Włodzimierz Jankowski Ewolucja technologiczna w pracowniach mechatronicznych w Łódzkim Centrum Doskonalenia Nauczycieli i Kształcenia Praktycznego



Podobne dokumenty
Nowe stanowiska techniczno-dydaktyczne dla potrzeb edukacji mechatronicznej

Centrum Kształcenia Zawodowego i Ustawicznego w Poznaniu PRACOWNIE MECHATRONICZNE

Barbara Kapruziak Marek Szymański Edukacja mechatroniczna w Regionalnym Ośrodku Edukacji Mechatronicznej

BUDOWA I TESTOWANIE UKŁADÓW ELEKTROPNEUMATYKI

4. Sylwetka absolwenta

Optyczny czujnik zbliżeniowy Zestawy przekaźników elektrycznych Przekaźniki zwykłe Przekaźniki czasowe...

BUDOWA I TESTOWANIE UKŁADÓW PNEUMATYKI

przedmiot specjalnościowy przedmiot obowiązkowy polski szósty

Informacje ogólne. ABS ESP ASR Wspomaganie układu kierowniczego Aktywne zawieszenie Inteligentne światła Inteligentne wycieraczki

Technik mechanik. Zespół Szkół Nr 2 w Sanoku

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Załącznik nr 1. Zawód/ podmiot. Nazwa przedmiotu zakupu j. miary ilość. szt. 4

Szczegółowy opis laboratorium symulującego system produkcyjny

PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE

Wykaz ważniejszych symboli graficznych elementów pneumatycznych i elektropneumatycznych użytych w podręczniku 11

SYSTEMY MECHATRONICZNE W DYDAKTYCE I PRZEMYŚLE

Informacje ogólne. ABS ESP ASR Wspomaganie układu kierowniczego Aktywne zawieszenie Inteligentne światła Inteligentne wycieraczki

ZAPYTANIE OFERTOWE NR 37/POKL9.2/2015

ĆWICZENIE NR P-8 STANOWISKO BADANIA POZYCJONOWANIA PNEUMATYCZNEGO

MODELOWANIE I SYMULACJA UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH, HYDRAULICZNYCH I ELEKTRYCZNYCH za pomocą programu komputerowego AUTOMATION STUDIO

Technik Mechatronik. Kliknij, aby dodać tekst

PNEUMAX DIDACTIC automatyzacja w pneumatyce - system edukacyjny - pneumatyka i dydaktyka

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Opracował: Jan Front

ZESPÓŁ SZKÓŁ ELEKTRYCZNYCH NR

Załącznik Formularz cenowy na CZĘŚĆ I wyposażenie wraz z montażem i uruchomieniem pracowni automatyki i robotyki w Zespole Szkół Technicznych

Dydaktyczne stanowisko pneumatyki i elektropneumatyki SP 201

CZĘŚĆ nr 2. zestaw czujników zbliŝeniowych,

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: RME s Punkty ECTS: 12. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Urządzenia automatyki przemysłowej Kod przedmiotu

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Wonderware InTouch wspiera modułowy proces technologiczny na Politechnice Śląskiej w Gliwicach

Automatyka przemysłowa na wybranych obiektach. mgr inż. Artur Jurneczko PROCOM SYSTEM S.A., ul. Stargardzka 8a, Wrocław

EiT_S_I_RwM_EM Robotyka w medycynie Robotics in Medicine

Mechatronika. Mechatronika jest to nauka łącząca elementy trzech różnych obszarów wiedzy:

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Sterowniki programowalne w systemach sterowania urządzeń płynowych Programmable logic controller in control fluid systems

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

1. Podstawowe wiadomości Możliwości sprzętowe Połączenia elektryczne Elementy funkcjonalne programów...

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WOJEWÓDZKI KONKURS MECHATRONICZNY POD PATRONATEM UNIWERSYTETU WARMIŃSKO MAZURSKIEGO W OLSZTYNIE ORAZ KURATORIUM OŚWIATY W OLSZTYNIE REGULAMIN

Kinematyka manipulatora równoległego typu DELTA 106 Kinematyka manipulatora równoległego hexapod 110 Kinematyka robotów mobilnych 113

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

TECHNIK MECHATRONIK. Źródło:M.Olszewski-Urządzenia i systemy mechatroniczne

Pracownia Eksploatacji Urządzeń i Systemów Mechatronicznych

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ZAUTOMATYZUJ SIĘ. Automatyka Technika Napędowa Hydraulika Siłowa Pneumatyka

Systemy szkoleniowe i stanowiska dydaktyczne w oparciu o pneumatykę SMC

Załącznik nr 5. Opis przedmiotu zamówienia (Specyfikacja Techniczna)

ŁÓDZKIE CENTRUM DOSKONALENIA NAUCZYCIELI

Program praktyki. nauczycieli branży mechatronicznej

Laboratorium Sterowania Robotów Sprawozdanie

Automatyzacja wytwarzania - opis przedmiotu

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U. Urządzenia wykonawcze Actuators, design and function

Doskonalenie jakości edukacji zawodowej - współpraca i partnerstwo

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: EAR n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Opracowanie ćwiczenia laboratoryjnego dotyczącego wykorzystania sieci przemysłowej Profibus. DODATEK NR 4 Instrukcja laboratoryjna

ŁÓDZKIE CENTRUM DOSKONALENIA NAUCZYCIELI

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ŁÓDZKIE CENTRUM DOSKONALENIA NAUCZYCIELI

PROJEKTOWANIE UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH za pomocą programu komputerowego SMC-PneuDraw 2.8

BUDOWA PNEUMATYCZNEGO STEROWNIKA

WSTĘPNY PROGRAM STAŻU W RAMACH PROJEKTU Technologia ma przyszłość- staże dla absolwentów szkół techniczncych

Rok I, semestr I (zimowy)

Podstawy PLC. Programowalny sterownik logiczny PLC to mikroprocesorowy układ sterowania stosowany do automatyzacji procesów i urządzeń.

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Modułowy programowalny przekaźnik czasowy firmy Aniro.

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2015/16 t

MARTA ŻYŁKA 1, ZYGMUNT SZCZERBA 2, WOJCIECH ŻYŁKA 3

HARMONOGRAM EGZAMINÓW - rok akademicki 2015/ semestr zimowy. Kierunek ENERGETYKA - studia inżynierskie środa

JĘZYKI PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW

Projekt DOPOSAŻENIE PRACOWNI MECHATRONICZNEJ W ŁÓDZKIM CENTRUM DOSKONALENIA NAUCZYCIELI I KSZTAŁCENIA PRAKTYCZNEGO

RAMOWY PROGRAM PRAKTYKI ZAWODOWEJ PRAKTYKA II (inżynierska)

Wykład 9. Metody budowy schematu funkcjonalnego pneumatycznego układu przełączającego:

PROGRAMISTA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH

ŁÓDZKIE CENTRUM DOSKONALENIA NAUCZYCIELI

BADANIA PNEUMATYCZNEGO SIŁOWNIKA BEZTŁOCZYSKOWEGO

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 ZASADY OCENIANIA

Rok I, semestr I (zimowy)

SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY SEKCJA II: PRZEDMIOT ZAMÓWIENIA. Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy: zamówienia publicznego.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

MODELOWANIE I SYMULACJA UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH, HYDRAULICZNYCH I ELEKTRYCZNYCH za pomocą programu komputerowego AUTOSIM 200

Strategiczny program badań naukowych i prac rozwojowych Profilaktyka i leczenie chorób cywilizacyjnych STRATEGMED

Szybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: RAR s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

INSTYTUT NAUK TECHNICZNYCH PWSW w Przemyślu

Zastosowanie oprogramowania Proficy (ifix, Historian oraz Plant Applications) w laboratoryjnym stanowisku monitoringu systemów produkcyjnych in-line

Podstawy technik wytwarzania PTWII - projektowanie. Ćwiczenie 4. Instrukcja laboratoryjna

Technik Mechatronik. na podbudowie gimnazjum. Programowaine sterowników PLC

Automatyka i metrologia

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Podstawowe wiadomości

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

Transkrypt:

Włodzimierz Jankowski Ewolucja technologiczna w pracowniach mechatronicznych w Łódzkim Centrum Doskonalenia Nauczycieli i Kształcenia Praktycznego Początki przygody z mechatroniką na świecie sięgają roku 1969 kiedy to japońska firma Yaskawa Electric Corporation wprowadziła ten termin jako swoją nazwę handlową chronioną prawnie od roku 1971. Początkowo odwoływano się jedynie do rozwiązań w obszarze autofocusu w lustrzankach fotograficznych. W roku 1982 firma zrezygnowała z ochrony terminu, ponieważ okazało się, że zaczął on funkcjonować w znacznie szerszym obszarze znaczeniowym i funkcjonalnym niż pierwotnie zakładano. W Łódzkim Centrum Doskonalenia Nauczycieli i Kształcenia Praktycznego bardzo szybko zauważono, iż takie traktowanie techniki to nie tylko innowacja, ale również przyszłość. Okazało się, że przyszłość niezupełnie tak odległa. Traktowanie mechatroniki interdyscyplinarnie prowadzi w efekcie do osiągnięcia celów o wiele bardziej złożonych technicznie niż gdyby traktować te obszary rozdzielnie. Pierwszym krokiem było powstanie pierwszej pracowni mechatronicznej. Projekt jak na rok 1996 jak najbardziej wizjonerski i nowatorski. Było to wówczas pierwsze tego typu przedsięwzięcie w skali kraju. Sam termin mechatronika zupełnie niezrozumiały i tak samo odległy jak robot kojarzący się bardziej z bohaterem powieści science-fiction niż z fizycznym urządzeniem pracującym w przemyśle. Początkowo powstały cztery stanowiska zaopatrzone w aluminiowe płyty umożliwiające szybki, laboratoryjny montaż elementów. Umożliwiały budowę układów sterowania pneumatycznego i elektropneumatycznego. Przemysłowe elementy sterujące i wykonawcze zaopatrzono w podstawki z tworzywa sztucznego, ułatwiające zamocowanie na profilowanych płytach. Dopełnieniem było oprogramowanie FluidSim służące do projektowania układów sterowania i, co najważniejsze, posiadające symulator działania zaprojektowanego systemu. Narzędzie umożliwiało również dobieranie parametrów pracy elementów sterujących np. prędkości wysuwania się tłoczyska siłownika, ciśnienia panującego w układzie zasilania w powietrze czy masy, jaką tłok siłownika musi przesunąć lub podnieść. Obok obszaru pneumatyki pracownię wyposażono w dwa stanowiska technicznodydaktyczne do budowania układów hydraulicznych i elektrohydraulicznych. Czas pokazał, że hydraulika siłowa stanowi bardzo szeroki obszar działalności technicznej. Najbardziej widoczne są te rozwiązania, które możemy zobaczyć w dużych maszynach drogowych lub

rolniczych. Okazuje się jednak, że to tylko czubek góry lodowej tych zastosowań. Stosowane są bardzo często w sytuacjach, gdzie potrzebne są duże siły a stosowanie aktuatorów zasilanych pneumatycznie wiązałoby się z bardzo dużymi gabarytami takich rozwiązań. Wtedy na pomoc przychodzą moduły hydrostatyczne zaopatrzone w lokalny agregat hydrauliczny, odpowiedni element wykonawczy oraz moduł umożliwiający sterowanie za pomocą sieci przemysłowej. Oczywiście mechatronika to również cały obszar zastosowań elektroniki w procesach sterowania, kontroli i przesyłania danych, czyli różnego rodzaju sterowniki programowalne PLC. Od samego początku istnienia pracowni bardzo duże znaczenie przykładano do umiejętności programowania i użytkowania tego typu urządzeń. Pierwsze kroki w tym obszarze stawiano wykorzystując moduły Festo serii FPC. Dołączone środowisko programistyczne umożliwiało pracę w języku podobnym do współczesnego Pascala lub Ansii C. Nieco później pojawiły się sterowniki Logo! Firmy Siemens. Oprogramowanie LogoSoft posiadało jak na owe czasy bardzo intuicyjny interfejs oraz pozwalało na programowanie przy użyciu elementów blokowych podobnych do tych, jakie możemy spotkać na schematach urządzeń elektronicznych. Nie bez znaczenia był również fakt możliwości sprawdzenia poprawności działania układu przy pomocy wbudowanego modułu symulatora sygnałów wejściowych i możliwości śledzenia przepływu sygnałów w trakcie pracy systemu. Jako następny w pracowni pojawił się sterownik S7-200 firmy Siemens. Nowy element oferujący nowe możliwości. Interfejs programisty swoim wyglądem i strukturą funkcjonalną niewiele różni się od rozwiązań stosowanych obecnie. Użytkownik dostał narzędzie o dużych możliwościach: trzy języki programowania, możliwość stosowania podprogramów i przerwań, operacje logiczne na zmiennych, pierwsze narzędzia diagnostyczne, możliwość obserwowania on-line wykonywanych linii programu. Uruchomienie sterownika w trybie pracy krokowej wprowadziło zupełnie nowe podejście do testowania i analizowania pracy nowych układów. Rzecz jasna nie można mówić o programowaniu sterowników w oderwaniu od elementów wykonawczych. Istniejące stacje dydaktyczne wykorzystywane do budowania układów elektropneumatycznych zostały przebudowane i zmodyfikowane pod kątem dołączenia do nich sterowników programowalnych. Powstały nowe moduły zawierające sterowniki z możliwością zamocowana ich na profilowanych płytach stanowisk i dokonywania połączeń przy pomocy laboratoryjnych przewodów elektrycznych będących na wyposażeniu.

Stacje techniczno-dydaktyczne w pracowni podlegają ciągłym przeobrażeniom aby nadążyć za zmianami technologicznymi. Najlepiej widać to na przykładzie manipulatora kartezjańskiego oraz stacji MPS modelującej fragment przemysłowego procesu technologicznego. Manipulator składa się z trzech siłowników beztłoczyskowych. Początkowo zarządzany był za pomocą modułu FST 100 dostarczonego przez producenta - firmę Festo. Niedogodnością w użytkowaniu urządzenia był fakt, iż nie można było wyedytować kodu programu i dokonać jakichkolwiek zmian. Poza tym posiadał on tylko możliwość ręcznego sterowania i programowania poprzez wykonanie kolejnych ruchów siłownikami i zapamiętania stanu sygnałów czujników krańcowych siłowników osi X, Y i Z. Zastosowanie laboratoryjnego modułu ze sterownikiem S7-200 zupełnie zmieniło sposób pracy z urządzeniem i wprowadziło nowe możliwości w zakresie programowania obiektu. Kolejna modyfikacja to zastosowanie sterownika S7-300. Zwiększenie dostępnych wejść i wyjść, wprowadzenie do układu dodatkowych czujników oraz modułu analogowego w sterowniku zaowocowało nowymi możliwościami w zakresie programowania układu. Zamiana elementów sterujących i zwiększenie ilości czujników położenia zwiększyło ilość punktów, w których może zatrzymywać się chwytak manipulatora. Stosując odpowiednich rozmiarów szachownicę, bez problemu można zaprogramować partię warcabów. Drugą młodość technologiczną przeżyła wspomniana wcześniej stacja do modelowania fragmentu procesu technologicznego MPS. Zaprojektowana i zbudowana jako zestaw czterech modułów funkcjonalnych zarządzanych oddzielnymi sterownikami. Każdy z nich można zaprogramować oddzielnie i może on pracować samodzielnie. Do poprawnej pracy zespołu niezbędne jest przekazywanie sygnałów pomiędzy poszczególnymi sterownikami. Pierwotnie odbywało się to poprzez odpowiednie połączenia wykonane przewodami elektrycznymi na listwach przyłączeniowych. Takie rozwiązanie zastąpiono sterownikami S7-300 Siemensa pracującymi w sieci Profibus-DP, czyli dokładnie tak, jak odbywa się to w rozwiązaniach przemysłowych. Stworzono również pełną wizualizację pracy układu przy pomocy oprogramowania Wince, będącego pakietem narzędzi informatycznych typu SCADA opracowanego przez firmę Siemens. Kolejnym w pełni autorskim rozwiązaniem zaprojektowanym i wdrożonym w obszarze tego typu działań było stworzenie drugiej pracowni mechatronicznej. Powstała ona w wyniku obserwacji rynku pracy i stanowiła wyjście naprzeciw oczekiwaniom pracodawców, co do umiejętności absolwentów szkół ponadgimnazjalnych. Okazało się mianowicie, że młodzi ludzie zupełnie dobrze dają sobie radę z projektowaniem układów mechatronicznych na

ekranie monitora, natomiast nie potrafią budować swoich projektów z fizycznych elementów przemysłowych pozbawionych obudowy laboratoryjnej. Problemy pojawiały się na etapie planowania czynności oraz podczas korzystania z narzędzi i materiałów montażowych. Dlatego pojawiła się koncepcja utworzenia następnej pracowni przeznaczonej dla uczniów klas programowo najwyższych oraz dorosłych osób uczących się jako miejsca kształtowania umiejętności niezbędnych do samodzielnej pracy zawodowej w przemyśle. Utworzono dziesięć autorskich stanowisk zbudowanych z takich samych profili maszynowych, jakich używa się do budowy linii montażowych w przemyśle. Ażurowa konstrukcja stołów umożliwia budowanie przestrzennych konstrukcji, a blacha perforowana umożliwia montaż elektrycznych listew przyłączeniowych oraz listew grzebieniowych do chowania przewodów elektrycznych. Każde stanowisko posiada własny zespół przygotowania powietrza, przemysłowy zasilacz 24 V i komputer z pełnym zestawem oprogramowania. Dzięki takiej konstrukcji montaż czujników, elementów wykonawczych, sterowników PLC oraz budowanie nawet złożonych układów mechatronicznych nie stwarza większych trudności. Ofertę pracowni uzupełniono również o podstawowe zagadnienia dotyczące napędów elektrycznych, budowę i programowanie falowników małych mocy oraz budowanie układów mechatronicznych zawierających tego typu rozwiązania. Ostatnim etapem rozbudowywania bazy techniczno-dydaktycznej jest uruchomienie dalszych dwóch pracowni. Pierwsza z nich, to pracownia robotyki i napędów elektrycznych. Składa się z pięciu robotów przemysłowych Mitsubishi. Każde stanowisko wyposażone jest w panel dotykowy. Na kilkunastu komputerach przenośnych zainstalowano odpowiednie oprogramowanie do zarządzania urządzeniami. W oparciu o dodatkowy sterownik modułowy zbudowano sieć CCLink do zdalnej obsługi robotów przy pomocy przemysłowego panelu operatorskiego. Dwa stanowiska napędu elektrycznego z serwonapędami i sterownikami PLC uzupełnionymi o moduły szybkich liczników umożliwiają badanie i programowanie sterowania impulsowego. Druga pracownia zawiera laboratoryjną wersję przemysłowego, elastycznego systemu wytwarzania. Funkcjonalność urządzeń jest w pełni przemysłowa. Różnica polega na mniejszej masie elementów poddanych procesom. Linia produkcyjna składa się z dwóch obrabiarek CNC z uchwytami pneumatycznymi, obsługiwanych przez siedmioosiowego robota przemysłowego. Elementy po poddaniu ich operacji toczenia i frezowania przenoszone są do magazynu linii transportowo-montażowej. Dookoła transportera przenoszącego elementy zlokalizowane są stacje montażu i magazynowania. Każdy element systemu może być programowany oddzielnie lub pracować jako całość. Do zarządzania

produkcją wykorzystano dwie sieci przemysłowe: Profibus-DP i AS-I. Nad całością czuwa oprogramowanie SCADA oferujące wizualizację i pełną kontrolę.