 50: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

[25] Pospeškometer ADXL 345. Dostopno na

http://www.emartee.com/Images/websites/emartee.com/ADXL345.jpg [9.2.2015]

[26] Blok diagram ADXL 345. Dostopno na

http://wiki.analog.com/_media/software/driver/linux/adxl346_functional_block_diagram.

png?w=550 [9.2.2015]

[27] Izgled merilnika. Dostopno na http://www.e-direct.endress.com/e-

direct/portal/resource.nsf/imgref/Image_FTM20_21_large.jpg/$FILE/FTM20_21_large.jp

g [9.2.2015]

[28] Dimenzije merilnika. Dostopno na http://www.e-direct.endress.com/e-

direct/portal/resource.nsf/imgref/Image_DIM_FTM20.gif/$FILE/DIM_FTM20.gif

[9.2.2015]

Page 51: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

Priloga 1: Električna vezalna shema

Page 52: POSODOBITEV KRMILJA NA LESNEM SKOBELJNEM STROJU

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Priloga 2: Blok diagram programa

START

Preverimo ali sta progi uravnani

Progi sta uravnani glede na delovno mizo

Zagon stroja je mogoč

Izpis na LCD in vklop lučke napaka

Izpis na LCD in vklop lučke OK

Vklop pospeškometra

Izravnava vhodne in izhodne proge

Izklop pospeškometra

Preverimo stanje odsesovalnega

sistema

Ali je odsesovalni sistem vključen

Preverimo nivo žagovine v

zalogovniku

Nivo žagovine je majši od 80%

Vklop lučke napaka

Zvočno opozorilo

Preverimo stanje končnih stikal

Ali je stikalo aktivirano

Izklop elektromotorja za nastavljanje višine

mize

Vklop lučke napaka

Zvočno opozorilo

STOP

NE

DA

NE

DA

DA

NE

DA

NE