Пример за надграждане на електрическата верига на товарен асансьор с помощта на програмируем контролер (PLC)

Напоследък темата за автоматизация на различни технологични процеси с помощта на програмируеми контролери (PLCs) става все по-популярна. Въпреки това има много малко практически статии в Интернет с реални примери как да програмирате тези PLC. Тази тема е много интересна, защото тя е на кръстопътя на електрическо оборудване, електроника и програмиране. Да научите как да пишете PLC програми е възможно, без дори да ги притежавате. Режимът на емулация, който се предлага във всички съвременни софтуерни пакети, помага много за това.

В тази статия ще покажа пример за преобразуване на електрическа верига, изградена на релейни устройства (стартери, релета), в програма, която ще работи върху контролера. Трябва да кажа веднага, че това е само малък образователен проект и не се преструва да обяснява нищо повече от просто обяснение на основните принципи на PLC програмирането с конкретен пример.

Товарни релета

Първоначалната схема за този проект е сравнително проста схема на товарен асансьор (товарен асансьор) с управление на лоста на два етажа. Диаграмата е показана на фигурата по-долу.

Общински електрически подемник с един двигател на две спирки

Във веригата има само един двигател, който повдига и спуска асансьора между два етажа. Това е обратим трифазен асинхронен двигател с фазов ротор с мощност 380 V. Стартовите резистори и контактите на три електромагнитни стартера са свързани към ротора на двигателя, което позволява стартирането на двигателя на 3 етапа. Това решение позволява в процеса на стартиране на двигателя да намали стартовия си ток и да увеличи стартовия въртящ момент.

Стартирането на двигателя се автоматизира с помощта на три ускорителни релета (1RU - 3RU). Това са конвенционални 24 волтови постоянни DC. За тяхната мощност има понижаващ трансформатор и токоизправител.

Към клемите на двигателя е свързан трифазен блок електромагнитна спирачка, който при подаване на напрежение към двигателя спира спирачката си, а когато напрежението изчезва, валът на двигателя моментално се захваща и фиксира във фиксирано положение.

Заден ход на двигателя използвайки контакти на два електромагнитни стартера (на диаграма Б и Н). Захранването към веригата се захранва чрез прекъсвач (на веригата - WU) и прекъсвач (1A).

Включването в работата на асансьора е възможно само с напрежение. Управлява се от реле за напрежение (PH), което се намира от лявата страна на веригата. Има и гнезда и звънец, които могат да бъдат включени от всеки сайт, за да се обадите на проводника.

Вратите на шахтата и кабината се отварят и затварят ръчно. Асансьорът се управлява с помощта на лостовия превключвател в три позиции - "нагоре", "надолу" и "нула".

Когато ръкохватката се премести в едно от крайните положения, асансьорът започва да се движи и когато се достигне желания под, дръжката се премества механично в положение „Нула“. В същото време контактите в веригата на превключвателя са разрушени, стартовата намотка е обезвъздушена, двигателят е изключен от мрежата, контактите във веригата на неговия ротор се отварят и асансьорът спира. След това можете да започнете движението на асансьора в обратна посока.

Товарният асансьор принадлежи към високорискови устройства и в неговата верига (както в схемите на всеки асансьор) има голям брой различни контакти на крайния превключвател и контакти на различни защитни устройства.

В тази схема това са трип (крайни) превключватели, които контролират затварянето на вратите на кабината, шахтите на долния и горния етаж, повдигането и спускането на кабината над работната горна и долна зона, контактите на "отпуснатото на подемните въжета", които се отварят при отслабване или разхлабване на кабела асансьорна кабина, контакти на ограничителя на скоростта, ловец и обтегач на кабела. Общо - 14 дискретни сензора.

Когато някой от изброените контакти се отвори, моторът на асансьора трябва незабавно да се изключи и да спира. Затова всички датчици, контактът на релето за напрежение и бутон „Общо спиране“ се свързват последователно към веригата на бобината на електромагнитните задвижващи механизми, управляващи двигателя.

Създаване на PLC програма за товарен асансьор

Задачата беше, без да се променя нищо в устройството, по принцип работата и управлението на асансьора, да се прехвърли веригата му от остарял релеен изглед към опция, използваща програмируем контролер.

