Ostatnio poznałeś jak wygląda cały cykl życia oprogramowania. Teraz skupimy się na jednym z nich. Powiedzmy, że faza analizy została ukończona. Postanowiono, że projekt zostanie zrealizowany. Kolejny krok, to określenie wymagań. Podane zostaną dokładne założenia projektowe, które zostaną zrealizowane. W kolejnych wpisach będziemy realizować odpowiednie punkt z podanej listy. Część z nich może wydawać się Ci teraz trudna. Ale nie martw się. Przed wykonaniem większości z tych wymagań zostanie na początku podana wiedza teoretyczna. Wówczas przeniesiemy to na rozwiązanie praktyczne.

Założenia projektowe

Zazwyczaj klient zna tylko cel, jaki powinna spełniać dana aplikacja. W naszym przypadku, to mógłby powiedzieć, że chce transportować palety ze znajdującymi się na nich paczkami z jednej części hali do drugiej. Jednak dla nas, to nie jest wystarczające.

Normy

Nadrzędne wymagania narzucają normy związane z danym rodzajem maszyny lub linii technologicznej. Są również normy ogólne, które są stosowane do wszystkich aplikacji w przemyśle. Norma jest zbiorem wiedzy inżynierskiej. Podstawową normą jest dyrektywa maszynowa 2006/42/WE, która zawiera ogólny pogląd na bezpieczeństwo. To postanowienia tej normy muszą być spełnione, aby maszyna lub linii technologiczna mogła być formalnie dopuszczona do użytku. Dyrektywa maszynowa jest ogólnie dostępna, więc zapoznaj się z nią.

Najważniejsze wymagania zawarte w normie związane z naszą linią przedstawiam poniżej

– Układ sterowania powinien być zaprogramowany w taki sposób, aby nie powodował sytuacji zagrożenia.

– Defekty sprzętu i oprogramowania układu sterowania nie mogą prowadzić do sytuacji zagrożenia.

– Błędy ludzkie możliwe do przewidzenia nie mogą powodować sytuacji zagrożenia.

– Elementy sterownicze powinny być tak oprogramowane, aby pożądany efekt mógł być osiągnięty przez świadome działanie.

– Uruchomienie linii jest możliwe tylko przez zamierzone użycie elementu sterowniczego, który jest przewidziany do tego celu. Podobnie wygląda sytuacja w przypadku ponownego uruchomienia, gdy linia została zatrzymana.

– Linia musi posiadać element sterowniczy, który pozwala na całkowite zatrzymanie maszyny.

– Element sterowniczy służący do zatrzymania musi być uprzywilejowany w stosunku do elementu służącemu do uruchomienia linii.

– Linia musi posiadać przynajmniej jeden urządzenie do zatrzymania awaryjnego, aby zapobiec istniejącemu niebezpieczeństwu.

– Wybór trybu pracy musi odłączać pozostałe tryby pracy z wyjątkiem zatrzymania awaryjnego.

– Przerwa lub zanik zasilania nie mogą powodować sytuacji niebezpiecznych. Także linia nie może uruchomić się nieoczekiwanie.

Wymagania wynikające z norm zostaną uwzględnione w założeniach projektowych, które podam już za chwilę.

Wymagania

Podczas tworzenia wymagań najczęściej klient skupia się na sytuacjach typowych. Zapominamy o wyjątkach, które decydują o 100% poprawności całej aplikacji. Zatem wymagania można podzielić na funkcjonalne i nie funkcjonalne. Poniżej przedstawię Ci wymagania do naszego projektu w szkole PLC. Umieściłem tam kilka wymagań nie funkcjonalnych. Napisz mi w komentarzu, jaki Ty widzisz ograniczenia dla tej linii. Czyli zapoznaj się z poniższymi informacjami i następnie zastanów się, co jest niedopuszczalne podczas działania tej linii.

W następnych odcinkach szkoły PLC zostaną zrealizowane następujące założenia projektowe:

1. Są cztery tryby pracy (Auto, Manual, Stop, Error)
2. Tryb pracy jest wybierany za pomocą przycisków Auto, Manual
3. Linia zostaje uruchomiona w wybranym trybie dopiero po naciśnięciu przycisku Start
4. Linia zostaje zatrzymana w momencie naciśnięcia przycisku Stop
5. Przed uruchomieniem linii w trybie Auto syrena alarmowa (AlarmSiren) powinna być włączona na 5 sekund. Wówczas może nastąpić ruch transporterów.
6. Jednoczesne wciśnięcie przycisku Start i Stop nie może spowodować uruchomienia linii
7. Włączenie zasilania dla sterownika nie może spowodować uruchomienia linii
8. Linia nie może być uruchomiona, jeżeli pojawił się jakikolwiek błąd
9. Zmiana trybu w trakcie pracy linii powoduje natychmiastowe zatrzymanie linii. Jest to błąd i należy włączyć czerwoną lampę (RedVSI) na kolumnie sygnalizacyjnej
10. Naciśnięcie przycisku bezpieczeństwa (E-Stop) powoduje natychmiastowe zatrzymanie linii. Jest to błąd i należy włączyć czerwoną lampę (RedVSI) na kolumnie sygnalizacyjnej
11. Jeżeli występuje błąd, to podświetlenie przycisku Reset powinno pulsować z częstotliwością 0,5Hz.
12. Usunięcie błędu jest możliwe poprzez potwierdzenie jego w wyniku naciśnięcia przycisku Reset
13. Jeżeli linia została uruchomiona (linia działa w trybie Auto lub Manual), to należy włączyć zieloną lampę (GreenVSI) na kolumnie sygnalizacyjnej
14. Jeżeli linia została uruchomiona (linia działa w trybie Auto lub Manual), to należy włączyć białą diodę LED (White) znajdującą się pomiędzy przyciskami Start i Stop
15. Jeżeli linia pracuje w trybie Manual, to należy dodatkowo włączyć pomarańczową lampę (YellowVSI) na kolumnie sygnalizacyjnej, która powinna pulsować z częstotliwością 1Hz.
16. Jeżeli linia pracuje w trybie Manual, to biała dioda LED znajdująca się pomiędzy przyciskami Start i Stop powinna świecić z jasnością 50%.
17. W trybie Auto przycisk od wyboru tego trybu powinien być podświetlony za pomocą AutoLight
18. W trybie Manual przycisk od wyboru tego trybu powinien być podświetlony za pomocą ManualLight
19. W trybie Manual transportery mogą być uruchomione w momencie przekręcenia potencjometru Direction
20. W trybie Manual kierunek ruchu transporterów jest wybierany za pomocą potencjometru Direction. Skrajna lewa pozycja potencjometru, to ruch transporterów w kierunku odbiornika palet R3 (kierunek Forward). Skrajna prawa pozycja potencjometru, to ruch transporterów w kierunku odbiornika palet R1 (kierunek Back). Ustawienie potencjometru w pozycji środkowej powoduje, że transportery zatrzymują się.
21. W trybie Auto linie nie może być uruchomiona, gdy jakikolwiek czujnik wykrywa obiekt
22. W trybie Auto przenośniki mogą transportować paletę tylko w kierunku odbiornika R3
23. W trybie Auto transporter T1 jest uruchamiany w momencie, gdy czujnik D1 wykrywa obiekt. Należy dobrać taki czas włączenia transportera, aby paleta mogła opuścić transporter
24. W trybie Auto transporter T2 jest uruchamiany w momencie, gdy czujnik D2 wykrywa obiekt. Należy dobrać taki czas włączenia transportera, aby paleta mogła opuścić transporter
25. W trybie Auto transporter T3 jest uruchamiany w momencie, gdy czujnik D3 wykrywa obiekt. Należy dobrać taki czas włączenia transportera, aby paleta mogła opuścić transporter
26. W trybie Auto paleta jest umieszczana na transporter w momencie, gdy czujnik D1 nie wykrywa żadnego obiektu
27. Zakończenie produkcji (dostępne tylko w trybie Auto) jest możliwe po naciśnięciu przycisku Finish.
28. W trybie Manual odbiorniki palet (R1 oraz R3) powinny być aktywne cały czas
29. W trybie Auto odbiornik R3 powinien być aktywny na czas 2 sekund od momentu pojawienia się zbocza narastającego na czujniku D4
30. Należy mierzyć czas pracy linii w każdym z dostępnych trybów pracy
31. Należy mierzyć czas pracy każdego z transporterów.
32. Jeżeli został osiągnięty czas pracy transporterów związany z kolejnym przeglądem, to pomarańczowa kolumna sygnalizacyjna (YellowVSI) powinna pulsować z częstotliwością 0,25Hz.
33. W trybie Auto należy mierzyć czas transportu pomiędzy czujnikami: a) D1 – D2 b) D2 – D3
34. W trybie Auto usunięcie palety z linii powoduje błąd
35. Należy zliczać liczbę włączeń każdego z trybów pracy
36. Należy zliczać liczbę wciśnięć przycisku bezpieczeństwa (E-Stop)
37. Należy zliczać liczbę transportowanych palet w trybie Auto oraz Manual

Ogólnie można powiedzieć, że linia będzie działać następująco:

Aby uruchomić całą symulację, należy wcisnąć przycisk PLAY znajdujący się na górze oprogramowania Factory IO. Jeżeli występuje jakiś błąd, to na kolumnie sygnalizacyjnej jest włączona czerwona lampa (RedVSI). Następnie należy wybrać tryb pracy za pomocą przycisku Auto lub Manual, które znajdują się na obiekcie w Factory IO. Po wybraniu trybu pracy linii następuje podświetlenie przycisku, który odpowiada za ten tryb. Na początek wybieramy tryb Auto. Uruchomienie trybu pracy polega na naciśnięciu przycisku Start, który jest fizycznie podłączony do sterownika S7-1200. Wówczas zostaje włączona zielona kolumna sygnalizacyjna (GreenVSI). Cykl tryb automatycznego zostaje uruchomiony.

W tym momencie podajnik palet (Emitter) zostaje uruchomiony i podaje pierwszą paletę na linię. Powoduje to ustawienie wyjścia czujnika D1 w stan wysoki. Dzięki temu transporter T1 zostaje uruchomiony w kierunku do odbiornika palet R3. Od wykrycia palety przez czujnik D1 transporter T1 jest uruchomiony na czas 7 sekund. Gdy paleta przemieści się i czujnik D1 nie wykrywa już żadnego obiektu (stan niski na wyjściu), wówczas podajnik umieszcza na linii kolejną paletę. Sytuacja powtarza się cały czas.

Gdy pierwsza paleta dojedzie do czujnika D2, wtedy uruchamia się transporter T2. Od wykrycia palety przez czujnik D2 transporter T2 jest uruchomiony na czas 10 sekund. Po dotarciu palety do czujnika D3 powoduje uruchomienie transportera T3. Od wykrycia palety przez czujnik D3 transporter T3 jest uruchomiony na czas 10 sekund.

Wykrycie palety przez czujnik D4 w trybie automatycznym powoduje uruchomienie odbiornika palet R3 na czas 2 sekund.

Tak wygląda cykl w trybie Auto. Aby zakończyć produkcję, to należy nacisnąć przycisk Finish. Od tej chwili palety nie są już podawane na linie. Stopniowo są wyłączane transportery od T1 do T3.

Linia dalej pracuje w trybie Auto, jednak palety już nie będą podawane na linię. Należy zatrzymać całą linię naciskając przycisk Stop. Wówczas wszystkie lampy na kolumnie sygnalizacyjnej zostaną wyłączone. Naciskamy ponownie przycisk Start. Produkcje zostaje uruchomiona, cykl się powtarza.

Naciśnięcie przycisku zatrzymania awaryjnego (E-Stop) następuje natychmiastowe zatrzymanie całej linii. Na kolumnie sygnalizacyjne zostaje włączona czerwona lampa, co jest optyczną informacją o błędzie. Teraz odciągamy przycisk bezpieczeństwa (tzw. grzybek). Podświetlenie przycisku Reset pulsuje, ponieważ jest wymagane potwierdzenie wystąpienia błędu. Po naciśnięciu przycisku Reset czerwona lampa zostaje wyłączona, jak również podświetlenia samego przycisku.

Ponieważ jeden z czujników wykrywa paletę, więc nie jest możliwe włączenie linii w trybie Auto. Należy zmienić tryb pracy linii na Manual poprzez naciśnięcie przycisku Manual. Wówczas ten przycisk zostanie podświetlony. Zgodnie z jednym z założeń projektowych potencjometr Direction powinien być ustawiony w położeniu środkowym. W innym przypadku nie będzie możliwe włączenie trybu Manual, ponieważ pojawi się błąd. Więc ustawiamy odpowiednio transporter i naciskamy przycisk Start. Na kolumnie sygnalizacyjnej zostaje włączona lampa zielona oraz lampa pomarańczowa (YellowVSI) pulsuje. W ten sposób jest sygnalizowany tryb Manual.

W trybie Manual uruchomienie transporterów w kierunku do odbiornika R3 polega na przekręcenie potencjometru w lewą skrają pozycje, natomiast uruchomienie transporterów w kierunku do odbiornika R1 polega na przekręceniu potencjometru w skraje prawe położenie.

Zmiana trybu pracy podczas uruchomionej linii powoduje błąd i zatrzymanie całej linii. Czerwona lampa na kolumnie sygnalizacyjne zostaje włączona. Ponownie należy nacisnąć przycisk Reset.

Uruchamiamy linię w trybie Auto. Podczas działania linii w tym trybie następuje cykliczne sprawdzanie, czy jakaś paleta nie została usunięta przez operatora z linii. Jeżeli tak się zdarzy, to linią zostaje zatrzymana, ponieważ taka sytuacja to błąd. Wykrycie takiego zdarzenia polega na pomiarze czasu pomiędzy kolejnymi paletami.

Obejrzyj wideo, aby mieć dokładny obraz tego, co zostanie zrobione. Tak będzie wyglądał efekt finalny

Teraz już wiesz dokładnie, co zrobimy w następnych odcinkach szkoły PLC.

Mam dla Ciebie jeszcze jedno zadanie, jako pracę domowa. Podsumowując

– napisać wymagania nie funkcjonalne (umieść koniecznie w komentarzu)

– opracować materiał związany z fazą analizy (modelowania) oraz fazą projektowanie. Zagadnienia zostały omówione w poprzednim wpisie. Przypomnij te informacje. W skrócie trzeba narysować schemat blokowy oraz algorytm działania tej linii na podstawie przedstawionych założeń projektowych.

Kurs wideo

Więcej na temat programowania w języku SCL znajdziesz w kursie Sterownik PLC w praktyce: