Oprogramowanie zenon kontroluje pracę stanowiska testowego silników odrzutowych

| Energetab 2018

Instytut Lotnictwa zakończył duży projekt związany z opracowaniem i wdrożeniem systemu sterowania oraz wizualizacji pracy stanowiska badawczego, które pozwala na wykonywanie jednych z najbardziej skomplikowanych testów lotniczych - uwolnienia łopaty wentylatora silnika odrzutowego oraz uderzenia obiektu w wirujący element silnika. Projekt, którego bazę stanowi system zenon firmy COPA-DATA, został wykonany samodzielnie, dzięki czemu instytut mógł chronić "know-how" związany ze sterowaniem tego unikatowego stanowiska, jak też uniknąć potencjalnych opóźnień w oddaniu projektu oraz mieć możliwość niezależnego rozwoju aplikacji w przyszłości.

Oprogramowanie zenon kontroluje pracę stanowiska testowego silników odrzutowych

Stanowisko badań wentylatorów silników odrzutowych jest zbudowane z komory próżniowej o średnicy sześciu i długości ponad dziesięciu metrów z układami szybkiego zamykania/otwierania, kilku agregatów hydraulicznych dostarczających olej do łożysk i przekładni, systemu próżniowego zdolnego do wytworzenia podciśnienia na poziomie około 1 milibara oraz systemów oświetlenia wnętrza komory i obiektów badanych na potrzeby rejestracji wideo zjawisk szybkozmiennych.

Aplikacja zenon wykonana na potrzeby tego stanowiska wykorzystywana jest do obsługi interfejsu użytkownika głównego sterownika procesowego PAC i sterownika bezpieczeństwa chroniącego obsługę i urządzenia przed uszkodzeniem w trakcie testów. Oprogramowanie zenon jest integralną częścią systemu kontrolującego wszystkie parametry technologiczne w trakcie testu wentylatora silnika.

Korzyści z wdrożenia i cechy systemu

  • Bezpośredni sterownik komunikacyjny dla platformy Allen Bradley Control Logix - stabilna, bezawaryjna komunikacja z systemem sterowania i systemem ESD;
  • Moduł Historian pozwala na szybkie i łatwe archiwizowanie oraz sprawdzenie danych pomiarowych w trakcie procesu;
  • Moduł Extended Trends - czytelna wizualizacja danych na przejrzystych wykresach;
  • Moduł Recipes - zastosowany do modyfikowania profili alarmowych dla różnych testów;
  • zenon Logic - zgodny z normą IEC 61131-3 system, który pozwolił na realizację operacji na danych wewnętrznych;
  • Całkowita niezależność, jeśli chodzi o wybór sprzętu oraz rozwoju aplikacji;
  • Intuicyjność systemu, która pozwoliła na zrealizowanie złożonego projektu samodzielnie przez inżynierów Instytutu Lotnictwa;
  • Fachowe doradztwo techniczne oraz doskonała obsługa podczas realizacji zamówienia.

WYZWANIA ZWIĄZANE Z PROJEKTEM

Jednym z zadań dla zespołu inżynierów było nawiązanie bezawaryjnej komunikacji pomiędzy HMI a sterownikiem PAC ESD Allen Bradley. Ponadto projekt zakładał wykonanie wizualizacji danych pomiarowych i zdalne sterowanie stanowiskiem poprzez ekrany synoptyczne (w niektórych przypadkach z koniecznością dodatkowego potwierdzenia).

Dla lepszej przejrzystości i intuicyjnej analizy danych przez użytkownika końcowego aplikacji zenon, koniecznym było przedstawienie danych w formie czytelnych wykresów. Dodatkowe wymagania dotyczyły bezpieczeństwa i możliwości definiowania wielu użytkowników o różnych poziomach uprawnień.

Fot. 1. System testowy i stanowisko sterowania bazujące na oprogramowaniu zenon

Część użytkowników otrzymała uprawnienia ograniczone do podglądu danych wizualizacji, część może sterować podsystemami, ale tylko w trybach automatycznych realizowanych przez sterownik PAC, a część ma pełen dostęp umożliwiający ręczne sterowanie urządzeniami wykonawczymi i modyfikacji, dodatkowych zmiennych, takich jak progi alarmowe i zatrzymań awaryjnych, charakterystyki torów pomiarowych, itd.

Znajdujący się Warszawie Instytut Lotnictwa rozpoczął działalność w 1926 roku. Jego misją jest świadczenie najwyższej jakości usług badawczych na światowym rynku badań naukowych.

Instytut Lotnictwa kontynuuje i rozszerza kierunki badawcze dotyczące wszystkich aspektów sektora lotniczego, upowszechnia i wdraża wyniki badań oraz prowadzi działalność edukacyjną.

Instytut współpracujące z instytucjami i firmami związanymi z przemysłem lotniczym, takim jak: General Electric, Boeing czy Airbus. Prowadzi też badania dla innych sektorów gospodarki. Informacje o instytucie znaleźć można na stronach: www.edc.pl oraz ilot.edu.pl

WDROŻENIE SYSTEMU

Aby osiągnąć wszystkie wymienione powyżej cele, zespół projektowy zdecydował o wykorzystaniu zenon Supervisor, w tym modułów: Historian, zenon Extended Trends, Recipe oraz protokołu komunikacyjnego do drivera Allen Bradley, służącego do bezpośredniej komunikacji z systemem sterowania i systemem ESD. Ponadto duża rola przypadła systemowi zenon Logic. Soft-PLC zgodny z normą IEC 61131-3 został zastosowany do przetwarzania danych wewnętrznych.

W omawianym systemie oprogramowanie zenon kompleksowo odpowiada za synoptykę, wizualizację danych pomiarowych i komunikację ze sterownikami laboratorium.

Fot. 2. Ekrany synoptyczne systemu sterowania

Ekrany synoptyczne obejmują:

  • Sterowanie napędem głównym i układami pomocniczymi, jak wentylatory, grzałki, itp.;
  • Wizualizację stanu rozdzielnic średniego i niskiego napięcia, transformatorów i falowników napędu głównego;
  • Wizualizację stanu pracy 5 zasilaczy UPS, które wykorzystywane są do zapewnienia bezprzerwowego zasilania do wszystkich krytycznych urządzeń i systemów;
  • Sterowanie i monitoring układu smarowania przekładni przyśpieszającej w łańcuchu napędowym: sterowanie agregatem smarującym (pompy, grzałki, zawory, chłodnica, wentylatory, pomiary parametrów oleju oraz temperatur i drgań łożysk przekładni);
  • Sterowanie i synoptykę układu smarowania łożysk obiektów badanych umieszczonych wewnątrz komory próżniowej (sterowanie agregatem hydraulicznym zbudowanym z pomp zasilających i i ssących olej z próżni, grzałek, chłodnic, zaworów odcinających i regulacyjnych oraz pomiary parametrów oleju - temperatury, ciśnienia, przepływy);
  • Układ wytwarzania próżni wewnątrz komory - sterowanie trzema zestawami pomp próżniowych, zaworów odcinających i regulacyjnych. Pomiar i wizualizacja poziomu próżni w kilku punktach;
    • Sterowanie i synoptykę układu zamykania/otwierania komory próżniowej wykorzystujący 26 siłowników pneumatycznych i elektrozawory. Wizualizacja pozycji siłowników i wartości ciśnień w układzie;
    • Sterowanie i synoptykę z układów chłodzenia. Laboratorium zaopatrzone jest w zewnętrzny agregat chłodniczy i magistralę doprowadzającą chłodziwo do wymienników ciepła wielu urządzeń technologicznych. Wizualizacja ciśnień i stanu układu;
    • Sterowanie oświetleniem LED wewnątrz komory próżniowej;
    • Wizualizację danych z szaf sterowniczych i zasilających (stan wysp I/O, obecność zasilania, temperatury wewnątrz szaf, stan układów pomocniczych, itd.);
  • Wizualizację danych pomiarowych i sterowniczych na wykresach;
  • Archiwizację danych historycznych;
  • Wizualizację ostrzeżeń i alarmów ze sterownika PAC i ESD oraz niezależnych systemów akwizycji danych laboratorium;
  • Wizualizację ostrzeżeń, alarmów i sygnałów inicjowania awaryjnych zatrzymań generowanych ze sterownika PAC.

Projekt wizualizacji zenon jest bardzo rozbudowany - zawiera ponad 4500 zmiennych i składa się z 70 różnych ekranów, z czego część to predefiniowane szablony z funkcjonalnością podmiany wyświetlanych na nich informacji.

Aplikacja jest obsługiwana przez 6 monitorów LCD i dwa dodatkowe ekrany 50" przedstawiające status stanowiska badawczego dla obserwatorów zewnętrznych.

Wybierając oprogramowanie zenon do tego projektu, oczekiwaliśmy przede wszystkim elastyczności w tworzeniu aplikacji a także możliwości implementacji wszystkich zakładanych na początku funkcjonalności. Nie mieliśmy żadnych wątpliwości, że nasze oczekiwania zostaną spełnione, gdyż nie był to nasz pierwszy kontakt z zenonem.

Na terenie Instytutu rozwiązanie zenon zostało z powodzeniem wdrożone podczas budowy jednego z poprzednich laboratoriów. Wtedy to zenon został wybrany jako preferowane rozwiązanie interfejsu HMI dla sterowników Pilz, które realizowały system ESD w projekcie.

Rafał Sikorski, inżynier automatyk
Zespół Utrzymania i Rozwoju Laboratoriów EDC

Omawiany projekt zenon na stanowisku badań wentylatorów silników odrzutowych wykonał zespół Engineering Design Center, który działa na mocy porozumienia między General Electric Company Polska Sp. z o.o a Instytutem Lotnictwa.

COPA-DATA Polska