Εκπονήσεις Μελετών
Στα πλαίσια του σκοπού για ανάπτυξη της Έρευνας, ο Σύλλογος Μηχανικών Αυτοματισμού έχει εκπονήσει μέχρι στιγμής δέκα (10) μελέτες, για ιδιωτικούς φορείς ήτοι:
1) Εκπόνηση Μελέτης Σε Λατομείο, Για τον Έλεγχο Μεταφοράς Πρώτων Υλών Καθώς Και Τον Έλεγχο των Κινητήρων Για Τον Τεμαχισμό Τους.
Συντονιστές της Μελέτης: Ιωάννου Κωνσταντίνος, Μιχάλαινας Βασίλειος.
Η συγκεκριμένη μελέτη εκπονήθηκε τον Μάρτιο του 2015 και είχε ως αντικείμενο τον έλεγχο κίνησης μιας μεταφορικής ταινίας (ταινιόδρομου), τον έλεγχο συστήματος μηχανήματος ανύψωσης και μεταφοράς (γερανογέφυρας) και τέλος τον έλεγχο δύο κινητήρων για το θρυμμάτισμα των πρώτων υλών.
Κατά την Εκπόνηση της Μελέτης και τον Προγραμματισμό του Λογικού Ελεγκτή της διεργασίας, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στην ύπαρξη πολλαπλών συστημάτων ασφαλείας (safety). Η Μελέτη βασίστηκε στον συνδυασμό διακοπτικής λογικής και ανάλυσης του προβλήματος μέσω της Θεωρίας των Διακριτών Συμβάντων (Discrete Events Theory).
Το αυτόματο του Στατικού Επόπτη (Static Supervisor) που παρήχθη, απέτρεπε την μη επιθυμητή λειτουργία της διεργασίας και εξασφάλιζε ότι όλες οι σχεδιαστικές απαιτήσεις είχαν ικανοποιηθεί πλήρως, βάσει της σχεδίασης σε επιθυμητή γλώσσα.
2) Εκπόνηση Μελέτης για Μηχάνημα Μεταφοράς-Ζύγισης-Αποθήκευσης Αλουμινίου.
Συντονιστές: Ιωάννου Κωνσταντίνος, Μιχάλαινας Βασίλειος.
Η συγκεκριμένη μελέτη εκπονήθηκε τον Δεκέμβριο του 2016 και το αντικείμενό της συνδύαζε μεταφορικές κινήσεις και ανυψώσεις. Το μηχάνημα αποτελούταν από:
Α) Ταινιόδρομο, ο κινητήρας του οποίου ήταν ελεγχόμενος από Ρυθμιστή Στροφών.
Β) Συστοιχία Εμβόλων Ανύψωσης και Καθόδου του υποσυστήματος ζύγισης, το οποίο αποτελούταν από τρεις δυναμοκυψέλες μέτρησης βάρους.
Γ) Συστοιχία Εμβόλων Ανύψωσης και Καθόδου του υποσυστήματος αποθήκευσης, που αποτελούταν από ραουλόδρομο, οι κινητήρες του οποίου, ελέγχθηκαν με ρυθμιστή στροφών.
Δ) Οθόνη Διεπαφής Χρήστη (HMI) για την εποπτεία και τον έλεγχο της διεργασίας.
Η συγκεκριμένη μελέτη συνδύαζε τις τεχνικές ελέγχου μεταφορικής κίνησης, μέσω ρυθμιστών στροφών (Inverter), καθώς παραμετροποιήθηκαν δύο ρυθμιστές στροφών, για τον έλεγχο των κινητήρων του ταινιόδρομου και του ραουλόδρομου, με τεχνικές ελέγχου εντολοδότησης και κίνησης εμβόλων (ακμοπυροδότηση).
Ο έλεγχος θέσης των υλικών επί του ταινιόδρομου και του ραουλόδρομου, βασίστηκε στη χρήση φωτοκυττάρων και οριακών διακοπτών. Οριακοί διακόπτες επίσης χρησιμοποιήθηκαν στον προσδιορισμό της θέσης των συστοιχιών των εμβόλων των υποσυστημάτων ζύγισης και αποθήκευσης.
Οι επιθυμητές προδιαγραφές – σχεδιαστικοί στόχοι του νόμου ελέγχου του αυτομάτου – αναλύθηκαν και προσεγγίστηκαν μέσω της θεωρίας των διακριτών συμβάντων. Η μη ύπαρξη ελέγξιμων συμβάντων στην γλώσσα του αυτομάτου, οδήγησε σε έναν πολύπλοκο νόμο ελέγχου, βασιζόμενο στην υπέρτατη ελέγξιμη υπογλώσσα της επιθυμητής γλώσσας.
Ο προγραμματισμός του Λογικού Ελεγκτή υλοποιήθηκε βάσει της προσέγγισης των διακριτών συμβάντων, ενώ το πρόγραμμα της οθόνης διεπαφής χρήστη, αναπτύχθηκε μέσω της επικοινωνίας HMI – PLC με δίκτυο Ethernet TCP/IP και τη χρήση ενός switch.
3) Εκπόνηση Μελέτης Σε Βιοτεχνία Παραγωγής Απορρυπαντικών.
Συντονιστές: Ιωάννου Κωνσταντίνος, Μιχάλαινας Βασίλειος, Γκαϊνάς Χρήστος
Η συγκεκριμένη μελέτη εκπονήθηκε τον Απρίλιο του 2017 και το αντικείμενό της ήταν ο εκσυγχρονισμός της παραγωγής απορρυπαντικών. Η παραγωγή απορρυπαντικών συνδύαζε την ανάμιξη υγρών πρώτων υλών, αποθηκευμένων σε δεξαμενές, σε ορισμένες ποσότητες, για την παραγωγή του εκάστοτε τελικού προϊόντος, βάσει συνταγών.
Στόχος της μελέτης ήταν ο έλεγχος της ποσότητα των πρώτων υλών που θα οδηγούνταν μέσω αντλίας σε κεντρική δεξαμενή ανάδευσης. Χρησιμοποιήθηκαν ξεχωριστές ηλεκτροβάνες για κάθε πρώτη ύλη και ένα ροόμετρο στον αγωγό της κεντρικής παροχής, καθώς επίσης και ένας δείκτης στάθμης στην δεξαμενή ανάδευσης για feedback.
Η επιλογή της συνταγής προς παραγωγή, γίνεται μέσω οθόνης διεπαφής χρήστη (HMI) και οι ποσότητες των πρώτων υλικών είναι προκαθορισμένες σε μνήμες του Προγραμματιζόμενου λογικού Ελεγκτή.
Σχεδιαστικές απαιτήσεις ήταν:
Α) Η μη επίτρεψη της ταυτόχρονης εκκίνησης συνταγών, εάν η πρώτη επιλεχθείσα δεν είχε ολοκληρωθεί.
Β) Η ύπαρξη προειδοποιητικού μηνύματος εάν η υπολειπόμενη ποσότητα πρώτης ύλης δεν επαρκούσε για την εκτέλεση συνταγής.
Γ) Η διακοπή λειτουργίας της αντλίας για προστασία της, σε περίπτωση που το σύστημα δεν διαρρέονταν από υγρό.
Δ) Η ελαχιστοποίηση του ποσοστού σφάλματος της μέτρησης.
Ε) Ο έλεγχος των ηλεκτροβανών των πρώτων υλών και η ύπαρξη επιλογής ανεξάρτητης ενεργοποίησής τους (auto-manual) για δειγματοληπτικό έλεγχο.
Η μελέτη βασίστηκε στην θεωρία των διακριτών συμβάντων, και ο νόμος ελέγχου που υλοποιήθηκε από τον προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή, βασίζεται στην παράλληλη σύνδεση των αυτομάτων των δυναμικών εποπτών (Dynamic Supervisors) των επιμέρους διεργασιών.
