ModelmycílinkynaautasPLCřízením TECHNICKÁUNIVERZITAVLIBERCI

(1)

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Model mycí linky na auta s PLC řízením

Bakalářská práce

Liberec 2012 Čeněk Žídek

(2)

Model mycí linky na auta s PLC řízením

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Studijní program: B 2612 – Elektrotechnika a informatika Obor: 2612R011 – Elektronické informační a řídicí systémy

Model mycí linky na auta s PLC řízením Compact Car Wash Line with PLC Control

Bakalářská práce

Autor práce: Čeněk Žídek

Vedoucí práce: Ing. Jan Koprnický, Ph.D.

V Liberci 18. května 2012

(3)

Zadání bakalářské práce Model mycí linky na auta s PLC řízením

Zadání bakalářské práce

Příjmení a jméno studenta (osobní číslo – nepovinné)

Čeněk Žídek (M09000093)

Zkratka pracoviště MTI

Datum zadání BP/DP 14.10.2011 Plánované datum odevzdání 18.05.2012

Rozsah grafických prací Dle potřeby dokumentace Rozsah průvodní zprávy cca 40 – 50 stran

Název BP/DP (česky) Model mycí linky na auta s PLC řízením Název BP/DP (anglicky) Compact Car Wash Line with PLC Control Zásady pro vypracování BP/DP (text nijak neformátujte, pouze očíslujte jednotlivé body .. 1)... 2 ... atd. a každý bod uveďte jako nový odstavec

1. Seznamte se s elektrickými částmi modelu mycí linky.

2. Navrhněte vhodný typ PLC řízení k ovládání úlohy.

3. Vytvořte program řízení modelu ve vybraném jazyku z normy IEC 61 131.

4. Zpracujte návod k práci s modelem pro účely cvičení.

Seznam odborné literatury (text nijak neformátujte, pouze každou položku uveďte jako nový odstavec

Ďaďo, S.; Kreidel, M.: Senzory a měřicí obvody. Praha : ČVUT, druhé vydání, 1999, ISBN 80-01-02057-6.

Šmejkal, L.; Martinásková, M. PLC a automatizace. 1. vydání, 4. dotisk. Praha : BEN – technická literatura, 2009. 224 s. ISBN 978-80-86056-58-6.

Staudinger GmbH: Compact Car Wash Line (Article No. 226002) [online]. 2011 [cit 30.09.2011] Dostupné z www:<www.staudinger-est.de/en/simulation/compact- models/documents/226002.pdf>.

Vedoucí BP/DP Ing. Jan Koprnický, Ph.D.

Konzultant BP/DP (u externích pracovníků uveďte plný název pracoviště – firmy)

(4)

Prohlášení Model mycí linky na auta s PLC řízením

Prohlášení

Byl(a) jsem seznámen(a) s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/

2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li bakalářskou práci, nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povin- nosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Bakalářskou práci jsem vypracoval(a) samostatně s použitím uvedené literatury a na zá- kladě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.

Datum

Podpis

(5)

Poděkování Model mycí linky na auta s PLC řízením

Poděkování

Tímto bych rád poděkoval panu Ing. Janu Koprnickému, Ph.D. za jeho cenné rady ohledně zapojování, napravování chyb, doporučení softwaru, a veškerých dalších aktivit, kterých bylo potřeba pro dokončení této práce. Jako další bych chtěl poděkovat řešitelům podobných prací za jejich připomínky a tipy pro vylepšování mé práce.

(6)

Key words Model mycí linky na auta s PLC řízením

Abstrakt

Tato práce popisuje problematiku řízení pomocí PLC, konkrétně řízení modelu mycí linky.

Na počátku práce jsou uvedeny základní znalosti v oboru mycích linek v praxi, postupně se přechází přes popis našeho modelu, výběru vhodného řízení a základními informacemi o kon- krétním typu řízení přes softwarovou část práce, totiž programování, až po přílohy, ve kterých jsou uvedena elektrická schémata a návod pro studenty spolu se stavovým diagramem.

Klíčová slova

PLC, mycí linka na auta, tecomat, Foxtrot, strukturovaný text, ladder diagram, tlačítko, návod, cvičení, vývojový diagram.

Abstract

This thesis describes issues of controlling by PLC, specifically controlling of car wash line model. At the begining of this thesis, there are given elementary knowledges on the field of car wash lines in practices. It gradually passes through description of our model, choosing of appropriate control device and elementary information about specific control device, software developement, to appendicies, in which are electrical schemes and manual for students to program car wash model.

Key words

PLC, car wash line, tecomat, Foxtrot, structure text, ladder diagram, button, instruction, practical lessons, flowchart.

(7)

Obsah Model mycí linky na auta s PLC řízením

Obsah

Zadání bakalářské práce 3

Prohlášení 4

Poděkování 5

Abstrakt 6

Klíčová slova 6

Abstract 6

Key words 6

Obsah 8

Seznam obrázků 9

Seznam Tabulek 9

1 Úvod 10

2 Model mycí linky 12

2.1 Podrobnější seznámení s komponenty myčky . . . 12

2.2 Popis funkce modelu mycí linky . . . 14

3 Řídicí systémy 14 3.1 PLC . . . 14

3.1.1 Průběh programu v PLC . . . 14

3.1.2 Výběr PLC . . . 15

3.1.3 Tecomat Foxtrot . . . 15

3.1.4 Výběr konkrétního PLC . . . 16

3.1.5 Tecomat Foxtrot CP-1014 . . . 16

3.2 Vývojové prostředí . . . 18

(8)

Seznam obrázků Model mycí linky na auta s PLC řízením

4 Programování modelu mycí linky ve vybraném jazyku z normy IEC 61

131 20

4.1 Programování v jazyce ST . . . 21

4.2 Programování v jazyce LD . . . 22

4.3 Způsob spouštění uživatelského programu . . . 23

5 Další použité programy 26 6 Závěr 27 Literatura 29 Přílohy 30 A Schéma zapojení vstupů 30 B Schéma zapojení výstupů 31 C Schéma zapojení s jednotkou PLC 32 D Rozložení součástek modelu myčky 33 E Tabulka komponent myčky 34 F Návod na programování myčky pro účely cvičení 36 F.1 Propojení PC s PLC Tecomat Foxtrot CP-1014 . . . 36

F.2 Slovní popis funkce myčky . . . 37

F.3 Půdorys myčky s naznačeným směrem pohybu . . . 38

F.4 Tabulka propojení modelu myčky s PLC . . . 39

F.5 Stavový diagram programu myčky . . . 40

G Obsah přiloženého CD 41

Seznam obrázků

1 Tunelová mycí linka [7] . . . 11

(9)

Seznam tabulek Model mycí linky na auta s PLC řízením

2 Fotografie myčky s označenými částmi . . . 13

3 Cyklické zpracování programu [4] . . . 15

4 Zapojení signálů v Ethernetovém rozhraní [4] . . . 17

5 Tecomat Foxtrot CP-1014 [6] . . . 18

6 Část programu v jazyce LD . . . 22

7 Umístění Manažera projektu . . . 23

8 Umístění ikony panelu . . . 23

9 Menu nastavení vlastností proměnné . . . 24

10 Použití tlačítka v programu v jazyce LD . . . 26

11 Schéma zapojení vstupů . . . 30

12 Schéma zapojení výstupů . . . 31

13 Schéma zapojení s jednotkou PLC . . . 32

14 Rozložení součástek modelu myčky . . . 33

15 Nastavení připojení v prostředí mosaic . . . 37

16 Půdorys myčky s naznačeným směrem pohybu . . . 38

17 Stavový diagram myčky . . . 40

Seznam tabulek

1 Signalizace LED diod [4] . . . 16

2 Tabulka kódů tlačítek . . . 25

3 Tabulka komponentů myčky . . . 34

3 Tabulka komponentů myčky . . . 35

4 Tabulka propojení modelu myčky s PLC . . . 39

(10)

1 Úvod Model mycí linky na auta s PLC řízením

1 Úvod

Myčky aut jsou v naší zemi známé už od 90. let minulého století, ovšem ve světě se začaly objevovat o mnoho dříve, například společnost Ceccato sídlící v Itálii nabízí mycí linky již od roku 1936 [1]. V dnešní době se myčky dělí na více kategorií, z nichž převážně dominují mycí linky portálové a tunelové. Portálové mycí linky se skládají z portálu, který je usazen v kolejnicích a pohyb mycích nástrojů vykonává tento portál. Tyto myčky jsou nejběžnější na čerpacích stanicích, protože zabírají méně místa než myčky tunelové, ovšem za cenu delší doby mytí. Hlavními součástmi portálových myček bývají portál se dvěma motory pro jeho pohyb, jehož konstrukce bývá výhradně z pozinkovaného ocelového rámu, pro vyšší trvanlivost a odolnost vůči vlhkosti, příslušný počet mycích kartáčů (standardně tři), jejichž točení je zprostředkováno dalšími dvěma motory (jeden pro horizontální a dva pro vertikální točení), dále dvě kolejnice, po kterých se portál pohybuje, čerpadla pro vytváření tlaku pro vysokotlaké trysky na oplach automobilu, poté čerpadla pro dávkování šampónu a případně i vosku (dle volby programu) a snad nejdůležitější věc, a to řídicí systém myčky.

Naproti tomu tunelové mycí linky nemají pohyblivou část portál, nýbrž obsahují doprav- níky (většinou umělohmotné deskové dopravníky), kterými se řídí rychlost posuvu automobilu v tunelu, který je tvořen sérií různých kartáčů a trysek. Výhodou tohoto systému je lepší čas mytí, protože v tunelu může být naráz i více automobilů, ovšem jako nevýhoda je zde větší prostorová náročnost, a tak má tento typ mycích linek místo například v auto- mobilových společnostech, kde je rychlé mytí nutností. Obrázek menší tunelové linky je na obrázku 1.

Mycí linky se vyrábí i ve větších velikostech, a to pro mytí nákladních automobilů, vlaků a jiných vozidel, jejichž rozměry nebo tvar znemožňují návštěvu bězných linek. Jsou velmi často realizovány jako průjezdné, to znamená, že obsahují jeden portál, kterým projedou určenou rychlostí.

Dále existují pro řidiče, kteří chtějí ušetřit lak svých automobilů mycí linky bezdoty- kové, to znamená, že čištění je prováděno pouze vysokotlakými tryskami. Toto je podobné mytí automobilů sloužících například ve stavebním průmyslu, kde automobil projíždí pouze portálem obsahující řady trysek.

(11)

1 Úvod Model mycí linky na auta s PLC řízením

Obrázek 1: Tunelová mycí linka [7]

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem, řešením a připravením modelu mycí linky na auta od firmy Staudinger pro účely cvičení.

Začátek se zabývá především seznámením s elektrickým zapojením modelu.

Na dalších stranách se dočtete o výběru vhodného PLC z řady PLC Tecomat Foxtrot, kde je rozebrána nejprve celková problematika PLC a poté vlastnosti konkrétního typu.

Závěr práce se zabývá programováním, jako u předchozího bodu se zde nejprve rozebírá potřebný teoretický základ a dále jsou uvedeny vybrané jazyky s příklady kódu. Vlastní program je obsažen na přiloženém CD.

Poslední bod, totiž návod pro studenty pro práci s modelem v rámcí cvičení se skládá z propojovací části, která říká studentovi jakým způsobem propojit PLC s PC a další části, která se zabývá způsobem jak myčku naprogramovat. Návod je zde uveden jak ve formě slovní doplněné o ilustraci, tak i ve formě stavového diagramu a je umístěn v kapitole přílohy společně se schématy celé elektroinstalace myčky. Lze ho také nalézt na přiloženém CD.

