PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL BUP 24/15

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G09B 25/02 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Mobilne stanowisko dydaktyczne do e-learningu programowania sterowników PLC (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 24/15 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/17 (72) Twórca(y) wynalazku: MARIUSZ GRZEGORZ SICZEK, Groszowice, PL JACEK ADAM WOJUTYŃSKI, Radom, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest mobilne stanowisko dydaktyczne, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników. Znane jest stanowisko dydaktyczne do symulacji drgań turbozespołów parowych oraz rejestracji tych drgań PL zawierające układ napędowy oraz układ łożysk w jakich zamocowana jest pośrednio poprzez gumowe pierścienie badana turbina. Łańcuch kinematyczny urządzenia zamontowany jest do sztywnej, pionowej ramy montowanej do podłoża, na przykład ściany lub sadowionej na podporze w pozycji pionowej. Znane jest urządzenie dydaktyczne do pokazów i pomiarów własności fizycznych światłowodów według wzoru użytkowego PL (Y1) z laserowymi źródłami światła, fotorezystorami i wzmacniaczami pomiarowymi, w którym na płaskim blacie zamontowane są elementy optyczne i źródło światła. Układ elementów optycznych może być zmieniany w zależności od tego jakie zjawisko optyczne ma zostać zaprezentowane. Znane jest stanowisko dydaktyczno-badawcze do nauczania ergonomii w budowie maszyn PL , w którym zastosowano fotel, monitor oraz elementy sterujące do zadawania funkcji. Fotel osłonięty jest harmonijkową osłoną pozwalającą stworzyć wrażenie odizolowania stanowiska od otoczenia. Znane jest stanowisko komputerowe PL ujawniające konstrukcję stanowiska komputerowego składającego się ze stelaża połączonego z poziomymi ramionami i wyposażonego w pulpit roboczy, pulpit pomocniczy wysuwany do przodu, pulpit poprzeczny wysuwany na boki oraz półki, charakteryzuje się tym, że stelaż stanowią dwie pary podpór pionowych połączonych nierozłącznie z dwoma poziomymi ramionami łączącymi i dwoma poziomymi ramionami dolnymi. Poziome ramiona łączące są zakryte przymocowanym do niego pulpitem roboczym i połączone przez wsunięcie z wyprofilowanymi ramionami. Znane są także różnorakie symulatory, na przykład lotnicze lub kolejowe, w których do ramy wsporczej lub powierzchni roboczej blatu stołu montowane są elementy wyposażenia kokpitu samolotu lub kabiny pociągu. Montaż elementów nie jest przypadkowy i odpowiada rzeczywistemu ro z- mieszczeniu urządzeń w kokpicie lub kabinie. Z uwagi na zwykle duże gabaryty urządzenia te nie są mobilne. Znane są także symulatory wirtualne, w których do powierzchni blatu roboczego montowane są monitory oraz podstawowe urządzenia sterujące, na przykład kierownice, wolanty lub drążki sterowe. Pewnego rodzaju uniwersalność takich stanowisk pozwala na ich mobilność, jednak wirtualny świat prezentowany na monitorze nie pozwala na wyuczenie wszystkich zachowań oraz odruchów jakie powstają w interakcji z rzeczywistym, dotykalnym urządzeniem. Znane stanowiska dydaktyczne z uwagi na poziom skomplikowania konstrukcji lub gabaryty nie są mobilne, co ogranicza możliwości kształcenia obsługujących je osób. Z kolei stanowiska mobilne są stanowiskami wirtualnymi, które nie oddają w pełni warunków pracy układów mechanicznych, na przykład bezwładności elementów ruchomych. Dlatego celowym było