ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 1

VJEŽBA 7: AUTOMATIZACIJA PROCESA SORTIRANJA PROIZVODA PRIMJENOM

PNEMUMATSKE SORTIRKE I PLC-A I. Cilj vježbe: Upoznati se sa osnovnim timer naredbama programskog jezika STEP 7. II. Opis vježbe: Maketa automatske pneumatske sortirke prikaz je procesa realnog postrojenja za sortiranje metalnih/nemetalnih

proizvoda, slika 1. i slika 2. Maketa pomoću pneumatskih cilindara upravlja sa aktuatorima (pneumatski aktuatori) potrebnim za obavljanje procesa. Pomoću tipkala „Start“ proces sortiranja se pokreće, dok sa prekidačem „Stop“ obavlja se bezuvjetno zaustavljanje procesa sortiranja. Pokretanje i zaustavljanje procesa se obavlja programski dok je postupak procesa sortiranja slijedeći:

- Fotoćelija FC detektira da li u prihvatnom lijevku ima proizvoda spremnih za sortiranje (plave/metalne i bijele/nemetalne kuglice).

- Prvi pneumatski aktuator (PA1) služi za prihvat proizvoda i puštanje u proces sortiranja na način da zahvati proizvod koji je slijedeći u nizu za proces sortiranja i tek kad završi prethodni proces zahvaćeni proizvod pušta u proces.

- Drugi pneumatski aktuator (PA2) obavlja funkciju „zadržavanja“ proizvoda ispred induktivnog detektora metala/nemetala zbog tromosti induktivnog detektora u procesu detekcije.

- Treći pneumatski aktuator (PA3) obavlja funkciju sortiranja proizvoda usmjeravajući proizvod ka spremniku za metalne ili nemetalne proizvode.

- Cijeli proces se ponavlja ciklički za svaki od proizvoda prisutnih u ljevku za proizvode. U slučaju nestanka proizvoda u prihvatnom lijevku proces se zaustavlja sve do ponovnog pojavljivanja istog.

- Slikoviti prikaz tijeka podoperacija porcesa dan je tablicom 1. III. Priprema za vježbu: Pripreme za vježbu pregledavaju se na početku laboratorijskih vježbi, svakog studenta ponaosob i uvijet su prisustvovanju na vježbi. U sklopu priprema za ovu laboratorijsku vježbu treba pripremiti i napisati prijedlog programa za PLC (u FBD ili STL formi) kojim se rješava/ju sljedeći zadatak/zadaci: Zadatak 1. Tipkalom „Start„ pokrenuti proces sortiranja proizvoda. Bezuvijetno zaustavljanje proizvoda

omogućiti pritiskom prekidača „Stop“. Da bi se proces sortiranja mogao pokrenuti osim pritiska na tipkalo Start, prekidač Stop mora biti isključen („0“). Pneumatski aktuator 1, PA1, u položaju „1“ (izvučen klip pneumatskog cilindra) obavlja prihvat proizvoda. Nakon što je prethodni proizvod završio sa sortiranjem, PA1 uvlači klip cilindara i prihvaćeni proizvod „pada“ ispred induktivnog metal detektora ID. Ispred metal detektora, zbog slobodnog pada proizvoda i efekta odskakivanja, proizvod treba zadržati određeno vrijeme (0.5-1s). Proizvod se zadržava pomoću pneumatskog aktuatora 2, PA2, na način da se izvuče klip pneumatskog cilindra 2 (PA2=“1“). Nakon isteka vremena zadržavanja treba propustiti proizvod dalje u proces tako da se uvuče klip pneumatskog cilindra 2 (PA2=“0“). Ovisno o rezultatu detekcije metal detektora, ID, otvoriti ili zatvoriti put sortiranja pneumatskim aktuatorom 3, PA3. Time je završen jedan ciklus sortiranja (sortiranje jednog proizvoda). Omogućiti cikličko sortiranje proizvoda na način; kada završi ciklus sortiranja jednog proizvoda i kada fotoćelija detektira prisutnost još proizvoda za sortiranje tada treba nastaviti sortiranje sa novim proizvodom. U slučaju da ciklus sortiranja završi a fotoćelija ne detektira novi proizvod za sortiranje, tada završiti proces sortiranja sve do nove pojave proizvoda ispred fotoćelije. Budući da pneumatski aktuatori obavljaju fizičku radnju pomaka, pokretanja, itd., za ispravan rad aktuatora treba predvidjeti da promjena stanja aktuatora od uključenja (izvlačenenje klipa) do isključenja (uvlačenje klipa) i obratno, traje određeno vrijeme. To vrijeme varira ovisno o opterećenju pneumatskog klipa (teretu kojeg pokreće) i tlaku stlačenog pogonskog zraka, te za operaciju uvlačenja i izvlačenja klipa uzeti minimalno 2s po operaciji (ukupno 4s za uvalčenje i izvlačenje klipa).

Priprema se piše vlastoručno (ne računalno) te mora biti uredno pisana i organizirana ili, u suprotnom će se smatrati kao da priprema nije niti napisana!

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 2

IV. Rad na vježbi: 1. Pokrenuti SIMATIC Manager i kreirati novi projekt pod nazivom „EALV07_2010“. 2. Novostvoreni projekt prilagoditi kofiguraciji/ustrojstvu PLC-a za zadani proces upravljanja. Odnosno podesiti

postavke HW konfiguracije PLC-a! 3. Otvoriti tablicu simbola (Symbol Table) te svim varijablama (digitalnim ulazima i izlazima) korištenim u programu

dodijeliti odgovarajuća simbolička imena prema Tab. 1. 4. Programirati programski blok OB1 tako da PLC obavlja zadatke specificirane pod točkom III. 5. Ispitati ispravnost programa pomoću simulacijskog alata S7-PLCSIM. 6. Uključiti PLC. 7. Resetirati memoriju CPU. 8. Učitati program i konfiguraciju PLC-a u memoriju CPU. 9. Pokrenuti PLC i ispitati ispravnost programa. 10. Otvoriti ONLINE prozor u SIMATIC Manageru i pratiti promjene stanja varijabli tokom rada PLC-a. 11. Ukoliko program ne obavlja zadanu mu funkciju tada krenuti ponovo na točku 4. V. Zaključak i izvještaj: Nakon obavljenih laboratorijskih vježbi student je dužan izraditi izvještaj sa prethodno obavljenih vježbi. Izvještaj se predaje na slijedećim laboratorijskim vježbama ili prema dogovoru sa voditeljem vježbi. Izvještaj mora biti uredan i organiziran te računalno pisan (osim pripreme, koja se u vlastoručno pisanoj formi prilaže cijelokupnom izvještaju) te treba sadržavati slijedeće cijeline:

1. NASLOVNICA - sadržava jasno vidljiv naziv vježbe, osnovne podatke o studentu (uključujuči i broj indeksa), nadnevak održavanja vježbe i pisanja izvještaja te rubriku o voditelju vježbe i ocjeni vježbe (vidi VI. Dodaci).

2. UVOD - kratki opis vježbe i zadataka koji se trebaju obaviti definirani ovom vježbom. 3. PRIPREMA - pripremu čine prijedlozi rješenja zadataka zadanih u vježbi i napravljenih

samostalnim radom koji prethodi izvršenju same vježbe. Pripreme obuhvaćaju prijedloge programskih rješenja zadataka u FBD ili STL formi i pregledavaju se na početku lab. vježbi!

4. RAD NA VJEŽBI - obuhvaća postupak implementacije prijedloga programskih rješenja napravljenih u sklopu priprema za vježbu i ispravljanje njihovih pogrešaka u funkciji ostvarenja potpune funkcionalnosti zadanih zadataka. Tijekom rada na vježbi student je dužan voditi zabilješke i zapažanja tijekom rada na vježbi a vezanih za tijek implementacije programskih rješenja i i spravka njihovih pogrešaka vezanih kako za programski tako i za sklopovski dio. Rad na vježbi obuhvaća i potpuni prikaz potpunog i funkcionalnog programskog rješenja zadataka zadanih točkom III.

5. ZAKLJUČAK - Zaključak obuhvaća kratki osvrt na odrađenu laboratorijsku vježbu. U

zaključku se navode zapažanja u tijeku rada na vježbi a vezanih za pojavu i postupke rješavanja problematike koja se javila tijekom izrade vježbe. Isto tako u zaključku treba prikazati i kritičko mišljenje u smislu mogućnosti implementacije drugih/drugačijih rješenja u funkciji poboljšanja postupka rješavanja zadanih zadataka.