(12)

2 Model mycí linky Model mycí linky na auta s PLC řízením

2 Model mycí linky

Náš model mycí linky spadá do skupiny portálových myček aut, tudíž se skládá ze dvou kolejnic po kterých se portál pohybuje, čtyř softwarových koncových spínačů, čtyř hardwarových koncových spínačů, dvou obousměrných motorků, jeden pro posuv portálu v obou směrech osy X a jeden pro posuv horizontálního kartáče v obou směrech osy Z, ze dvou optických snímačů spínajících při přiblížení předmětu zasluhující se o sledování kontury automobilu a možností umytí prakticky jakéhokoliv automobilu. Nákres modelu myčky i s přibližnou polohou snímačů a motorků je uveden v kapitole Přílohy v podkapitole D.

V modelu je ještě fyzicky přítomen reléový blok sloužící jako ochrana proti vyjetí z kolejnic, na jehož vstupy jsou přivedeny signály z hardwarových koncových spínačů.

Elektrické schéma modelu i s vnějšími periferiemi jako PLC a zdroj se nachází v prv- ních třech přílohách, a to v přílohách Schéma zapojení vstupů A, Schéma zapojení výstupů B a Schéma zapojení PLC C.

Opláštění elektrických částí je bohužel bez trvalého poškození nemožné demontovat a firma Staudinger modelová označení motorů a snímačů použitých v myčce tají, a tak se musíme spokojit s velmi kusými informacemi.

2.1 Podrobnější seznámení s komponenty myčky

Spínače jsou koncipovány jako rozpínací, jak je ze schémat vidět, proto jsou na nich ve stavovém diagramu v přílohách při sepnutí hodnoty 0 a v nesepnuté poloze hodnoty 1.

Pojistné spínače jsou jsou také řešeny jako rozpínací a jsou vkládány až za spínače normálně v programu používané, a to proto, aby v případě programového neošetření zastavení motorů nedošlo k vyjetí z vodících kolejnic a případnému fyzickému poškození některé z částí modelu.

Jsou propojeny s relé blokem, jak je vidět na schématu B, a to tak, že pokud některým z vodičů vedoucích z výstupu PLC přestane protékat proud, kontakt relé bloku ovládající příslušnému obousměrnému motoru a jednoho z možných směrů jeho otáčení následkem toho odpadne a motor se přestane točit, aniž by toto bylo součástí programu. Tyto spínače se nachází jak u horizontáního posuvu portálu, tak i u vertikálního posuvu horizontálního válce.

Jak již bylo řečeno v úvodu kapitoly, model obsahuje ještě optické snímače, které bohužel

(13)

2 Model mycí linky Model mycí linky na auta s PLC řízením

pro pěknou funkci modelu mají jen 2 polohy, a to zapnuto (jsem moc blízko předmětu) a nebo vypnuto (jsem moc daleko). Vzhledem k potřebě umytí auta v jednom mycím cyklu z obou směrů nám zanášejí problém, jak zjistit, že auto skončilo a již můžeme jet dolů. Tím pádem musíme v celém programu jezdit nahoru a dolů až do doby, kdy zareagují oba snímače (to znamená, že se nacházíme v prostoru střechy), aby mohl program přejít k řešení mytí druhé části auta. Proto bych tyto snímače při případném poškození doporučoval vyměnit za snímače laserové nebo ultrazvukové, kde by řešitel úlohy pouze nastavil vzdálenost a ta by se jen zapínáním a vypínaním motoru nahoru a dolů udržovala.

Jednosměrné motory myčky slouží k točení kartáčů. Točení vertikálních kartáčů zpro- středkovávají dva elektricky spojené motory, takže se ovládají pouze jedním výstupem z PLC a pohon horizontálního válce je připojen k vlastnímu výstupu. Tyto motory nejsou ničím chráněné, protože točením kartáčů nemůže dojít k interakci s cizími předměty.

Pokud by byla nutná výměna některého z dílů myčky, nejspíše bych volil nákup u firmy Fischertechnik [8], která se zabývá stejnou problematikou, ovšem narozdíl od společnosti Staudinger nabízí i prodej jednotlivých komponentů.

Obrázek 2: Fotografie myčky s označenými částmi

(14)

3 Řídicí systémy Model mycí linky na auta s PLC řízením

2.2 Popis funkce modelu mycí linky

Simulovaný proces ukazuje mytí modelu automobilu. Funkce programu myčky je následující:

Program začíná roztočením všech tří kartáčů a pohybem rámu proti směru osy X. Horizontání kartáč je přitom posunut na nejnižší možnou úroveň. Tato pozice je indikována mechanickým koncovým spínačem. Horizontální kartáč poté za pomocí dvou optických snímačů sleduje tvar modelu automobilu. Poté rám dojede na konec a začne se posunovat zpět ve směru osy X.

Horizontální kartáč sleduje tvar auta jako při prvním objetí a nakonec po dojetí do koncové polohy se rotace všech kartáčů zastaví [2]. V příloze Návod F lze najít i tabulku konkrétního projojení PLC s modelem mycí linky.

3 Řídicí systémy

V této kapitole se budeme zabývat problematikou PLC, protože jedním takovým je náš model řízen, konrétně modelem Tecomat Foxtrot CP-1014, kterému se bude podrobněji věnovat kapitola 3.1.5.

3.1 PLC

Název PLC je zkratka z anglického programable logic controller, což v překladu znamená programovatelný logický automat. Jedná se o počítač pracující v automatizačních procesech, jako je například automobilová výroba nebo jako v našem případě řízení mycího cyklu, kde je kladen důraz na spolehlivost a odolnost proti nárazům, prašnému nebo vlhkému prostředí.

3.1.1 Průběh programu v PLC

Jednou z odlišností PLC a PC je cyklické zpracování programu, to znamená, že užitatelský program nejdříve načte vstupy a pak s nimi pracuje dle programu a nakonec zapíše žádané hodnoty na výstupy.

(15)

Obrázek 3: Cyklické zpracování programu [4]

3.1.2 Výběr PLC

Jelikož k tomuto modelu nebyl zakoupen řídicí systém, bylo nutné jeden takový vybrat. Dle doporučení vedoucího práce jsme vybírali PLC od společnosti Teco, konrétně z modelové řady Tecomat Foxtrot.

