Sestava pro výuku PLC programování a virtuálního zprovoznění automatizačních linek

Tvorba PLC programů bývá obvykle jednou ze závěrečných fází realizace nového automatizačního zařízení, kdy se projevuje většina chyb vzešlých z návrhu, výroby a zapojení. Tam vyvstává řada problémů, které mj. komplikují možnost dokončení práce v termínu. Vyvíjený program je nutné při uvádění stroje do provozu na reálném zařízení průběžně testovat. Významnou pomoc v tomto může poskytnout nasazení nástrojů pro virtuální zprovoznění. Tyto nástroje jsou v dnešní době nasazovány též ve výuce PLC programování na Ústavu výrobních strojů a zařízení na Fakultě strojní ČVUT v Praze.

Zprovoznění automatizačních linek je poměrně náročná úloha, která přichází obvykle na řadu až na konci celého vývojového řetězce. Při uvádění zařízení do provozu a tvorbě programu pro PLC tak vyvstává řada neočekávaných problémů, které jsou ve vazbě na chyby vzniklé při návrhu, výrobě, montáži a zapojení. Ty brání programátorům v práci a komplikují možnost předat zařízení v požadovaném termínu. Významnou pomocí může být nasazení nástrojů pro virtuální zprovoznění, které umožňují mj. i tvorbu PLC programu bez nutnosti existence fyzického zařízení pro jejich testy. V principu se jedná o CAD model automatizovaného zařízení, který je v rámci simulace opatřen fyzikálními vlastnostmi, kinematickými vazbami, aktory a snímači. Virtuálně zprovozněný model tím pro potřeby testování PLC řídicího programu plnohodnotně zastupuje reálné zařízení. Velká část programování díky tomu může probíhat v dřívějších fázích projektu paralelně s dalšími aktivitami. To vede ke značným časovým i finančním úsporám.

Hlavní přínosy virtuálního zprovoznění:

• Možnost tvorby velké části PLC programů bez nutnosti využívat fyzické zařízení.

• Menší riziko poškození fyzického zařízení chybou v programu ve stadiu oživování.

• Tvorba programů může z části probíhat paralelně s výrobou a montáží zařízení. Díky tomu lze některým chybám předejít a ušetřit náklady na jejich pozdější náročnější odstranění na již vyrobeném zařízení.
• Zkrácení celkového času realizace zařízení.
• Možnost dalšího využití vytvořených modelů např. pro zaškolování obsluhy nebo testování úprav řídicího programu již provozovaného zařízení bez nutnosti odstavení.

Na Ústavu výrobních strojů a zařízení na Fakultě strojní ČVUT v Praze je výuka PLC programování zaměřena na praktické dovednosti. Ty studenti získávají při semestrální práci, jejímž předmětem je naprogramování řídicího PLC programu výukové sestavy automatizovaného pracoviště od firmy Fischertechnik. Po absolvování kurzu by studenti měli být schopni samostatné práce PLC programátora na základní úrovni. V rámci kurzu je snahou zajistit každému studentovi co nejlepší podmínky pro samostatnou práci. Pedagogická praxe tak přináší podobné problémy jako praxe průmyslová – časová kapacita výuky a omezený počet stavebnic a PLC stanic komplikují přístup PLC programátora k automatizovanému zařízení. Z toho důvodu byly na Ústavu výrobních strojů a zařízení v rámci studentských prací vyvinuty virtuálně zprovozněné modely výukových sestav v prostředí Siemens NX Mechatronics Concept Designer. Virtuálně i fyzicky zprovozněné zařízení bylo prezentováno na stánku Fakulty strojní ČVUT v Praze jako progresivní, ale již prakticky osvědčená pomůcka při výuce automatizace.

Ing. Jan Ferkl