atp edition Einsatz robotergeführter Patientenliegen (Vorschau)

HAUPTBEITRAG | AALE
5. ENTWURF UND UMSETZUNG
Dieser Abschnitt befasst sich mit der Automatisierung
ausgewählter Teilprozesse der Station Sortieren. Für
den Entwurf müssen die Teilprozesse der Anlage inklusive
der übergeordneten Koordination und der
Funktionalität des Bedienpanels dieser Station modelliert
werden, wie in Bild 5 dargestellt.
Die Koordination der Teilprozesse beinhaltet die
Kommunikation über Profinet mit den benachbarten
Stationen der Flaschenabfüllanlage, die in Form eines
Subsystems modelliert werden muss. In gleicher Weise
muss für das Einlaufband der RFID-Sensor und für das
Auslaufband der Antrieb mit dem CAN-Bus-Interface
modelliert werden. Das Bedienpanel und die Zwischenbänder
1 und 2 beinhalten lediglich Sensoren und Aktoren,
die über die IO-Baugruppen angesteuert werden
müssen und sind somit ebenso einfach wie die Sortierbänder
zu modellieren.
In diesem Beitrag werden exemplarisch das Bedienpanel
und die Sortierbänder 1 und 2 modelliert.
5.1 Automatisierung des Bedienpanels
Das Bedienpanel hat folgende fünf Bedienelemente:
Taster Start mit integriertem Leuchtmelder
Taster Stop
Taster Reset mit integriertem Leuchtmelder
Taster Not-Aus-Quittierung
Schalter Not-Aus
Durch das in Bild 6 gezeigte Petri-Netz wird ein Überblick
über die Funktionen zur Koordination der Station
Sortieren über das Bedienpanel gegeben. Dieses Petri-
Netz ist den Petri-Netzen zur Automatisierung der Sortierbänder
1 und 2 übergeordnet.
Not-Aus-Gerät
Im Petri-Netz von Bild 6 und im Signalflussplan von
Bild 7 wird der Begriff Not-Aus-Gerät verwendet. Das
Not-Aus-Gerät besteht aus einem Not-Aus-Schalter und
einem Not-Aus-Quittierungs-Taster am Bedienpanel,
sowie dem Sicherheitsschaltgerät. Wurde am Bedienpanel
der Not-Aus-Schalter betätigt, wird über das Sicherheitsschaltgerät
mechanisch das digitale Ein-/
Ausgangsmodul DIO248 von der Spannungsversorgung
getrennt. Dadurch werden alle Ausgänge des Moduls
spannungslos geschaltet und ein Fehler im M1-System
erzeugt, der den Programmablauf unterbricht. Erst
nach dem Entriegeln des Not-Aus-Schalters am Bedienpanel
und der Quittierung über den Not-Aus-Quittierungs-Taster
wird das Ein-/Ausgangs-Modul über
das Sicherheitsschaltgerät wieder aktiv geschaltet.
Dadurch liegt der entstandene Fehler nicht weiter im
Automatisierungssystem vor und der Programmablauf
wird fortgesetzt.
Die Implementierung für die Steuerung der Station
Sortieren über das Bedienpanel mittels Matlab/Simulink
und Stateflow zeigen die Bilder 7 und 8. Die beiden
Zustandsautomaten haben die gleiche Funktion und
dienen der Erzeugung eines digitalen 2 Hz-Signals für
die Blinkfunktion der Leuchtmelder, die in den Tastern
integriert sind.
In Simulink gibt es keine standardisierten Bausteine.
Deshalb wurden alle verwendeten RS-Flip-Flops der
Bilder 7 und 10 durch das Zusammenfügen von Simulink-Bausteinen
erstellt, wie dies in der unteren rechten
Ecke von Bild 7 dargestellt ist.
Den Zustandsautomaten im Bild 7 werden über den
oberen Eingang die Ereignisse und über den seitlichen
Eingang die Bedingung aus Simulink übergeben. Der
Wechsel von einem Zustand in einen anderen geschieht
nur, wenn ein Ereignis auftritt und gleichzeitig die Bedingung,
die mit dem Ereignis verknüpft ist, erfüllt ist.
Die Bedingung wird in eckigen Klammern am Ereignis
angegeben, wie Bild 8 zeigt. Sofern mit einem Ereignis
keine Bedingung verknüpft ist, wird direkt beim Auftreten
des Ereignisses der Zustand gewechselt.
Jeder Zustandsautomat benötigt ein Start-Ereignis,
um in den Anfangszustand zu gelangen. Bei diesem
Beispiel ist das Start-Ereignis E_Ein1. Alle Ereignisse
der Zustandsautomaten 1 und 2 sind identische Rechtecksignale
mit der Frequenz 2 Hz und werden durch
die beiden Pulse-Generatoren erzeugt.
Im oberen Drittel von Bild 7 wird die Bedingung Blinken
des Zustandsautomaten 1 erzeugt. Die Bedingung
ist aktiv, wenn der vorgeschaltete RS-Flip-Flop gesetzt
ist. Zum Setzen dieses RS-Flip-Flops werden die Signale
Not-Aus-Gerät, Error CAN-Motor und Taster Stop
ausgewertet.
Weist das Signal Not-Aus-Gerät eine negative Flanke
auf (im Normalbetrieb ist das Signal Not-Aus-Gerät ein
1-Signal) oder weist das Signal Error CAN-Motor eine
positive Flanke auf (im Normalbetrieb ist das Signal
Error CAN-Motor ein 0-Signal) oder liegt das Signal
Taster Stop nicht an (im Normalbetrieb ist das Signal
Taster Stop ein 1-Signal, da der Taster als Öffner konstruiert
ist), wird der RS-Flip-Flop gesetzt. Das vierte
Signal, das auf den oberen Oder-Baustein geführt ist,
erzeugt bei der Erstinbetriebnahme für eine Sekunde
ein 1-Signal. Dadurch wird ebenfalls der RS-Flip-Flop
gesetzt. Durch das Setzen wird die Bedingung Blinken
des Zustandsautomaten 1 aktiv geschaltet und der
Leuchtmelder des Taster Reset beginnt mit einer Frequenz
von zwei Hz zu blinken.
In den unteren zwei Dritteln von Bild 7 wird die Bedingung
Blinken des Zustandsautomaten 2 erzeugt. Die
Bedingung ist aktiv, wenn der vorgeschaltete RS-Flip-
Flop gesetzt ist.
Zum Setzen dieses RS-Flip-Flops muss zunächst
das Signal Taster Reset aktiv werden. Dies geschieht
durch das Betätigen des Tasters am Bedienpanel. Infolge
der Bedienung wird der Merker Merker Reset
aktiv, wodurch die Weiche und die Stopper 1 und 2
in die Grundstellung verfahren. Sind diese in der
Grundstellung, wird dies durch die Signale Weiche
Stellung Sortierband 1, Stopper 1 in Grundstellung
und Stopper 2 in Grundstellung signalisiert. Befindet
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atp edition
7-8 / 2014