Praktyczne wykorzystanie zintegrowanych układów rozruchowych

ZAŁOŻENIA APLIKACJI

Firma Ascon Polska Sp. z o.o. otrzymała zadanie wykonania systemu sterowania do pieca, który w trybie automatycznym miał służyć do termicznego formowania przewodów w jednym z zakładów produkcyjnych zlokalizowanych w Gliwicach. Piec miał 10 stref grzejnych oraz 4 chłodzące. Komory grzejne były w górnej części pieca i ogrzewane były elektrycznymi elementami grzejnymi z wymuszonym obiegiem powietrza przez wentylatory cyrkulacyjne.

Chłodzenie odbywało się w dolnej części z wykorzystaniem 14 jednostkowo monitorowanych wentylatorów obiegowych. Elementy w poziomie poruszały się na przenośnikach łańcuchowych, natomiast w pionie pomiędzy strefą grzania a chłodzenia na windach hydraulicznych. W obu przypadkach napędy stanowiły silniki elektryczne. Całość urządzenia wyposażona była w różnego rodzaju elementy pomiarowe: czujniki temperatury, czujniki indukcyjne, laserowe, odbiciowe.

Tak skonstruowane urządzenie wymaga przede wszystkim niezawodnego i bardzo sprawnego sterowania napędami elektrycznymi, dokładnej regulacji temperatury oraz mocno rozbudowanej diagnostyki i możliwości rozszerzenia o ewentualne dodatkowe funkcjonalności, jak np. możliwość podłączenia do systemu SCADA zakładu lub zdalnej diagnostyki urządzenia.

PROJEKT I WYKONANIE SYSTEMU

Firma Ascon, aby sprostać postawionym wymaganiom, sięgnęła po najnowsze rozwiązania firmy Siemens (fot. 1). Ustalono, że komunikacja pomiędzy urządzeniami oparta będzie na sieci Profinet i tak zastosowane zostały następujące elementy:

• sterownik z serii S7-1500 oraz panel operatorski Comfort,
• falowniki G120C z komunikacją Profinet,
• styczniki z modułami komunikacyjnymi IO-link,
• moduły do pomiaru prądu z komunikacją IO-Link, elementy elewacji (przyciski, lampki) SIRIUS-ACT z komunikacją Profinet,
• programowalny przekaźnik bezpieczeństwa 3SK2,
• zintegrowane motor-startery 3RK1 z interfejsem do wyspy ET200SP.

Na szczególną uwagę zasługują właśnie zintegrowane motor-startery (fot. 2) przeznaczone do rozproszonych wysp ET200SP. Startery te w znacznym stopniu przyspieszyły prefabrykację szafy sterowniczej, ponieważ montuje się je w podstawie, która zapewnia przesyłanie sygnałów sterujących oraz całej diagnostyki urządzenia bezpośrednio do sterownika PLC. Należy jedynie doprowadzić napięcie zasilające silniki i odpływy bezpośrednio do silnika. Układy te dodatkowo zajmują bardzo mało miejsca, zapewniając pełną ochronę i diagnozę silnika włącznie z aktualną informacją o pobieranym prądzie.

Wykonany system sterowania pozwala na pracę urządzenia w trybie automatycznym oraz ręcznym. W trybie automatycznym operator ustawia profil temperaturowy, w jakim ma być przeprowadzony proces w poszczególnych strefach oraz precyzyjnie założony zakres czasu indywidualnie dla każdego kosza z produktem, w jakim ma się odbywać obróbka termiczna. W trybie ręcznym jest możliwość sterowania wszystkimi elementami wykonawczymi.

DIAGNOSTYKA

Dzięki zastosowaniu zintegrowanej platformy sprzętowej opartej na sterowniku S7-1500 oraz protokole Profinet uzyskaliśmy bogatą diagnostykę całego systemu oraz urządzeń peryferyjnych, tj. rozproszone wyspy, falowniki, przyciski sterownicze. Ponadto uruchomienie diagnostyki nie wymaga dużego nakładu pracy programisty - wystarczy aktywować odpowiednie funkcje w sterowniku i na panelu operatora. Wykorzystanie urządzeń działających w trybie IO-Link’owym dodatkowo zwiększa możliwości diagnostyczne poszczególnych urządzeń.

Podsumowując, możemy pokusić się o wymienienie kilku niewątpliwych zalet, które zauważyliśmy, stosując rozwiązania dostarczane przez firmę Siemens:

• minimalizacja powierzchni zabudowy w szafie (mały gabaryt w stosunku do tradycyjnego podejścia)
• całkowicie wyeliminowana konieczność okablowania sygnałów sterujących i diagnostycznych,
• systemowe rozprowadzenie obwodów mocy do poszczególnych napędów (jedno zasilanie dla grupy napędów),
• bardzo duża redukcja czasu prefabrykacji,
• konfiguracja urządzeń zintegrowana ze środowiskiem programowania PLC (TIA Portal),
• precyzyjna, rozbudowana i zintegrowana z PLC diagnostyka,
• możliwość manualnego sterowania lokalnego bez udziału PLC dla służb utrzymania ruchu,
• sygnalizacja wizualna (LED-y) na obudowie urządzenia: stanu komunikacji, trybu pracy, awarii itp.,
• możliwość serwisu i wymiany w trybie online.

Jacek Pielat
Ascon Polska Sp. z o.o.
We współpracy z firmą
Siemens Sp. z o.o.
www.siemens.pl/sirius