Έτσι λοιπόν το σύστημα αποτελείται από τόσα αυτόματα όσα είναι οι πρώτες ύλες και οι ηλεκτροβάνες. Κάθε ηλεκτροβάνα έχει δύο καταστάσεις και κατά συνέπεια οι καταστάσεις του συστήματος προκύπτουν να είναι . Από το σύνολο των καταστάσεων, επιθυμητές καταστάσεις είναι οι καταστάσεις που ορίζουν οι συνταγές παραγωγής.
Οι επιτρεπτές αλληλουχίες των συμβάντων, που συνάμα αποτελούν και επιμέρους επιθυμητές γλώσσες του αυτομάτου που προκύπτει από την παράλληλη σύνδεση, αποτελούν τις επιθυμητές γλώσσες των συνταγών που πρέπει να εκτελεστούν.
Το ελεγχόμενο συμβάν απενεργοποίησης της αυτόματης λειτουργίας (Manual), απενεργοποιεί την επίδραση του επόπτη στο σύστημα και επιτρέπει την επίδραση όλων των αλληλουχιών συμβάντων (επιθυμητές και μη) στο σύστημα.
4) Εκπόνηση Μελέτης Αυτόματου Γεμιστικού Μηχανήματος Σε Βιοτεχνία Παραγωγής Απορρυπαντικών.
Συντονιστές: Ιωάννου Κωνσταντίνος , Μιχάλαινας Βασίλειος, Γκαϊνάς Χρήστος
Η μελέτη και ο προγραμματισμός του γεμιστικού μηχανήματος, έγινε τον Απρίλιο του 2018. Το συγκεκριμένο γεμιστικό μηχάνημα φέρει ταινιόδρομο, καθώς και τέσσερις γεμιστήρες σε ενιαίο έμβολο για ταυτόχρονη πλήρωση τεσσάρων δοχείων, με μέτρηση από τέσσερα ανεξάρτητα ροόμετρα. Η επιλογή των setpoint γέμισης γίνεται μέσα από οθόνη HMI.
Σχεδιαστικός στόχος ήταν η αυθαίρετη εντολοδότηση ως προς την επιθυμητή ποσότητα πλήρωσης των ροόμετρων, τα οποία αφότου μετρήσουν ανεξάρτητα, θα έκοβαν την παροχή με ηλεκτροβάνα on/off. Έτσι σε περίπτωση αστοχίας ενός ροόμετρου στα τέσσερα, θα υπήρχε διαφορά μόνο σε ένα δοχείο.
Για την εναρμόνιση της διαδικασίας μέτρησης με το συνολικό γεμιστικό μηχάνημα, χρησιμοποιήθηκε η μελέτη μέσα από τη θεωρία των διακριτών συμβάντων. Το μηχάνημα έχει συγκεκριμένη αρχική θέση – αρχική κατάσταση, στην οποία παραμένει έως ότου ο χρήστης επιλέξει τα τέσσερα ανεξάρτητα setpoints πλήρωσης και πατήσει το μπουτόν Start από την οθόνη HMI.
Τότε εκκινεί ο ταινιόδρομος για προδιαγεγραμμένο χρόνο, ο οποίος μεταβάλλεται από πεδίο ρυθμίσεων της οθόνης HMI και στη συνέχεια εκτείνεται έμβολο για να μπλοκάρει τη πορεία των δοχείων επί του ταινιόδρομου.
Σε συγκεκριμένο χρόνο έπειτα από την έκταση του πρώτου εμβόλου, εκτείνεται και δεύτερο έμβολο, πίσω από το πρώτο έμβολο και τα τέσσερα δοχεία προς πλήρωση, ώστε να θωρακίσει – εξασφαλίσει τις ορθές θέσεις των τεσσάρων δοχείων. Στη συνέχεια, σε ορισμένο και τροποποιήσιμο χρόνο από την οθόνη HMI, τραβιέται προστατευτικό φαράσι κάτω από τα 4 γεμιστικά και κατεβαίνει το έμβολο πλήρωσης και εκκινεί η διαδικασία πλήρωσης.
