Příklad modernizace elektrického obvodu nákladního výtahu pomocí programovatelného ovladače (PLC)

V poslední době je stále více populární téma automatizace různých technologických procesů pomocí programovatelných automatů (PLC). Navzdory tomu je na internetu jen velmi málo praktických článků se skutečnými příklady, jak tyto PLC programovat. Toto téma je velmi zajímavé, protože jde o spojení elektrických zařízení, elektroniky a programování. Naučit se psát PLC programy je možné, aniž byste je měli. Emulační režim, který je k dispozici ve všech moderních softwarových balíčcích, s tím hodně pomáhá.

V tomto článku ukážu příklad převodu elektrického obvodu zabudovaného na reléových zařízeních (spouštěče, relé) do programu, který bude pracovat na ovladači. Ihned musím říci, že se jedná pouze o malý vzdělávací projekt a nepředstírá, že by vysvětlil víc, než jen vysvětlit základní principy programování PLC konkrétním příkladem.

Relé pro nákladní dopravu

Počáteční schéma tohoto projektu je relativně jednoduché schéma nákladního výtahu (nákladního výtahu) s ovládáním páky ve dvou patrech. Schéma je znázorněno na obrázku níže.

Městský elektrický zvedák s jedním motorem na dvou zastávkách

V okruhu je pouze jeden motor, který zvedá a snižuje zvedání mezi dvěma patry. Jedná se o reverzibilní třífázový asynchronní motor s fázovým rotorem 380 V. Startovací odpory a kontakty tří elektromagnetických spouštěčů jsou připojeny k rotoru motoru, což umožňuje spuštění motoru ve 3 stupních. Toto řešení umožňuje v procesu spouštění motoru snížit jeho startovací proud a zvýšit startovací moment.

Start motoru je automatizovaný pomocí tří akceleračních relé (1RU - 3RU). Jedná se o konvenční 24 voltové DC časovače. Pro jejich sílu je sestupný transformátor a usměrňovač.

Ke svorkám motoru je připojena elektromagnetická brzda s třífázovým blokem, která při přivedení napětí na motor zabrzdí jeho hřídel a když napětí zmizí, hřídel motoru se okamžitě upne a zafixuje v pevné poloze.

Zpětný chod motoru pomocí kontaktů dvou elektromagnetických spouštěčů (v diagramu B a H). Napájení do obvodu je zajištěno pomocí jističe (na obvodu - WU) a jističe (1A).

Zahrnutí do práce výtahu je možné pouze za přítomnosti napětí. Řídí se napěťovým relé (PH), které je umístěno na levé straně obvodu. Existují také zásuvky a zvonek, které lze zapnout z jakéhokoli místa, aby zavolali dirigentovi.

Dveře šachty a kabiny se otevírají a zavírají ručně. Výtah se ovládá pákovým přepínačem do tří poloh - „Nahoru“, „Dolů“ a „Nula“.

Když je klika posunuta do jedné z krajních poloh, výtah se začne pohybovat a jakmile je dosaženo požadované podlahy, je klika mechanicky posunuta do polohy „Zero“. V tomto případě jsou kontakty ve spínacím obvodu přerušeny, startovací cívka je bez napětí, motor je odpojen od sítě, kontakty v obvodu jeho rotoru otevřeny a výtah se zastaví. Poté můžete zahájit pohyb výtahu v opačném směru.

Nákladní výtah patří k vysoce rizikovým zařízením a v jeho obvodu (jako ve schématech jakýchkoli výtahů) existuje velké množství různých blokování kontakty koncového spínače a kontakty různých ochranných zařízení.

V tomto schématu se jedná o vypínací (koncové) spínače, které ovládají zavírání dveří kabiny, hřídele ve spodních a horních podlažích, zvedání a spouštění kabiny nad pracovní horní a dolní zónou, kontakty „vůle zdvihacích lan“, které se otevírají, když je kabel zeslaben nebo uvolněn. kabina výtahu, kontakty omezovače rychlosti, zachycovače a napínače kabelů. Celkem - 14 diskrétních senzorů.

Když se některý z uvedených kontaktů otevře, motor výtahu se musí okamžitě vypnout a zabrzdit, proto jsou všechna čidla, kontakt napěťového relé a tlačítko „Obecné zastavení“ sériově zapojeny do cívkového obvodu elektromagnetických ovladačů ovládajících motor.

Vytvoření programu PLC pro nákladní výtah

Úkolem bylo, že beze změny v zařízení, v zásadě operace a ovládání výtahu, přenesl svůj obvod ze zastaralého zobrazení relé na možnost pomocí programovatelného ovladače.

Výhodou programového formuláře pro řízení instalace je, že v budoucnu může být program v případě potřeby snadno modifikován, vylepšuje pohodlí ovládání výtahu, mění logiku jeho provozu a zlepšuje jeho funkčnost. Tyto akce však musí být doprovázeny změnou konstrukce výtahu a přidáním dalších doplňkových zařízení do obvodu. V naší verzi nebyl takový úkol položen.

V tomto případě byla navržena možnost modernizace elektrického zařízení nákladního výtahu změnou jeho ovládacího systému s takovým přístupem, že by se například u osoby provozující takový mechanismus nic nezměnilo.

Z tohoto důvodu uložíme hlavní ovládací zařízení pro výtah - pákový spínač a necháme asynchronní motor s fázovým rotorem s jeho třístupňovým spuštěním, i když ho stále chceme nahradit asynchronním motorem s rotorem veverkové klece, který se zapíná pomocí softstartéru. Prozatím to však neuděláme, protože toto řešení výrazně zjednoduší elektrický obvod výtahu, což není příliš složité.

Takže naše schéma rozdělíme do čtyř zón (viz schéma výtahu na obrázku).

V zóně 1 se nic nedotkneme, protože je zodpovědná za zvukové volání výtahu a řídí přítomnost napětí v obvodu. Zóna 2 s motorem, elektromagnetickou brzdou a silovými kontakty startérů se také nemění. Všechna zařízení ze zóny 4 lze smazat, protože pořadí zařazení kontaktů do obvodu rotoru motoru při jeho spuštění bude řízeno softwarovými časovači. Zbývá zóna 3. Hlavní modernizace ovlivní tuto konkrétní zónu.

Jako správce bereme PLC společnost Aries. Program pro něj bude v jazyce Cfc. Podle mého názoru je to nejvhodnější jazyk pro začátečníky. Je velmi podobný do jazyka funkčních bloků Fbdale s vlastními malými funkcemi. Tolik miluje další skvělý jazyk - žebříkový jazyk LD. Nemám nic proti, ale na Cfc Pro mě je vhodnější sestavit program pro PLC, takže jsem použil tento jazyk, ale tady je vše pro každého. Pro kompilaci programu, který používáme balíček CoDeSys 2.3.

Program je sada funkčních bloků (A, NEBO, NE, spouštěče a časovače). Pracovní program nákladního výtahu v jazyce Cfc:

Zpočátku budeme potřebovat bloky A (prvek A). Na výstupu prvku je logická jednotka (v programu -"PRAVDA") pouze pokud existují logické jednotky na všech vstupech. Pokud se stav jednoho vstupu liší od jednoty, je výstup resetován na nulu (v programu - "Falešné").

Tento prvek nám pomůže uspořádat všechny blokovací kontakty a bezpečnostní kontakty (diskrétní vstupy) a jak si vzpomínáte, je jich 14 (v programu jsou označeny pod jménem SQ1 - SQ14). Na vstup bloku A Připojíme také kontakt napěťového relé a tlačítko „Obecné zastavení“ (SB1). Pro snadné vnímání jsem navázal všechny kontakty na 3 prvky Aa poté je použil jiný k jejich sloučení do jednoho řetězce.

Ve výchozím nastavení má každá funkční jednotka při přidávání do programu 2 vstupy. Pokud potřebujete přidat další vstup, musíte ukázat na blok pomocí myši, stiskněte pravé tlačítko a vyberte "Blokovat vstup". Do bloku tak můžete přidat jakýkoli požadovaný počet dalších vstupů.

Pákový spínač je připojen ke dvěma vstupům řídicí jednotky (v programu - "SA_verh" a "SA_niz"). Přepínač v každé ze dvou krajních poloh dodává logické jednotce jedné z těchto dvou poloh RS spouští („RS_verh“ nebo „RS_niz“). Spoušť je analogem startovací cívky s blokovacím kontaktem v řídicím obvodu relé.

Aby to bylo možné, odešlete logickou jednotku na kontakt “SET"zakázat - zapnuto"RESET". Spouštěcí výstup "Q1"vysílá signál na jeden z výstupů regulátoru -"KM1" nebo "KM2"ke kterému jsou připojeni." elektromagnetické cívky. Spouštěče spínají kontakty a ovládají motor.

Třífázový start v programu je organizován pomocí 2 časovače "TON". Při použití logické jednotky na vstup časovače "IN"počítá čas daný na vstupu"PT"a přepne výstup časového zpoždění"Q"od logické nuly do jedné. Poté, co je první časovač (T1) spuštěn signálem z jeho výstupu (Q), čas začíná počítat na druhém časovači (T2) a po době určené na vstupu PT druhý časovač také vyšle logickou jednotku na svůj výstup (Q)." .

Pro ovládání výstupů (v programu - KM3, KM4 a KM5) Připojeny jsou 3 cívky elektromagnetického spouštěče. První z nich se zapne okamžitě, když zapnete KM1 nebo KM2 a připojuje maximální odpor k rotoru motoru, KM4 a KM5 zapněte časovač a střídavě zkratujte část spouštěcího odporu. Po nastartování motoru zůstanou všechny tři spouštěče v zapnuté poloze.

Položka NEBO (logicky NEBO) Aby bylo možné současně spustit jeden ze dvou hlavních spouštěčů, byla do okruhu zahrnuta část okruhu zodpovědná za třífázové spouštění motoru. Pokud existuje logická jednotka na jednom ze vstupů prvku "NEBO", je logická jednotka vysílána na svůj výstup, to znamená, že pro její činnost stačí na kterémkoli z jejích vstupů.

Mezi výstupy časovačů a kontrolérů A s jedním z inverzních vstupů (vstupní kruh). Pro tento prvek se logická jednotka na výstupu objeví pouze tehdy, když je signál logické jednotky aplikován na normální vstup a logická nula je aplikována na inverzní.

Stejný prvek, pouze se dvěma inverzními vstupy, je umístěn vedle vstupů "SA_verh" a "SA_niz", které přijímají signály z pákového spínače. To je nezbytné, aby se zajistilo, že všechny spouštěče na výstupech jsou vypnuty, jakmile se spínač vrátí do nulové polohy, když jsou otevřeny obě horní a dolní obvody.

Pokud jsou na vstupu takového prvku dvě logická nula A dává logickou jednotku na výstupu prvku. Tento signál prochází programem na vstup spouštěčů “RESET", spouštěče jsou resetovány na nulu a spouštěče na výstupech jsou deaktivovány. Prvky A s jedním inverzním vstupem mezi časovači a výstupy KM3 a KM4 vypněte tyto výstupy a podle toho vypněte spouštěče odpovědné za posun odporů v obvodu rotoru, když je motor zastaven.

Chcete-li nastavit inverzní vstup nebo výstup, musíte přesunout myš do funkčního bloku, vyberte požadovaný vstup nebo výstup, stiskněte pravé tlačítko myši a vyberte "Invertovat". Podobně jakýkoli inverzní vstup nebo výstup lze převést na normální.

Položky A Čísla 5 a 10 nedovolují startérům odpovědným za řízení motoru nahoru a dolů současně se zapnout (ochrana proti zkratu v napájecích kontaktech startérů při jejich zapnutí). Ačkoli v tomto schématu s pákovým spínačem, to není možné.Ale protože blokovací kontakty tohoto typu byly přítomny v původním reléovém obvodu, bylo rozhodnuto je ponechat v programu pro PLC.

A konečně zbývá zajistit okamžité vypnutí elektromotoru při otevírání některého z kontaktů na vstupu. Přítomnost spouště v obvodu neumožňovala to provést zpočátku. Aby obvod správně fungoval v jakékoli nouzové situaci (spuštění bezpečnostních kontaktů, kontakty vypínačů, napěťových relé nebo tlačítka „Obecné zastavení“), byl přidán obvod dva řetězce prvků NE a NEBO (4 a 7).

Prvek NOT předchází logické jednotce na vstupu logické nule na výstupu a naopak - nule na vstupu do jednotky na výstupu. Dokážete vysvětlit, jak řetězce v programu NE a NE fungují? Napište komentáře.

Emulace programu CFC v CoDeSys

Po vytvoření programu jej můžete zkontrolovat CoDeSys v emulačním režimu. Chcete-li to provést, vyberte na kartě „Online“ „Emulační režim“, klikněte na tlačítko „Připojit“ a poté nastavte logickou jednotku na všechny vstupy - “PRAVDA", zapište tyto hodnoty do programu kliknutím na"Ctrl" + F7 a klikněte F5 začít.

Emulační režim vCoDeSys:

Simulace přepínání vstupu ("PRAVDA"a"Falešné") se můžete podívat na změnu obvodů modrou (signální cesta) a změnu stavu výstupů. Po každé změně ve vstupním stavu nezapomeňte tyto hodnoty zapsat do programu stisknutím tlačítka"Ctrl" + F7. Chcete-li vypnout emulační režim, klikněte na „Stop“, poté na „Odpojit“ na kartě „Online“ a zrušte zaškrtnutí políčka „Emulační režim“.

Závěr

Ještě jednou chci poznamenat, že tento projekt se týkal výhradně vzdělávacích cílů a dosud nebyl testován na skutečném programovatelném kontroléru. Pokud máte nějaké dotazy a některá z výše uvedených skutečností není jasná, zeptejte se v komentářích, pokusím se na ně odpovědět. A je také velmi důležité, abych dostal odpověď na otázku - mám pokračovat v psaní článků na toto téma? Obecně jsem připraven naslouchat jakýmkoli konstruktivním komentářům a návrhům.