Предимството на програмната форма за контрол на инсталацията е, че в бъдеще, ако желаете, програмата може лесно да се модифицира, да се подобри удобството за управление на асансьора, да се промени логиката на неговата работа и да се подобри неговата функционалност. Но тези действия трябва да бъдат придружени от промяна в дизайна на асансьора и добавяне на други допълнителни устройства към веригата. В нашата версия подобна задача не беше поставена.

В този случай е предложена опция за модернизиране на електрическото оборудване на товарен асансьор чрез промяна на схемата му за управление с такъв подход, който например да не се промени абсолютно нищо за човек, който управлява такъв механизъм.

Затова ще запазим основното устройство за управление на асансьора - превключвателя на лоста и ще оставим асинхронния двигател с фазовия ротор с неговото тристепенно пускане, въпреки че все пак искаме да го заменим с асинхронен двигател с ротор с клетка-клетка, който се включва чрез мекия стартер. Но засега няма да направим това, тъй като това решение значително ще опрости електрическата верига на асансьора, което не е много сложно.

И така, ще разделим схемата си на четири зони (вижте схемата на асансьора на фигурата).

В зона 1 няма да пипаме нищо, защото тя отговаря за звуковото повикване на асансьора и контролира наличието на напрежение във веригата. Зона 2 с двигателя, електромагнитната спирачка и силовите контакти на стартерите също не се променя. Всички устройства от зона 4 могат да бъдат изтрити, защото редът за включване на контактите в роторната верига на двигателя при стартирането му ще се контролира от софтуерните таймери. Остава зона 3. Основната модернизация ще засегне тази конкретна зона.

Като контролер приемаме PLC компанията Aries. Програмата за него ще бъде на езика CFC, Според мен това е най-удобният език за начинаещи. Той е много подобен на езика на функционалните блокове FBDно със собствени малки функции. Толкова много обичат друг страхотен език - език на стълбата LD, Нямам нищо против, но на CFC По-удобно ми е да съставя програма за PLC, затова използвах този език, но тук всичко е за всички. За да съставим програмата, която използваме пакета CoDeSys 2.3.

Програмата представлява набор от функционални блокове (И, ИЛИ, НЕ, задействания и таймери). Работната програма на товарния асансьор на езика CFC:

Първоначално ще ни трябват блокове И (елемент И), На изхода на елемента е логическа единица (в програмата -"TRUE") само когато логическите единици са също на всички входове. Ако състоянието на дори един вход се различава от единство, тогава изходът се нулира на нула (в програмата - "FALSE").

Този елемент ще ни помогне да организираме всички блокиращи контакти и контакти за безопасност (дискретни входове) и както си спомняте, има 14 от тях (в програмата те са посочени под името SQ1 - SQ14), На блоковия вход И ние също свързваме контакта на релето за напрежение и бутона "Общо спиране" (SB1). За удобство направих всички контакти на 3 елемента Ии след това използва друг, за да ги комбинира в една верига.

По подразбиране, когато добавяте към програмата, всяка функционална единица има 2 входа. Ако трябва да добавите допълнителен вход, трябва да насочите към блока с мишката, да натиснете десния бутон върху него и да изберете "Блок вход". По този начин можете да добавите необходимия брой допълнителни входове към блока.

Лостният превключвател е свързан към два входа на контролера (в програмата - "SA_verh" и "SA_niz"). Превключвател във всяко от двете си крайни положения доставя логическа единица към едно от двете RS тригери („RS_verh“ или „RS_niz“). Спусъкът е аналог на стартерна бобина с блокиращ контакт в контролна верига на релето.

За да го активирате, изпратете логическата единица на контакта "SET"за деактивиране - включено"RESET". Задействащ изход "Q1"предава сигнал към един от изходите на контролера -"KM1" или "KM2", към които са свързани соленоидни намотки, Стартерите превключват контактите и управляват мотора.

Триетапният старт в програмата се организира с помощта на 2 таймери "TON", При прилагане на логическа единица към входа на таймера "ПО„той отчита времето, дадено на входа“PT"и превключва изхода за забавяне във времето"Q"от логическа нула до единица. След като първият таймер (T1) се задейства от сигнал от неговия изход (Q), времето започва да отчита втория таймер (T2) и след време, посочено на входа на PT, вторият таймер също изпраща логическа единица към изхода си (Q) ,

Към изходите на контролера (в програмата - KM3, KM4 и KM5) Свързани са 3 намотки на електромагнитен стартер. Първият от тях се включва веднага, когато включите KM1 или KM2 и свързва максималното съпротивление към ротора на двигателя, KM4 и KM5 включете чрез таймер и последователно късо съединение на стартовото съпротивление. След стартиране на двигателя и трите стартера остават в положение на включване.

