Styrning av legofabrik

Välkommen till en rolig laboration i reglerteknik! I "Legolabben" ska Du konstruera ett styrprogram för en bilfabrik i lego. Laborationen utförs i Laboteket och är del av laborationskursen i Industriell reglerteknik och Industriella styrsystem. En film som visar legofabrikens olika delar och funktioner finns tillgänglig här.

1. Uppgift

Uppgiften är att konstruera ett styrprogram för en bilfabrik. Bilfabriken är helt i lego, produkten en legobil monterad av chassi, underrede och tak. Laboteket förfogar över tre kompletta bilfabriker, varje uppdelad i halva A (där underrede monteras) och halva B (där tak monteras).

Programmeringen sker på PC-datorer med hjälp av en windowsapplikation som heter CoDeSys. GRAFCET-programmet överförs med en tangenttryckning till en PLC-enhet som i sin tur är kopplad till bilfabrikens motorer och sensorer.

Varje grupp om två laboranter ansvarar för programmeringen av antingen fabrikshalva A eller fabrikshalva B. För att synkroniseringen mellan halvorna ska fungera krävs naturligtvis att grupperna sinsemellan kommunicerar. I övrigt arbetar varje grupp självständigt, laborationsassistenten kommer endast att introducera och examinera. Resurstillfällen finnas dock under laborationsveckorna och laboranterna kan komma i kontakt med laborationsassistenten genom ett frågeformulär. Fel på bilfabrikerna kan inrapporteras på ett speciellt felformulär.

2. Historia

Professor Lennart Ljung fick idén att göra en legofabrik som byggde legobilar 1980. Den första fabriken byggdes under 1980/81 och sedan dess har den använts vid laborationer. Efter 10 år var fabrikerna utslitna och 1991 byggdes de nuvarande fabrikerna av dåvarande forskningsingenjören Patrik Lägermo tillsammans med doktoranden Jan-Erik Strömberg. De modifierade den ursprungliga fabriken något. Bl.a. infördes ett magasin för färdiga bilar och en ny design av transportbandet möjliggör numera parallelism i vardera fabrikshalva. 2004 blev behovet av reservdelar akut, eftersom vissa av de ursprungliga elkomponenterna ej längre tillverkas. Forskningsingenjör Joakim Svensén anpassade då fabrik och elektronik till nya givare och motorer och passade även på att komplettera med larmtorn (ljudsiren/rödlampa). Den tredje generationen av legofabriken togs i bruk i januari 2010, efter intensivt arbete utfört av både projektanställda studenter under sommaren och doktorander och institutionspersonal under hösten 2009. Fabrikerna byggdes då om från grunden, och man passade på att byta ut till att enbart använda lysdioder. Diagnos lades också till, så att fabriksdel A numera kan detektera om någon chassibit lossnat och då skicka ut bilen på ett lager i väntan på reparation. I fabriksdel B kontolleras på motsvarande sätt om taket trillat av. En annan modifiering var att legobilen är rättvänd genom hela fabriken, och bilen hissas ner från fabrik A till fabrik B.

Pedagogiken i laborationen var ursprungligen vad man skulle kunna kalla traditionell; relativt stark styrning och en fast laborationstid med närvarande lärare. Laborationen har efterhand utvecklats mot en mer öppen projektliknande form som i högre grad förutsätter studentens eget initiativ och egen kreativitet. I och med den tredje generationens legolaboration poängteras också eftertanke och planering under laborationens gång ytterligare. Efter en kort lärarledd introduktion sker disposition av laborationstid numera självständigt med målet att uppvisa en fungerande lösning inom given tidsram, men det finns en möjlighet att omförhandla kravspecifikationen om laborationsgruppen har en bra motivering till detta. Under laborationstiden är enda kontakten med lärare via korta resurstillfällen givna under lunchtid. För att få hjälp med eventuella problem med laborationsutrustningen krävs dessutom att studenten fyller i ett webb-formulär utformat ungefär som ett felsökningsschema.

Legofabriken har även inspirerat till nya forskningsresultat vad gäller automatisk generering av styrprogram. Detta finns närmare beskrivet i artikeln Efficient planning for a miniature assembly line, I. Klein, P.Jonsson och C. Bäckström, Artificial Intelligence in Engineering, 13(1), 1998.

Legofabriken har fått efterföljare vid LTH och Boston University.

3. Ansvarig

Laborationsansvarig: Martin Enqvist.

Välkommen!

Informationsansvarig: Martin Enqvist
Senast uppdaterad: 2023-06-12