Seria: E LE K TR Y K A z. 170 N r kol. 1426
Arkadiusz D O M O R A C K I
WYKORZYSTANIE STEROWNIKA PROGRAMOWALNEGO DO STEROWANIA ORAZ W IZUALIZACJI ZAUTOMATYZOWANEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO
S treszczenie. W artykule przedstaw iono dydaktyczne stanow isko laboratoryjne służące do prezentacji zautom atyzow anego układ u napędow ego sterow anego sterow nikiem program o
walnym (PLC). Is to tą prezentow anego układu je s t przedstaw ienie m ożliw ości aplikacji ste
rowników p rogram ow alnych w układach elektrom echanicznych. D o sterow nika podłączony jest kom puter, n a którym opró cz program ow ania i podglądu p racy PLC w trybie on-line, można m onitorow ać pracę całego układu. Jest to m ożliw e dzięki opracow anej w izualizacji.
APPLICATION OF PLC TO CO N TRO L A N D V ISU A L ISA T IO N OF AUTOMATIC ELEC TR IC D R IV E SYSTEM
S u m m a ry . T eaching p urpose for presentation o f an autom ated p ow er tran sm issio n system controlled by PL C has been presented in this paper. T he m ain id ea o f the p resented system is dem onstration o f PLC application possibilities in electrom echanical system s. PLC is con
nected w ith PC , w hich allow s program m ing and w atching PLC in on-line m ode. M onitoring o f the entire pow er transm ission system is also possible thanks to the w orked out PC visuali
sation.
W PRO W A D ZEN IE
Sterow niki program ow alne (PLC ) są coraz częściej w ykorzystyw ane do sterow ania za
równo pojedynczych urządzeń, ja k i całych skom plikow anych procesów . Jest to m ożliw e dzięki zróżnicow anej ofercie producentów z zakresu PLC - od m ikrosterow ników (gdzie wszystkie p odzespoły - zasilacz, układy w ejść i w yjść - um ieszczone s ą w jed n ej zwartej obudowie), po ro zbudow ane sterow niki w yposażone w m oduły w ejść/w yjść analogow ych, różnego rodzaju regulatory, m oduły do połączeń sieciow ych, system y rozproszone i w iele innych. Z n ajd u ją one zastosow anie dzięki swej uniw ersalności, m ożliw ości dobrania i skonfigurow ania w edług potrzeb oraz prostocie i przejrzystości program ow ania.
Dlatego też w skazane je st, aby inżynier (zw łaszcza elektryk lub autom atyk), opuszczając m u- iy uczelni posiadał choćby m in im aln ą w iedzę i dośw iadczenie z zakresu doboru i program o
wania ty ch urządzeń p o d kątem w ykorzystania ich w późniejszej pracy.
STEROW NIK PROGRAMOW ALNY
Wejścia
Wyjścia
Dekoder
I* I - I I I □
□
Komputer PC
Rys. 1. S chem at zautom atyzow anego układu napędow ego
Fig. 1. S chem atic diagram o f autom ated pow er transm ission system
Silnik asynchroniczny pierścieniow y zasilany je s t z sieci sym etrycznej napięciem sinuso
idalnym o stałej w artości. O załączeniu lub w yłączeniu silnika decyduje, p o przez w yłącznik sieciow y W l, sterow nik program ow alny. Szczotki silnika pierścieniow ego podłączone są do sześciopulsow ego prostow nika diodow ego, którego obciążenie stanow i rezystor R j o regulo
w anej - poprzez m odulację rów noległą - w artości. Z m iany kształtu charakterystyki silnika pierścieniow ego w zależności od w artości rezystancji w łączonej w obw ód w irnika przedsta
w iono na rys. 2.
Rys. 2. C harakterystyki elektrom echaniczne silnika pierścieniow ego w zależności od w ielko
ści rezystancji dodatkow ej
Fig. 2. E lectrom echanical characteristics o f sliding m otor as a function o f additional resis- tance
Silnik asynchroniczny klatkow y sprzężony je s t m echanicznie z silnikiem pierścieniow ym . Poprzez w yłącznik sieciow y W 2 (sterow any sterow nikiem program ow alnym ), silnik ten za
silany je s t ze źró d ła napięcia stałego. P oniew aż pracuje on w stanie ham ow ania dynam iczne
go, więc w czasie załączenia stanow i obciążenie dla silnika pierścieniow ego. P rądnica tacho
m etryczna (TG ) je s t sprzężona m echanicznie z układem napędow ym . Jej w yjście podłączone jest do cyfrow ego m iernika prędkości obrotow ej, który w skazuje ak tu aln ą prędkość układu napędowego. W układzie zastosow ano sterow nik program ow alny firm y K lóckner-M oeller serii PS3, typ P S 4 -1 11-D R1, który przedstaw iono na rys. 3. W tablicy 1 zestaw iono natom iast podstaw ow e param etry sterow nika. Do napisania program ów oraz n adzoru pracy sterow nika w ykorzystano dołączone w raz ze sterow nikiem oprogram ow anie SU C O S PS3.
Rys. 3. Sterow nik program ow alny firm y K lóckner-M oeller Fig. 3. PLC o f K lóckner-M oeller com pany
W IZ U A L IZ A C JA
W izualizacja pracy układu napędow ego została w ykonana na podstaw ie program u InTo- uch (v5.6 - w ersja dem onstracyjna) firm y W onderW are. Pozw ala ona na śledzenie pracy ca
łego układu napędow ego. U m ożliw ia także dokonyw anie zm ian stanu układu z klaw iatury kom putera. Jest to jed y n ie dem onstracja kilku m ożliw ości oprogram ow ania przeznaczonego do w izualizacji. Prostota w ykonanej w izualizacji pozw ala na zaobserw ow anie podstaw ow ych m echanizm ów rządzących zasadam i je j tw orzenia. N a rys. 4 oraz rys. 5 przedstaw iono przy
kładow y w ygląd m onitora kom putera w trybie pracy ręcznej i autom atycznej. W ybór k on
kretnego okna je s t zależny od program u zaw artego w pam ięci sterow nika.
Praca w trybie ręcznym
Wybór współczynnika wypełnienia
M2 O Praca bez modulacji rezystancji
Rys. 4. W idok ekranu kom putera w trybie pracy ręcznej Fig. 4. S creen in m anuał w ork m ode
Praca w trybie au to m aty czn y m
Wybór trybu pracy jftutomityka
i w i i l p a
5 0 0 1 0 0 0
V /
K ™
VJ J J J J f J J J J j
Rys. 5. W idok ekranu kom putera w trybie pracy autom atycznej Fig. 5. Screen in autom ate w ork m ode
ZAK OŃCZENIE
Zaprezentow any układ zapew nia zapoznanie się z m ożliw ościam i aplikacji sterow ników programowalnych w układach elektrom echanicznych. U m ożliw ia on:
• przegląd m eto d i ję z y k ó w program ow ania PLC,
ł podgląd p racy sterow nika w czasie jeg o działania (tryb on-line) oraz
• prezentuje podstaw y tw orzenia i w ykorzystania w izualizacji pracy zarów no sam ego ste
rownika, ja k i całego układu.
Przedstaw iony układ je s t w ykorzystyw any w L aboratorium A utom atyzacji U kładów N a pędowych o raz L aboratorium Sterow ników Program ow alnych W ydziału E lektrycznego P o
litechniki Śląskiej ja k o stanow isko dydaktyczne.
LITERA TURA
1. D om oracki A .: Z astosow anie sterow nika program ow alnego do sterow ania układem napę
dowym. 20 M SN Studentów i M łodych Pracow ników N auki, Z ielona G óra 11-12 m aja 1998.
2. K löckner-M oeller: A utom ation System . K öckner-M oeller, B onn 1992.
3. K löckner-M oeller: A utom atisieren m it SPS. Ein Leitfaden f ü r E instiger. K löckner- M oeller, B onn 1990.
4. K löckner-M oeller: SU CO S C ontrol PS4-R eihe 100 - P rogram m ierung. K löckner-M oeller, Bonn 1990.
5. K löckner-M oeller: SU CO S A utom ation. K öckner-M oeller, B onn 1994.
6. M oroz W ., Sapa3a Cz.: M aszyny elektryczne. W N T, W arszaw a 1963.
7. Tunia H ., W iniarski T.: Energoelektronika. W N T, W arszaw a 1994.
Recenzent: Prof. dr hab. inż. W łodzim ierz Jabłoński
W płynęło do R edakcji 15 m aja 1999 r.
Abstract
T eaching purpose fo r presentation o f an autom ated pow er tran sm issio n system controlled by PLC h as b een presented in this paper. T he m ain idea o f the presen ted system is dem on
stration o f PLC application possibilities in electrom echanical system s. PL C , applied in the system, is m ade b y K lockner-M oeller com pany. T he p o w er transm ission system consists o f two m otors: sliding m o to r ( drive m otor) and induction m otor (w orking as a load). Program ming and m aster control o f the PLC is perform ed by PC. A lso, visualisation o f controlled process w as designed, using InT ouch softw are (dem o version). The system is u sed in labo
ratory o f p ow er tran sm issio n system autom ation at the F aculty o f E lectrical E ngineering o f the Silesian T echnical U niversity.