opracowanie konstrukcji mobilnego stanowiska dydaktycznego, zwłaszcza mobilnego stanowiska dydaktycznego, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników PLC, jakie przy jednoczesnej mobilności i możliwie małych gabarytach, pozwalałby na montaż możliwie szerokiego spektrum podzespołów do różnorodnej symulacji, zwłaszcza do symulacji poprawności wykonanego oprogramowania sterowników PLC. Mobilne stanowisko dydaktyczne, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku, zawiera stelaż wykonany korzystnie z aluminiowych profili zamkniętych, zawiera wyposażoną w korzystnie blokowane co najmniej dwa koła, podstawę z zamocowanym do niej blatem, do której trwale i nierozłącznie zamocowany jest pionowy profil wsporczy ramy płyty czołowej do którego zamocowane są trwale i nierozłącznie profile wsporcze blatu przedniego oraz blatu tylnego, a na powierzchniach roboczych blatu przedniego, blatu tylnego oraz płyty czołowej zamontowane są elementy wyposażenia dydaktycznego wraz z modelem fizycznym, przyłączone do serwera z jakim współpracuje co najmniej jedna kamera CCD. Do płyty czołowej, z jej przodu i z tyłu przymocowane są trwale i nierozłącznie znormalizowane szyny nośne TS35 do jakich mocowane są sterownik PL Cu użytkownika, pulpit operatora HMI oraz zasilacze, złączki elektryczne, przekaźniki, styczniki, wyspy zaworowe, mierniki, regulatory, a także urządzenia montowane za pomocą adapterów. Przy czym szyny zamocowane do tylnej powierzchni

3 PL B1 3 płyty czołowej są przystosowane do zamocowania sterownika PLCz zabezpieczenia, zasilacza, filtra EMC, a także korzystnie układów przygotowania i transportu sprężonego powietrza. Na powierzchni blatu przedniego zamocowany jest model fizyczny, którego krytyczne węzły połączone są z serwerem pomiarowym sensorami. Sensory poprzez układ separacji galwanicznej są podłączone do sterownika użytkownika PLCu i sterownika zabezpieczeń PLCz, a sterownik użytkownika PLCu sterownik zabezpieczeń PLCz poprzez układ separacji galwanicznej połączone są dodatkowo z aktuatorami modelu fizycznego. Użytkownik stanowiska dydaktycznego do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku nie ma dostępu do sterownika zabezpieczeń PLCz oraz nie jest zorientowany o istnieniu zabezpieczeń w postaci układów separacji galwanicznej. Poprzez kamery CCD programujący obserwuje sterownik użytkownika PLCu, pulpit operatora HMI, a także model fizyczny z sensorami i aktuatorami. Stanowisko dydaktyczne do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku pozwala na zastosowanie po stronie użytkownika sterowników PLC oraz pulpitów operatora HMI różnych producentów, bez konieczności wymiany sterownika zabezpieczeń PL Cz Powierzchnia blatu przedniego oraz płyty czołowej obserwowana jest przez co najmniej jedną kamerę CCD podłączoną do serwera pomiarowego przyłączonego do sieci Internet. Korzystnie, gdy wsporcza rama płyty czołowej, blatu przedniego oraz blatu tylnego połączona jest z podstawą dodatkowymi wspornikami. Korzystnie, gdy blaty przedni i tylny zlokalizowane są na jednej wysokości. Korzystnie, gdy blat przedni wyposażony jest w składany pulpit. Korzystnie, gdy blat dolny, blat przedni i blat tylny wytworzone są tak, że na ich powierzchni występują znormalizowane gniazda do montażu wyposażenia dydaktycznego, przy czym blat przedni przystosowany jest do zamocowania modelu fizycznego odpowiadającego rzeczywistemu procesowi którego dotyczy symulowany proces. Korzystnie, gdy co najmniej blat dolny wytworzony jest jako w pełni ażurowy. Płyta czołowa wykonana jest korzystnie z metalu i zorientowana jest pionowo względem podłoża. Wspornik wzmacniający blat przedni zamocowany jest ukośnie pomiędzy ramą wsporczą blatu a pionowym profilem ramy wsporczej do którego zamocowana jest płyta czołowa. Korzystnie, gdy wspornik zlokalizowany jest poniżej płaszczyzny roboczej blatów przedniego i tylnego. W płycie czołowej są wykonane otwory na przepusty kablowe, do wyłącznika bezpieczeństwa oraz przepusty do zamocowania np. manometrów. Korzystnie, gdy blat tylni wyposażony jest w gniazda oraz złącza do zamontowania urządzeń pomocniczych np. generatora próżni, pomp lub komputera przemysłowego. Blat dolny stanowi korzystnie posadowienie urządzeń o znacznej masie, zwłaszcza sprężarki pneumatycznej, zasilacza hydraulicznego, zbiornika z płynami, agregatu prądotwórczego lub specjalizowanych zasilaczy. Mobilne stanowisko dydaktyczne, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników PLC przedstawiono na fig 1, natomiast fig. 2 przedstawia schemat stanowiska według wynalazku. P r z y k ł a d I Mobilne stanowisko dydaktyczne, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku wykonane jest z aluminiowych profili zamkniętych i zawiera wyposażoną w blokowane koła 2 podstawę 1 z zamocowanym do niej blatem 3, do podstawy 1 trwale i nierozłącznie zamocowany jest pionowy profil wsporczy ramy płyty czołowej 4, do którego zamocowane są trwale i nierozłącznie profile wsporcze blatu przedniego 5 oraz blatu tylnego 7. Wsporcza rama płyty czołowej 4, blatu przedniego 5 oraz blatu tylnego 7 połączona jest z podstawą 1 dodatkowymi wspornikami 8 i 9. Blaty przedni 5 i tylny 7 zlokalizowane są na jednej wysokości, a blat przedni wyposażony jest w składany pulpit 6. Płyta czołowa 4 wykonana jest z metalu i zorientowana jest pionowo względem podłoża. Do płyty czołowej 4, z jej przodu i z tyłu przymocowane są trwale i nierozłącznie znormalizowane szyny nośne TS35 do zamocowania sterownika PLCu użytkownika, pulpitu operatora HMI oraz zasilaczy, złączek elektrycznych, przekaźników, styczników, wysp zaworowych, mierników, regulatorów a także urządzeń montowanych za pomocą adapterów. Przy czym szyny zamocowane do tylnej powierzchni płyty czołowej 4 są przystosowane są do zamocowania sterownika PLCz zabezpieczenia, zasilacza, filtra EMC, a także korzystnie układów przygotowania i transportu sprężonego powietrza.

4 4 PL B1 Na powierzchni blatu przedniego zamocowany jest model fizyczny, którego krytyczne węzły połączone są z serwerem pomiarowym sensorami. Sensory poprzez układ separacji galwanicznej 22 i 23 są podłączone do sterownika użytkownika PLCu 16 i sterownika zabezpieczeń PLCz 17, a sterownik użytkownika PLCu 16 sterownik zabezpieczeń PLCz 17 poprzez układ separacji galwanicznej 22 i 23 połączone są dodatkowo z sensorami 19 i aktuatorami 20 modelu fizycznego 18. Użytkownik stanowiska dydaktycznego do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku nie ma dostępu do sterownika zabezpieczeń PLCz 17 oraz nie jest zorientowany o istnieniu zabezpieczeń w postaci układów separacji galwanicznej. Poprzez kamery CCD 15 programujący obserwuje sterownik użytkownika PLCu 1, pulpit operatora HMI 21, a także model fizyczny 18 z sensorami 19 i aktuatorami 20. Stanowisko dydaktyczne do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku pozwala na zastosowanie