Przykłady aplikacji z wykorzystaniem sterowników PLC

Przykłady aplikacji
z wykorzystaniem sterowników PLC
firmy FATEK na terenie Polski
Firma Multiprojekt jest wyłącznym dystrybutorem
sterowników firmy Fatek od 2004 r.
Niezawodność, znakomite parametry techniczne,
łatwość programowania, dostępność oraz rozsądna cena
powodują, że od pojawienia się na polskim rynku
sterowniki te zyskują coraz większą popularność.
Znalazły zastosowanie w różnego rodzaju aplikacjach,
od modernizacji prostych maszyn po skomplikowane
systemy sterowania (praca kilkunastu sterowników w sieci,
wiertarki współrzędnościowe, cięcie w locie, regulacja
PID temperatury i sygnałów analogowych, komunikacja
bezprotokołowa z innymi urządzeniami oraz inne).
W artykule opisujemy niektóre aplikacje
zrealizowane w Polsce.
Rozproszony system sterowania piecami
i systemem transportowym
W jednej z polskich fabryk firma DLSerwis z Łodzi (www.
dlserwis.pl) wykonała rozproszony system sterowania transportem materiału do pieców (rys. 1). W skład systemu wchodzi siedem sterowników Fatek (FBs-60MA) wraz z modułami rozszerzeń cyfrowych i analogowych. W sumie system posiada 338
wejść cyfrowych, 226 wyjść cyfrowych, 4 wejścia i 2 wyjścia
analogowe. Dodatkowo system wyposażony jest w dedykowany
system wizualizacji procesu zainstalowany na komputerze PC.
Układ pozwala na manualne lub automatyczne sterowanie wózkami transportowymi i piecami oraz podgląd stanu urządzeń.
Do połączenia sterowników zastosowano funkcję CLINK przygotowaną do szybkiej wymiany danych między sterownikami
FATEK po złączu RS485. Należy zaznaczyć, że system został
wykonany jako modernizacja sterowania wykonanego na sterownikach PLC innego producenta, usuniętych właśnie z powodu
problemów z komunikacją.
Rys. 1. System transportu materiału do pieców wykonany przez
firmę DLSerwis
14 l Nr 5 l Maj 2009 r.
Rys. 2. Skrzynka sterownicza przy stanowisku operatora systemu
transportowego ze sterownikiem FATEK
Monitoring pracy maszyn na sterownikach FATEK
System wykonany przez firmę Mabit (www.mabit.pl) z Krakowa składa się ze sterowników PLC wpiętych w sieć Ethernet,
które w trybie ciągłym przesyłają informacje do serwera z bazą
SQL. Aplikacja uruchomiona na serwerze PHP/WWW dostępna
jest z poziomu dowolnej przeglądarki internetowej z dowolnego
komputera (zabezpieczenie hasłem). Sterowniki PLC na bieżąco
monitorują i zapamiętują stan urządzeń za pośrednictwem podpiętych do nich sygnałów cyfrowych i analogowych. Struktura
systemu pozwala na monitoring dowolnej liczby sygnałów, które
mogą być w odpowiedni sposób interpretowane w celu uzyskania między innymi następujących informacji:
l stan maszyny (praca, awaria, przezbrojenie, postój);
l nr operatora (zakodowane imię i nazwisko);
l nr zmiany;
l typ wykonywanego detalu;
l ilość wyprodukowanych braków/wyrobów gotowych;
l czas cyklu produkcji jednego detalu.
Historia zmian tych sygnałów przesyłana jest do serwera, który gromadzi je w bazie SQL, generuje raporty oraz wizualizuje
dane w postaci graficznej. Serwer udostępnia także dane w sieci
Internet. Zawarte w bazie informacje mogą służyć do analiz:
l wolnych mocy przerobowych;
l wydajności maszyn;
l wydajności operatorów (na tej podstawie podejmowana jest np.
decyzja o przesunięciu ich do innej pracy, jeżeli dane zajęcie
wykonują nieprawidłowo);
l opłacalności produkcji;
l kosztów wytwarzania;
l strat spowodowanych awariami i nieprzewidywalnymi postojami.
Ogólna charakterystyka sterowników PLC firmy FATEK
Seria FBs sterowników firmy Fatek Automation Corporation stanowi jedną z najnowocześniejszych i najbardziej przyjaznych programiście jednostek kompaktowych PLC. Są one
dużą konkurencją cenową dla oferowanych w Polsce sterowników, w większości przypadków przewyższając je pod względem parametrów technicznych. Powyższe cechy i łatwość obsługi sprawiają, że polscy producenci i integratorzy systemów
coraz częściej decydują się na wymianę dotychczas używanych sterowników na FATEK-a.