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 3

VI. Dodaci vježbi:

Lista simbola (realne fizičke adrese za upravljanje stvarnim procesom)

OPERAND SIMBOL KOMENTAR

I124.0 Start Tipkalo za pokretanje procesa sortiranja „1“ – pokreni proces sortiranja „0“ – ne čini ništa

I124.1 Stop Prekidač za bezuvjetno zaustavljanje procesa sotiranja „1“ – bezuvjetno zaustavi proces (proces sortiranja onemogućen) „0“ – normalni režim rada (proces sortiranja omogućen)

I124.3 FC Fotoćelija prisutnosti proizvoda koji je spreman za proces sortiranja „1“ – proizvod prisutan ispred fotoćelije „0“ – proizvod nije prisutan ispred fotoćelije

I124.2 ID Induktivni detektor prisutnosti metala „1“ – detektiran metalni proizvod „0“ – proizvoda nema ili je nemetalan

Q124.0 PA1 Relej koji upravlja otvorenošću/zatvorenošću aktuatora/cilindra 1. „1“ – klip cilindra izvučen – prihvat proizvoda „0“ – klip cilindra uvučen – puštanje proizvoda u proces sortiranja

Q124.1 PA2

Relej koji upravlja otvorenošću/zatvorenošću aktuatora/cilindra 2. „1“ – klip cilindra izvučen – zadržavanje proizvoda ispred induktivnog senzora „0“ – klip cilindra uvučen – puštanje proizvoda prema klipu za selektiranje proizvoda

Q124.2 PA3 Relej koji upravlja otvorenošću/zatvorenošću aktuatora/cilindra 3. „1“ – klip cilindra izvučen – selekcija nemetalnih proizvoda „0“ – klip cilindra uvučen - selekcija metalnih proizvoda

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 4

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

Fotoćelija za detekcijuprisutnosti proizvoda

slijedećeg u nizu za sortiranje

Induktivni davač za detekcijumetalnog/nemetalnog proizvoda

Pneumatski aktuator zazahvat i ispuštanjeproizvoda u proces

sortiranja

Pneumatski aktuator zapridržavanje proizvoda

u operaciji detekcijemetala/nemetala

Pneumatski aktuator zausmjeravanje proizvodaka spremniku za metalne

i nemetalne proizvode

Metalni proizvodi Nemetalni proizvodi

Spremnik zametalne

proizvode

Spremnik za nemetalne proizvode

Pneumatskiaktuator

PA1

Pneumatskiaktuator

PA2

Pneumatskiaktuator

PA3

FotoćelijaFC

Induktivnidavač

ID

Start

Stop

MetalNemetal

Ljevak za proizvode

Slika 1. Funkcionalni prikaz pneumatske sortirke Slika 2. Postrojenje automatske pneumatske sortirke

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 5

Tablica 1. Slijed operacija procesa sortiranja metalnih/nemetalnih proizvoda

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

Priprema i detekcija kuglice

Zahvat kuglice i detekcija slijedeće

Otpuštanje kuglice Odskakivanje i

smirivanje kuglice

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

Detekcija i otpuštanje

Sortiranje nemetalne

kuglice

Zahvat metalne

kuglice i detekcija slijedeće

Otpuštanje kuglice

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 6

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

Odskakivanje i smirivanje

Detekcija metalne kuglice

Otpuštanje kuglice Sortiranje metalne

kuglice

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

FC

PA1

PA2

PA3

ID

"0"

"1"

Priprema nemetalne kuglice

Zahvat kuglice bez detekcije slijedeće

Zahvat kuglice sa detekcijom slijedeće

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 7

VII. Preporučeni progrmski elementi za izradu vježbe: Tijekom izrade programskog rješenja za potrebe generiranja vremenskih intervala, vremenskih zadrški itd. preporučeno je korititi TIMER programske elemente.

1. S_PULSE - pulsni timer: Timer se aktiviran rastućim bridom aktivacijskog signala. Aktivacijski signal mora trajati najmanje onoliko vremena koliko je zadano vremenskim intervalom timera. U suprotnom izlazni signal će trajati onoliko dugo koliko traje aktivacijski signal a da to nije duže od zadanog vremenskog intervala. Pogledajte sliku 3. i aktivacijski signal „RLO at S input“, deaktivacijski, reset, signal „RLO at R input“ te izlazni signal, izlaz timera, Q, „Scan for 1“.

Slika 3. Vremenski odnos aktivacijskog, dektivacijskog

i izlaznog signala za S_PULSE timer.

Slika 4. Primjer programske uporabe S_PULSE timera.

