PRIMENA SAVREMENIH DIDAKTIČKIH SISTEMA U OBRAZOVANJU IZ OBLASTI MEHATRONIKE

Transcription

1 TEHNOLOGIJA, INFORMATIKA I OBRAZOVANJE ZA DRUŠTVO UČENJA I ZNANJA 6. MeĎunardni Simpzijum, Tehnički fakultet Čačak, 35. jun TECHNO LO GY, INFO RM ATICS AND EDUCATION FOR LEARNING AND KNOWLEDGE SOCIETY 6 th Internatinal Sympsium, Technical Faculty Čačak, 35th June UDK: :004 Stručni rad PRIMENA SAVREMENIH DIDAKTIČKIH SISTEMA U OBRAZOVANJU IZ OBLASTI MEHATRONIKE Slbdan Aleksandrv 1, Radica Aleksandrv 2, Predrag Simić 3 Rezime: U vm radu je prezentvan značaj krišćenja savremenih didaktičkih sistema za uspešn brazvanje kadrva iz blasti mehatrnike. Primena realnih didaktičkih sistema, njihvih virtuelnih simulacinih mdela, sftvera za mdeliranje i simulaciju predstavljaju preduslv za usvajanje kmpleksnih znanja i veština. U radu je dat svrt na primenu vih sistema u šklvanju tehničara mehatrnike u srednjem stručnm brazvanju. Ključne reči: Mehatrnika, brazvanje, didaktički sistemi, testiranje, dijagnstika. USAGE OF MODERN DIDACTIC SYSTEM IN EDUCATION IN AREA OF MEHATRONIC ENGINERING Summary:In this paper we have presented the significance f using mdern didactic systems fr succesful educatin f stuff in dmain f mehatrnics. Using realistic didactic systems, their virtual simulatin mdels, sftware prgrammes fr mdeling and simulatin present precuditin fr adpting cmplex knwledge and skills. In this paper we have als paid special attentin n the usage f this systems in schling and educating kids in secndary schls in the area f mehatrnics engineering. Key wrds: Mechatrnic, educatin,didactic systems, testing, diagnstic. 1. UVOD Mehatrnski sistem predstavlja fuziju mehaničkih, električnih i infrmacinih sistema u jedinstven funcinalni autmatizvani sistem. Za uspešn brazvanje iz blasti mehatrnike ptrebni su savremeni didaktički sistemi, kji dgvaraju realnim industrijskim mehatrnskim sistemima. Pželjn je da su didaktički sistemi mdularni i da su za njihvu realizaciju krišćene industrijske kmpnente. Ove sisteme karakteriše viska cena, št predstavlja prepreku šklama i fakultetima da bezbede različite didaktičke 1 Slbdan Aleksandrv, dipl.inž. elektrtehnike, Tehnička škla Trstenik, Vuka Karadžića 11, Trstenik, aleksandrvs@yah.cm 2 Radica Aleksandrv, dipl.inž. elektrtehnike, Tehnička škla Trstenik, Vuka Karadžića 11, Trstenik, radica09@gmail.cm 3 Predrag Simić, dipl.inž. mašinstva, Tehnička škla Trstenik, Vuka Karadžića 11, Trstenik, simpred@sbb.rs

2 Tehnlgija, infrmatika i brazvanje, TIO 6 Slbdan Aleksandrv i dr. mehatrnske sisteme. Razvj nvih tehnlgija i njihva primena u industriji, zahteva savremena nastavna sredsva za uspešn šklvanje stručnih kadrva u blasti mehatrnike. Imajući u vidu multidisciplinarnst mehatrnike i slženst mehatrnskih sistema, za uspešn brazvanje ptrebni su savremeni didaktički sistemi. Jedan d vdećih prizvďaća didaktičkih sistema za buku iz blasti pneumatike i elektrnike je kmpanija Fest. U vm radu predstavljeni su didaktički sistemi kji se kriste u kabinetu mehatrnike Tehničke škle Trstenik. T su sistemi kji pripadaju Festvj mdularnj prizvdnj liniji MPS (Mdular Prductin System). Glavna dlika vih sistema je št predstavljaju realne industrijske sisteme, sa industrijskim kmpnentama, ali u umanjenj frmi, kja je pgdna za nastavu i učenje u labratrijskim uslvima. Ovi sistemi su pdržani sftverm za prgramiranje upravljačkih ureďaja, sftverm za kmunikaciju i sftverm za 3D simulaciju. Labratrija je premljena rbtskm stanicm Mitsubishi Melfa RV-2AJ, didaktičkim sistemm za distribuciju delva i didaktičkim sistemm za srtiranje delva (sl. 1). Slika 1: Savremeni didaktički mehatrnski sistemi Ove didaktiče sisteme karakterišu sledeće sbine: mdularnst kmpnente na sistemima se mgu mntirati, pdešavati, testirati i demntirati fleksibilnst mgu se kmbinvati funkcije i redsled didaktičkih sistema funcinalnst prmenm prgrama menja se funcinalnst sistema prgramibilnst upravljački PLC ureďaji mgu se re-prgramirati sinhrnizacija rada mgućnst sinhrnizacije rada više sistema u prizvdnu liniju TCP/IP pdrška mgućnst pvezivanja u lkalnu računarsku mrežu WEB pdrška mgućnst upravljanja sistema putem Interneta Savremeni didaktički sistemi mgućavaju učenicima i studentima da primene usvjena terijska znanja na realnim sistemima, upznaju se sa industrijskim pneumatskim, električnim i elektrnskim kmpnentama, principm rada, načinm merenja fizičkih veličina i principm rada slženih mehatrnskih sistema. Ovi sistemi mgućavaju simulaciju kvara na sistemima, pa su pgdni za primenu kd testiranja, dijagnstike i servisiranja mehatrnskih sistema. Uz krišćenje realnih sistema učenici usvajaju znanja i

3 Tehnlgija, infrmatika i brazvanje, TIO 6 Slbdan Aleksandrv i dr. veštine predviďena nastavnim planvima i prgramima. U tabeli 1 predstavljeme su blasti primene didaktičkih mehatrnskih sistema. Tabela 1: Oblasti primene didaktičkih mehatrnskih sistema Oblast primene Mehanika Pneumatika Senzri i električna merenja PLC Mehatrnski sistemi Elektrtehnika i elektrnika Internet tehnlgije Znanja i veštine 2. KARAKTERISTIKE DIDAKTIČKIH SISTEMA Identifikacija mehaničkih kmpnenti Mntaža i demntaža mehaničkih kmpnenti Prjektvanje i mdeliranje mehaničkih kmpnenti Izbr i krišććenje pneumatskih kmpnenata i uređaja Prjektvanje i pvezivanje pneumatske instalacije Detektvanje i tklanjanje greške na pneumatskim sistemima Merenje fizičkih veličina Prepznavanje vrste senzra i njihve namene Pstavljanje i pvezivanje različitih vrsta senzra Testiranje njihve ispravnsti i zamena senzra Prepznavanje strukture različitih vrsta PLC-a Pvezivanje senzra i aktuatra Prgramiranje i testiranje PLC Mntaža i demntaža Testiranje i dijagnstika Servisiranje Prepznavanje i krišćenje električnih simbla Prjektvanje i pvezivanje električne instalacije Detekcija i zamena neispravnih električnih instalacija Prepznavanje, pvezivanje i puštanje u rad električnih mtra Pvezivanje mehatrnskih sistema u računarske mreže Daljinski pristup krišćenjem interneta PLC kaweb server Tipičan mehatrnski sistem prestavlja rbt. Za usvajanje znanja i veština iz rbtike, mehatrnike i elektrnike kristim rbtsku stanicu Mitsubishi Melfa RV-2AJ. Rbtska ruka ima 5 stepeni slbde, a zglbve rbta pkreću naizmenični (AC) servmtri. Na kraju rbtske ruke nalazi se pneumatska hvataljka. Upravljanje radm vrši kntrler rbta (sl. 2) na kme se nalazi peracini panel. Kntrler se serijskm vezm RS232 pvezuje sa persnalnim računarm. Upravljanje rbtm vrši se na tri načina. Prvi način je pmeranje rbta p zglbvima uz pmć ručne upravljače kmande (teaching pendant). Ručnm kmandu se mgu pisati jednstavni prgrami. Drugi način pmeranja rbta je

4 Tehnlgija, infrmatika i brazvanje, TIO 6 Slbdan Aleksandrv i dr. krišćenjem upravljačkg sftvera kji se instalira na računar. Za vaj rbt kristi se Csimir Rbtics Prfesinal. Labratrija za mehatrniku Tehničke škle Trstenik pseduje verziju sftvera Csimir Rbtics Educatin, kja mgućava prgramiranje i simulaciju rada rbta, ali ne dzvljava prenšenje prgrama u kntrler rbta. Ovaj prblem je rešen krišćenjem besplatng sftvera za prgramiranje rbta Rb-Explrer (sl. 3), kji ima mgućnst upravljanja i prgramiranja rbta. Za prgramiranje rbta kristim prgramski jezik Melfa Basic IV. Slika 2:Rbt kntrler sa peracinim panelm Slika 3: Radni pvršina Rb-Expler Treći način rada rbta kristi se kada se u kntrler prenese prgram i dgvarajuće pzicije rbta, nakn čega se startuje autmatski način rada rbta. Na vaj način se prati i analizira rad rbtskg sistema. Uklik se detektuje nepravilan rad, rbt se zaustavlja prek tastera pečurke za hitn prekidanje rada. Onda se vrši krekcija prgrama ili pzicija i pnavlja pstupak prgramiranja i testiranja. Drugi didaktički sistem u kabinetu mehatrnike je Fest MPS Stanica za distribuciju delva (sl. 4). Namena vg didaktičkg sistema je da učenici i studenti steknu znanja i veštine pri izbru linearnih i rtacinih pneumatskih aktuatra, vakum aparata, rezervara za vakum, prgramiranjem PLC-a i sekvencijalng upravljanja. Treći didaktički sistem je Fest MPS Stanica za srtiranje delva (sl. 5). Namena vg sistema je da učenici steknu znanja i veštine u pri izbru i upravljanju elektrmtra, senzra, pneumatskih i mehaničkih kmpnenti, prgramiranjem PLC-a i sekvencijalng upravljanja. Sistemi se upravljaju prek peracinih panela, a upravljanje vrši prgramibilni lgički kntrler.

5 Tehnlgija, infrmatika i brazvanje, TIO 6 Slbdan Aleksandrv i dr. Slika 4: Stanica za distribuciju delva Slika : Stanica za srtiranje delva Testiranje i dijagnstika realnih sistema predstavlja snvu za usvajanje znanja i veština u blasti upravljanja sistemima i mehatrnike. Kd vih sistema pstji strah i tpr kd nekih plaznika d realnih električnih i pneumatskih sistema. Zahvaljujući velikj prcesrskj snazi savremenih računara, 3D simulacija realnih sistema pruža mtivaciju učenicima i studentima u usvajanju snvnih principa rada realnih sistema. Ova simulacija mgućava virtuelnu simulaciju dinamike mehatrnskih sistema, kjim se simulariju način rada i struktura sistema. Sftver kji mgućava testiranje i dijagnstika realnih slženih mehatrnskih sistema u virtuelnm kruženju je Csimir PLC. Ovaj sftver predstavlja PC sftver namenjen za 3D simulaciju, testiranje i dijagnstiku Fest sistema MPS serije. Ovim prgramm mgu se definisati prgrami za simulaciju rada realnih mehatrnskih sistema, a mgu se kristiti pstjeći primeri kji se ispručuju sa MPS sistemima. 3. ANALIZA KORIŠĆENJA DIDAKTIČKIH SISTEMA Prezentvani didaktički sistemi kriste se već tri gdine kd realizacije labratrijskih vežbi i blk nastave kd brazvng prfila Tehničar mehatrnike gled. Sistemi su krišćeni za usvajanje znanja i veština iz sledećih stručnih mdula: prgramibilni lgički kntrleri (PLC), merni pretvarači, testiranje i dijagnstika mehatrnskih sistema, mntaža i državanje mehatrnskih sistema i rbtika. Za slžene didaktičke sisteme ptrebna je dbra priprema nastavnika i učenika pre pčetka realizacije labratrijskih vežbi. Najblje rezultate kd testiranja i dijagnstike mehatrnskih sistema pkazali su učenici kji usvajali znanja i veštine na sledeći način: Prezentacija rada realng didaktičkg sistema, identifikacija kmpnenti i mdula, funcija svake kmpnente

6 Tehnlgija, infrmatika i brazvanje, TIO 6 Slbdan Aleksandrv i dr. Krišćenje sftvera za virtuelnu simulaciju trdimenzinalnih mdela realnih sistema, u vm slučaju krišćenje Csimir Rbtics i Csimir PLC Pvezivanje didaktičkih sistema sa računarm, krišćenje sftvera za prgramiranje upravljačkg PLC-a PreĎenje simulacing mdela i realng didaktičkg sistema Rad sa realnim didaktičkim sistemm, mntaža kmpnenti, testiranje dijagnstika i servisiranje kvarva Izrada izveštaja u elektrnskm bliku Evaluacija realizvane vežbe prezentacija i analiza Pri radu sa realnim didaktičkim sistemima pstje neklik graničenja. Zbg viske cene vakvih sistema, škle i fakulteti nisu u mgućnsti da pseduju veći brj istih didaktičkih sistema, na kjima bi istvremenu učenici i studenti realizvali vežbe. Optimalni brj učenika na jednm didaktičkm sistemu je d dva d tri, kak bi svaki učenik bi u mgućnsti da samstaln izvrši definisane radne zadatke. Uglavnm sve škle i institucije se trude da bezbede št veći brj različitih didaktičkih sistema (minimaln tri), kak bi se stvrili uslvi za usvajanje širkg spektra znanja i veština. Zbg vih graničenja, u kabinetu mehatrnike se frmiraju tri d četiri grupe d p tri učenika, kji se istvremen bučavaju na različitim didaktičkim sistemima, ali tak da u tku šklske gdine prďu buku krz sve predviďene vežbe. Mgućnst da se svi učenici i studenti bučavaju na istm sistemu, mgućava sftver za trdimenzinalnu simulaciju rada realnih mdela Csimir Rbtics i Csimir PLC. Krišćenje simulacinih sftvera, učenici brže usvajaju princip rada mehatrnskg sistema, način funkcinisanja, praćenje parametara sistema, stanja ulaznih i izlaznih veličina na mehatrnskm sistemu. Vema je važn naglasiti, da sftverski paketi za trdimenzinalnu simulaciju i mdeliranje ne mgu zameniti realne didaktičke sisteme, ali mgu lakšati i ubrzati prces usvajanja znanja i veština. 4. ZAKLJUČAK U cilju savremenjavanja nastavng prcesa, praćenja savremenih industrijskih trendva i šklvanje kadrva iz blasti mehatrnike, ptrebn je krišćenje savremenih didaktičkih sistema i pratećih sftverskih paketa za mdeliranje i simulaciju. Za krišćenje vih sfisticiranih didaktičkih sistema, ptrebn je intenzivirati stručn usavršavanje nastavnika, kak bi primenili sve mgućnsti didaktičkih sistema u prcesu brazvanja. Kd nabavke didaktičkih sistema ptrebnj je knsultvati scijalne partnere iz privrede, tak da bi učenici i studenti psle završetka šklvanja bili u ptpunsti spremni za rad na realnim industrijskim sistemima u prizvdnji. 5. LITERATURA [1] Aleksandrv S., Simić P., Mijatvić M: Realizacija prjektne nastave u glednm prfilu tehničar mehatrnike, 3. Internacinalna knferencija Tehnika i infrmatika u brazvanju, Tehnički fakultet Čačak, 7-9 maj,2010, pp (UDK: 371.3:007.5) [2] Aleksandrv S., Čajetinac S., Šešlija D.: Didactic system FESTO MPS - Srting statin and its applicatin in educatin in the field f mechatrnics, 10 th Internatinal Cnference Research and Develpment in Mechanical Industry RaDMI 2010, Dnji Milanvac, Serbia, September 2010 [3] Fest Manual Srting statin, CD ,