原理から理解する体験型シーケンス制御実験装置の開発と試作

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2008年度の科研費により、メカニカルシーケンスボードの設計・試作を行い、2009年度の電気電子工学実験において、メカニカルシーケンスボードを使用した体験型実験によりシーケンス動作の理解・習得することを行い始めた。学生たちが一人一台シケーンスボードを使用して、メカニカルリレー、ランプ、モータ、タイマなどの電気部品を使用して、事前に解いてきた課題の動作確認を行う実験である。今回、ソフト(プログラム)による制御を原理から理解でき、体験できる実験装置の開発・試作を目指した。制御機器はPLC(Programable Logic Controller)を用いた。ノートパソコンによりラダー図を作成し、PLCにファイル変換したものを読み込ませ、プログラムによる制御を行うことができる。PLCに接続している電気パーツを目的に応じて動作することができる。ボードの試作を行い、動作を確認し、使い易さ、既存のメカニカルシーケンスボードの電気部品の活用ができるかなどの検討を行い、学生実験に採用されることができた。一回の学生の人数+予備を含め15台のPLCボードを作成した。また、学生実験用のテキストとして、目的、図による動作原理の説明、ボード図、課題などの構成により作成した。PLCを含めたシーケンス制御実験を5時間/週X3回を実施することができている。アンケートの結果、アナログとソフトの制御比較ができる、完全動作ができた時の達成感とそれまでの緊張感があったなど好評であった。このことより学生は原理から理解をし、意識を高く持って実験を行っていると思われる。無線LANを利用した技術とメカニカルシーケンスボードを活用し制御を行う実験の事前として、最近急速に普及しているシングルボードコンピューターRaspberry Piとタブレットと無線ルータを使用して試作と実験を行った。タブレットよりWi-Fi機能を経由して、WebIOを利用することにより、Raspberry Piに接続したボードにあるLEDの点滅制御をする。HTMLにより操作ボタン(ON/OFF)を作成し、制御ソフトをJavaScriptにより記述し、Raspberry Pi上にあるLEDの点滅を行った。動作はスムーズであった。学生実験で扱う実験課題として、学生達のプログラムミングカがどの程度の制御プログラムを記述できるのか、初めて2種類の言語を使いこなすことができるか、完全動作するためのプログラムを作るのにどれ位の時間を要するかなど上げられ、今後検討する必要がある。上述の成果を総合技術研究会で発表した。