po stronie użytkownika sterowników PLC oraz pulpitów operatora HMI różnych producentów, bez konieczności wymiany sterownika zabezpieczeń PLCz. Wspornik 8 wzmacniający blat przedni 5 zamocowany jest ukośnie pomiędzy ramą wsporczą blatu 5 a pionowym profilem ramy wsporczej do którego zamocowana jest płyta czołowa 4 poniżej płaszczyzny roboczej blatów przedniego 5 i tylnego 7. W płycie czołowej są wykonane otwory na przepusty kablowe 10, do wyłącznika bezpieczeństwa oraz przepusty do zamocowania aparatury pomiarowej np. manometrów. Blat tylni 7 wyposażony jest w gniazda oraz złącza do zamontowania urządzeń pomocniczych np. generatora próżni i/lub komputera przemysłowego. Blat dolny 3 stanowi posadowienie urządzeń o znacznej masie w szczególności dla urządzeń wybranych spośród: sprężarki pneumatycznej, zasilacza hydraulicznego, zbiornika z płynami, agregatu prądotwórczego lub specjalizowanych zasilaczy. P r z y k ł a d II Mobilne stanowisko dydaktyczne, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku wykonane jest z aluminiowych profili zamkniętych i zawiera wyposażoną w blokowane koła 2 podstawę 1 z zamocowanym do niej blatem 3, do podstawy 1 trwale i nierozłącznie zamocowany jest pionowy profil wsporczy ramy płyty czołowej 4, do którego zamocowane są trwale i nierozłącznie profile wsporcze blatu przedniego 5 oraz blatu tylnego 7. Wsporcza rama płyty czołowej 4, blatu prze d- niego 5 oraz blatu tylnego 7 połączona jest z podstawą 1 dodatkowymi wspornikami (8 i 9). Blaty przedni 5 i tylny 7 zlokalizowane są na różnych wysokościach, a blat przedni wyposażony jest w składany pulpit 6. Blat dolny 3, blat przedni 5 i blat tylny 7 wytworzone są tak, że do ich powierzchni montuje się elementy wyposażenia dydaktycznego, przy czym blat przedni przystosowany jest do zamocowania modelu fizycznego odpowiadającego rzeczywistemu procesowi, którego dotyczy symulowany proces, a blat dolny 3 wytworzony jest jako w pełni ażurowy. Płyta czołowa 4 wykonana jest z metalu i zorientowana jest pionowo względem podłoża. Do płyty czołowej 4, z jej przodu i z tyłu przymocowane są trwale i nierozłącznie znormalizowane szyny nośne TS35 do zamocowania sterownika PLCu użytkownika, pulpitu operatora HMI oraz zasilaczy, złączek elektrycznych, przekaźników, styczników, wysp zaworowych, mierników, regulatorów, a także urządzeń montowanych za pomocą adapterów. Przy czym szyny zamocowane do tylnej powierzchni płyty czołowej 4 są przystosowane do zamocowania sterownika PLCz 17 zabezpieczenia, zasilacza, filtra EMC, a także korzystnie układów przygotowania i transportu sprężonego powietrza. Na powierzchni blatu przedniego zamocowany jest model fizyczny, którego krytyczne węzły połączone są z serwerem pomiarowym sensorami. Sensory poprzez układ separacji galwanicznej są podłączone do sterownika użytkownika PLCu 16 i sterownika zabezpieczeń PLCz 17, a sterownik użytkownika PLCu 16 oraz sterownik zabezpieczeń PLCz 17 poprzez układ separacji galwanicznej połączone są dodatkowo z sensorami i aktuatorami modelu fizycznego. Użytkownik stanowiska dydaktycznego do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku nie ma dostępu do sterownika zabezpieczeń PLCz 17 oraz nie jest zorientowany o istnieniu zabezpieczeń w postaci układów separacji galwanicznej. Poprzez kamery CCD 15 programujący obserwuje sterownik użytkownika PLCu 16, pulpit operatora HMI, a także model fizyczny 18 z sensorami 19 i aktuatorami 20.

