W niniejszym opracowaniu autor podjął się zadania przedstawienia stosowalności w sterowaniu systemami mechatronicznymi nowoczesnych mikroprocesorowych urządzeń procesu produkcyjnego – Sterowników Programowalnych PLC (ang. Programmable Logic Controllers - w skrócie: sterowników PLC). Ponieważ z racji swoich parametrów technicznych oraz funkcjonalnych sterownik PLC wykorzystywany jest w przeważającej większości przypadków w sterowaniu systemami mechatronicznymi, w których układ sterowania operuje na sygnałach wejścia/wyjścia, będących sygnałami dyskretnymi (dwustanowymi, pochodzącymi ze zbioru {0,1}), przy omawianiu zagadnień wykorzystania sterownika PLC w takim sterowaniu skupiono się przede wszystkim na omówieniu przykładów sterowania procesami dyskretnymi.
Przykłady sterowania systemami mechatronicznymi, które posłużyły autorowi do wyjaśnienia roli oraz znaczenia wykorzystania w takim systemie sterownika PLC, objęły przypadki prostych jak i złożonych systemów mechatronicznych. Do tych pierwszych układów zaliczono np. sterowanie silnikiem elektrycznym w różnych konfiguracjach. Do tych drugich układów zaliczono np. sterowanie pracą szybowej windy towarowej oraz procesem mieszania materiałów sypkich.
Przy prezentowaniu materiału w zakresie aplikacji fizycznej sterowników PLC do sterowania przykładowymi systemami mechatronicznymi skoncentrowano się na zilustrowaniu Czytelnikowi najważniejszych aspektów wykorzystania tych urządzeń w takim sterowaniu, czyli:
- wkomponowaniu sterownika PLC w układ sterowania przykładowym systemem mechatronicznym;
- syntezie algorytmu procesu metodą modelowania określaną jako GRAFCET;
- syntezie algorytmu sterowania metodą modelowania określaną jako SFC;
- tworzeniu zapisu programu wykonywalnego (użytkowego) dla sterownika PLC przy użyciu metod programowania, określonych w normie IEC 131-3;
- podaniu uwarunkowań związanych z bezpieczeństwem funkcjonowania sterownika PLC w układzie sterowania przykładowymi systemami mechatronicznymi.
W związku z faktem, iż w systemach mechatronicznych funkcjonują nadal układy, określane mianem układów sterowania stykowego, (czyli układy, w których dany algorytm sterowania realizowany jest za pomocą sterowania przekaźnikami, stycznikami, przyciskami, itp. i ich łącznikami stykowymi - zestykami), wszędzie tam, gdzie było to konieczne i wskazane, sterowanie za pomocą sterownika PLC odniesiono do takiego właśnie układu stykowego. Uczyniono tak dla lepszego zrozumienia przez Czytelnika prezentowanego materiału zakładając, że w niektórych przypadkach pokazanie analogii dwóch rodzajów sterowań, które spotykane są w mechatronice, odniesionych do tego samego zadania sterowania systemem mechatronicznym może być korzystne dla Czytelnika. Założono przy tym, że Czytelnik dysponuje podstawową wiedzą na temat działania oraz konstrukcji układów sterowania stykowego.
Autor zaznacza, że zakres materiału, zilustrowany w niniejszej publikacji podzielono na cztery następujące moduły:
- Wykorzystanie mikroprocesorów w sterowaniu. Podstawy sterowników programowalnych PLC – treść tego modułu ilustruje najważniejsze cechy mikroprocesora, który jest „sercem” każdego sterownika PLC, bez względu na jego rodzaj czy typ, oraz ilustruje sposób włączenia (wkomponowania) sterownika PLC do systemu sterowania mechatronicznego wraz z przedstawieniem podstaw syntezy algorytmu sterowania, która powinna być dokonana przed utworzeniem programu sterującego dla sterownika PLC;
- Budowa sterowników programowalnych PLC. Podstawowe moduły sterownika PLC – treść tego modułu omawia rodzaje sterowników PLC z podziałem na urządzenia typu Compact oraz typu modułowego, oraz prezentuje rodzaje oraz parametry techniczne modułów, które wchodzą w skład konfiguracji każdego sterownika PLC;
- Norma przemysłowa IEC 1131-3. Metody programowania sterowników PLC – treść tego modułu omawia trzecią część normy (europejska sygnatura to EN 61131-3), w której zawarte jest omówienie metod programowania sterowników PLC;
- Uruchamianie oraz testowanie programu w sterowniku PLC – treść tego modułu omawia włączenie sterownika PLC jako serca układu sterowania do przykładowych prostych oraz złożonych systemów mechatronicznych, włączając zilustrowanie uruchomienia sterownika PLC oraz późniejsze testowanie programu użytkowego na sterowanym obiekcie.
Autor zaznacza również, że niniejsza publikacja uzupełniona została odpowiednio dobranymi materiałami multimedialnymi, w dużej ich liczbie, które są swoistego rodzaju mini-wykładami autora opracowania, i które będą dostępne dla Czytelnika.
Dodatkowo autor opracowania przygotował dla każdego modułu zestaw pytań kontrolnych oraz testów sprawdzających wraz z odpowiedziami. Powyższe powinno dać Czytelnikowi odpowiedź, w jakim stopniu przyswoił on sobie materiał niniejszej publikacji.
Na zakończenie autor podkreśli, że niniejszą publikację opracowano na podstawie materiału, będącego treścią licznych wykładów, jakie autor prowadził dla studentów uczelni technicznych. Odbiorcami niniejszej publikacji powinni być Czytelnicy zajmujący się zawodowo projektowaniem aplikacji sterujących w systemach mechatronicznych, które zawierają m.in. urządzenia mikroprocesorowe typu sterowniki PLC. Publikacja będzie również przydatna dla studentów wydziałów elektrycznych, informatycznych, mechatronicznych, itp., uczelni technicznych, czyli wszędzie tam, gdzie występuje kształcenie studentów o specjalnościach pokrewnych automatyce, mechatronice oraz sterowaniu procesami technologicznymi.
Za wszelkie uwagi dotyczące prezentowanego materiału autor będzie bardzo wdzięczny. Czytelnicy mogą je kierować pod adres e-mail: seta@mchtr.pw.edu.pl lub zbigniew.seta@pw.edu.pl.