3.1.3 Tecomat Foxtrot

Tyto malé automaty patří mezi kompaktní modulární systémy, modulární, protože je možné skládat dohromady velké množství přídavných modulů, a kompaktní, protože se svýmy roz- měry se jedná o velmi malý PLC v porovnání například s Simatic T300.

Tento PLC je založen na procesoru 32bit RISC, který zvládá zpracovat 1000 instrukcí za 0,2 ms, což je čas plně postačující našim požadavkům, ovšem pro vyšší rychlosti výroby by mohl tento PLC při velkém uživatelském programu zavádět mírný posuv materiálu, což by mohlo vést ke zvýšení zmetkovitosi, ovšem jak již bylo řečeno, na normální automatizaci, například naší myčky aut, kde setiny milimetru nehrají roli je Foxtrot postačující.

Z dalších důležitých parametrů tohoto systému je třeba zmínit velikost paměti, která činí 192 kB na uživatelský program, 64 kB na proměnné a 2 MB na archivaci celého projektu, což je naprosto dostačující velikost pro většinu aplikací. Za zmínku ještě stojí přítomnost slotu pro paměťové karty SD/MMC až do velikosti 4 GB také na archivaci programu [3].

(16)

3.1.4 Výběr konkrétního PLC

Firma Teco nabízí široký sortiment PLC, a proto bylo nutné zvolit nejlepší variantu pro naši úlohu, která potřebuje PLC s minimálním počtem 6 digitálních vstupů a 6 digitál- ních výstupů. Tato kritéria splňuje více PLC, a proto byl zvolen podle nejpříznivější ceny (11300 Kč) Tecomat Foxtrot CP - 1014, který disponuje 8DI/6DO, a tak nám zde zůstala rezerva 2 volných vstupů. Navíc má tento systém oproti modelu 1004, který byl také jeden z uvažovaných, LCD displej, jenž obsluhu informuje například o IP adrese PLC, jejíž znalost je nutná pro propojení PLC s PC, ale o tom více v další kapitole.

3.1.5 Tecomat Foxtrot CP-1014

Jak již bylo psáno v předchozí kapitole, tento řídicí systém splňuje všechny požadavky co se týče počtu vstupů a výstupů a také ostatních periferií. Tato kapitola se bude zaobírat bližším seznámením s tímto PLC. Napájení tohoto řídicího systému je zprostředkováno 24V zdrojem IMO DPS 1-030-24, poslední číslo znamená jmenovité výstupní napětí.

Z obrázku 5 lze vidět, že se na tomto PLC nachází 3 LED diody. Následující tabulka vysvětluje funkci.

Tabulka 1: Signalizace LED diod [4]

název barva chování funkce

RUN zelená svítí centrální jednotka pracuje, uživatelský program není vy- konáván (režim HALT, PROG)

bliká centrální jednotka pracuje, uživatelský program je vy- konáván (režim RUN)

ERR červená svítí signalizace chyby hlášené centrální jednotkou ETH zelená svítí rozhraní Ethernet ETH1 je aktivní

ETHERNET bliká na rozhraní Ethernet ETH1 probíhá komunikace

ostatní zelená svítí indikace vybuzení vstupů DI a výstupů DO (pouze CP- 100X, CP-102x

(17)

Pod diodami se nachází 7 tlačítek. Zatímco tlačítka označená šipkami slouží především pro pohyb v různých menu, tlačítko Mode má jinou funkci. V režimu RUN je displej přepnut do uživatelského režimu, krátkým stiskem se přepne do systémového režimu, kdy zobrazuje režim PLC a indikaci vybuzení vstupů DI a výstupů DO. Pomocí tlačítek se šipkami můžeme listovat mezi dalšími obrazovkami, zobrazujícími IP adresu a další informace důležité pro nastavení rozhraní Ethernet v PC. Jiná situace nastává při stisknutí tlačítka MODE a držení trvale při spouštění PLC, to se zobrazí menu, ve kterém jde zvolit režim spuštění PLC [4].

Tlačítka se dají také používat v uživatelském programu. V našem případě jsme spouštěli mycí sekvenci tlačítkem enter, více o tom se nachází v kapitole Programování modelu mycí linky ve vybraném jazyku z normy IEC 61 131 4. Komunikace s PC je řešena pomocí rozhraní Ethernet. Rozhraní Ethernet je řešeno pomocí klasického konektoru RJ-45 a vnitřní zapojení PLC je přizpůsebono pro komunikaci jak po přímém, tak i po kříženém kabelu. Následující obrázek 4 ukazuje zapojení rozhraní Ethernet [4].

Obrázek 4: Zapojení signálů v Ethernetovém rozhraní [4]

V další části se budeme věnovat různým druhům režimů PLC. V prvním z režimů, RUN se cyklicky zpracovává uživatelský program, viz 3.1.1 tento stav je značen pravidelným blikáním diody RUN. Současně blikají i diody na ostatních modulech a to značí, že probíhá přenos mezi těmito periferiemi. Další z režimů je režim HALT, který slouží především k editaci programu v PC. V tomto režimu se program nevykonává a je signalizován konstantním svícením diody RUN. Jako poslední z režimů je zde režim PROG, ve kterém se systém nachází pouze při nahrávání programu z PC do PLC. V tomto režimu není vykonáván program ani neprobíhá komunikace mezi centrální jednotkou a periferiemi. Tento stav je indikován trvalým svícením diody RUN [4].

(18)

Obrázek 5: Tecomat Foxtrot CP-1014 [6]

Toto by bylo seznámení s PLC, pro detailnější informace odkazuji na manuál na stránkách firmy Teco [4].

