En el disseny de qualsevol màquina que necessiti un control programable, a l’arribar al final de la fase de projecte mecànic cal configurar el sistema de control. Aquesta tasca normalment la fa una persona o un equip que s’incorpora al projecte. Cal fer una transferència d’informació molt detallada y precisa entre les dues parts. Seguidament exposo un mètode que aplico per fer aquest pas sense a penes incidències.
D’entrada, és desitjable que al menys una persona de l’equip de disseny mecànic tingui coneixements suficients de sistemes de control tant de hardware com de software.
La transferència d’informació ha de ser curosament planificada i estructurada com una etapa més del projecte.
L’experiència m’ha portat a adoptar un mètode de treball que a partir d’eines ja existents i molt conegudes, permet passar per aquesta fase quasi sense incidències. Es tracta d’un camí per etapes .
1. Disseny del hardware
Es la primera fase en la que es determinen les característiques de tots els elements de camp i resta del hardware. Requereix un treball conjunt dels equips de disseny mecànic i de l’equip de disseny del control. Inclou el dimensionament dels actuadors i dels seus drivers, la determinació de característiques dels sensors i també marques i models. Al final d’aquesta fase l’equip de disseny mecànic podrà completar tots els acoplaments i elements auxiliars necessaris per a la instal·lació. Quedarà definida l’arquitectura del sistema, el hardware, els esquemes elèctrics, el cablejat i llistes complertes de materials.
S’han d’elaborar les següents llistes:
Llista de sortides. Contindrà tots els actuadors tals com motors, cilindres, vàlvules, etc… detallant totes les característiques rellevants.
Llista d’entrades. Contindrà tots els senyals captats: sensors de posició, moviment, polsadors en panell o IHM, sensors, etc…
Posició dels elements en la màquina. Es determinarà, preferiblement en un model 3D, la posició de cada element que permetrà la definició i quantificació del cablejat i elements auxiliars de suport.
2. Disseny del software
La següent fase consisteix essencialment en una descripció detallada del funcionament de la màquina o instal·lació amb totes les maniobres i condicions de seguretat. Tot això es reflexa en un altre document en forma de llista.
La descripció de la maniobra és la part més laboriosa de tot el procés. Ha de ser feta per personal dels dos equips. És important fer-la amb la màxima atenció i detall. Al acabar, contindrà una part del disseny del programa de control. És convenient fer-la per etapes successives començant per una llista amb els elements bàsics: modes de control i maniobres i seguir amb noves versions cada vegada més detallades i completes.
En primer lloc s’han d’establir els modes de control, generalment seran dos: mode manual i mode automàtic, però en poden existir d’altres: un mode d’ajust, un mode per a canvis d’eina o un mode de manteniment.
Per a cada mode de control s’han de definir les maniobres que el composaran. Una maniobra és una unitat que fa una funció determinada, per exemple: el buidat d’un dipòsit, el control d’un sistema de buit. Poden ser lineals, cícliques o una combinació de les dues.
Cada maniobra estarà composta de una o més operacions. Una operació és una acció sobre una o més sortides i que està condicionada per unes entrades i per l’estat d’elements interns del sistema com comptadors, temporitzadors i posicions de memòria.
Es pot representar de la següent forma:
Mode de control
Maniobres
Cicles
Operacions
En base a aquesta estructura es realitza la descripció completa i detallada de la maniobra.
Cada operació es registra en aquesta llista amb la següent informació:
· Descripció de la operació amb totes les informacions necessàries i comentaris.
· Sortides a controlar
· Entrades i posicions de memòria que la condicionen
· Comptadors, temporitzadors i posicions de memòria a establir.
3. Aspectes de seguretat
Per a cada un dels actuadors s’ha de definir la seva posició o estat de seguretat i la forma d’arribar-hi des de qualsevol estat. Per exemple, per a un motor elèctric el seu estat de seguretat pot ser estar aturat i s’hi arriba activant la inhabilitació del driver i activant el fre.
Les operacions de d’aturada d’emergència i aturada programada han de tractar-se com a maniobres separades.
Para cada un dels actuadors susceptibles de fallada o aturada no controlada s’ha de considerar si la seva fallada ha de portar a una determinada acció com ara una aturada total o parcial de la màquina. Cada un d’aquests casos s’ha de considerar com una maniobra separada.
4. Elaboració del programa de control en el PLC
A partir de la llista anterior se’n confecciona una altra agrupant totes les operacions en que apareix una determinada sortida amb les entrades i estats interns de memòria que la condicionen. A partir de cada un d’aquests grups es quasi immediat escriure el programa de control, principalment en base a operacions lògiques AND i OR. Naturalment el resultat no és el programa complert, es necessiten altres funcions, la configuració dels controladors, comunicacions i altres aspectes.
El software que en resulta segurament no sigui l’òptim i pot contenir redundàncies. Es convenient fer una revisió per optimitzar-lo.