Proyecto:Puesta en marcha de un sistema de defensa autónomo

Índice

Puesta en marcha 3

Idea inicial del proyecto 3

Hardware 3

Mejoras físicas 6

Software 7

Programación TIA Portal 7

Comunicaciones 8

Buzones Profibus 8

Esquema de comunicación 8

PLC 300 Maestro 10

KOP PLC 300 10

Movimientos 11

Láser 11

Tabla de variables 13

PLC 1200 ESCLAVO 13

KOP PLC 1200 14

Programación del modo Automático 15

Programación de Disparo 16

Programación del Laser 19

Programación del Log In 19

Programación del Movimiento 21

Programación del sensor de posición 25

Tabla de variables 26

HMI TP700 Confort 28

Pantalla inicial 28

Pantalla de error 29

Pantalla principal 29

Pantalla modo manual 31

Pantalla modo automático 32

Pantalla de errores 33

Tabla de variables de HMI 34

Conexiones remotas 34

Sm@rtClient 35

TeamViewer 39

Programación Labview 40

Vista General del Proyecto 40

Front Panel 42

Block Diagram 43

Verificación de usuario 43

Inicialización de la cámara 44

Carga de la muestra objetivo 44

Selección de modo de funcionamiento 46

Detección de objetivos 46

Movimiento del sistema de defensa 47

Notificación por correo 49

Ideas finales 49

Puesta en marcha

Idea inicial del proyecto

• El objetivo final de e este proyecto será la puesta en marcha de un sistema de defensa autónomo capaz de reconocer y derribar objetivos prefijados por los usuarios. Además, contará tanto un modo de funcionamiento automático (basado en visión artificial y reconocimiento de patrones) y un modo manual. Todo ello será capaz de ser accionado y monitorizado de forma remota a través de aplicaciones de internet.

Hardware

Para realizar este proyecto hemos utilizado los siguientes componentes:

Para los sistemas de ejecución de los movimientos y la monitorización in situ de la torreta:

• 1 PLC 1200 SIEMENS.

• 1 Módulo de comunicación Profibus SLAVE.

• 1 PLC 300 SIEMENS.

• 4 Módulos Analógicos periféricos para PLC 300.

• Pantalla HMI KP_700 Comfort Panel.

PLC 1200 SIEMENS + Módulo de comunicaciones Profibus. PLC 300 SIEMENS + Módulos Analógicos. Pantalla HMI KP - 700.

Para la captura de imágenes en tiempo real para su posterior procesamiento:

• Cámara Webcam Logitec 2100 (32bits).

Cámara y ubicación física en el sistema

Para los movimientos de la torreta:

• 3 motores paso a paso NEMA 17

Motor para el movimiento horizontal. Motor para el movimiento Vertical. *

(*) En este caso cabe destacar que contamos con dos motores idénticos situados de forma simétrica sobre la ubicación de la pistola de airsoft.

Para la emisión de avisos de advertencia:

• Altavos reciclado de un ordenador antiguo, lo único a tener en cuenta es que éste ha de tener un conctor jack de audio, estándar en este tipo de dispositivos.

Altavoz ubicado en el interior de la plataforma.

Para el control de la posición de la torreta respecto de la plataforma:

• Sensor Inductivo

Sensor inductivo ubicado en la plataforma.

Mejoras físicas

En el apartado mecánico nos encontramos que el prototipo de años anteriores contaba con algunas deficiencias.

Éstas se centraban en el movimiento, dificultando el mimo y llegando a forzar en escaso los motores, analizado este problema decimos introducir algunas mejoras.

En primer lugar se añade una nueva plataforma de rodamientos que se encarga de conectar la caja principal e la estructura con la torreta, permitiendo un giro mas suave entre ambas partes y una repartición de pesos mas uniforme entre todas las bolas de rodamiento de dicha unión.

Además, tal y como se puede observar en la siguiente imagen se han diseñado e impreso en 3D algunos acoples para completar esta mejora, permitiendo así que las varillas metálicas no resbalen y haciendo también que la pérdida de pasos de los motores se reduzca bastante.

Pieza de sujeción para el eje (fabricada con impresora 3D).

Detalle del diseño y ubicación del acople.

Detalle del acople escogido a tal efecto.

Para completar este apartado de mejoras mecánicas también optamos por sustituir los acoples existentes entre el motor y la varilla central (realizados en las versiones anteriores de forma bastante artesanal) por acoples flexibles especialmente diseñados a tal efecto, con esto conseguimos dos propósitos, en primer lugar dar una imagen más robusta y estable al diseño, ya que con estos acoples también cambiamos la varilla duplicando su diámetro (la varilla que encontramos apenas llegaba a los 4mm de diámetro y la que hemos instalado alcanza los 8mm) y en segundo lugar conseguimos que el acople entre el eje del motor y la varilla aguante el peso de la estructura y no patine uno sobre otro (nos encontramos que efectivamente, el eje del motor patinaba sobre el anterior acople y no era capaz de transmitir toda su potencia al movimiento).

Software

Para empezar con el apartado de la programación tenemos que destacar un primer aspecto y es que en este proyecto han intervenido, principalmente dos softwares, TIA portal, para la programación y establecimiento de las comunicaciones de los dos PLC’s y la pantalla táctil y Labview, para configurar la captura de imágenes y el procesamiento de éstas respecto de los patrones de reconocimiento elegidos.

• TIA Portal 15: Los elementos que utilizaremos para el programa serán los PLC´S 300 y 1200, sus módulos periféricos y la pantalla HMI KP_700. Estos módulos periféricos están conectados a los motores paso a paso de la torreta, lo que nos permite controlar su movimiento, a su vez, con el PLC 1200, podremos controlar el accionamiento del disparo del arma.

• Labview 17: A través de la cámara ubicada sobre el cañón de la torreta, Labview será capaz de monitorizar en entorno de la misma y mediante rutinas programadas diferenciar entre los objetivos que se le podrán ir ordenando mediante su interfaz. Además transmitirá las direcciones en las que se tienen que mover los motores para que el disparo alcance al objetivo.

Programación TIA Portal

El diseño general de funcionamiento del conjunto de los PLC’s tendrá la siguiente estructura:

• Los

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