3.2 Vývojové prostředí

Pro vývoj programu pro PLC bylo použito prostředí Mosaic. Toto prostředí obsahuje tex- tový editor, překladač mnemokódu xPRO, debuger, modul pro komunikaci s PLC, simulátor PLC, konfigurační modul PLC a systém nápovědy, nástroj pro návrh obrazovek operátor- ských panelů (PanelMaker), a spoustu dalších. Hlavní věc co nás zajímá je ale možnost programování dle normy 61131-3 ve strukturovaném textu (ST), v instrukčním listu (IL), v jazyce reléových schémat (LD) nebo pomocí funkčních bloků (FBD) [4].

Vzhledem k tomu, že se jedná o doporučený software k PLC od společnosti Tecomat, jsou zde v knihovně PLC nahrány veškeré moduly a CPU od této firmy, stačí si vybrat. Toto je možné po spuštění prostředí mosaic ve složce HW/Výběr řady PLC, vybereme modulární systém FOXTROT a zvolíme typ základního modulu PLC. Toto se dá provést také pomocí složky HW/konfigurace HW a tlačítko Načíst z PLC [4].

Mosaic má i možnost vytváření vlastního webového serveru. Na vytvoření se používá nástroj Webmaker, který obsahuje grafický editor umožňující vkládání obrázků, textů a pro- měnných z programu v PLC. Vzniklé soubory musí být uloženy na paměťové kartě ve složce

(19)

ROOT/WWW. Z toho plyne, že pro funkci webserveru je nezbytné mít zasunutou paměťo- vou kartu. Pokud z prostředí posíláme program do PLC, po nahrání programu se provede kontrola souborů pro webserver na paměťové kartě v PLC, a pokud je zjištěna změna oproti souborům uloženým v počítači, dojde k aktualizaci souborů v PLC. Tuto automatickou kon- trolu lze vypnout v Manažeru projektu v uzlu SW posílání souborů do PLC, kde zrušíme zaškrtnutou volbu Automaticky posílat novější soubory do PLC [4].

Adresy vstupů na PLC se adresují u PLC Tecomat Foxtrot CP-1014 od X10.0 až po X10.7 a výstupy od Y2.0 po Y2.5.

(20)

4 Programování modelu mycí linky ve vybraném jazyku z normy IEC 61 131

4 Programování modelu mycí linky ve vybraném ja- zyku z normy IEC 61 131

Programování probíhalo, jak již bylo zmíněno, v prostředí Mosaic, a to v jazycích ST (structure text) a poté v grafickém jazyce LD (ladder diagram). Programování v normo- vaném jazyce přináší výhodu přenositelnosti programu mezi PLC od různých výrobců bez nutnosti kompletního přeprogramování.

Structure text je jeden ze dvou textových jazyků dle normy IEC 61 131, kterým prostředí Mosaic disponuje, tím druhým je Instruction list, ale ten nebyl použit, a tak ho zmíním jen okrajově. ST se nejvíce podobá programování v C nebo Pascal a tím pádem dostáváme k dispozici cyklické příkazy jako for a while a také příkazy větvení if a else, které se k vytváření složitějšího programu nesmírně hodí. Narozdíl od tohoto má jazyk IL kořeny v assembleru, a to je důvodem velkého rozsahu složitějších programů.

Dále jsme program vytvářeli v grafickém jazyce, kde jsme si zvolili LD, protože disponuje stejnými funkčnímy bloky jako FBD (Function Block Diagram) a navíc ještě možnost reléové logiky, kde si můžeme zvolit ze spínacích i rozpínacích kontaktů.

(21)

4.1 Programování v jazyce ST

Na začátku programování jsme si museli definovat symbolická jména pro proměnné, aby se nám s nimi v průběhu práce lépe pracovalo, zde vidíme způsob jejích definice:

MotorVertikalniNahoru AT %Y2.2 : Bool;

MotorVertikalniDolu AT %Y2.3 : Bool;

SnimacKoncovyVertikalniNahore AT %X10.2 : Bool;

SnimacKoncovyVertikalniDole AT %X10.3 : Bool;

A dále jsme již mohli programovat dle našich potřeb zvolený program, zde uvádím příklad použití proměnné k spuštění cyklu programu. Na kódu níže uvedeném můžeme vidět jak použití podmínky if, tak i čtení ze vstupů a zápis na výstupy.

if pom2 then

if not SnimacKoncovyHorizontalniUSbernice then

pom1 := 1;

end_if;

if pom1 then

motorHorizontalniDopredu := 0;

motorHorizontalniDozadu := 1;

end_if;

Celý kód lze nalézt na přiloženém CD.

(22)

4.2 Programování v jazyce LD

Jak již bylo psáno v úvodu, tento jazyk má za úkol simulovat zapojení reléových kontaktů.

V tomto případě prochází tok energie z levé strany do pravé, kde se nacházejí výstupy. Kromě dříve zmiňovaných spínacích a rozpínacích kontaktů tento jazyk disponuje také podmíněnými a nepodmíněnými skoky a možností zápisu na výstup buď ve stylu přenášení energie na vý- stupní sběrnici, nebo takzvaným setováním a resetováním výstupní proměnné. To znamená, že při přivedení jedničky na výstup, kde máme zařazenu cívku setovací, nám i po přerušení toku signálu zůstává na výstupu jednička. Pomocí kontaktů můžeme také vytvářet jedno- duché logické operace, jako logický součin (sériové řazení kontaktů), nebo logický součet (paralelní řazení kontaktů).

Dále disponuje velkým počtem funkčních bloků opočínaje funkcemi jako násobení, součet, exkluzivní součet přes porovnávací operace jako jsou equal až po operace převádění mezi různými datovými typy. Jako příklad uvádím stejnou část programu jako u jazyku ST.

Obrázek 6: Část programu v jazyce LD

Celý kód lze opět nalézt na přiloženém CD.

(23)

4.3 Způsob spouštění uživatelského programu

Pro účely cvičení jsme určili, že bude lepší, aby byl program spouštěn nějakým externím zdrojem, například tlačítkem. Vzhledem k zbývajícím 2 volným vstupů na PLC se nabízela možnost dokoupení a následné spouštění externím tlačítkem, ovšem z koupě nakonec sešlo, a tak byla pro spouštění použita tlačítka na modulu PLC. Přístup k nim se dá zařídit jednoduše přes proměnnou, kterou si můžeme vytvořit kliknutí na položku Projekt v horní liště, dále vybereme záložku Manažer projektu,

Obrázek 7: Umístění Manažera projektu

poté v levé části okna zvolíme položku HW, a v ní Konfigurace HW, a pak klikneme na ikonu panel, která je označena červeným kroužkem,

Obrázek 8: Umístění ikony panelu

(24)

kde se nám zobrazí okno, v němž zaškrtneme možnost Přidat novou deklaraci proměnné pro klávesu panelu (USINT). Proměnnou si můžeme pojmenovat, nastavit prodlevu autore- peatu nebo povolit ukončovací znak.

Obrázek 9: Menu nastavení vlastností proměnné

(25)

My jsme si vybrali tlačítko enter, ovšem je zde možnost vybrat si kterékoliv jiné na panelu. Zde je tabulka hodnot, kterých proměnná nabývá při stisknutí příslušného tlačítka.

Proměnná se poté nachází nalevo v záložce Globální proměnné.

Tabulka 2: Tabulka kódů tlačítek

kód tlačítka stisknuté tlačítko

$00 není stisknuto žádné tlačítko

$0D ê

$18 Ò

$19 Ó

$1A Ñ

$1B Ð

$7F C

$FF ukončovací znak

A zde již vidíme, jak je možné proměnnou použít v programu. V tomto kousku konkrétně nahráváme příslušnou hodnotu do pomocné proměnné, která potom slouží ke spouštění uži- vatelského programu a dále se zde nachází podmínka jenž slouží k možnosti opětovného spouštění programu bez nutnosti nového nahrání z PC do PLC.

if (OI1073_Keyb = 16#0D) then

pom2 := 1;

end_if;

if (OI1073_Keyb = 16#0D & pom3 > 1) then

pom1 := 0;

pom3 :=0;

end_if;

(26)

5 Další použité programy Model mycí linky na auta s PLC řízením

V jazyce LD vypadá první část programu následovně:

Obrázek 10: Použití tlačítka v programu v jazyce LD

5 Další použité programy

Z dalších programů, které byly použity při zpracování této práce, kromě programovacího prostředí Mosaic, stojí jistě za zmínku i program PCSchematic, v němž byla vytvářena veškerá schémata, která se v této práci vyskytují. Jeho volně šiřitelná verze umožňuje tvorbu projektu o velikosti až 10 stran, 40 součástek a 200 přípojných bodů, což nám pro náš projekt postačilo. Kvůli podpoře vektorového kreslení byl použit i pro obrázek půdorysu myčky v návodu. Knihovna v tomto programu bohužel neobsahuje snímače, motory ani PLC se zdrojem, takže veškeré součástky jsme museli vytvořit sami. Schémata nakreslená v tomto programu můžeme vidět v přilohách A, B, C a D.

Z dalšího software má ještě velmi výzmnamné místo sázecí program L^ATEX, který jsme použili na psaní této zprávy, konkrétně kompilátor MiKTEX, a pracovali jsme v prostředí TEXnicCenter. Tento software nabízí skutečně profesionální vzhled dokumentu, možnost strukturovaného textu a po stažení potřebných balíčků i obrovskou znakovou zásobu. Nevý- hody tohoto programu spočívají především v jeho složitosti na ovládání a nutnosti znalostí programovacího jazyka HTML, protože syntaxe příkazů v L^ATEXu je velmi podobná.

Jako poslední si zde zaslouží být zmíněn program Microsoft Visio, jenž nabízí kreslení stavových a vývojových diagramů na profesionální úrovni. Vzniklé diagramy jsou poté i přes větší složitost přehledné, jak můžeme vidět v příloze Návod na programování myčky pro účely cvičení F, konrétně v podkapitole Stavový diagram programu myčky F.5.

(27)

6 Závěr Model mycí linky na auta s PLC řízením

6 Závěr

Mým cílem v bakalářské práci bylo porozumnět funkci modelu mycí linky na auta, provést případné korekce elektrického rozvodu, vybrat příslušný typ PLC pro řízení z řady Tecomat Foxtrot a vypracovat návod pro studenty, kteří poté budou schopni podle návodu myčku naprogramovat za cílem vyzkoušení praktického využití těchto systémů v každodenní automatizaci.

Zadání splněno bylo, postupoval jsem ve stejném pořadí, jak byly body zadané. Při vypracovávání prvního bodu jsem nakreslil schémata a vypojil z modelu myčky relé bloky, které tam byly zapojeny z důvodu řízení jiným PLC, jenž zpracovávaly signál z optických snímačů. Dále jsem provedl zapojení veškeré elektroinstalace myčky do příslušných pinů konektoru X1, a také jsem propojil PLC s druhou stranou konektoru, aby šla myčka řídit.

V tomto bodě jsem se naučil pracovat s elektrickou dokumentací přikládanou k různým elektrickým zařízením.

V dalším bodě jsem vybral řízení z řady Tecomat Foxtrot splňující všechna kritéria, a řízení po odzkoušení skutečně splňuje nároky automatizace používané v modelu.

Program jsem vytvářel ve dvou jazycích, jednom textovém (ST) a jednom grafickém (LD), u jejichž vytváření jsem objevil nevýhodu použitých optických snímačů, jak je možné se dočíst v kapitole 2.1. V této části jsem se naučil používat příkazy strukturovaného textu, a s jejich pomocí vytvořit funkční program řídící myčku.

Závěr zadání, vytváření návodu pro cvičení proběhl také bez problémů, řídil jsem se již použitými a mnou ozkoušenými návody, které se nacházejí na internetu pro předmět ZLR a stejným stylem jako je zde použitý byl také stavový diagram vytvořen. V návodu je uveden též detailní návod na propojení s PC, dle něhož jsem se zkoušel řídit a skutečně jsem docílil propojení, takže by studenti neměli mít velký problém s připojením jejich laptopu nebo školního PC k Tecomatu.

