Podręcznik

A) Słowne sformułowanie zadania dla układu sterowania na podstawie opisu zleceniodawcy

Zrealizować układ sterowania procesem mieszania materiałów sypkich. Praca mono-stabilna. Jako główne urządzenie sterujące zastosować sterownik PLC o odpowiedniej konfiguracji we/wy cyfrowych. Napięcie zasilania dla sterownika PLC powinno wynosić 220V AC zaś napięcie zasilania układów we/wy powinno wynosić 24V DC. Sterownik PLC powinien posiadać wyjścia przekaźnikowe typu Relay. Sygnał sterujący dla wejść sterownika PLC to sygnał napięciowy 24 VDC.

B) Opis działania układu sterowania procesem mieszania materiałów sypkich

Układ jest włączany przyciskiem START i realizuje jednorazowy proces mieszania materiałów sypkich, pochodzących za zbiorników A i B (dostarczanie tych materiału do zbiorników A i B realizuje inny sterownik PLC). Jednorazowy proces mieszania materiałów sypkich rozumiany jest tutaj jako wymieszanie dwóch materiałów A i B w zbiorniku C oraz jego późniejsze opróżnienie.

Warunkiem rozpoczęcia procesu sterowania procesem mieszania jest stan zbiorników A i B – pełny, oraz zbiornika C – pusty. Czujniki poziomów CZ1 i CZ2 na bieżąco kontrolują odpowiednią zawartość materiałów sypkich w zbiornikach A i B, niezbędnych do wykonania procesu technologicznego. Stan tych czujników CZ1/CZ2 równy 1 oznacza zbiorniki pełne odpowiednio A i B. W przypadku, gdy po pobudzeniu przycisku START sterownik PLC otrzyma od tych czujników sygnał braku choćby jednego materiału sypkiego lub sygnał obecności materiału w zbiorniku C, następuje stabilne włączenie lampki sygnalizującej ALARM oraz nie istnieje możliwość załączenia procesu dozowania i potem mieszania. Sygnalizacja alarmu wyłączy się samoczynnie po uzupełnieniu brakującego materiału lub opróżnieniu zbiornika C i wówczas układ jest gotowy do pracy po ponownym załączeniu przyciskiem START.

Układ można wyłączyć w każdej chwili za pomocą przycisku STOP, który odłącza zasilanie od układu sterowania procesem mieszania. Przycisk STOP nie jest przy tym operandem sterownika PLC (nie jest wprowadzony sygnał od tego przycisku na wybrane wejście modułu wejść sterownika PLC). Ze względów bezpieczeństwa sterownik PLC współpracuje z czujnikiem termicznym CT, umieszczonym w silniku elektrycznym, obracającym mieszadło M. Jedno z wejść sterownika PLC związane jest bezpośrednio z pracą mieszadła M w celu jego kontroli pracy. Jest to tzw. wejście diagnostyczne WD. W momencie, gdy sterownik PLC załączy silnik mieszadła M i z różnych przyczyn nie rozpocznie ono pracy w określonym czasie t (sygnał WD nie zmieni się z 0 na 1 w czasie 2s), to automatycznie uruchamiana jest pulsująca sygnalizacja alarmu 1Hz. Operator procesu powinien wtedy natychmiast zająć się określeniem uszkodzenia i przeprowadzić naprawę układu mieszadła. Ponowne pobudzenie START daje szansę na kontynuację procesu sterowania. Powyższa funkcja umożliwia samo-diagnostykę systemu sterowania procesem mieszania poprzez kontrolę układu wykonawczego.

Zastosowano dodatkowo sygnalizację optyczną: H_START - pali się stabilnie, gdy proces jest kontynuowany od momentu uruchomienia przyciskiem START do momentu końca opróżnienia zbiornika C; H_STOP - pali się stabilnie, gdy proces nie jest uruchomiony oraz pulsuje sygnalizacja 1Hz - stwierdzono awarię od czujników WD oraz CT.

C) Tabela przyporządkowania sygnałów we/wy adresom absolutnym (operandom) sterownika PLC

Tabela 41: Tabela przyporządkowująca

Sygnał	Operand	Komentarz
START	I0.1	Przycisk włączenia układu  - typ NO.
CZ1	I0.2	Czujnik obecności materiału w zbiorniku A - typ NO (ultradźwiękowy).
CZ2	I0.3	Czujnik obecności materiału w zbiorniku B - typ NO (ultradźwiękowy).
CP	I0.4	Czujnik obecności materiału w zbiorniku C - typ NO (ultradźwiękowy).
CT	I0.5	Czujnik temperatury silnika - typ NC.
WD	I0.6	Wejście diagnostyczne związane z mieszadłem - typ NO.
Z1	Q0.0	Załączanie zaworu 1 inicjujące dostarczanie materiału ze zbiornika A do zbiornika C.
Z2	Q0.1	Załączanie zaworu 2 inicjujące dostarczanie materiału ze zbiornika B do zbiornika C.
Z3	Q0.2	Załączania zaworu 3 inicjujące opróżnianie materiału ze zbiornika C.
M	Q0.3	Sterowanie mieszadłem M.
H_START	Q0.4	Sygnalizacja pracy układu po jego inicjacji przyciskiem START.
H_STOP	Q0.5	Sygnalizacja stopu układu (przed wciśnięciem START) oraz sygnalizacja pulse 1Hz po wystąpieniu awarii pracy mieszadła M.
ALARM	Q0.6	Sygnalizacja alarmu – załącza się w momencie niecałkowitego opróżnienia zbiornika C oraz niecałkowitego napełnienia zbiorników A i B.
KROK_0	M0.0	Znacznik kroku zerowego.
KROK_1	M0.1	Znacznik kroku pierwszego.
KROK_2	M0.2	Znacznik kroku drugiego.
KROK_3	M0.3	Znacznik kroku trzeciego.
KROK_4	M0.4	Znacznik kroku czwartego.
KROK_5	M0.5	Znacznik kroku piątego.
KROK_6	M0.6	Znacznik kroku szóstego.
KROK_7	M0.7	Znacznik kroku siódmego.
KROK_8	M1.0	Znacznik kroku ósmego.
KROK_9	M1.1	Znacznik kroku dziewiątego.
SPEC_1	SM0.1	Znacznik równy 1 tylko w pierwszym cyklu.
SPEC_2	SM0.5	Znacznik generujący stabilny impuls o f=1Hz.
SPEC_3	M1.2	Znacznik ustawiany dla H_START pulse 1Hz.
TIMER 2s	T40	Timer 2 sekundy.
TIMER 30s	T50	Timer 30 sekund.
STOP	-	Wyłączenie pracy procesu mieszania – typ NC. Zatrzymuje stabilnie pracę układu mieszania            w dowolnym momencie jego pracy. Przycisk ten nie jest operandem dla sterownika PLC.

 

D) Schemat blokowy procesu mechatronicznego

 

Rysunek 63: Schemat procesu mechatronicznego

 

E) Algorytm SFC sterowania procesem mieszania cieczy

 

Rysunek 64: Algorytm SFC sterowania procesem mieszania cieczy

 

F) Program użytkowy PLC do sterowania szybową windą towarową zgodnie z opisem w p. B)

• JĘZYK STL

Network 1 // Tworzenie kroku zerowego

LD        SM0.1

S          M0.0, 1

Network 2 // Blok działania w kroku zerowym

LD        M0.0

R          M0.1, 9

R          Q0.0, 7

S          Q0.5, 1

Network 3 // Tworzenie kroku siódmego dla sygnalizowania ALARM, gdy zbiorniki nie pełne A lub B oraz C nie pusty

LD        M0.0

A          I0.1

LDN     I0.2

ON       I0.3

O         I0.4

ALD

S          M0.7, 1

R          M0.0, 1

R          M0.6, 1

Network 4 // Blok działania w kroku siódmym

LD        M0.7

S          Q0.6, 1

Network 5 // Tworzenie kroku ósmego: zerowanie ALARM, gdy warunki początkowe OK!

LD        M0.7

A          I0.2

A          I0.3

A          NI0.4

S          M1.0, 1

R          M0.7, 1

Network 6 // Blok działania w kroku ósmym

LD        M1.0

R          Q0.6, 1

Network 7 // Tworzenie kroku pierwszego rozpoczynającego proces dozowania materiału ze zbiornika A

LD        M0.0

O         M0.6

A          M1.0

A          I0.1

A          I0.2

A          I0.3

AN       I0.4

S          M0.1, 1

R          M0.0, 1

R          M0.6, 1

R          M1.0, 1

Network 8 // Blok działania w kroku pierwszym

LD        M0.1

R          Q0.5, 1

S          Q0.4, 1

S          Q0.0, 1

Network 9 // Tworzenie kroku drugiego m.in. dla rozpoczęcia pracy mieszadła

LD        M0.1

AN       I0.2

LD        M1.1

A          I0.1

OLD

S          M0.2, 1

R          M0.1, 1

R          M1.1, 1

Network 10 // Blok działania w kroku drugim

LD        M0.2

R          Q0.0, 1

S          Q0.3, 1

R          M1.2, 1

TON     T40, 20

Network 11 // Tworzenie kroku dziewiątego dla m.in. dla pulse 1Hz

LD        M0.2

A          T40

S          M1.1, 1

R          M0.2, 1

Network 12 // Blok działania w kroku dziewiątym

LD        M1.1

R          Q0.3, 1

R          Q0.4, 1

S          M1.2, 1

Network 13 // Tworzenie kroku trzeciego dla dozowania materiału ze zbiornika B

LD        M0.2

A          I0.6

A          I0.5

S          M0.3, 1

R          M0.2, 1

Network 14 // Blok działania w kroku trzecim

LD        M0.3

S          Q0.1, 1

Network 15 // Tworzenie kroku czwartego dla mieszania składników A i B

LD        M0.3

AN       I0.3

S          M0.4, 1

R          M0.3, 1

Network 16 // Blok działania w kroku czwartym

LD        M0.4

R          Q0.1, 1

TON     T50, 300

Network 17 // Tworzenie kroku piątego w celu rozpoczęcia opróżniania zbiornika C

LD        M0.4

A          T50

S          M0.5, 1

R          M0.4, 1

Network 18 // Blok działania w kroku piątym

LD        M0.5

S          Q0.2, 1

Network 19 // Tworzenie kroku szóstego dla końca cyklu

LDM0.5

AN       I0.4

S          M0.6, 1

R          M0.5, 1

Network 20 // Blok działania w kroku szóstym

LD        M0.6

R          Q0.2, 1

R          Q0.3, 1

R          Q0.4, 1

S          Q0.5, 1

Network 21 // Generacja stanu awarii układu mieszadła na H_STOP = 1Hz

LD        M1.2

A          SM0.5

=          Q0.5