Κάθε ένα δοχείο γεμίζεται ανεξάρτητα από το άλλο και όταν έχει ολοκληρωθεί η διαδικασία πλήρωσης και στα τέσσερα δοχεία, τότε το έμβολο πλήρωσης επιστρέφει στην αρχική του θέση και παράλληλα το προστατευτικό των γεμιστικών επανέρχεται στην θέση του. Τότε, μαζεύεται το μπροστινό έμβολο και εκκινεί ο ταινιόδρομος για να «διώξει» τα γεμισμένα δοχεία.
Η διαδικασία επαναλαμβάνεται αυτούσια, έως ότου ο χρήστης πατήσει το μπουτόν Stopτης οθόνης HMI, το οποίο επαναφέρει το μηχάνημα στην αρχική του κατάσταση. Σαν ασφαλιστική δικλείδα, το μπουτόν Stop μπορεί να επιδράσει ανά πάσα ώρα και στιγμή, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα τη διασφάλιση ότι μόνο 4 δοχεία μπορεί να βγουν ελαττωματικά στον κύκλο παραγωγής.
5) Εκπόνηση Μελέτης για τον Έλεγχο Επαγγελματικού Πλυντηρίου Πιάτων με Arduino και εφαρμογή Android.
Συντονιστής: Μιχάλαινας Βασίλειος, Γουβίτσας Γεώργιος, Καπώνης Χρυσόστομος
Η συγκεκριμένη μελέτη ξεκίνησε τον Αύγουστο του 2017 και έφερε καρπούς τον Μάιο του 2018 με τη συμμετοχή της στην Διεθνή Έκθεση Απορρυπαντικών ISAInterclean 2018 στο Άμστερνταμ της Ολλανδίας.
Το αντικείμενο ήταν προγραμματισμός του ελεγκτή arduino nano ώστε ελέγχει την διαδικασία πλύσης επαγγελματικού πλυντηρίου πιάτων με εξόδους ρελέ. Εκτός όμως της φαινομενικά απλής διαδικασίας, αναπτύχθηκε λογισμικό (εφαρμογή Android) επικοινωνίας του ελεγκτή μέσω Bluetooth από τον κο Γουβίτσα Γεώργιο, ώστε οι χρόνοι πλύσης να είναι τροποποιήσιμοι, ανάλογα με τις ανάγκες του κάθε πελάτη.
6) Εκπόνηση Μελέτης για μηχάνημα Παλετοποίησης Χαρτοκιβωτίων.
Συντονιστής: Ιωάννου Κωνσταντίνος
Η μελέτη έλαβε χώρα τον Νοέμβριο του 2017 και είχε ως σκοπό τον επαναπρογραμματισμό ενός μηχανήματος παλετοποίησης. Το συγκεκριμένο μηχάνημα μπορούσε να δράσει αυτόματα, αναγνωρίζοντας το ύψος της παλέτας που επρόκειτο να δεθεί από πρέσα παλετοποίησης που κατέβαινε πιέζοντας τα χαρτοκιβώτια προς δέσιμο. Για να γίνει αυτό, έφερε φωτοκύτταρα θέσης σε ραουλόδρομο τριών τμημάτων, με ανεξάρτητα μοτέρ και φωτοκύτταρο σε ότι αφορά την ζώνη παλετοποίησης και το ύψος.
Τα σημεία δέσης ορίζονται από τον χειριστή μέσω οθόνης HMI και επίσης μέσα από την οθόνη μπορεί να γίνει χειρισμός σε περίπτωση βλάβης μη αυτόματου απεγκλωβισμού του μηχανήματος και επαναφοράς του στην αρχική θέση (reset).
7) Εκπόνηση Μελέτης για μηχάνημα Χρωματισμού Χαρτοκιβωτίων.
Συντονιστής: Ιωάννου Κωνσταντίνος.
Η μελέτη έλαβε χώρα τον Δεκέμβριο του 2017 και αφορούσε τον επαναπρογραμματισμό και την επίλυση βλάβης σε μηχάνημα βαψίματος και κοπής χαρτοκιβωτίων. Ο χρήστης εισήγαγε συντεταγμένες και μήκη κοπής, μέσω οθόνης HMI, ανάλογα το χαρτοκιβώτιο που ήθελε να παράξει και το μηχάνημα αυτόματα παρήγαγε τέτοιου τύπου χαρτοκιβώτια.
Η βλάβη οφειλόταν σε κακή τοποθέτηση αισθητηρίου (επαγωγικού διακόπτη) ο οποίος μέσα από την δόνηση του μηχανήματος εν ώρα λειτουργία έφευγε από την προκαθορισμένη θέση του και έδινε μόνιμο σήμα σφάλματος, μπλοκάροντας την διαδικασία από τη συνέχισή της (ως όφειλε).
8) Αποσφαλμάτωση (Commissioning) μηχανήματος χαρτοκιβωτίων.
Συντονιστής: Ιωάννου Κωνσταντίνος
Η αποσφαλμάτωση έγινε τον Δεκέμβριο του 2017 και αφορούσε τον ηλεκτρολογικό έλεγχο των καλωδιώσεων μηχανήματος χαρτοκιβωτίων, καθώς και του ηλεκτρολογικού του κυκλώματος σημείο προς σημείο.
Το πρόβλημα του μηχανήματος, έπειτα από τον ενδελεχή έλεγχο των ηλεκτρολογικών του σχεδίων οφειλόταν στην μη λειτουργία ενός ρελέ στον πίνακά του, καθώς επίσης και στις λάθος συνδέσεις των ασφαλιστικών του επαφών.
9) Έλεγχος Θέρμανσης- Ψύξης σπιτιού.
Συντονιστές: Ιωάννου Κωνσταντίνος , Μενεξής Αντώνιος , Γκίκας Λεωνίδας
Η εφαρμογή πραγματοποιήθηκε το Νοέμβριου 2020. Αφορούσε τον έλεγχο της θέρμανσης και της ψύξης σε διώροφο διαμέρισμα στο κέντρο. Υπήρχαν ένας λέβητας αερίου και μία αντλία θερμότητας. Στο χώρο επίσης υπήρχαν και 6 θερμοστάτες όπου σηματοδοτούσε και μία ξεχωριστή ζώνη στο χώρο. Και η θέρμανση και η ψύξη γινόταν μέσω Fancoil αλλά και ενδοδαπέδιας. Στην εφαρμογή έγινε η κατασκευή του πίνακα αυτοματισμού, ο προγραμματισμός PLC και HMI οθόνης. Μέσω της οθόνης γίνεται και η κεντρική διαχείριση όλης της εφαρμογής.
10) Δωμάτιο σταθερής θερμοκρασίας-υγρσίας , Famar
Συντονιστές: Ιωάννου Κωνσταντίνος , Μενεξής Αντώνιος , Γκίκας Λεωνίδας
H εφαρμογή πραγματοποιήθηκε στον Οκτώβριο 2020. Η φαρμακοβιομηχανία Famar έφτιαξε δωμάτιο σταθερής θερμοκρασίας και υγρασίας με σκοπό τη φύλαξη φαρμάκων. Σκοπός ήταν να πετύχουμε 25 βαθμούς κελσίου και 60% υγρασία. Πραγματοποιήθηκε μελέτη και επίβλεψη κατασκευής του πίνακα αυτοματισμού, προγραμματισμός του PLC και μίας HMI οθόνης, καθώς και βιομηχανικού router για απομακρυσμένη διαχείριση. Για τον παραπάνω έλεγχο χρησιμοποιήθηκε PI ελεγκτής. Ο τελικός χρήστης μπορεί να ελέγχει το σύστημα μέσω της οθόνης.