Podręcznik

2.1. Sterowanie urządzeniem do transportu materiałów sypkich – część 2-ga

1.    Schemat funkcjonalny

 

Rysunek 79: Schemat funkcjonalny urządzenia do transportu materiałów sypkich przy użyciu dwóch wagoników „A” i „B”

1.    Schemat funkcjonalnyRysunek 79 ilustruje schemat funkcjonalny urządzenia do transportu materiałów sypkich według idei z rysunku 72, ale uzupełnione o dostarczanie do Silosu głównego – Mieszalnika materiału drugiego oprócz wapna, np. piasku przy użyciu innego wagonika. Czytelnik zauważy, że w Mieszalniku zaproponowano tzw. mieszadło, które przed dalszym transportem materiału miesza ze sobą dostarczone tam materiały sypkie. Schemat funkcjonalny na rysunku 79 pokazuje również rozmieszczenie odpowiednich czujników kontrolnych oraz odpowiednich urządzeń wykonawczych. Tutaj również przewidziano istnienie pulpitu sterującego (nie uwidocznionego za to na rysunku 79), na którym umiejscowiono funkcje kontroli i sterowania dla tego procesu. 

2.    Zasada działania układu

W urządzeniu transportowym z rysunku 79 w celu poprawy stopnia zmieszania składników (np. wapna i piasku) wykorzystano dostarczanie tychże do Mieszalnika w sposób jednoczesny. Realizują to dwa wagoniki „A” i „B”, przemieszczane po płaskiej podłodze za pomocą dwóch siłowników: Siłownika 1 i Siłownika 2, oba typu jednostronnego działania – pchające oraz dwie ssawy, napędzane przez napędy elektryczne N_S1 i N_S2. (Nieustanny dopływ materiałów sypkich do Silosów „A” i „B” zapewnia inne urządzenie transportowe, nie uwidocznione na rysunku). W jedynym trybie pracy - automatycznym, który można zainicjować przyciskiem START tylko w przypadku pełnych Silosów „A” i „B” (CZA_M=1 i CZB_M=1), dalej, pustych wagoników (CZA_W=1 i CZB_W=1) oraz początkowym ich lewym położeniu (CZ1_SL=1 i CZ2_SL=1), następuje jednoczesne uruchomienie transportu wapna i piasku do Silosu głównego - Mieszalnika. Pojedynczy cykl transportowy każdego wagonika składa się z uruchomienia ich małych klap spustowych napędami EZA i EZB na czas odpowiednio TKL1A=60s i TKL1B=50s, co wyzwala grawitacyjny spływ odpowiednich porcji materiałów sypkich do dwóch podstawionych wagoników. Stwierdzenie przez odpowiadające czujniki wagowe CZA_W i CZB_W właściwej ilości materiału sypkiego w wagoniku określa kolejne kroki urządzenia transportowego. Gdy to nie nastąpi, tzn. CZA_W=0 i/lub CZB_W=0 następuje ponowne uruchomienie małych klap silosów na krótsze okresy wynoszące odpowiednio TKL2A=15s i TKL2B=20s. Przy właściwym stanie czujników wagowych, tj. CZA_W=1 i/lub CZB_W=1 (słowo „lub” oznacza, że transport materiałów sypkich w obu wagonikach odbywa się w różnych horyzontach czasowych w stosunku do siebie), uruchamiane są tłoczyska Siłowników „1” i „2” poprzez „swoje” rozdzielacze sprężonego medium odpowiednio EZ1 i EZ2, co powoduje przemieszczenie tłoczysk z punktów określonych przez czujniki CZ1_SL i CZ2_SL do położeń określonych czujnikami CZ1_SP i CZ2_SP. Jak wiadomo to pociąga za sobą i przemieszczanie obu wagoników z materiałem sypkim celem jego pobrania przez ssawy do Mieszalnika. Również i w tym przypadku (w odniesieniu do procesu z rysunku 72) zastosowano diagnostykę pracy tłoczysk obu siłowników. Założono zatem, że tłoczysko Siłownika „1” powinno przemieścić się w swoim cyklu roboczym w czasie krótszym niż TS1=5s, zaś tłoczysko Siłownika „2” powinno przemieścić się w swoim cyklu roboczym w czasie krótszym niż TS2=10s. Jeżeli nastąpi opóźnienie w działu któregokolwiek siłownika pneumatycznego, co przyjęto, że może nastąpić tylko na skutek mniejszego ciśnienia medium roboczego, układ sterowania zatrzymuje proces transportu materiałów sypkich z obu silosów i alarmuje o tym operatora procesu poprzez zapalenie sygnalizacji optycznej Ż_STOP. Ta przerwa oznacza dla operatora konieczność zwiększenia ciśnienia medium zasilającego siłowniki pneumatyczne. Wykonanie tej czynności samoczynnie przywraca prawidłowość działania urządzenia transportowego i wyłącza sygnalizację Ż_STOP. Terminowe przemieszczenie wagoników uruchamia procedurę obniżania wlotu ssaw w kierunku wnętrza wagoników, co odbywa się w czasie odpowiednio TPOZ1=10s i TPOZ2=8s. (Te Pozycjonowania realizuje inny układ sterowania). Po tych okresach czasu napędy ssaw N_S1 i N_S2 są uruchamiane na swoje okresy czasu odpowiednio TSS1=30s i TSS2=40s, które przyjęto jako gwarancję całkowitego opróżnienia wagoników do Mieszalnika. Wyłączenie napędu którejkolwiek ze ssaw oznacza i wyłączenie rozdzielaczy EZ1 i EZ2, co powoduje z kolei samoczynne przemieszczenie na skutek działania sprężyn powrotnych tłoczysk z położeń określonych przez czujniki CZ1_SP i CZ2_SP do położeń określonych czujnikami CZ1_SL i CZ2_SL, co jak wiadomo pociągnie za sobą ruchy powrotne obu wagoników (oczywiście nie w tym samym czasie). Przemieszczenie wagoników do punktów ich ponownego napełniania spowoduje, że opisane wyżej procesu mogą rozpocząć się ponownie. Po zakończeniu ośmiu cykli transportowych Wagonika „A” oraz sześciu Wagonika „B” następuje uruchomienie mieszadła napędem elektrycznym N_M na okres TM=120s, po czym uruchamiana jest klapa spustowa duża za pośrednictwem elektrozaworu EZ do momentu osiągnięcia przez surowiec poziomu rezerwowego, określonego czujnikiem CZ_M. Napęd mieszadła jest kontrolowany maksymalnym czasem uruchomienia śmigła TŚM=1s co oznacza, że jeżeli po tym czasie czujnik diagnostyczny CZ_D nie załączy się, praca urządzenia zostanie zatrzymana i zapali się sygnalizacja Ż_AWARIA.  Gdy upłynie czas TM klapa spustowa duża jest wyłączana i proces może rozpocząć się ponownie. Dla celów zapobieżenia ewentualnych niezamierzonych strat materiałów przewidziano oprócz wcześniej opisanej reakcji układu sterowania na zanik ciśnienia medium dla siłowników wykorzystanie czujników przepełnienia silosów, tj. CZA_N i CZB_N dla Silosu „A” i Silosu „B”. Zadziałanie tych czujników, czyli CZA_N=1 i CZB_N=1 wykluczy załączenie trybu pracy układu sterowania. 

3.    Podłączenie sygnałów obiektowych do modułów wejścia/wyjścia sterownika PLC

Rysunki 80 do 83 ilustrują podłączenie sygnałów z rysunku 79 do modułów wejść i wyjść sterownika PLC. 

Rysunek 80: Podłączenie do modułu wejść o adresach I0.0 do I0.7 sygnałów z pulpitu sterującego oraz obiektowych - cz. 1

Rysunek 81: Podłączenie do modułu wejść o adresach I1.0 do I1.7 sygnałów obiektowych - cz. 2 

Rysunek 82: Podłączenie do modułu wyjść o adresach Q0.0 do Q0.7 wyjść obiektowych oraz z pulpitu sterującego – cz. 1

Rysunek 83: Podłączenie do modułu wyjść o adresach Q1.0 do Q1.7 wyjść z pulpitu sterującego – cz. 2

4.    Tabela przyporządkowująca – część pierwsza

Tabela 11 zawiera tabelaryczne zestawienie symboli i ich adresów absolutnych (czyli widocznych na rysunkach 6769 zacisków modułów wejścia/wyjścia sterownika PLC) oraz komentarze.

Tabela 11: Sygnały wejścia/wyjścia sterowania urządzeniem do transportu materiałów sypkich z rysunku 79 

Lp.	SYMBOL	ADRES	KOMENTARZ
SYGNAŁY Z CZUJNIKÓW OBIEKTOWYCH
1.	WA	I0.0	Wyłącznik awaryjny
2.	START	I0.1	Włączenie ruchu platformy przy zaistnieniu elementu EL
3.	STOP	I0.2	Wyłączenie ruchu platformy w dowolnym momencie
4.	CZA_M	I0.3	Czujnik materiału sypkiego w zbiorniku: Silos „A”
5.	CZA_N	I0.4	Czujnik przepełnienia materiału w zbiorniku: Silos „A”
6.	CZB_M	I0.5	Czujnik materiału sypkiego w zbiorniku: Silos „B”
7.	CZB_N	I0.6	Czujnik przepełnienia materiału w zbiorniku: Silos „B”
8.	CZ1_SL	I0.7	Czujnik lewego położenia tłoczyska Siłownika „1”
9.	CZ1_SP	I1.0	Czujnik prawego położenia tłoczyska Siłownika „1”
10.	CZ2_SL	I1.1	Czujnik lewego położenia tłoczyska Siłownika „2”
11.	CZ2_SP	I1.2	Czujnik prawego położenia tłoczyska Siłownika „2”
12.	CZA_W	I1.3	Czujnik prawidłowej wagi Wagonika „A”
13.	CZB_W	I1.4	Czujnik prawidłowej wagi Wagonika „B”
14.	CZ_M	I1.5	Czujnik materiałów sypkich w Mieszalniku
15.	CZ_N	I1.6	Czujnik przepełnienia materiałów sypkich w Mieszalniku
16.	CZ_D	I1.7	Czujnik diagnostyczny prawidłowej pracy mieszadła N_M
SYGNAŁY DLA URZĄDZEŃ WYKONAWCZYCH ORAZ SYGNALIZACJI
1.	EZA	Q0.0	Uruchomienie klapy spustowej małej Silosu „A”
2.	EZB	Q0.1	Uruchomienie klapy spustowej małej Silosu „B”
3.	EZ1	Q0.2	Uruchomienie tłoczyska Siłownika „1”
4.	EZ2	Q0.3	Uruchomienie tłoczyska Siłownika „2”
5.	N_S1	Q0.4	Uruchomienie napędu ssawy dla wapna z Wagonika „A”
6	N_S5	Q0.5	Uruchomienie napędu ssawy dla piasku z Wagonika „B”
7.	N_M	Q0.6	Uruchomienie napędu śmigła mieszadła w Mieszalniku
8.	Ż_START	Q0.7	Sygnalizacja optyczna uruchomienia urządzenia
9.	Ż_STOP	Q1.0	Sygnalizacja optyczna zatrzymania działania urządzenia
10.	Ż_AWARIA	Q1.1	Sygnalizacja optyczna awarii od napędu śmigła mieszadła
11.	EZ	Q1.2	Uruchomienie klapy spustowej dużej Mieszalnika

5.    Tabela przyporządkowująca – część druga

Tabela 12 zawiera tabelaryczne zestawienie symboli i adresów absolutnych markerów generowanych dla bloku wyboru trybów pracy oraz komentarze. Ponieważ Wagonik „A” oraz Wagonik „B” dla realizacji pełnego cyklu napełniania Mieszalnika napełniane są odpowiednio 8 i 6 razy, to wprowadzono dwa liczniki: C1 i C2, które programowo są inkrementowane od narastających zboczy prawych czujników położenia obu siłowników.  