Najnowszą rodzinę stanowią sterowniki z serii FBs wprowadzone na rynek Polski w 2004 r. Są one unowocześnioną
wersją produkowanej od początku lat dziewięćdziesiątych serii
FBe. Wśród nich wyróżnia się jednostki ekonomiczne (MA),
mające zastosowanie w najprostszych aplikacjach, zaawansowane (MC), które umożliwiają obsługę do 49 przerwań (5 poziomów priorytetów), posiadają wbudowany RTC oraz wejścia
i wyjścia o maksymalnej częstotliwości do 200 kHz.
Najbardziej zaawansowanymi jednostkami jest rodzina MN.
Są to sterowniki dedykowane do pozycjonowania, wyposażone w wejścia i wyjścia różnicowe o maksymalnej częstotliwo-
Węzeł betoniarski do mieszania betonu dla wibroprasy
do produkcji kostki brukowej
Firma Z. E. i P. AUTOMATYKA Tadeusz Jordan z Czyżowic
wykonała instalację składającą się z dwóch węzłów betoniarskich do przygotowania mieszanki do wibropras do produkcji
kostki brukowej. Praca w systemie automatycznym nie wymaga
dodatkowej obsługi (operatora węzła betoniarskiego), ponieważ
to operator wibroprasy na pulpicie dotykowym wybiera rodzaj
receptury. System rozpoczyna sekwencyjnie proces przygotowywania betonu i sam go transportuje do odpowiednich zbiorników
na wibroprasie. Operator może się wówczas skupić na kontroli
gotowego produktu z wibroprasy. Układ sterowania jest podłączony do systemu SCADA, gdzie monitorowane są i zapisywane dane o zużyciu składników (data, godzina, ilość cementu,
ilość kruszywa, nr receptury itp.), co ułatwia dojście do prawdy
w sytuacji, kiedy są wątpliwości co do składu receptury dla danego produktu. W systemie zastosowano sterownik PLC Fatek
FBs-60MC z dodatkowymi modułami (FBs-60EA, FBs-24EA,
FBs-6AD, FBs-CBE). Instalacja funkcjonuje od 4 lat.
W tej samej fabryce dokonano modernizacji sterowania wibroprasy (rys. 3). Maszyna pracuje w trybie automatycznym (rys. 4).
Jest to wibroprasa wielowarstwowa, to znaczy, że kostka brukowa w tej maszynie układana jest warstwa na warstwie, przesypywana jest tylko suchym piaskiem, aby wyroby się nie sklejały.
Po wyschnięciu jest sprawdzana warstwa po warstwie i przekładana za pomocą „łap” na europalety. Układ sterowania składa się z następujących elementów: PLC – Fatek FBs-60MC +
+ FBs-60EA + FBs-24EX + FBs-24EYT + FBs-8EA.
Końcowym etapem produkcji kostki jest stanowisko do przepakowywania z wibroprasy na europalety. Sterowniki (2x Fatek
FBs-60MC + FBs-40EA) współpracują z enkoderami zainstalowanymi na wałach silników, co pozwala na pełną automatyzację
przenoszenia kostki. Z palet produkcyjnych „łapa” sama pobiera
kolejne warstwy, kładzie je na przenośnik taśmowy, gdzie ope-
ści 920 kHz (!). Sterowniki wszystkich serii mają wbudowaną
interpolację liniową do 4 osi.
Istnieje możliwość pełnej obsługi sterownika (programowanie, wizualizacja SCADA, monitorowanie, wymiana danych
np. z programem Excel przy użyciu DDE itd.) przez Ethernet
nie tylko w sieci lokalnej.
Oprogramowanie narzędziowe WinProladder jest bardzo
intuicyjne i posiada szereg użytecznych funkcji. Podtrzymanie
większości rejestrów i znaczników może być konfigurowane
indywidualnie. Program automatycznie wykrywa ustawienia
portu komunikacyjnego oraz konfigurację modułów rozszerzeń i w postaci drzewa katalogowego wyświetla programiście
wszystkie potrzebne informacje. Nie trzeba stosować funkcji
do komunikacji z modułami rozszerzeń, np. każdemu wyjściu
analogowemu odpowiada rejestr, którego zmiana automatycznie przekłada się na zmianę poziomu napięcia wyjściowego.
Możliwe jest dokonywanie zmian w programie w trakcie działania sterownika, co w sposób znaczący ułatwia i przyspiesza
testowanie i uruchomienie aplikacji.
Rys. 3. Skrzynka sterownicza modernizowanej wibroprasy ze
sterownikiem PLC FATEK
Rys. 4. Pulpit operatora wibroprasy ze sterownikiem PLC FATEK
Nr 5 l Maj 2009 r. l
15
rator wybiera ewentualne uszkodzone kostki. Później warstwa
po inspekcji jedzie do drugiej „łapy”, która przenosi i układa je
na europalecie. Po osiągnięciu zadanej liczby warstw paleta jedzie przenośnikiem do owijarki (sterownik Fatek FBs-40MA),
gdzie owija się ją folią stretch.
Przy produkcji kostki zastosowano samoczynne dozowanie
wody z ultradźwiękową sondą wilgotności (Fatek FBs-20MC +
+ FBs-4A2D). Węzły są wyposażone w moduł ethernetowy, co
jest bardzo wygodne w zdalnym serwisowaniu ewentualnych
usterek.
Według twórców systemu najmocniejszymi stronami sterownika PLC firmy Fatek są:
l niezawodność;
l cena;
l proste programowanie nawet skomplikowanych aplikacji;
l sterowanie sekwencyjne;
l pomoc techniczna.
System sterowania czterema kotłami węglowymi
i pompownią
Firma Usługi Montażowo-Serwisowe Jarosław Sołtysiak
z Ostrowa Wielkopolskiego wykonała sterowanie czterema kotłami węglowymi w kotłowni centralnej w Witkowie. Sterowniki
komunikują się przy pomocy protokołu MODBUS. Do regulacji
temperatury wykorzystano programowe pętle PID zaimplementowane w sterowniku Fatek. Oprócz sterowania kotłami Fatek
kontroluje również działanie stacji pomiarów ogólnych.
Rozproszony system monitoringu pracy
dwóch analizatorów spalin
Ta sama firma w Rybniku opracowała system wizualizacji
komunikujący się z dwoma sterownikami Fatek monitorującymi pracę analizatorów spalin. Jeden z nich zainstalowany jest
w kopalni w Wodzisławiu, a drugi w Pszowie w odległości około
10 km. Komunikacja odbywa się za pośrednictwem Ethernetu
i protokołu MODBUS TCP/IP.
System wentylacyjno-nawiewny w zakładzie produkcyjnym
firmy CONHPOL
W 2008 r. firma BSP Electronic Marek Bobkowski wraz z firmą GROTECH – wykonawcą instalacji – uczestniczyła w wykonaniu układu automatyki dla systemu wentylacyjno-nawiewnego, na zlecenie inwestora – firmy CONHPOL ze Stanisławia
Górnego, zajmującej się produkcją obuwia. W nowo budowanym zakładzie zatrudniającym ok. 200 osób, składającym się
z dwóch hal produkcyjnych, zainstalowano dwa niezależne ciągi
wentylacyjne, osobno dla hali produkcyjnej na parterze i osobno
dla hali na piętrze. Innowacyjność instalacji w głównej mierze
zawiera się w zastosowaniu żwirniaków jako wstępnego źródła
ciepła lub zimna i wykorzystaniu ciepła odpadowego z maszyn
produkcyjnych do ogrzewania hal.
Omawiany system wentylacyjno-nawiewny spełnia funkcje:
l ogrzewanie hal w zimie, chłodzenie hal w lecie z wykorzystaniem ciepła/zimna zmagazynowanego w żwirniakach;
l recyrkulacja, uzależniona od czystości recyrkulowanego powietrza;
l rekuperacja ciepła z powietrza wyrzucanego na zewnątrz
w oparciu o wymienniki krzyżowe i układ rewersyjnej pom-
16 l Nr 5 l Maj 2009 r.
Rys. 5. Skrzynka sterownicza systemu wentylacyjno-nawiewnego
ze sterownikiem FATEK
py ciepła, wykorzystywany w zimie do ogrzewania CWU,
a w lecie do produkcji wody lodowej, używanej w układzie klimatyzacji pomieszczeń biurowych, dolne źródło ciepła pompy
odzyskuje ciepło z wyrzucanego powietrza;
l sterowanie położeniem 20 przepustnic powietrza w kanałach
wentylacyjnych;
l utrzymanie temperatury, wilgotności i czystości powietrza na
halach produkcyjnych.
Układ automatyki i sterowania procesem wentylacji oparto o sterownik swobodnie programowalny firmy FATEK. Zastosowano dwie jednostki centralne połączone ze sobą z wykorzystaniem szybkiego, dedykowanego protokołu CLINK.
Kaseta główna zajmująca się realizacją algorytmów sterowania i regulacji wykorzystuje sterownik FBs-60MC wraz z dodatkowymi modułami wejść i wyjść cyfrowych i analogowych
(FBs-60MC + FBs-16EY + FBs-16EY + FBs-16EY + FBs-6AD +
+ FBs-RTD16 + FBs-CB25 + FBs-CM55E). Kaseta dodatkowa
w oparciu o sterownik FBs-20MA wraz z dodatkowymi modułami wejść i wyjść cyfrowych i analogowych (FBs-20MA +
+ FBs-6AD + FBs-RTD16 + FBs-RTD16 + FBs-4DA + FBs-4DA +
+ FBs-16EY+ FBs-CB55) pełni rolę pomocniczą jako akwizytor
danych z modułów pomiaru temperatur i realizuje pomocnicze
funkcje sterowania i regulacji (rys. 5).
W systemie było sumarycznie: 45 wejść i 110 wyjść binarnych, 48 punktów pomiaru temperatury Pt100, 6 wejść i 8 wyjść
analogowych.
Rozbudowana komunikacja sterowników wykorzystana została do: sterowania 5 falownikami zasilającymi napędy wentylatorów nadmuchowych i wyciągowych, uzyskania informacji z falowników o prądach, mocy i innych parametrach pracy,
podłączenia dwóch paneli operatorskich firmy WEINTEK serii
MT508T oraz do połączenia z komputerem przez sieć zakładową LAN, na którym pracuje aplikacja wizualizacji i rejestracji
danych procesowych.
W sterownikach zaimplementowano program
sterowania i regulacji procesem wentylacji, umożliwiający optymalizację
czasową w cyklach godzinowych, zmianowych,
dobowych i tygodniowych,
ogrzewaniem /chłodzeniem hal produkcyjnych, Rys. 6. Widok sterownika PLC
przygotowaniem CWU, FATEK w skrzynce sterowniczej
kina 5D
rekuperacją ciepła, sterowaniem przepustnicami powietrza, regulacją temperatury i wilgotności na hali produkcyjnej. System wentylacyjno-nawiewny
pozwolił na wyeliminowanie zbędnej utraty ciepła przy występowaniu nierytmiczności produkcji, ustabilizowanie komfortowych
warunków pracy zatrudnionych pracowników i duże oszczędności gazu używanego w kotłowni do produkcji ciepła na cele CO
i CWU przez zastosowanie rekuperacji i recyrkulacji powietrza
wraz ze wstępnym magazynowaniem ciepła/chłodu w zewnętrznych żwirniakach.
Kino 5D
Pierwsze w Polsce Kino 5D znajduje się w Warszawie w Centrum Handlowym Fort Wola. Kompletny system sterowania i komunikacji z wideoserwerem opracowała firma MicroAutomatic
(www.microautomatic.com). Nowoczesne Kino 5D to połączenie
klasycznego kina trójwymiarowego z symulatorem ruchu. Kino
5D to kino, w którym widz odbiera film wieloma zmysłami. Kino zrealizowano w oparciu o najnowocześniejszą, dostępną na
rynku technologię. Sercem całego kina jest centralny sterownik
PLC. Według twórców systemu wybór sterownika FATEK był
podyktowany dużą swobodą programowania oraz dostępnością
bardzo dobrych interfejsów komunikacyjnych (rys. 6). Cały system składa się z wideoservera do odtwarzania filmów w tech-
nice polaryzacji liniowej, szafy sterowniczo-zasilającej, panelu
dotykowego i urządzeń wykonawczych. Rzędy foteli poruszają
się na siłownikach pneumatycznych z wbudowanymi efektami
podmuchów wiatru, kropli wody, łaskotania nóg i wibracji. Dodatkowo dochodzi wiatr przez całą salę, bańki mydlane, generatory śniegu, symulacje piorunów. W kinie zainstalowano również urządzenia wytwarzające zapachy, co podniosło wymiar
kina do 5 (3D – obraz trójwymiarowy; 4D – dodatkowe ruchy;
powietrze; 5D – kolejny zmysł: zapachy).
Warunkiem uzyskania dobrego efektu jest idealna synchronizacja klatek filmowych w urządzeniami wykonawczymi. Zapewniają to interfejsy TCP/IP, dzięki którym praktycznie natychmiast przekazywana jest informacja typu TimeCode do sterownika centralnego. Po przeanalizowaniu otrzymanej informacji
sterownik wykonuje zaprogramowane nastawy, czego efektem
są synchroniczne ruchy foteli, podmuchy wiatru itd.
Obsługa całego kina sprowadza się do wybrania odpowiedniej playlisty i naciśnięcia przycisku START. Dodatkowo system zlicza osoby obecne na sali, steruje oświetleniem, a w trybie serwisowym umożliwia testowanie poszczególnych urządzeń
wykonawczych.
Więcej informacji na stronie www.kino5dextreme.pl.
Firma Fatek Automation Corporation oczekuje na wszelkie
sugestie dotyczące produkowanego sprzętu. Multiprojekt wspólnie z producentem pragnie podziękować wszystkim klientom za
okazane zaufanie.
n
Multiprojekt
www.multiprojekt.pl
Nr 5 l Maj 2009 r. l
17