W dzisiejszych układach przemysłowych sterowanie i kontrolowanie procesów technologicznych staje się coraz to bardziej złożone. Dokładne i powtarzalne sterowanie kolejnymi etapami produkcji, przekładające się na bezpośrednie sterowanie urządzeniami i maszynami wykonawczymi, jest warunkiem uzyskania produktu wysokiej jakości. Zautomatyzowanie procesu produkcji pozwala również na zminimalizowanie czasu trwania tego procesu, a co za tym idzie - pozwala zmniejszyć koszt produkcji. Do realizacji tych celów doskonale nadają się maszyny cyfrowe, spełniające wszystkie wymienione powyżej oczekiwania. W bardzo wielu przypadkach najniższa warstwa logiczna sterowania procesem przemysłowym zbudowana jest z wykorzystaniem programowalnych sterowników logicznych (ang. PLC - Programmable Logic Controler).
Programowalne sterowniki logiczne (PLC) nie są niczym innym, jak miniaturowymi komputerami wykonanymi z przeznaczeniem do pracy w "trudnych" warunkach przemysłowych, tj. odpornymi na zakłócenia, drgania, zapylenia, niskie i wysokie temperatury. Zadaniem sterownika jest realizacja zaprogramowanego przez użytkownika algorytmu sterowania. Algorytm ten na podstawie aktualnego i przeszłego stanu wejść (cyfrowych-binarnych oraz analogowych) generuje odpowiednie sygnały wyjściowe, które za pośrednictwem elementów wykonawczych sterują procesem.
Cel przedmiotu
Zadaniem Laboratorium Programowalnych Sterowników Logicznych jest zaznajomienie studentów ze sterownikami PLC poprzez wtajemniczenie w zasadę działania i specyfikę programowania tych urządzeń. Ponadto celem jest nauczenie praktycznego zastosowania wiedzy na temat sterowników PLC poprzez zmierzenie się studentów z różnymi wyzwaniami występującymi na poszczególnych stanowiskach laboratoryjnych. Do dyspozycji znajduje się pięć zestawów laboratoryjnych.
Metodyka pracy w laboratorium
Zadaniem studentów jest zaprogramowanie sterowników tak, aby zrealizowane były określone zadania dotyczące sterowania modelami obiektów na poszczególnych stanowiskach laboratoryjnych. Oprócz opanowania specyficznego dla danego sterownika języka programowania, wyzwaniem jest ułożenie sensownie i poprawnie działającego programu (algorytmu sterowania). Drugim zasadniczym elementem składającym się na wykonanie ćwiczenia jest opanowanie modelu obiektu.
Wbrew pozorom niektóre czujniki występujące w modelach, proste w działaniu, mogą w praktyce powodować specyficzne problemy. Problemy te ujawniają się podczas tworzenia programów. Jako niektóre z nich można wymienić inercję mechanizmów napędowych w modelach, kształt elementów powodujący powielanie się impulsów z czujników wykorzystywanych do liczenia elementów, niedoskonałości modeli obiektów wpływające na niespodziewane w niektórych momentach zachowanie się tych modeli.
Użytkownik programując sterownik za pomocą programu na komputerze klasy PC, w tymże programie ma do dyspozycji możliwość podglądu bieżących wartości zmiennych wewnętrznych sterownika, a także aktualnych wartości wszelkich układów czasowych i licznikowych. Dzięki tej sposobności uruchamianie programów jest zdecydowanie ułatwione, a być może bez niej byłoby niewykonalne.
Innym czynnikiem mogącym skomplikować działanie programu jest możliwość ręcznego zakłócania pracy modeli obiektów, np. w przypadku modelu linii montażowej poprzez dokładanie lub zabieranie elementów poza wyznaczonym do tego miejscem.
Zestawy laboratoryjne
1. Sterownik GE Fanuc Micro 90 sterujący modelem linii montażowej. W modelu występują czujniki następujących typów: optyczne (5), indukcyjne (4), pojemnościowe (1) oraz klawisze sterujące (2). Jako elementy wykonawcze zestaw zawiera: transportery łańcuchowe (1), transportery taśmowe (1) i wybijaki elektromagnetyczne (3).
2. Sterownik GE Fanuc Versa Max wraz z modelem koła do składania elementów. W modelu występują czujniki optyczne (8) i klawisze sterujące (2), a jako elementy wykonawcze dostępne są: silnik obracający kołem (sterowanie: włącz/wyłącz, lewo/prawo, wolno/szybko), podajnik obrączek białych/czarnych, alarm dźwiękowy.
3. Sterownik GE Fanuc Versa Max wraz z modelem sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniu. Do wejść sterownika podłączone są następujące elementy modelu: klawisze symulujące działanie pętli indukcyjnych schowanych pod nawierzchnią drogi (4), klawisz żądania zapalenia zielonego światła na przejściu dla pieszych. Wyjścia występujące w modelu (diody LED) realizują sygnalizację świetlną na skrzyżowaniu (11).
4. Sterownik STESAR wraz z modelem windy. Model windy wykorzystywany w zestawie podaje na wejścia sterownika następujące informacje: położenie kabiny windy (4 czujniki optyczne), informację o osiągnięciu pozycji krańcowej górnej/dolnej (1). Do dyspozycji jest również pulpit sterowniczy posiadający 24 klawisze do wykorzystania przy sterowaniu modelem windy. Sterownik może sterować modelem załączając/wyłączając silnik prowadzący kabinę windy w kierunku dół/góra i prędkością wolno/szybko.
5. Sterownik STESAR z pulpitem symulacyjnym. Zestaw ten jest okrojonym zestawem 4, gdyż jako model obiektu jest tu do dyspozycji jedynie pulpit sterowniczy. Można na nim wykonywać dowolne zadania, symulując za pomocą klawiszy pulpitu reakcję wirtualnego obiektu w odpowiedzi na wystawiane przez sterownik sygnały.