Tabela 12: Znaczniki dla jądra algorytmu SFC generowane przez blok wyboru trybów pracy oraz sterownik PLC

Lp.	SYMBOL	ADRES	KOMENTARZ
1.	Marker START	M1.1	Od załącznika START: I0.1
2.	Marker OFF-ON	M1.4	Od wyłącznika STOP: I0.2 oraz Markera START: M1.1
3.	Marker IMP POZ-POCZ	M1.6	Od Markera T-Z o pozycji początkowej elementów
4.	Marker M_ON-SFC	M2.3	Ustawiany trybem pracy a kasowany przyciskiem STOP
5.	Marker M_OFF-SFC	M2.4	Od wyłącznika WA, Markera T-Z oraz Markera M_START
6.	Marker M_START	M1.3	Ustawiany po wyborze trybu pracy i zerowany przez WA
7.	Marker T-Z	M1.0	Tranz. o poz. pocz. od CZ1_SL, CZ2_SL, CZA_N, CZB_N i CZ_N
8.	Timer TKL1A	T40	Timer dla klapy spustowej Silosu „A”, cykl prawidłowy: 60s
9.	Timer TKL1B	T41	Timer dla klapy spustowej Silosu „B”, cykl prawidłowy: 50s
10.	Timer TKL2A	T42	Timer dla klapy spustowej Silosu „A”, cykl dodatkowy 15s
11.	Timer TKL2B	T43	Timer dla klapy spustowej Silosu „B”, cykl dodatkowy 20s
12.	Timer TS1	T44	Timer dla kontroli ruchu tłoczyska Siłownika 1 w czasie 5s
13.	Timer TS2	T45	Timer dla kontroli ruchu tłoczyska Siłownika 2 w czasie 10s
14.	Timer TPOZ1	T46	Timer oczekiwania na pozycję rękawa ssawy nr 1 - 10s
15.	Timer TPOZ2	T47	Timer oczekiwania na pozycję rękawa ssawy nr 1 - 8s
16.	Timer TSS1	T48	Timer dla uruchomienia napędu N_S1 ssawy nr 1: 30s
17.	Timer TSS2	T49	Timer dla uruchomienia napędu N_S2 ssawy nr 2: 40s
18.	Timer TM	T50	Timer dla uruchomienia napędu N_M śmigła mieszadła 120s
19.	Timer TŚM	T51	Timer dla diagnostyki napędu N_M śmigła mieszadła 1s
20.	CTU_A	C1	Licznik ilości cykli napełniania Wagonika A wynoszącej C1=8
21.	M_CTU_A	M2.7	Marker uruchamiający licznik ilości cykli napełniania
22.	CTU_B	C2	Licznik ilości cykli napełniania Wagonika A wynoszącej C2=6
19.	M_CTU_B	M4.7	Marker uruchamiający licznik ilości cykli napełniania

6.    Pulpit sterujący dla urządzenia do transportu materiałów sypkich – część 2-ga

Rysunek 84 ilustruje płytę czołową pulpitu sterującego z niezbędnymi elementami kontrolno-sterującymi, którymi operator urządzenia może wpływać na jego działanie. Przyciski sterujące oraz sygnalizatory optyczne posiadają nazwy, które wcześniej im „przydzielono” na rysunkach 80 do83 i Tabeli 11.

 

Rysunek 84: Wygląd płyty czołowej pulpitu sterującego

Podobnie, jak to miało miejsce przy konstrukcji pulpitu sterującego dla sterowania urządzeniem transportowym z rysunku 72 pulpit sterujący dla urządzenia transportowego z rysunku 79 zawiera elementy kontrolno-sterujące. Wyróżniający się na pulpicie sterującym przycisk WA pełni identyczną rolę, jak w układzie sterowania z rysunku 72. Widoczna sygnalizacja awarii od działania napędu mieszadła N_M został wyróżniona jej wielkością.

7.    Jądro algorytmu SFC dla sterowania urządzeniem transportowym z rysunku 79

Wydaje się, że jądro algorytmu SFC zilustrowane na rysunku 85, które zawiera procedury realizowane współbieżnie jest „super” złożoną konstrukcją graficzną, którą trudno Czytelnikowi będzie zrozumieć. Jednak cechuje się ona pewnymi prawidłowościami, a w zasadzie podobieństwami do omawianych wcześniej algorytmów SFC, które uważny Czytelnik na pewno wychwyci i które właściwie zinterpretuje. Pierwszą jest to, że ponieważ bazowy schemat urządzenia transportowego z rysunku 72 uzupełniono tylko o dodatkowy zespół drugiego wagonika, to konstrukcja graficzna algorytmów sekwencyjnych dla sterowania teraz dwoma wagonikami z rysunku 79, które rozpoczynają się po pierwszej linii przerywanej jest identyczna. Różnica sprowadza się oczywiście do sterowania w poszczególnych krokach algorytmu SFC innymi wyjściami obiektowymi na podstawie innych sygnałów z wejść obiektowych. Drugim podobieństwem jest to, że zaproponowano identyczny sposób diagnostyki pracy dla obu siłowników pneumatycznych oraz napędów dwóch ssaw. Mianowicie rozgałęzienia algorytmu dla sprawdzania warunku pochodzącego o czasomierzy.    

Rysunek 85: Jądro algorytmu SFC dla sterowania urządzeniem do transportu materiałów sypkich z rysunku 79 z procedurą sterowania współbieżnego 

8.    Tabela przyporządkowująca – część trzecia

Tabela 13 ilustruje oznaczenia symboliczne oraz adresy absolutne m.in. dla dwóch czasomierzy, użytych dla konstrukcji impulsów oraz znaczniki kroków programowych wraz z komentarzami. Dla lepszej orientacji „po” sterowaniu współbieżnym kroki to realizujące opatrzono wyróżnikami przy ich nazwach.

Tabela 13: Pozostałe znaczniki i adresy absolutne używane w programie PLC dla sterowania urządzeniem z rysunku 79

Lp.	SYMBOL	ADRES	KOMENTARZ
1.	Timer_TOF_T96	T96	Timer dla generacji impulsu od przycisku START
2.	Timer_TOF_T97	T97	Timer dla generacji impulsu od pozycji początkowej M1.0
3.	Krok_nr_0	M10.0	Znacznik Kroku nr 0
4.	Krok_nr_1’	M10.1	Znacznik Kroku nr 1’
5.	Krok_nr_2’	M10.2	Znacznik Kroku nr 2’
6.	Krok_nr_3’	M10.3	Znacznik Kroku nr 3’
7.	Krok_nr_4’	M10.4	Znacznik Kroku nr 4’
8.	Krok_nr_5’	M10.5	Znacznik Kroku nr 5’
9.	Krok_nr_6’	M10.6	Znacznik Kroku nr 6’
10.	Krok_nr_7’	M10.7	Znacznik Kroku nr 7’
11.	Krok_nr_8’	M11.0	Znacznik Kroku nr 8’
12.	Krok_nr_1’’	M12.1	Znacznik Kroku nr 1’
13.	Krok_nr_2’’	M12.2	Znacznik Kroku nr 2’
14.	Krok_nr_3’’	M12.3	Znacznik Kroku nr 3’
15.	Krok_nr_4’’	M12.4	Znacznik Kroku nr 4’
16.	Krok_nr_5’’	M12.5	Znacznik Kroku nr 5’
17.	Krok_nr_6’’	M12.6	Znacznik Kroku nr 6’
18.	Krok_nr_7’’	M12.7	Znacznik Kroku nr 7’
19.	Krok_nr_8’’	M13.0	Znacznik Kroku nr 8’
11.	Krok_nr_9	M13.1	Znacznik Kroku nr 9
12.	Krok_nr_10	M13.2	Znacznik Kroku nr 10
13.	Krok_nr_11	M13.3	Znacznik Kroku nr 11
12.	SM_BIT_1	SM0.1	Bit specjalny równy "1" tylko raz po starcie programu PLC
13.	Marker POM_1	M5.0	Marker pomocniczy nr 1 dla Markera M_ON-SFC
14.	Marker POM_2	M5.1	Marker pomocniczy nr 2 dla Markera M_ON-SFC