Projektbeschreibung
Als Werkstudent bei Ant Robotics wurde ich mit der Entwicklung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) für den "ADIR" beauftragt, einen autonomen landwirtschaftlichen Sprühroboter. Das Ziel war es, eine intuitive und robuste Schnittstelle auf einer CODESYS-basierten SPS zu erstellen, die es Landwirten ermöglicht, die komplexen automatisierten Aufgaben des Roboters in einer Gewächshausumgebung einfach zu konfigurieren, zu bedienen und zu überwachen.
Herausforderungen
Komplexe Steuerungslogik
Der Roboter benötigte präzise Konfiguration verschiedener Parameter wie Anzahl der zu sprühenden Reihen, Abstände und Zwischenräume. Das HMI musste diese Komplexität vereinfachen.
Systemintegration
Das HMI/SPS-System musste zuverlässig mit mehreren Motorsteuerungen und Sensoren über ein CAN-Bus-Netzwerk kommunizieren.
Echtzeit-Feedback
Die Bereitstellung klarer Echtzeit-Statusupdates, Batteriestände und Fehlerdiagnosen für die Bediener war kritisch für den sicheren Betrieb.
Protokoll-Implementierung
Erforderlich war die Implementierung sowohl von Low-Level-CAN-Kommunikation für Echtzeitsteuerung als auch die Einrichtung eines OPC UA-Servers für höhere Datenüberwachung.
Lösung & Methodik
Ich verfolgte einen praxisorientierten, lösungsorientierten Ansatz zur Entwicklung des HMI vom Konzept bis zur Implementierung. Meine Beiträge umfassten:
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SPS & HMI-Programmierung: Entwurf und Programmierung der gesamten HMI-Anwendung und der zugrundeliegenden Steuerungslogik mit CODESYS (Strukturierter Text), Erstellung benutzerfreundlicher Bildschirme für Parametereingabe und Roboter-Statusvisualisierung.
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CAN-Bus-Kommunikation: Definition und Implementierung des CAN-Kommunikationsprotokolls, Programmierung der SPS zur Konstruktion und Übertragung spezifischer CAN-Frames zur Steuerung der Robotermotoren und des Sprühsystems.
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OPC UA-Integration: Konfiguration eines OPC UA-Servers auf der CODESYS-Steuerung zur Verbesserung der Datenzugänglichkeit und Ermöglichung der Überwachung von Roboterstatus und Betriebsdaten durch andere Systeme.
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Innovative Problemlösung: Entwicklung von Funktionsbausteinen zur Verwaltung des Roboterzustands, Behandlung von Fehlerbedingungen und Parsing eingehender CAN-Nachrichten für ein robustes und fehlertolerantes System.
Ergebnisse & Resultat
Voll funktionsfähiges HMI
Lieferung eines vollständigen und intuitiven HMI, das die Bedienung des ADIR-Roboters erheblich vereinfachte
Robustes Steuerungssystem
SPS-Programm verwaltete zuverlässig alle Roboterfunktionen über gut strukturierte CAN- und OPC UA-Architektur
Praktische Erfahrung
Umfassende praktische Erfahrung in Industrieautomation und Industrie 4.0-Protokollen gesammelt