Ein Beispiel für die Aufrüstung des Stromkreises eines Lastenaufzugs mithilfe einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS)

In letzter Zeit ist das Thema der Automatisierung verschiedener technologischer Prozesse mit programmierbaren Steuerungen (SPS) immer beliebter geworden. Trotzdem gibt es im Internet nur sehr wenige praktische Artikel mit echten Beispielen für die Programmierung dieser SPS. Dieses Thema ist sehr interessant, weil Es ist die Schnittstelle zwischen elektrischer Ausrüstung, Elektronik und Programmierung. Das Schreiben von SPS-Programmen ist möglich, ohne sie zu haben. Der Emulationsmodus, der in allen modernen Softwarepaketen verfügbar ist, hilft dabei sehr.

In diesem Artikel werde ich ein Beispiel für die Übersetzung eines auf Relaisgeräten (Starter, Relais) aufgebauten Stromkreises in ein Programm zeigen, das auf der Steuerung funktioniert. Ich muss sofort sagen, dass dies nur ein kleines Bildungsprojekt ist und nicht vorgibt, etwas anderes zu erklären, als nur die Grundprinzipien der SPS-Programmierung anhand eines konkreten Beispiels zu erklären.

Frachtrelais Relais

Das ursprüngliche Schema für dieses Projekt ist ein relativ einfaches Schema eines Lastenaufzugs (Lastenaufzug) mit Hebelsteuerung über zwei Stockwerke. Das Diagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Kommunales elektrisches Hebezeug mit einem Motor an zwei Haltestellen

Es gibt nur einen Motor in der Rennstrecke, der den Auftrieb zwischen zwei Stockwerken anhebt und absenkt. Dies ist ein reversibler dreiphasiger Asynchronmotor mit einem 380-V-Phasenrotor. Anlaufwiderstände und Kontakte von drei elektromagnetischen Startern sind mit dem Motorrotor verbunden, so dass der Motor in drei Stufen gestartet werden kann. Diese Lösung ermöglicht es beim Starten des Motors, seinen Anlaufstrom zu reduzieren und das Anlaufdrehmoment zu erhöhen.

Der Motorstart erfolgt über drei Beschleunigungsrelais (1RU - 3RU). Dies sind herkömmliche 24-Volt-DC-Timer. Für ihre Leistung gibt es einen Abwärtstransformator und Gleichrichter.

An die Motorklemmen ist eine elektromagnetische Dreiphasenblockbremse angeschlossen, die beim Anlegen einer Spannung an den Motor seine Welle bremst. Wenn die Spannung verschwindet, wird die Motorwelle sofort festgeklemmt und in einer festen Position fixiert.

Motor rückwärts unter Verwendung von Kontakten zweier elektromagnetischer Starter (in Diagramm B und H). Die Stromversorgung des Stromkreises erfolgt über einen Leistungsschalter (am Stromkreis - WU) und einen Leistungsschalter (1A).

Die Einbeziehung des Aufzugs in die Arbeit ist nur mit Spannung möglich. Es wird von einem Spannungsrelais (PH) gesteuert, das sich auf der linken Seite des Stromkreises befindet. Es gibt auch Steckdosen und eine Glocke, die von jedem Ort aus eingeschaltet werden kann, um den Dirigenten anzurufen.

Die Türen des Schachts und der Kabine öffnen und schließen manuell. Der Aufzug wird über den Hebelschalter in drei Positionen gesteuert - "Auf", "Ab" und "Null".

Wenn der Griff in eine der extremen Positionen bewegt wird, beginnt sich der Aufzug zu bewegen, und wenn der gewünschte Boden erreicht ist, wird der Griff mechanisch in die Position "Null" bewegt. In diesem Fall sind die Kontakte im Schaltkreis unterbrochen, die Anlasserspule ist stromlos, der Motor ist vom Netz getrennt, die Kontakte im Kreis seines Rotors sind offen und der Aufzug stoppt. Danach können Sie die Bewegung des Aufzugs in die entgegengesetzte Richtung starten.

Der Lastenaufzug gehört zu Geräten mit hohem Risiko und in seinem Kreislauf (wie in den Kreisläufen von Aufzügen) gibt es eine große Anzahl verschiedener Verriegelungen Endschalterkontakte und Kontakte verschiedener Schutzeinrichtungen.

In diesem Schema sind dies Auslöseschalter (Endschalter), die das Schließen der Kabinentüren, Schächte im unteren und oberen Stockwerk, das Anheben und Absenken der Kabine über den oberen und unteren Arbeitszonen sowie die Kontakte des "Durchhangs der Hubseile" steuern, die sich öffnen, wenn das Kabel bricht oder sich löst, auf dem es wiegt Aufzugskabine, Kontakte des Geschwindigkeitsbegrenzers, des Fängers und des Kabelspanners. Insgesamt - 14 diskrete Sensoren.

Wenn einer der aufgelisteten Kontakte geöffnet wird, muss sich der Aufzugsmotor sofort ausschalten und bremsen. Daher sind alle Sensoren, der Spannungsrelaiskontakt und die Taste „General Stop“ in Reihe mit dem Spulenkreis der den Motor steuernden elektromagnetischen Aktuatoren geschaltet.

Erstellen eines SPS-Programms für einen Lastenaufzug

Die Aufgabe bestand darin, den Betrieb und die Steuerung des Aufzugs im Prinzip ohne Änderung des Geräts von einer veralteten Relaisansicht auf eine Option mit einer programmierbaren Steuerung zu übertragen.

Der Vorteil des Programmformulars zur Steuerung der Installation besteht darin, dass das Programm in Zukunft auf Wunsch leicht geändert werden kann, die Steuerung des Aufzugs vereinfacht, die Logik seines Betriebs geändert und seine Funktionalität verbessert werden kann. Diese Maßnahmen müssen jedoch mit einer Änderung des Aufzugsdesigns und dem Hinzufügen weiterer zusätzlicher Geräte zum Stromkreis einhergehen. In unserer Version wurde eine solche Aufgabe nicht gestellt.

In diesem Fall wurde eine Option vorgeschlagen, um die elektrische Ausrüstung eines Lastenaufzugs zu modernisieren, indem sein Steuerungsschema so geändert wird, dass sich beispielsweise für eine Person, die einen solchen Mechanismus bedient, absolut nichts ändert.

Daher speichern wir das Hauptsteuergerät für den Aufzug - den Hebelschalter - und lassen den Asynchronmotor mit dem Phasenrotor mit seinem dreistufigen Anlauf, obwohl wir ihn durch einen Asynchronmotor mit einem Käfigläufer ersetzen möchten, der über den Softstarter eingeschaltet wird. Im Moment werden wir dies jedoch nicht tun, da diese Lösung den Stromkreis des Aufzugs erheblich vereinfachen wird, was nicht sehr kompliziert ist.

Wir werden unser Schema also in vier Zonen unterteilen (siehe das Aufzugsschema in der Abbildung).

In Zone 1 werden wir nichts anfassen, weil Sie ist für den Ruf des Aufzugs verantwortlich und kontrolliert das Vorhandensein von Spannung im Stromkreis. Zone 2 mit Motor, elektromagnetischer Bremse und Leistungskontakten der Starter ändert sich ebenfalls nicht. Alle Geräte aus Zone 4 können gelöscht werden, weil Die Reihenfolge der Aufnahme von Kontakten in den Rotorkreis des Motors beim Starten wird durch Software-Timer gesteuert. Bleibt Zone 3. Die Hauptmodernisierung wirkt sich auf diese bestimmte Zone aus.

Als Controller nehmen wir die SPS-Firma Aries. Das Programm für ihn wird sein in der Sprache Cfc. Meiner Meinung nach ist dies die bequemste Sprache für Anfänger. Er ist sehr ähnlich in die Sprache der Funktionsblöcke Fbdaber mit seinen eigenen kleinen Funktionen. So viele lieben eine andere großartige Sprache - Leitersprache LD. Ich habe nichts dagegen, aber weiter Cfc Es ist für mich bequemer, ein Programm für die SPS zu kompilieren, daher habe ich diese Sprache verwendet, aber hier ist alles für alle. Um das Programm zu kompilieren, verwenden wir das Paket CoDeSys 2.3.

Ein Programm besteht aus einer Reihe von Funktionsblöcken (UND, ODER, NICHT, Trigger und Timer). Das Arbeitsprogramm des Lastenaufzugs Cfc:

Anfangs brauchen wir Blöcke UND (Element Und). Am Ausgang des Elements befindet sich eine logische Einheit (im Programm -"WAHR") Nur wenn sich auch logische Einheiten an allen Eingängen befinden. Wenn der Zustand eines Eingangs von Eins abweicht, wird der Ausgang auf Null zurückgesetzt (im Programm - "Falsch").

Dieses Element hilft uns bei der Organisation aller Sperrkontakte und Sicherheitskontakte (Digitaleingänge). Wie Sie sich erinnern, gibt es 14 davon (im Programm sind sie unter dem Namen angegeben) SQ1 - SQ14). Zum Eingang des Blocks UND Wir verbinden auch den Kontakt des Spannungsrelais und die Taste "General Stop" (SB1). Zur Erleichterung der Wahrnehmung habe ich alle Kontakte zu 3 Elementen hergestellt UNDund benutzte dann eine andere, um sie zu einer Kette zu kombinieren.

Standardmäßig verfügt jede Funktionseinheit beim Hinzufügen zum Programm über 2 Eingänge. Wenn Sie eine zusätzliche Eingabe hinzufügen müssen, müssen Sie mit der Maus auf den Block zeigen, die rechte Taste darauf drücken und "Blockeingabe" auswählen. Auf diese Weise können Sie dem Block eine beliebige Anzahl zusätzlicher Eingänge hinzufügen.

Der Hebelschalter ist mit zwei Eingängen der Steuerung verbunden (im Programm - "SA_verh" und "SA_niz"). Ein Schalter in jeder seiner beiden Extrempositionen liefert eine logische Einheit an eine der beiden RS löst aus ("RS_verh" oder "RS_niz"). Ein Trigger ist ein Analogon einer Anlasserspule mit einem Sperrkontakt in einem Relaissteuerkreis.

Um es zu aktivieren, senden Sie die logische Einheit an den Kontakt "SET"deaktivieren - ein"RESET". Ausgang auslösen "Q1"überträgt ein Signal an einen der Controller-Ausgänge -"KM1" oder "KM2"mit denen verbunden sind Magnetspulen. Starter schalten Kontakte und steuern den Motor.

Der dreistufige Programmstart ist mit 2 organisiert Timer "TON". Beim Anwenden einer logischen Einheit auf den Timer-Eingang "IN"er zählt die am Eingang angegebene Zeit"PT"und schaltet den Zeitverzögerungsausgang"Q."von der logischen Null auf Eins. Nachdem der erste Zeitgeber (T1) durch ein Signal von seinem Ausgang (Q) ausgelöst wurde, beginnt die Zeit auf dem zweiten Zeitgeber (T2) zu zählen, und nach einer am PT-Eingang angegebenen Zeit sendet der zweite Zeitgeber auch eine logische Einheit an seinen Ausgang (Q). .

Zu Controller-Ausgängen (im Programm - KM3, KM4 und KM5) 3 Spulen des elektromagnetischen Anlassers sind angeschlossen. Der erste wird sofort eingeschaltet, wenn Sie KM1 oder K einschaltenM2 und verbindet den maximalen Widerstand mit dem Rotor des Motors, KM4 und KM5 Durch Timer einschalten und abwechselnd einen Teil des Anlaufwiderstands kurzschließen. Nach dem Starten des Motors bleiben alle drei Starter eingeschaltet.

Artikel ODER (logisches ODER) Um gleichzeitig einen der beiden Hauptstarter zu starten, wurde der Teil der Schaltung, der für den dreistufigen Motorstart verantwortlich ist, in die Arbeit einbezogen. Wenn sich an einem der Eingänge des Elements eine logische Einheit befindet "ODER"wird eine logische Einheit an ihren Ausgang übertragen, dh für ihren Betrieb reicht ein Signal an einem ihrer Eingänge aus.

Zwischen Timern und Controller-Ausgängen UND mit einem der inversen Eingänge (Eingangskreis). Für dieses Element erscheint eine logische Einheit am Ausgang nur, wenn ein logisches Einheitensignal an einen normalen Eingang und eine logische Null an eine inverse Eins angelegt wird.

Das gleiche Element, nur mit zwei inversen Eingängen, befindet sich neben den Eingängen "SA_verh" und "SA_niz" und empfängt Signale vom Hebelschalter. Dies ist erforderlich, um sicherzustellen, dass alle Starter an den Ausgängen ausgeschaltet sind, wenn der Schalter in die Nullposition zurückgebracht wird, wenn sowohl der Aufwärts- als auch der Abwärtskreis geöffnet sind.

Wenn am Eingang eines solchen Elements zwei logische Nullen vorhanden sind UND gibt eine logische Einheit am Ausgang des Elements an. Dieses Signal kommt über das Programm zur Eingabe von Triggern "RESET"werden die Trigger auf Null zurückgesetzt und die Starter an den Ausgängen deaktiviert. Elemente UND mit einem inversen Eingang zwischen Timern und Ausgängen KM3 und KM4 Schalten Sie diese Ausgänge aus und schalten Sie dementsprechend die Starter aus, die für den Nebenschluss der Widerstände im Rotorkreis verantwortlich sind, wenn der Motor gestoppt ist.

Um eine inverse Eingabe oder Ausgabe einzustellen, müssen Sie die Maus zum Funktionsblock bewegen, die gewünschte Eingabe oder Ausgabe auswählen, die rechte Maustaste drücken und "Invertieren" auswählen. Ebenso kann jede inverse Eingabe oder Ausgabe in normal umgewandelt werden.

Gegenstände UND Die Nummern 5 und 10 erlauben nicht, dass Starter, die für den Antrieb des Auf- und Ab-Motors verantwortlich sind, gleichzeitig eingeschaltet werden (Schutz gegen Kurzschluss in den Leistungskontakten der Starter beim Einschalten). Obwohl in diesem Schema mit einem Hebelschalter, ist dies nicht möglich.Da jedoch Blockierkontakte dieses Typs in der ursprünglichen Relaisschaltung vorhanden waren, wurde beschlossen, sie im Programm für die SPS beizubehalten.

Und schließlich muss beim Öffnen eines der Kontakte am Eingang das sofortige Abschalten des Elektromotors sichergestellt werden. Das Vorhandensein von Triggern in der Schaltung erlaubte dies anfangs nicht. Damit der Stromkreis im Notfall ordnungsgemäß funktioniert (Auslösen von Sicherheitskontakten, Kontakten der Auslöseschalter, Spannungsrelaiskontakt oder Taste "Allgemeiner Stopp"), wurde ein Stromkreis hinzugefügt zwei Ketten von Elementen NICHT und ODER (4 und 7).

Das NOT-Element steht vor der logischen Einheit am Eingang vor der logischen Null am Ausgang und umgekehrt - der Null am Eingang der Einheit am Ausgang. Können Sie erklären, wie die Ketten von NOT und OR im Programm funktionieren? Schreiben Sie in die Kommentare.

Emulation der Arbeit des Programms in CFC-Sprache in CoDeSys

Nachdem Sie das Programm erstellt haben, können Sie es einchecken CoDeSys im Emulationsmodus. Wählen Sie dazu auf der Registerkarte "Online" "Emulationsmodus" aus, klicken Sie auf die Schaltfläche "Verbinden" und stellen Sie die logische Einheit auf alle Eingänge ein - "WAHR", schreiben Sie diese Werte in das Programm, indem Sie auf"Strg" + F7 und klicken Sie auf F5 um zu beginnen.

Emulationsmodus inCoDeSys:

Simulation der Eingangsumschaltung ("WAHR"und"Falsch") Sie können die Änderung der Schaltkreise in Blau (Signalpfad) und die Änderung des Zustands der Ausgänge anzeigen. Vergessen Sie nach jeder Änderung des Eingangszustands nicht, diese Werte durch Drücken von".Strg" + F7. Um den Emulationsmodus zu deaktivieren, klicken Sie auf "Stopp", dann auf der Registerkarte "Online" auf "Trennen" und deaktivieren Sie den "Emulationsmodus".

Fazit

Ich möchte noch einmal darauf hinweisen, dass dieses Projekt ausschließlich mit Bildungszielen zusammenhängt und noch nicht auf einer echten programmierbaren Steuerung getestet wurde. Wenn Sie Fragen haben und eine der oben genannten Fragen nicht klar ist, stellen Sie sie in den Kommentaren. Ich werde versuchen, sie zu beantworten. Und es ist mir auch sehr wichtig, eine Antwort auf die Frage zu bekommen - soll ich weiterhin Artikel zu diesem Thema schreiben? Im Allgemeinen bin ich bereit, konstruktive Kommentare und Vorschläge anzuhören.