5 PL B1 5 Stanowisko dydaktyczne do e-learningu programowania sterowników PLC według wynalazku pozwala na zastosowanie po stronie użytkownika sterowników PLC oraz pulpitów operatora HMI różnych producentów, bez konieczności wymiany sterownika zabezpieczeń PLCz 17. Wspornik 8 wzmacniający blat przedni 5 zamocowany jest ukośnie pomiędzy ramą wsporczą blatu 5 a pionowym profilem ramy wsporczej, do którego zamocowana jest płyta czołowa 4 powyżej płaszczyzny roboczej blatów przedniego 5 i tylnego 7. W płycie czołowej są wykonane otwory na przepusty kablowe 10, do wyłącznika bezpieczeństwa i sterowników PLC oraz przepusty do zamocowania aparatury pomiarowej np. manometrów. Blat tylni 7 wyposażony jest w gniazda oraz złącza do zamontowania urządzeń pomocniczych np. generatora próżni. Blat dolny 3 stanowi posadowienie urządzeń o znacznej masie w szczególności sprężarki pneumatycznej, zasilacza hydraulicznego, zbiornika z płynami, agregatu prądotwórczego lub specjalizowanych zasilaczy. Zastrzeżenia patentowe 1. Mobilne stanowisko dydaktyczne, zwłaszcza do e-learningu programowania sterowników PLC zawierające stelaż, znamienne tym, że stelaż zawiera wyposażoną w koła (2) podstawę (1) z zamocowanym do niej blatem (3), do której trwale i nierozłącznie zamocowany jest pionowy profil wsporczy ramy płyty czołowej (4), do którego zamocowane są trwale i nierozłącznie profile wsporcze blatu przedniego (5) oraz blatu tylnego (7), a na powierzchniach roboczych blatu przedniego (5), blatu tylnego (7) oraz płyty czołowej zamontowane są elementy wyposażenia dydaktycznego, w tym model fizyczny (18), przyłączone do skomunikowanego z siecią internet serwera (13) z jakim współpracuje co najmniej jedna kamera CCD (15). 2. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że do płyty czołowej (4), z jej przodu i z tyłu przymocowane są trwale i nierozłącznie znormalizowane szyny nośne (14) TS35 do jakich mocowane są sterownik PLCu użytkownika (16), pulpit operatora HMI (21) oraz zasilacze, złączki elektryczne, przekaźniki, styczniki, wyspy zaworowe, mierniki, regulatory a także urządzenia montowane za pomocą adapterów. 3. Stanowisko według zastrz. 2, znamienne tym, że szyny zamocowane do tylnej powierzchni płyty czołowej (4) są przystosowane do zamocowania sterownika PLCz zabezpieczenia (17), zasilacza, filtra EMC, a także korzystnie układów przygotowania i transportu sprężonego powietrza. 4. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że na powierzchni blatu przedniego (5) zamocowany jest model fizyczny (18), którego krytyczne węzły połączone są z serwerem pomiarowym (13) sensorami przyłączonymi poprzez układ separacji galwanicznej podłączone do sterownika użytkownika PLCu i sterownika zabezpieczeń PLCz, a sterownik użytkownika PLCu sterownik zabezpieczeń PLCz poprzez układ separacji galwanicznej połączone są dodatkowo z aktuatorami modelu fizycznego. 5. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że sterownik użytkownika PLCu (16), pulpit operatora HMI (21), a także model fizyczny (18) z sensorami (19) i aktuatorami (20) znajdują się w polu widzenia kamery CCD (15). 6. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że elementy wyposażenia dydaktycznego umieszczone na blacie przednim (5) i tylnym (7) podparte są łącznie z blatami dodatkowymi wspornikami (8) i (9). 7. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienne tym, że blat przedni (5) i tylny (7) do jakich zamontowane jest wyposażenie dydaktyczne znajdują się na jednej wysokości. 8. Stanowisko według 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że blat przedni wyposażony jest w składany pulpit (6). 9. Stanowisko według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienne tym, że blat dolny (3), blat przedni (5) i blat tylny (7) wytworzone są tak, że na ich powierzchni występują znormalizowane gniazda do montażu wyposażenia dydaktycznego, przy czym blat przedni przystosowany jest do zamocowania modelu fizycznego odpowiadającego rzeczywistemu procesowi, którego dotyczy symulowany proces, w płycie czołowej są wykonane otwory na przepusty kablowe (10),

6 6 PL B1 do wyłącznika bezpieczeństwa oraz przepusty do zamocowania np. manometrów i oprzyrządowania kontrolnego, a blat tylni (7) wyposażony jest w gniazda oraz złącza do zamontowania urządzeń pomocniczych w szczególności generatora próżni, pomp lub komputera przemysłowego. 10. Stanowisko według zastrz. 6 albo 7, albo 8, albo 9, znamienne tym, że blat dolny (3) wytworzony jest jako w pełni ażurowy i stanowi posadowienie urządzeń o znacznej masie, zwłaszcza sprężarki pneumatycznej, zasilacza hydraulicznego, zbiornika z płynami, agregatu prądotwórczego lub specjalizowanych zasilaczy, a płyta czołowa (4) wykonana jest z metalu i zorientowana jest pionowo względem podłoża. Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)