Sprawozdanie z laboratorium Automatyki i Robotyki

W sali nr 21 mieliśmy do czynienia z robotem zaprojektowanym i stworzonym przez studentów Politechniki Wrocławskiej. Robot ten ma za zadanie za pomocą kilku czujników, taśmociągu oraz podciśnieniowej wykonywać zaprogramowane zadania takie jak segregacja piłeczek według koloru (ZPC, CPZ), regulacja PID, czy autoprezentacja.

Czujniki:

• czujnik wysokości, fotoelektryczny, mierzący wysokość piłeczki w podciśnieniowej rurze, posiadający strefę nieczułości 20cm, a zasięg do 8 metrów.

• Czujnik fotoelektryczny, wykrywający czy obiekty są na taśmociągu.

• Czujnik fotoelektryczny, rozpoznający kolor obiektów na taśmociągu za pomocą 3 kanałowego systemu rozpoznawania koloru

• czujnik refleksyjny, fotoelektryczny, rozpoznający umieszczenie obiektów na taśmociągu (w chwili przecięcia linii czujnika przez obiekt, system przechodzi w stan logicznej „1”).

• czujnik fotoelektryczny kontrastu.

• N-koder absolutny, obliczający kąt rozwarcia zaślepki w rurze, która reguluje siłę strumienia powietrza w rurze.

Robot posiada 3 lampki gotowości do pracy:

• zielona: oznacza, że wszystko działa poprawnie i nie potrzeba żadnej ingerencji ludzkiej w procesie wykonywania zadanego programu

• żółta: oznacza, że robot działa poprawnie, ale nie wykonuje żadnego zadania, ponieważ czeka na narzucenie jakiegoś programu przez użytkownika

• czerwona: oznacza, że któryś z elementów nie działa poprawnie, zgłasza błędy, ma problemy z wykonywaniem zadanego programu i trzeba sprawdzić poprawność zleconego zadania

Układ sterowania robotem składa się z zasilacza, procesora, karty sieciowej, karty devicenet, wejścia binarnego, wyjścia binarnego, wejścia analogowego i modułu servo. Sterownik obsługujący robota to Logic 5550. Na panelu obsługi znajdują się dwa falowniki do sterowania silnikami, wyświetlacz informujący o wykonywanym zadaniu, wartościach mierzonych przez czujniki. Użyte do połączeń kable posiadają złącza RS232. Możliwy jest tryb pracy ręcznej i automatycznej.

Zaprogramowane zadania:

1. Segregacja ZPC: skrót od Zielona, Pomarańczowa, Czerwona oznaczających kolory piłeczek znajdujących się na taśmociągu. Zadanie polega na ułożeniu przez operatora w buforach głównych piłeczek o trzech wymienionych wyżej kolorach w dowolnej kolejności. Następnie taśmociąg współpracując z rurą podciśnieniową dokona segregacji tak, że po pełnym cyklu pracy modelu, zwróci on piłki w kolejności zielna, czerwona, pomarańczowa. (ZPC)

2. Segregacja CPZ: skrót od Czerwona, Pomarańczowa, Zielona. Zadanie jest podobne do zadania nr 1, z tą różnicą, że po wykonaniu pełnego cyklu pracy modelu, zwróci on piłki w kolejności Czerwona, Pomarańczowa, Zielona. (CPZ)

3. Regulacja PID: zadanie wymaga od operatora ułożenia w buforach głównych na taśmociągu trzech piłeczek w różnych kolorach. Następnie taśmociąg transportuje pod rurę z podciśnieniem piłeczkę koloru pomarańczowego i zasysa ją do rury. Po pewnym czasie piłeczka zaczyna lewitować u dołu rury. W tym momencie włączany jest regulator PID i piłeczka wędruje na wysokość określoną przez operatora. Przerwanie tej operacji wymaga interwencji operatora, który musi wyłączyć regulator PID. Po przerwaniu piłeczka wraca do bufora, a cały taśmociąg do ułożenia początkowego.

4. Autoprezentacja: jest połączeniem segregacji ZPC i CPZ. Wymagane jest od operatora umieszczenia trzech różnych piłeczek na buforach w dowolnej kolejności. Model w pierwszym ułożeniu wykona segregację według algorytmu układania ZPC. Po drugim cyklu piłeczki zostaną ułożone według drugiego z algorytmów (CPZ). W kolejnych cyklach wykonywane będą naprzemiennie oba algorytmy. W przypadku gdy piłeczki na początku zostaną ustawione już w kolejności ZPC lub CPZ, robot zacznie wykonywać przeciwny algorytm do aktualnego ułożenia. W celu przerwania wykonywania procesu operator musi zainicjować zakończenie pracy. Po skończeniu aktualnie wykonywanego algorytmu, taśmociąg wróci do ułożenia pierwotnego.

Oprogramowanie SCADA

Wykorzystywane jest do zbierania danych z obsługiwanego procesu i przesyłania ich do centralnego komputera, w którym wykorzystywane są one do sterowania i zarządzania procesami. Wizualizacja pomaga określić stany napędów, zbiorników, zaworów, czujników w postaci graficznej i tekstowej. Pomaga operatorom natychmiastowe zlokalizowanie usterki lub błędu w chwili pojawienia się alarmu bieżącego. System posiada zabezpieczenia hasłem chroniący przed dostępem osób niepowołanych.

Podstawowe funkcje systemów SCADA:

• wizualizacja pracy procesu na ekranie synoptycznym

• dokonywanie wyboru i możliwość zadawania parametrów technologicznych

• zdalne sterowanie węzłami technologicznymi

• komunikacja ze sterownikami PLC i urządzeniami wykonawczymi

• prezentacja danych pomiarowych na ekranie w postaci dowolnych wykresów

• sygnalizacja alarmowa o awariach i stanach niepożądanych w procesie technologicznym

• zapamiętywanie i prezentowanie historii zmian

• sterowanie automatyczne

Wymagania stawiane systemom wizualizacji:

• obiektywne, zintegrowane środowisko informacyjne, otwarte na współpracę z różnymi systemami aplikacyjnymi

• obsługa urządzeń pomiarowo - kontrolnych z różnymi protokołami komunikacyjnymi oraz monitoring komunikacji

• skalowalność - możliwość rozbudowy sprzętowej i programowej bez konieczności dokonywania istotnych zmian w istniejącej strukturze urządzenia i programu.

---