Projekt: Využití PLC ve výuce mechatroniky a automatizace
Učebna automatizace je spojena s oborem Strojírenství a jeho zaměřením Mechatronika. Využíváme k tomu programovatelné logické automaty (PLC).
Učebnu tvoří osm žákovských pracovišť určených pro práci žáků ve dvojicích a jedno pracoviště učitelské. Každé pracoviště je vybaveno PLC Siemens Simatic S7-1200 spolu s HMI panelem a motorem, jehož činnost řídí frekvenční měnič.
Mechatronici se zde učí prakticky navrhovat řídicí algoritmy pro dané modelové situace a ty pak aplikovat při návrhu řídicího programu pro PLC v prostředí STEP7 TIA Portal.
Z pohledu žáka je PLC poměrně statickou záležitostí, svůj stav na vstupech a výstupech signalizuje svitem stavových diod, popřípadě jsou signály vizualizovány na HMI panelu. V rámci realizovaného projektu EDUgrant jsme usilovali o technické výukové prostředky, které by bylo možné k našim PLC připojit tak, aby byl pro žáky daný řídicí proces jednak bližší realitě a jednak přirozeně dynamický. Tento soubor didaktických prvků tvoří:
- Soubor technologických modulů EDU-mod
Jedná se o soubor modelů technologických procesů, který bude používán hlavně v úvodu, kdy žáci aplikují své teoretické znalosti při simulaci řízení technologických procesů. Zahrnuty jsou následující modely:
- model křižovatky,
- model mísicí jednotky,
- model hydraulické posuvové jednotky,
- model automatické pračky,
- model soustavy pro regulaci spotřeby,
- model nápojového automatu.
Zde je výhodou práce žáků ve dvojicích; všechny dvojice řeší paralelně totožné zadání, každá svým tempem a svou cestou. Je přínosné porovnávat jednotlivá řešení, ukázat jejich silné i slabé momenty.
- Soubor stavebnic z oblasti automatizace, průmyslu 4.0 firmy FischerTechnik
Tyto komponenty jsou ovládány bezpečným stejnosměrným napětím 24 V, jsou tedy kompatibilní s výstupy našich PLC. Jedná se o modulární stavebnicový systém, vybavený pohony a snímači, což je ideální pro to, aby se na výstupu našich PLC začalo „něco“ pohybovat v rámci simulace technologického procesu. Z širší nabídky byly zvoleny takové prvky, aby bylo možné dle potřeby daného modelu modifikovat simulovanou činnost technologického celku:
- automatizovaný regálový sklad,
- třídící linka s barevnou detekcí,
- 3D robot,
- dopravníkový pás,
- robot-manipulátor s vakuovým chapadlem.
Zde očekáváme individuální a tvořivý přístup žáků k řešení úkolů, popř. i jejich tvořivý návrh nových zadání.
Po prvním roce realizace výuky s PLC se ukazuje, že žáky výuka praktického charakteru baví. Žáci navrhovali svá řešení předkládaných problémů, ověřovali správnou funkcionalitu svých programů pro PLC, navrhovali vizualizace pro HMI panel.
V rámci řešeného projektu EDUgrant budeme usilovat o začlenění výše uvedené didaktické techniky do výuky tak, aby simulace řízených procesů byla pro žáky pochopitelnější a myšlenkově lépe uchopitelná. Výuka v učebně automatizace nabývá vyšší dynamiky a simulace procesů nyní bude pro žáky viditelná i v reálu, mimo simulaci činnosti PLC na monitoru PC. V důsledku toho lze očekávat růst motivace žáků k učení se a k vlastnímu objevování, i vyšší iniciativu žáků, která se může projevit i ve výběru témat maturitních prací s tématy řízení PLC.
Pro nadané žáky tato zkušenost může garantovat jejich lepší startovací pozici na trhu práce. O mechatroniky je v době automatizace a robotizace ve firmách nebývalý zájem.
Střední průmyslová škola strojnická Olomouc – EDUgrant
