Lab_PLC, czyli doskonalenie umiejętności programowania PLC...

W tym poście opowiem o projekcie nazwanym Lab_PLC S5-100U.

Programowanie sterowników PLC wiążę się z napisaniem algorytmu sterującego pracą danej maszyny bądź obiektu, więc z natury jest to sprawa praktyczna, wymagająca weryfikacji poprawności pracy algorytmu oraz zachowania w stanach awaryjnych w celu uniknięcia przykrych niespodzianek na obiekcie w postaci zagrożenia bezpieczeństwa obsługi czy też strat materialnych. W przypadku układów napędowych wiele algorytmów jest powtarzalnych, np. układ załącz-wyłącz, układ gwiazda-trójkąt, układ nawrotny itp. zatem producent czy też model sterownika PLC jest sprawą wręcz "kosmetyczną" - logika pracy układu pozostaje taka sama.

W związku z zainteresowaniem sterownikami PLC, a także przekaźnikowo-stycznikowymi układami sterowania postanowiłem poszerzyć swoją wiedzę a także umiejętności w tych kierunkach. Jeśli chodzi o PLC interesuje mnie całokształt, a w przypadku przekaźnikowo-stycznikowych układów sterowania moim "konikiem" jest zachowanie układu w sytuacji awaryjnej, które powinno polegać na wykonaniu odpowiedniego algorytmu (przejście maszyny w "bezpieczny" stan) oraz odpowiednia sygnalizacja i uniemożliwienie niepowołanych działań przez obsługę do czasu usunięcia usterki przez służby techniczne. Jako przykład mogę podać tu układ gwiazda-trójąt: w przypadku "sklejenia" styków stycznika realizujących włączenie uzwojeń silnika w trójkąt, po wyłączeniu maszyny w normalnym trybie, sterowanie maszyny powinno być wyłączone i zablokowane (do czasu odblokowania przez pracownika technicznego) oraz ten stan awaryjny powinien być odpowiednio zasygnalizowany. Ktoś zapyta dlaczego? Otóż w przypadku sklejenia stycznika trójkąta załączenie maszyny może spowodować załączenie stycznika gwiazdy i trójkąta jednocześnie co spowoduje zwarcie międzyfazowe co poskutkuje zadziałaniem zabezpieczeń nadprądowych (w niektórych zakładach taki stan przy dużych maszynach powodował wyłączenie transformatora po stronie średniego napięcia, czyli de facto odstawienie połowy zakładu). Oczywiście oba styczniki są wzajemnie zablokowane przez styki pomocnicze jednak w przypadku styczników na duże prądy stan styków głównych nie zawsze pokrywa się ze stanem styków pomocniczych (główne sklejone czyli jakoby w stanie "stycznik załączony" a pomocnicze w stanie "stycznik wyłączony").

W celu poszerzenia wiedzy i umiejętności oraz opracowania algorytmów postanowiłem zbudować swoiste stanowisko ze sterownikiem PLC, które stało się jednym z moich projektów. Na początku jak zwykle plany i założenia. 

Wybór sterownika - padło na SIEMENS SIMATIC S5-100U. Powszechnie znany, stary, wychodzący z użycia, ale za to toporny. Jednocześnie z S5 jak do tej pory mam największe doświadczenie (od 2012 r.) oraz zwyczajnie lubię tą rodzinę sterowników.

Wybór aparatów i ich liczby - tutaj zadecydowała wielkość obudowy, w której sterownik odegrał najważniejszą rolę. CPU, trzy moduły wejść, trzy moduły wyjść zmieściły się "na styk" co dało mi możliwość instalacji aparatów na 24 wejścia i 24 wyjścia. W związku z tym dobrałem aparaty: 16 wejść przeznaczonych jako potwierdzenia załączenia przekaźników, 8 wejść przeznaczonych jako sygnały z elementów manipulacyjnych (przyciski, przełączniki), 16 wyjść przeznaczonych na sterowanie przekaźnikami oraz 8 wyjść przeznaczonych na sterowanie lampkami sygnalizacyjnymi.

Sposób wykonania układu - bez zastanowienia przyjąłem zasady "mojej szkoły" wykonywania układów automatyki (o niej być może w innym poście), dlatego proszę się nie dziwić, że jest tak a nie inaczej.

Teraz kilka zdjęć ukończonego projektu Lab_PLC S5-100U:

Podczas testowania przykładowego programu:

Budowa:
- przymiarki:

- montaż szyn TH35 oraz korytek grzebieniowych:

- montaż listew zaciskowych, podstawek przekaźnikowych oraz elementów sterownika:

- wykonywanie połączeń na płycie montażowej:

- montaż płyty do obudowy oraz wykonywanie połączeń z aparatami na elewacji obudowy:

- zakładanie pokryw na korytka grzebieniowe, naklejanie etykiet opisowych, montaż kart sterownika, próby funkcjonalne:

Jak wcześniej wspomniałem, stanowisko służy mi do projektowania układów sterowania napędami. Dodatkowo, ze względu na możliwość zaprogramowania w sterowniku "odwzorowania" przekaźnikowo-stycznikowego układu sterowania, stanowisko pomaga w diagnostyce tych układów a także zrozumienia logiki ich działania - na pracującym modelu jest dużo łatwiej niż na schemacie.