Poté se objevila možnost uzpůsobit úlohu, aby bylo možné řídit ji přes internet a student by mohl mít možnost na webkameře sledovat pohyb myčky.

Z tohoto řešení sešlo hned z několika důvodů, prvním z nich byl důvod vysoké ceny a ne- spolehlivosti u metody s použitím PC, které by bylo natrvalo připojeno k PLC a zpracovávalo by signál z kamery. Komunikace by byla zřízena prostřednictvím vzdálené plochy, a to vše

(28)

6 Závěr Model mycí linky na auta s PLC řízením

z prostředí Microsoft Windows.

Jako další se jevila použitelná metoda již realizovaná panem Ing. Milošem Hernychem v dole Josef, kde by se přes veřejnou IP adresu TUL přistupovalo ke školní síti a dále přes UDP port by se přistupovalo přímo k danému PLC, jenže důvod k nerealizaci této metody byla prostá absence web kamer s IP adresou, a protože by komunikace s PLC bez zpětné vazby neměla příliš smysl, tak zůstalo u řešení úlohy přímo v učebně.

Dalším problémem, který nastal bylo ošetření modelu proti případném poškození. Jedním z řešení se nabízí tvorba jakéhosi hlavního programu, nadřazeného všem ostatním v PLC, který by tam byl trvale uložen a přes něho by se kontrolovaly aktivované výstupy a vstupy, a podle toho by se povolovalo nebo zakazovalo provádění uživatelského programu, ovšem toto řešení není možné na PLC od společnosti Teco provést, jak jsme se dozvěděli po emailové ko- respondenci s technickou podporou, kde nám bylo doporučeno, aby program před spuštěním vždy zkontroloval vyučující.

Dále se jako řešení nabízí vytvoření objižděného profilu z nějakého poddajného materiálu, například z molitanu, který plní funkci potřebnou pro optické snímače uspokojivě, ovšem při porušení podmínek bezpečnosti nedochází k mechanickému opotřebení částí modelu.

Nebo se nabízí ještě řešení navrhované panem Ing. Janem Koprnickým Ph.D., vytvořit profil z širokého pásku tkaniny, jehož jeden konec bude upevněn na spínači, který při větším tahu zareaguje přerušením napájecího obvodu.

(29)

Literatura Model mycí linky na auta s PLC řízením

Literatura

[1] CECCATO.cz. CECCATO.cz [online]. [cit. 2011-12-29]. Dostupné z: http://www.myci- linky.cz/

[2] Compact Car Wash Line (Article No. 226002). Staudinger GmbH [online].

[cit. 2011-12-29]. Dostupné z:www:<www.staudinger-est.de/en/simulation/compact- models/documents/226002.pdf>

[3] Teco. PLC TECOMAT FOXTROT – základní moduly [online]. [cit. 2011-12-29]. Do- stupné z: http://tecomat.com/wpimages/other/DOCS/cze/PRINTS/Cat_Foxtrot-CZ- datasheets/Foxtrot-CZ-CP-1004.pdf

[4] Teco. PROGRAMOVATELNÉ AUTOMATY [online]. [cit. 2011-12-29]. Dostupné z:

http://www.tecomat.com/wpimages/other/DOCS/cze/TXV00410_01_Foxtrot_PLC_

cz.pdf

[5] Učební texty. Edumat.cz [online]. 2007 [cit. 2012-04-25]. Dostupné z:

http://www.edumat.cz/texty/Programovani_IEC61131-3.pdf

[6] Teco. PLC TECOMAT FOXTROT – základní mo-

duly [online]. 2007 [cit. 2012-04-25]. Dostupné z:

http://www.tecomat.com/wpimages/fotoprod/Foxtrot/600_FOXTROT_CP- 1014_02.jpg

[7] Christ pesukatu. Euro Car Wash [online]. [cit. 2012-04-30]. Dostupné z:

http://www.ecw.fi/ecw/christ_pesukatu.htm

[8] Fischertechnik GmbH. Fischertechnik GmbH [online]. [cit. 2012-05-18]. Dostupné z:

http://www.fischertechnik.de/en/Home/products/plus.aspx

(30)

A Schéma zapojení vstupů Model mycí linky na auta s PLC řízením

Přílohy

A Schéma zapojení vstupů

Obrázek 11: Schéma zapojení vstupů

(31)

B Schéma zapojení výstupů Model mycí linky na auta s PLC řízením

B Schéma zapojení výstupů

Obrázek 12: Schéma zapojení výstupů

(32)

C Schéma zapojení s jednotkou PLC Model mycí linky na auta s PLC řízením

C Schéma zapojení s jednotkou PLC

Obrázek 13: Schéma zapojení s jednotkou PLC

(33)

D Rozložení součástek modelu myčky Model mycí linky na auta s PLC řízením

D Rozložení součástek modelu myčky

Obrázek 14: Rozložení součástek modelu myčky

(34)

E Tabulka komponent myčky Model mycí linky na auta s PLC řízením

E Tabulka komponent myčky

Tabulka 3: Tabulka komponentů myčky

Pin Barva Vstup/vystup Prvek Funkce

1 Bílá 3S1 Koncový snímač

2 Zelená 3S2 Koncový snímač

3 Žlutá 3S3 Koncový snímač

4 Šedá 3S4 Koncový snímač

5 Růžová 3S5 Optický snímač

6 Fialová 3S6 Optický snímač

7 Šedo-Růžová nevyužitý nevyužitý

8 Červeno-Modrá nevyužitý nevyužitý

9 Bílo-Zelená nevyužitý nevyužitý

10 Hnědo-Zelená nevyužitý nevyužitý

11 Bílo-Žlutá nevyužitý nevyužitý

12 Žluto-Hnědá nevyužitý nevyužitý

13 Bílo-Šedá nevyužitý nevyužitý

14 Šedo-Hnědá nevyužitý nevyužitý

15 Bílo-Růžová nevyužitý nevyužitý

16 Růžovo-Hnědá nevyužitý nevyužitý

17 Bílo-Modrá nevyužitý nevyužitý

18 0 V napájení

19 Černý X- 0 V napájení

20 Hnědo-Modrý 7A1 Horizontální motor

21 Bílo-Červený 7A1 Horizontální motor

22 Hnědo-Červený 7A1 Vertikální motor nahoru

23 Bílo-Černý 7A1 Vertikální motor dolů

24 Hnědo-Černý 5M1 Točení vertikálních kartáčů

25 Šedo-Zelený 5M2 Točení Horizontálního Kartáče

26 Žluto-Šedý nevyužitý nevyužitý

(35)