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 8

2. S_ PEXT – prošireno pulsni timer: Timer se aktiviran rastućim bridom aktivacijskog signala. Aktivacijski signal ne mora trajati najmanje onoliko vremena koliko je zadano vremenskim intervalom timera već je dovoljan jedan impuls. Izlazni signal će trajati onoliko dugo koliko zadano vremenskim intervalom ili dok se ne aktivira deaktivacijski signal. Pogledajte sliku 5. i aktivacijski signal „RLO at S input“, deaktivacijski, reset, signal „RLO at R input“ te izlazni signal, izlaz timera, Q, „Scan for 1“.

Slika 5. Vremenski odnos aktivacijskog, dektivacijskog

i izlaznog signala za S_PEXT timer.

Slika 6. Primjer programske uporabe S_PEXT timera.

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 9

3. S_ODT – timer sa zadrškom prilikom uključenja: Timer se aktiviran rastućim bridom aktivacijskog signala. Aktivacijski signal mora trajati najmanje onoliko vremena koliko je zadano vremenskim intervalom timera da bi se izlaz aktivirao nakon zadanog vremenskog intervala. Izlazni signal će trajati onoliko dugo koliko je aktivacijski signal aktivan nakon isteka zadanog vremenskog intervala ili dok se ne aktivira deaktivacijski signal. Pogledajte sliku 7. i aktivacijski signal „RLO at S input“, deaktivacijski, reset, signal „RLO at R input“ te izlazni signal, izlaz timera, Q, „Scan for 1“.

Slika 7. Vremenski odnos aktivacijskog, dektivacijskog

i izlaznog signala za S_ODT timer.

Slika 8. Primjer programske uporabe S_ODT timera.

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 10

4. S_ ODTS – timer sa zadrškom prilikom uključenja i pamćenjem signala za aktiviranje:

Timer se aktiviran rastućim bridom aktivacijskog signala. Za aktivacijski signal dovoljan je impuls koji ne mora trajati najmanje onoliko vremena koliko je zadano vremenskim intervalom timera da bi se izlaz aktivirao nakon zadanog vremenskog intervala. Izlazni signal će trajati toliko dugo dok se ne aktivira deaktivacijski signal. Pogledajte sliku 9. i aktivacijski signal „RLO at S input“, deaktivacijski, reset, signal „RLO at R input“ te izlazni signal, izlaz timera, Q, „Scan for 1“.

Slika 9. Vremenski odnos aktivacijskog, dektivacijskog

i izlaznog signala za S_ODTS timer.

Slika 10. Primjer programske uporabe S_ODTS timera.

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 11

5. S_ OFFDT – timer sa zadrškom prilikom isključenja: Timer se aktiviran rastućim bridom aktivacijskog signala te se izlaz odmah uključuje. Nakon pada ktivacijskog signala na „0“ timer aktivira brojanje te još drži izlaz u „1“ onoliko dugo koliko je to zadano vremenskom konstantom timera. U slučaju ponovne detekcije rastućeg brida aktivacijskog signala prije isteka vremena zadanog vremenskom konstantom, brojanje timera se zaustavlja i cijeli timer kreće od početka. Ovaj efekt je sličan apliciranju deaktivacijskog signala. Pogledajte sliku 11. i aktivacijski signal „RLO at S input“, deaktivacijski, reset, signal „RLO at R input“ te izlazni signal, izlaz timera, Q, „Scan for 1“.

Slika 11. Vremenski odnos aktivacijskog, dektivacijskog

i izlaznog signala za S_OFFDT timer.

Slika 12. Primjer programske uporabe S_OFFDT timera.

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 12

6.

VIII. Zabilješke tijekom rada na vježbi:

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE PROCESA – laboratorijske vježbe – VJEŽBA 7 13

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET U OSIJEKU

ELEMENTI AUTOMATIKE

Laboratorijska vježba br.

#

Naziv vježbe:

Gupni rad:

Student 1. Prezime, Ime, Indeks, Smjer

Student 2. Prezime, Ime, Indeks, Smjer

Student 3. Prezime, Ime, Indeks, Smjer

Student 4. Prezime, Ime, Indeks, Smjer

Vježba održana:

___.___. 2010

Izvješće napravljeno:

___.___. 2010

Student: Prezime, Ime, Indeks, Smjer

Voditelj: Prezime, Ime

Ocjena vježbe: Bodovi Priprema: Rad na vježbi: UKUPNO: