AUTOMATIZACE

Virtuální zprovoznění – technologie podporující vývoj strojů i výuku inženýrů

Autor: Ing. Jan Ferkl, doc. Ing. Petr Kolář, Ph.D., Ústav výrobních strojů a zařízení, Fakulta strojní ČVUT v Praze

Při uvádění zařízení do provozu a tvorbě programu pro PLC tak vyvstává řada neočekávaných problémů, které se objevují ve vazbě na chyby vzniklé při návrhu, výrobě, montáži a zapojení. Ty brání programátorům v práci a komplikují předání zařízení v požadovaném termínu. Významnou pomocí může být nasazení nástrojů pro virtuální zprovoznění, které umožňují mj. i tvorbu PLC programu bez nutnosti existence fyzického zařízení pro jejich testy. 

V principu se jedná o CAD model automatizovaného zařízení, který je v rámci simulace opatřen fyzikálními vlastnostmi, kinematickými vazbami, aktuátory a snímači. Virtuálně zprovozněný model tím pro potřeby testování PLC řídicího programu plnohodnotně zastupuje reálné zařízení. Velká část programování díky tomu může probíhat v dřívějších fázích projektu paralelně s dalšími aktivitami. To vede ke značným časovým i finančním úsporám.

Hlavní přínosy virtuálního zprovoznění jsou:

• Možnost tvorby velké části PLC programů bez nutnosti využívat fyzické zařízení.
• Menší riziko poškození fyzického zařízení chybou v programu ve stadiu oživování.
• Tvorba programů může z části probíhat paralelně s výrobou a montáží zařízení. Díky tomu lze některým chybám předejít a ušetřit náklady na jejich pozdější náročnější odstranění na již vyrobeném zařízení.
• Zkrácení celkového času realizace zařízení.
• Možnost dalšího využití vytvořených modelů např. pro zaškolování obsluhy případně testování úprav řídicího programu již provozovaného zařízení bez nutnosti odstavení.

Virtuální zprovoznění se stalo součástí výuky na Ústavu výrobních strojů a zařízení na Fakultě strojní ČVUT v Praze. Na tomto pracovišti probíhá výuka PLC programování budoucích inženýrů. Důraz je kladen na osvojení praktických dovedností ověřovaných prací na standardním průmyslovém zařízení. Reálným zařízením je panel SIMATIC, pro který studenti programují řídicí PLC program výukového modelu automatizovaného pracoviště. Po absolvování kurzu by studenti měli být schopni samostatné práce PLC programátora na základní úrovni. 

V rámci kurzu je snahou zajistit každému jednotlivému studentovi co nejlepší podmínky pro práci, a to i při distanční výuce v době pandemie. Pedagogická praxe tak vinou vnějších nepříznivých okolností přináší podobné problémy jako praxe průmyslová – prakticky nulový přístup k fyzickému zařízení. Z toho důvodu byly na Ústavu výrobních strojů a zařízení v rámci studentských prací vytvořeny virtuálně zprovozněné modely výukových sestav v prostředí Siemens NX Mechatronics Concept Designer. Společně se simulovaným PLC se jedná o ucelené řešení zprovozněné v rámci osobního počítače. Studenti tak díky okolnostem mají možnost zažít práci s digitálním dvojčetem stroje, na kterém testují návrhy svých PLC programů. Využití virtuálního zprovoznění tak v průmyslové i pedagogické praxi umožňuje vznik technického řešení v podmínkách nedostupnosti reálného stroje.

Články čísla 3/21: