Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Sdružení AS-interface Česká republika, jehož cílem je šířit znalosti o průmyslovém komunikačním systému AS-Interface, určeném pro úroveň senzorů a akčních členů, vypisuje na školní rok 2008/2009 již třetí ročník soutěže AS-Interface na střední škole. Nabízí se tedy příležitost představit studentské práce oceněné v dosavadních dvou ročnících soutěže jako nejlepší.
Charakteristika soutěže
Soutěž AS-Interface na střední škole je určena týmům studentů středních škol a učilišť s výukou elektrotechnických, strojních a příbuzných oborů. Úkolem soutěžících je realizovat laboratorní automatizační úlohy podle vlastního výběru, přičemž podmínkou je, že v nich bude využit komunikační systém AS-Interface.
Vlastní soutěž probíhá v daném školním roce dvoukolově. Hodnotitelská komise, složená ze zástupců aktivních členů sdružení, nejprve začátkem školního roku rozhodne, které z přihlášených projektů materiálně podpoří. Vybrané a popř. i další projekty jsou během školního roku realizovány a výsledné práce jsou do konce května hodnotitelskou komisí posouzeny a ohodnoceny.
V prvním ročníku soutěže, ve školním roce 2006/2007, bylo z celkem třinácti přihlášených projektů vybráno k materiální podpoře sedm a v závěru soutěže hodnoceno jedenáct realizovaných projektů. Nejvýše z nich komise ocenila práci s názvem Ovládání a řízení elektropneumatického manipulátoru.
Ve školním roce 2007/2008 bylo v rámci druhého ročníku soutěže materiálně podpořeno šest a hodnoceno celkem sedm výsledných prací. Nejvyšší ocenění získala práce Měnič frekvence a jeho bezpečný provoz a zvláštní ocenění práce Skleník.
Uvedené oceněné práce jsou v dalším textu stručně charakterizovány.
Ovládání a řízení elektropneumatického manipulátoru
(rok 2006/2007, 1. místo)
Cílem projektu studentů Jiřího Plánky a Karla Stibůrka z VOŠ, SŠ a COP v Sezimově Ústí (pověřený učitel Jan Fuka) bylo realizovat na základě tříosého elektropneumatického manipulátoru značky Festo, který je k dispozici ve školní laboratoři, modelové zařízení bezdotykově třídící podle barvy (černá/bílá) a materiálu (kov/plast) součástky odebírané ze zásobníku. Pohled na realizovaný třídič je na obr. 1.
K řízení třídiče bylo třeba jako řídicí jednotku použít PLC Simatic S7-200, komunikující s příslušnými snímači a akčními členy prostřednictvím prvků systému AS-Interface, tj. prostředky poskytnutými v rámci soutěže AS – Interface na střední škole firmami Siemens, s. r. o., a ifm electronic spol. s r. o. Automat S7-200 je doplněn přídavným řídicím modulem (master) sběrnice AS-Interface, propojeným charakteristickým žlutým kabelem se čtyřmi moduly digitálních vstupů (veškeré snímače na manipulátoru a zásobníku a detektory typu součástky) a dvěma moduly digitálních výstupů.
K ovládání třídiče se používá grafický ovládací panel s dotykovou obrazovkou TP 177micro značky Siemens, připojený k automatu S7-200 přes rozhraní MPI, a ovládací program vytvořený v prostředí Siemens WinCC flexible (obr. 2). Řídicí program pro automat S7-200 je vytvořen v prostředí Step7-Micro/Win. Podporovány jsou ruční i automatický pracovní režim.
Měnič frekvence a jeho bezpečný provoz
(rok 2007/2008, 1. místo)
Projekt realizovali studenti Martin Tříska a Tomáš Augusta z VOŠ a SPŠ Žďár nad Sázavou (pověřený učitel Rudolf Voráček). Úkolem bylo vytvořit ve školní laboratoři pro účely výuky pomůcku – modelové průmyslové zařízení tvořené řízeným pohonem s asynchronním motorem a jeho řídicím a zabezpečovacím systémem, které bylo možné sledovat a řídit jak z několika operátorských pracovišť, tak i z kteréhokoliv PC zapojeného v místní školní síti (LAN) a popř., po poskytnutí potřebných oprávnění, i prostřednictvím internetu.
Pohled na realizovanou pomůcku je na obr. 3 a její blokové schéma na obr. 4. Základem pomůcky je pohonná jednotka tvořená třífázovým asynchronním motorem o výkonu 0,37 kW s nuceným chlazením, elektrickou brzdou a mechanickou převodovkou s převodem 20 : 1 napájeným přes měnič frekvence Nordac Trio SK300E připojený ke sběrnici AS-Interface. Jednotka je umístěna ve vyhrazené zóně laboratoře, zabezpečené čtyřmi dvoucestnými světelnými závorami. U vstupu do zóny je nouzové vypínací tlačítko v provedení AS-Interface safe slave. Dále se po sběrnici AS-Interface přenášejí také údaje o teplotě vybraných částí pohonu a vzduchu v zóně.
Hlavní řídicí stanoviště zařízení se nachází vně zabezpečené zóny (obr. 4). Skládá se z ústředního PLC Simatic S7-200 s řídicím modulem sběrnice AS-Interface a komunikačního modulu CP 243-1IT, umožňujícího ústřednímu PLC komunikovat po Ethernetu s operátorskými pracovišti, popř. s okolím prostřednictvím LAN, a AS-Interface Safety Monitoru, shromažďujícího a vyhodnocujícího údaje z bezpečnostních prvků hlídané zóny. Pro místní obsluhu je zde operátorský panel Siemens TD 200 s alfanumerickým displejem a dále tříbarevný stavový „maják“, připojený k AS-Interface, a poblíž umístěné standardní PC ke konfigurování bezpečnostního monitoru sběrnice AS-Interface a měniče frekvence po sériové lince.
Ke sběrnici AS-Interface je připojeno i všech pět pracovišť ve školní laboratoři automatizace, každé s modulem se dvěma prosvětlenými tlačítky (2× DI/2× DO slave), určenými ke spouštění a zastavování motoru, a programovatelným relé Siemens Logo! s rozhraním AS-Interface a dále PC připojené k místní síti.
Vytvořený laboratorní model průmyslového zařízení nabízí zcela mimořádné didaktické možnosti, jejichž podrobný výčet přesahuje rámec této informace. Z nejvýznamnějších zmiňme možnost výuky nastavování a ovládání pohonů (na místě s použitím přenosného přístroje i na dálku z PC), tvorby programů pro ústřední PLC v prostředí Step7 Micro/Win, včetně práce s alfanumerickým displejem, konfigurování bezpečnostního monitoru sběrnice AS-Interface v prostředí ASiMon plus, práce s programovatelnými relé Logo! atd. Další velmi široké možnosti nabízí modul CP 243-1IT (tvorba webových stránek s hodnotami technologických i bezpečnostních proměnných přístupných i z celé školní sítě, výměna dat prostřednictvím rozhraní OPC, včetně přístupu k datům v reálném čase přímo pro jejich zpracování v tabulkovém procesoru MS Excel apod.). Nejdůležitější přitom je, že vše je realizováno při použití zařízení, komunikačních protokolů a softwarových nástrojů běžných v průmyslové praxi.
Skleník
(rok 2007/2008, zvláštní ocenění)
Projekt Skleník byl realizován kolektivem šesti studentů (Aleš Czudek, Stanislav Goryl, Jakub Heczko, Filip Kroliczek, Pavel Muras, Lukáš Tacina) ze SPŠE Havířov (pověřený učitel Václav Sedlák). Cílem projektu bylo realizovat systém pro automatické zavlažování, řízení teploty a ovládání pracovního osvětlení v malém zahradním skleníku.
Vlhkost půdy ve skleníku je snímána bezprostředně u kořenů rostlin a řízena při použití detektoru vlhkosti od firmy Gardena, na němž se přímo nastavuje požadovaná vlhkost půdy a který ovládá zavlažování, popř. s hnojením. Dále jsou použity dva snímače teploty značky Ifm electronic. Jeden snímá teplotu venkovního vzduchu, zobrazovanou na displeji ovládacího panelu, a druhý teplotu vzduchu ve skleníku, která je udržována na hodnotě nastavené uživatelem na ovládacím panelu ve venkovním rozváděči. Skleník je vytápěn elektricky a automaticky odvětráván střešním oknem, ovládaným bimetalickým prvkem.
U skleníku jsou dvě nádrže nad sebou, horní s tekutým hnojivem a dolní se směsí vody a hnojiva (dávkovaného z horní nádrže při použití elektromagnetického ventilu). Nádrž s hnojivem je opatřena detektorem dosažení dolní polohy hladiny. V dolní nádrži jsou Obr. 5. Venkovní řídicí rozváděč na skleníku dva detektory, hlídající mezní polohy hladiny roztoku, a zavlažovací čerpadlo.
Osvětlení ve skleníku se rozsvěcí při otevření jeho dveří při nedostatku denního světla.
Řídicí systém skleníku s podpůrnými obvody je uspořádán do dvou rozváděčů. První, vnitřní, umístěný v suterénu přilehlého domu, obsahuje zejména zdroje a jisticí přístroje, PLC Simatic S7-200 s CPU 222 a řídicím modulem sběrnice AS-Interface CP 243-2 od firmy Siemens a spínací relé elektromagnetického ventilu v přívodu vody do nádrže u skleníku. Druhý rozváděč je venkovní, upevněný na skleníku, s podřízeným modulem dvouhodnotových I/O sběrnice AS-Interface, čtyřmi spínacími relé a ovládacím panelem Simatic OP 73micro (obr. 5).
Řídicí program skleníku je vytvořen s použitím softwaru Simatic S7-200 SP5 V4.0 s modulem AS-i Wizard pro adresaci zařízení na sběrnici AS-Interface. Celá soustava je navržena tak, že při přerušení přívodu elektrické energie se vypne řídicí systém, uzavřou se všechny ventily a zastaví se čerpadla.
Závěr
Dosavadní průběh i výsledky soutěže AS-Interface na střední škole ukazují, že ji středoškolské prostředí dobře přijalo a že je pro ně přínosná. Úroveň řešených projektů svědčí jak o velmi dobré kvalitě výuky, tj. schopnostech žáků (alespoň některých) i vyučujících, tak i o tom, že současná číslicová řídicí a komunikační technika je natolik propracovaná a vstřícná k uživateli, že si ji lze již na střední škole osvojit na úrovni využitelné v praxi.
Krátká zpráva o průběhu soutěže AS-Interface na střední škole v roce 2007/2008 je na
str. 41. Další informace o soutěži, o činnosti Sdružení AS-interface Česká republika i samotném systému AS-Interface lze nalézt na webové stránce
http://www.as-interface.cz a v odkazech na ní uvedených. Pozvánka k účasti v soutěži ve školním roce 2008/2009 je v inzerátu na
str. 47 (inzeráty jsou na webových stránkách dostupné pouze v pdf).
[Podklady poskytnuté sdružením AS-interface Česká republika.]
(sk)
Obr. 1. Modelové třídicí zařízení na bázi stavebnice elektropneumatického tříosého manipulátoru Festo s příslušenstvím v laboratoři automatizace COP v Sezimově Ústí (uprostřed před manipulátorem je zásobník tříděných součástek, vlevo od manipulátoru prostor k ukládání vytříděných součástek)
Obr. 2. Vlastní řídicí systém třídicího zařízení: operátorský panel a programovatelný automat Simatic S7-200 s řídicím modulem sběrnice AS-Interface
Obr. 3. Modelové průmyslové zařízení: pohonná jednotka a řídicí stanoviště
Obr. 4. Schéma modelového průmyslového zařízení (řízený pohon a jeho zabezpečovací a řídicí systém)
Obr. 5. Venkovní řídicí rozváděč na skleníku