Projekt konkursowy "zenon Challenge 2014" wykonany przez AGH, EAIiIB, AiR

Fot. 1. Mieszalnik i jego panel HMI

W ramach międzynarodowego konkursu "zenon Challenge 2014", organizowanego przez firmę COPA-DATA, która od prawie 30 lat dostarcza innowacyjne oprogramowanie HMI/SCADA - zenon, służące do optymalizacji procesów produkcji, studenci kierunku automatyka i robotyka na Wydziale Elektrotechniki Automatyki Informatyki i Inżynierii Biomedycznej AGH stworzyli zespół, który podjął wyzwanie zbudowania złożonego systemu sterowania.

Bazą do budowy był zestaw LEGO Mindstorms EV3 z kontrolerem ARM9 do którego wgrany został straton Runtime COPA DATA, umożliwiający programowanie w językach IEC 61131-3 i bezpośrednią komunikację ze SCADA (zenon) przez Wi-Fi (adapter USB-Wi-Fi).

Fot. 2. Robot transportowy

Do napisania algorytmów sterujących oraz testów symulacyjnych i online wykorzystany został moduł "zenon Logic" będący częścią rodziny produktów zenon. zenon Logic to zintegrowany system PLC zgodny z normą IEC 61131-3. Działa on na zasadzie "soft PLC" (łączącego funkcjonalność PLC z możliwościami komputerów), a dzięki integracji z oprogramowaniem zenon ma on dostęp do zmiennych SCADA pakietu zenon.

Posiada możliwość wgrania kodu sterującego do fizycznych urządzeń. W projekcie fizycznym urządzeniem był kontroler LEGO Mindstorms. Interfejs panelu operatora HMI zbudowany został w środowisku SCADA zenon, analogicznie jak w przypadku klasycznych systemów został skomunikowany online poprzez sieć Wi-Fi z rejestrami kontrolera LEGO Mindstorms.

Fot. 3. Robot sortujący

Niestandardową obsługę aplikacji, zdarzeń i funkcji systemowych oraz zewnętrznych bibliotek "dll" dla aplikacji wizyjnego pozycjonowania robota zrealizowano w językach wysokiego poziomu: Java oraz VBA, C# z modułu "Programming Interface", który jest jednym z wielu dostępnych modułów zenon rozszerzających standardowe możliwości systemów SCADA.

Postawiliśmy na kreatywność, rozważaliśmy wiele pomysłów, z których najciekawsze wybraliśmy do realizacji. W konkursie nasza grupa przedstawiła projekt integrujący trzy rozwiązania. Pierwszą częścią projektu było wykonanie kaskadowego systemu mieszalnika, który miał za zadanie symulować operacje w procesie chemicznym.

Fot. 4. Kodowanie algorytmu sterowania w SFC "maszyna stanu"

Drugim robotem, wykonanym w ramach projektu, był robot transportowy z gąsienicowym układem bieżnym pozycjonowany za pomocą kamery umieszczonej nad robotem. Zadaniem robota i zintegrowanego z nim systemu była identyfikacja puszki umieszczonej na białej planszy, złapanie jej i odwiezienie do pozycji bazowej.

Ostatnią częścią projektu była taśma transportowa z umieszczonym na jej końcu sensorem koloru i robotem - sortownikiem elementów podawanych na taśmie.

Założyliśmy, że wykorzystamy potencjał entuzjazmu i przekonania do własnych propozycji, który przełoży się na zaangażowanie w projekt. Wydzielone podzespoły realizowały odmienne aplikacje, co pozwoliło na wymianę wiedzy, doświadczeń i wzajemne wsparcie, które przełożyło się na podniesienie efektywności realizowanych zadań.

Fot. 5. Grupa projektowa

Nasze zaangażowanie skoncentrowaliśmy na konstrukcji robotów, modelach sterowania, algorytmach sterowania i efektywnych narzędziach do kodowania programu sterującego (SFC).

Podczas realizacji programu studenci poznali problemy efektywności zaprojektowanych algorytmów sterowania, narzędzi, które wybrali do kodowania programu oraz dostrzegli związek pomiędzy posiadaną wiedzą a efektywnością rozwiązań, które zastosowali.

Wyniesione doświadczenia zmieniły ich wyobrażenia o automatyce oraz znacząco zbliżyły do problemów, które występują przy integracji rzeczywistych systemów automatyki. Zdobycie III miejsca w międzynarodowym konkursie "zenon Challenge 2014" potwierdziło, że cała koncepcja jak również sposób jej wykonania były na najwyższym poziomie.

Andrzej Latocha
Asystent w Katedrze Automatyki AGH