елемент ИЛИ (логично ИЛИ) необходими за едновременно стартиране на един от двата основни стартера, частта от веригата, отговорна за стартирането на тристепенния двигател, беше включена в работата. Ако има логическа единица на един от входовете на елемента "ИЛИ", на изхода му се предава логическа единица, тоест за нейната работа е достатъчен сигнал на който и да е от входовете му.

Между таймери и изходи на контролера И с един от обратните входове (входен кръг). За този елемент логическата единица на изхода се появява само когато сигнал за логическа единица е приложен към нормален вход, а логическа нула се прилага към обратен.

Същият елемент, само с два обратни входа, е разположен до входовете "SA_verh" и "SA_niz", получавайки сигнали от лостовия превключвател. Това е необходимо, за да се гарантира, че всички стартери на изходите са изключени, когато превключвателят се върне в нулево положение, когато и двете вериги нагоре и надолу са отворени.

Ако има две логически нули на входа на такъв елемент И дава логическа единица на изхода на елемента. Този сигнал идва през програмата до входа на тригери "RESET", тригерите се нулират и стартерите на изходите са деактивирани И с един обратен вход между таймери и изходи KM3 и KM4 изключете тези изходи и съответно изключете стартерите, отговорни за маневрирането на съпротивленията във веригата на ротора при спиране на двигателя.

За да зададете обратен вход или изход, трябва да преместите мишката до функционалния блок, да изберете желания вход или изход, да натиснете десния бутон на мишката и да изберете "Инвертиране". По подобен начин всеки обратен вход или изход може да бъде преобразуван в нормално състояние.

елементи И Числата 5 и 10 не позволяват стартерите, отговорни за задвижването на мотора нагоре и надолу, да се включват едновременно (защита срещу късо съединение в силовите контакти на стартерите, докато ги включват). Въпреки че в тази схема с лостов превключвател това не е възможно.Но тъй като блокирането на контакти от този тип присъства в оригиналната схема на релето, беше решено те да се запазят в програмата за PLC.

И накрая, остава да се гарантира моменталното изключване на електродвигателя при отваряне на някой от контактите на входа. Наличието на спусъци във веригата не позволи това да се направи първоначално. За да може веригата да работи правилно при всякакви аварийни ситуации (задействане на контакти за безопасност, контакти на превключвателите на захранването, контакт на релето на напрежение или бутон "Общо спиране"), се добавя схема две вериги от елементи НЕ и ИЛИ (4 и 7).

Елементът NOT предхожда логическата единица на входа до логическата нула на изхода и обратно - нулата на входа към единицата на изхода. Можете ли да обясните как работят веригите от НЕ и ИЛИ в програмата? Пишете в коментарите.

Емулация на CFC програма в CoDeSys

След като създадете програмата, можете да я проверите CoDeSys в режим на емулация За да направите това, изберете "Режим на емулация" в раздела "Онлайн", щракнете върху бутона "Свързване", след това задайте логическия блок на всички входове - "TRUE", напишете тези стойности в програмата, като щракнете върху"Ctrl" + F7 и щракнете F5 да започна.

Емулационен режим вCoDeSys:

Симулиране на превключване на входа ("TRUE"А"FALSE") можете да разгледате промяната на схемите в синьо (път на сигнала) и промяната в състоянието на изходите. След всяка промяна в състоянието на входа, не забравяйте да напишете тези стойности в програмата, като натиснете"Ctrl" + F7, За да деактивирате режима на емулация, щракнете върху „Спри“, след това „Прекъснете връзката“ в раздела „Онлайн“ и премахнете отметката от „Режим на емулация“.

заключение

Още веднъж искам да отбележа, че този проект беше свързан изключително с образователни цели и все още не е тестван на реален програмируем контролер. Ако имате въпроси и някой от горните не е ясен, попитайте в коментарите, аз ще се опитам да им отговоря. И за мен също е много важно да получа отговор на въпроса - трябва ли да продължа да пиша статии по тази тема? Като цяло съм готов да изслушам всякакви конструктивни коментари и предложения.