E Tabulka komponent myčky Model mycí linky na auta s PLC řízením

Tabulka 3: Tabulka komponentů myčky

Pin Barva Vstup/vystup Prvek Funkce

27 Růžovo-Zelený nevyužitý nevyužitý

28 Žluto-Růžový nevyužitý nevyužitý

29 Zeleno-Modrý nevyužitý nevyužitý

30 Žluto-Modrý nevyužitý nevyužitý

31 Zeleno-Červený nevyužitý nevyužitý

32 Žluto-Červený nevyužitý nevyužitý

33 Zeleno-Černý nevyužitý nevyužitý

34 Žluto-Černý nevyužitý nevyužitý

35 Šedo-Modrý nevyužitý nevyužitý

36 Červená 7A1 Napájení Motorů

37 Hnědá 3S1 Napájení Senzorů

(36)

F Návod na programování myčky pro účely cvičení

Navrhněte program pro model mycí linky na auta pomocí PLC Tecomat Foxtrot CP-1014, který bude simulovat mycí proces, při kterém se model auta umyje nejdříve z jednoho, a poté z druhého směru. Využijte slovního návodu s půdorysem myčky a stavového diagramu.

Dbejte, aby po aktivaci jakéhokoliv optického snímače nebyl zapnut motor 7M2 ve směru dolů a aby při aktivním jednom nebo druhém optickém snímači byl zaplý motor nahoru, při nesplnění těchto podmínek by mohlo dojít k poško- zení modelu! Dále při zapojování PLC do elektrické sítě držte tlačitko MODE, a zvolte režim HALT, mohlo by se stát že v PLC bude nahrán program vytvořený před vaším příchodem a to by mohlo mít pro model fatální následky v podobě fyzického poškození!

F.1 Propojení PC s PLC Tecomat Foxtrot CP-1014

Propojení s PC proveďte přes rozhraní ethernet –

1. Přesvěčte se, že je PLC zapnuté a že jej máte s počítačem propojené ethernetovým kabelem.

2. Pomocí několika stisků jednoho z tlačítek se šipkou se dostanete k zobrazení IP adresy PLC na displeji (defaultně 192.168.134.176).

3. V PC změňte svou IP adresu verze 4 na adresu, kde budou první tři trojčíslí stejná (192.168.134) a poslední si zvolte libovolné z rozmezí 1-255 kromě čísla adresy PLC (176).

4. Zapněte prostředí Mosaic a klikněte na kartu Projekt a dále na záložku Manažer projektu, a zde vlevo v menu na položku Typ připojení, následně zvolme Ethernet, v bloku výběr sítě vyberme lokální a do řádku s nadpisem IP adresa napište adresu PLC a kli- něte na připojit.

(37)

Obrázek 15: Nastavení připojení v prostředí mosaic

F.2 Slovní popis funkce myčky

Simulovaný proces ukazuje mytí modelu automobilu, funkce programu myčky je následující:

Program začíná roztočením všech tří kartáčů, a pohybem rámu proti směru osy X. Ho- rizontální kartáč je přitom posunut na nejnižší možnou úroveň, tato pozice je indikována mechanickým koncovým spínačem 3S4. Horizontální kartáč poté za pomocí dvou optických snímačů sleduje tvar modelu automobilu. Poté rám dojede na konec a začne se posunovat zpět ve směru osy X. Horizontální kartáč sleduje tvar auta jako při prvním objetí a nakonec po dojetí do koncové polohy se rotace všech kartáčů zastaví.

(38)

F.3 Půdorys myčky s naznačeným směrem pohybu

Obrázek 16: Půdorys myčky s naznačeným směrem pohybu

(39)

F.4 Tabulka propojení modelu myčky s PLC

Tabulka 4: Tabulka propojení modelu myčky s PLC

Číslo senzoru

Popis senzoru Pin tecomatu

3S1 Koncový spínač pojezdu portálu myčky X10.0

3S2 Koncový spínač pojezdu portálu myčky X10.1

3S3 Koncový spínač pojezdu horizontálního válce v horní pozici

X10.2

3S4 Koncový spínač pojezdu horizontálního válce ve spodní pozici

X10.3

3S5 Optický snímač 1 X10.4

3S6 Optický snímač 2 X10.5

5S1 Pojistný koncový spínač pojezdu portálu myčky 5S2 Pojistný koncový spínač pojezdu portálu myčky

5S3 Pojistný koncový spínač pojezdu horizontáního válce v horní pozici

5S4 Pojistný koncový spínač pojezdu horizontáního válce ve spodní pozici

5M1 Motor pojezdu portálu myčky Y2.0 & Y2.1

5M2 Motor pojezdu horizontálního kartáče myčky Y2.2 & Y2.3 7M1 Motor točení vertikálních kartáčů myčky Y2.4

7M1 Motor točení horizontálního kartáče myčky Y2.5

(40)

F.5 Stavový diagram programu myčky

Bloky stavového diagramu Nastavení slouží k bezpečnému najetí do počáteční pozice, aby se mohl začít bez problémů zpracovávat uživatelský program.

Obrázek 17: Stavový diagram myčky

(41)

G Obsah přiloženého CD Model mycí linky na auta s PLC řízením

G Obsah přiloženého CD

1. Kompletní program pro obsluhu myčky v jazycích ST a LD.

2. Návod pro účely cvičení ve formátu PDF.

3. Elektrická schémata myčky.