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Un ejemplo de actualización del circuito eléctrico de un elevador de carga utilizando un controlador programable (PLC)
Recientemente, el tema de la automatización de diversos procesos tecnológicos utilizando controladores programables (PLC) se ha vuelto cada vez más popular. A pesar de esto, hay muy pocos artículos prácticos en Internet con ejemplos reales de cómo programar estos PLC. Este tema es muy interesante porque Está en la unión de equipos eléctricos, electrónicos y de programación. Aprender a escribir programas PLC es posible sin siquiera tenerlos. El modo de emulación, que está disponible en todos los paquetes de software modernos, ayuda mucho con esto.
En este artículo mostraré un ejemplo de traducción de un circuito eléctrico construido en dispositivos de relé (arrancadores, relés) en un programa que funcionará en el controlador. Debo decir de inmediato que este es solo un pequeño proyecto educativo y no pretende explicar nada más que simplemente explicar los principios básicos de la programación de PLC utilizando un ejemplo concreto.
Relé de carga relé
El esquema inicial para este proyecto es un esquema relativamente simple de un montacargas (montacargas) con control de palanca en dos pisos. El diagrama se muestra en la figura a continuación.
Polipasto eléctrico municipal con un motor en dos paradas
Solo hay un motor en el circuito, que sube y baja el elevador entre dos pisos. Este es un motor asíncrono trifásico reversible con un rotor de fase de 380 V. Las resistencias de arranque y los contactos de tres arrancadores electromagnéticos están conectados al rotor del motor, lo que permite que el motor arranque en 3 etapas. Esta solución permite en el proceso de arranque del motor reducir su corriente de arranque y aumentar el par de arranque.
El arranque del motor se automatiza mediante tres relés de aceleración (1RU - 3RU). Estos son temporizadores convencionales de 24 voltios CC. Por su potencia hay un transformador reductor y rectificador.
Se conecta un freno electromagnético de bloque trifásico a los terminales del motor, que, cuando se aplica voltaje al motor, frena su eje, y cuando el voltaje desaparece, el eje del motor se sujeta y fija instantáneamente en una posición fija.
Marcha atrás del motor utilizando contactos de dos arrancadores electromagnéticos (en el diagrama B y H). La alimentación al circuito se suministra a través de un disyuntor (en el circuito - WU) y un disyuntor (1A).
La inclusión en el trabajo del ascensor solo es posible en presencia de tensión. Está controlado por un relé de voltaje (PH), que se encuentra en el lado izquierdo del circuito. También hay enchufes y una campana que se pueden encender desde cualquier sitio para llamar al conductor.
Las puertas de la mina y la cabina se abren y cierran manualmente. El elevador se controla con el interruptor de palanca en tres posiciones: "Arriba", "Abajo" y "Cero".
Cuando el mango se mueve a una de las posiciones extremas, el elevador comienza a moverse y cuando se alcanza el piso deseado, el mango se mueve mecánicamente a la posición "Cero". En este caso, los contactos en el circuito del interruptor se rompen, la bobina de arranque se desactiva, el motor se desconecta de la red, los contactos en el circuito de su rotor se abren y el elevador se detiene. Después de eso, puede comenzar el movimiento del elevador en la dirección opuesta.
El elevador de carga pertenece a dispositivos de alto riesgo y en su circuito (como en los circuitos de cualquier elevador) hay una gran cantidad de enclavamientos diferentes contactos del interruptor de límite y contactos de diversos dispositivos de protección.
En este esquema, estos son interruptores de disparo (final) que controlan el cierre de las puertas de la cabina, los ejes en los pisos inferior y superior, la elevación y descenso de la cabina por encima de las zonas superiores e inferiores de trabajo, los contactos de la "holgura de las cuerdas de elevación" que se abren cuando el cable se rompe o se afloja, sobre el cual pesa cabina de ascensor, contactos del limitador de velocidad, receptor y tensor de cable. En total - 14 sensores discretos.
Cuando se abre cualquiera de los contactos enumerados, el motor del elevador debe apagarse y frenarse instantáneamente, por lo tanto, todos los sensores, el contacto del relé de voltaje y el botón "Parada general" están conectados en serie al circuito de la bobina de los actuadores electromagnéticos que controlan el motor.
Crear un programa PLC para un elevador de carga
La tarea era que, sin cambiar nada en el dispositivo, en principio, la operación y los controles del elevador, transfirieran su circuito desde una vista de relé obsoleta a una opción usando un controlador programable.
La ventaja de la forma del programa para controlar la instalación es que, en el futuro, si se desea, el programa puede modificarse fácilmente, mejorar la conveniencia de controlar el elevador, cambiar la lógica de su operación y mejorar su funcionalidad. Pero estas acciones deben ir acompañadas de un cambio en el diseño del elevador y la adición de otros dispositivos adicionales al circuito. En nuestra versión, tal tarea no se planteó.
En este caso, se ha propuesto una opción para modernizar el equipo eléctrico de un elevador de carga cambiando su esquema de control con un enfoque que, por ejemplo, absolutamente nada cambiaría para una persona que opera dicho mecanismo.
Por lo tanto, guardaremos el dispositivo de control principal para el elevador: el interruptor de palanca y dejaremos el motor asíncrono con el rotor de fase con su arranque de tres etapas, aunque nos gustaría reemplazarlo por un motor asíncrono con un rotor de jaula de ardilla, encendido a través del arrancador suave. Pero por ahora, no haremos esto, ya que esta solución simplificará enormemente el circuito eléctrico del elevador, que no es muy complicado.
Entonces, dividiremos nuestro esquema en cuatro zonas (vea el esquema del elevador en la figura).
En la zona 1, no tocaremos nada, porque ella es responsable de la llamada de sonido del elevador y controla la presencia de voltaje en el circuito. La zona 2 con el motor, el freno electromagnético y los contactos de potencia de los arrancadores tampoco cambian. Todos los dispositivos de la zona 4 se pueden eliminar, porque El orden de inclusión de los contactos en el circuito del rotor del motor cuando se inicia será controlado por temporizadores de software. Sigue siendo la zona 3. La modernización principal afectará a esta zona en particular.
Como controlador, tomamos la compañía de PLC Aries. El programa para él será en el idioma Cfc. En mi opinión, este es el lenguaje más conveniente para principiantes. El es muy similar en el lenguaje de bloques funcionales Fbdpero con sus propias características pequeñas. Muchos aman otro gran idioma lenguaje de escalera LD. No tengo nada en contra, pero en Cfc Es más conveniente para mí compilar un programa para PLC, así que usé este lenguaje, pero aquí todo es para todos. Para compilar el programa usamos el paquete CoDeSys 2.3.
Un programa es un conjunto de bloques funcionales (Y, O, NO, disparadores y temporizadores). El programa de trabajo del montacargas en el idioma. Cfc:
Inicialmente necesitaremos bloques Y (elemento y). En la salida del elemento hay una unidad lógica (en el programa -"VERDADERO") solo cuando las unidades lógicas también están en todas las entradas. Si el estado de incluso una entrada difiere de la unidad, entonces la salida se restablece a cero (en el programa - "Falso").
Este elemento nos ayudará a organizar todos los contactos de enclavamiento y contactos de seguridad (entradas discretas), y como recordarán, hay 14 de ellos (en el programa están indicados bajo el nombre SQ1 - SQ14). A la entrada del bloque Y También conectamos el contacto del relé de tensión y el botón "Parada general" (SB1). Por conveniencia, hice todos los contactos en 3 elementos Y, y luego usó otro para combinarlos en una cadena.
Por defecto, cuando se agrega al programa, cualquier unidad funcional tiene 2 entradas. Si necesita agregar una entrada adicional, debe apuntar al bloque con el mouse, presionar el botón derecho sobre él y seleccionar "Bloquear entrada". Por lo tanto, puede agregar cualquier cantidad requerida de entradas adicionales al bloque.
El interruptor de palanca está conectado a dos entradas del controlador (en el programa - "SA_verh" y "SA_niz"). Un interruptor en cada una de sus dos posiciones extremas proporciona una unidad lógica a uno de los dos RS disparadores ("RS_verh" o "RS_niz"). Un disparador es un análogo de una bobina de arranque con un contacto de bloqueo en un circuito de control de relé.
Para habilitarlo, envíe la unidad lógica al contacto "SET"para deshabilitar - en"RESET". Salida de disparo "Q1"transmite una señal a una de las salidas del controlador -"KM1" o "KM2"a los que están conectados bobinas solenoides. Los arrancadores cambian los contactos y controlan el motor.
El inicio de tres etapas en el programa se organiza utilizando 2 temporizadores "TON". Al aplicar una unidad lógica a la entrada del temporizador "En"cuenta el tiempo dado en la entrada"PT"y cambia la salida de retardo de tiempo"Q"desde cero lógico a uno. Después de que el primer temporizador (T1) se active por una señal de su salida (Q), el tiempo comienza a contar en el segundo temporizador (T2) y después de un tiempo especificado en la entrada del PT, el segundo temporizador también envía una unidad lógica a su salida (Q) .
A las salidas del controlador (en el programa - KM3, KM4 y KM5) Se conectan 3 bobinas de arranque electromagnético. El primero de ellos se enciende inmediatamente cuando enciende KM1 o KM2 y conecta la resistencia máxima al rotor del motor, KM4 y KM5 enciéndalo por temporizador y alternativamente cortocircuite parte de la resistencia de arranque. Después de arrancar el motor, los tres arrancadores permanecen en la posición de encendido.
Artículo O (OR lógico) necesario para arrancar simultáneamente uno de los dos arrancadores principales, la parte del circuito responsable de la puesta en marcha del motor de tres etapas se incluyó en el trabajo. Si hay una unidad lógica en una de las entradas del elemento "O", una unidad lógica se transmite a su salida, es decir, para su funcionamiento, una señal en cualquiera de sus entradas es suficiente.
Entre temporizadores y salidas de controlador Y con una de las entradas inversas (círculo de entrada). Para este elemento, una unidad lógica en la salida aparece solo cuando se aplica una señal de unidad lógica a una entrada normal, y se aplica un cero lógico a uno inverso.
El mismo elemento, solo con dos entradas inversas, se encuentra al lado de las entradas "SA_verh" y "SA_niz", recibiendo señales del interruptor de palanca. Esto es necesario para asegurar que todos los arrancadores en las salidas estén apagados cuando el interruptor regrese a la posición cero, cuando los circuitos Arriba y Abajo estén abiertos.
Si hay dos ceros lógicos en la entrada de dicho elemento Y da una unidad lógica en la salida del elemento. Esta señal llega a través del programa a la entrada de disparadores "RESET", los activadores se restablecen a cero y los arrancadores en las salidas están desactivados. Elementos Y con una entrada inversa entre temporizadores y salidas KM3 y KM4 desconecte estas salidas y, en consecuencia, desconecte los arrancadores responsables de derivar las resistencias en el circuito del rotor cuando el motor está parado.
Para establecer una entrada o salida inversa, debe mover el mouse al bloque funcional, seleccionar la entrada o salida deseada, presionar el botón derecho del mouse y seleccionar "Invertir". Del mismo modo, cualquier entrada o salida inversa puede convertirse a normal.
Artículos Y Los números 5 y 10 no permiten que los arrancadores responsables de conducir los motores "Arriba" y "Abajo" se enciendan al mismo tiempo (protección contra cortocircuito en los contactos de potencia de los arrancadores mientras los enciende). Aunque en este esquema con un interruptor de palanca, esto no es posible.Pero dado que los contactos de bloqueo de este tipo estaban presentes en el circuito de relé original, se decidió mantenerlos en el programa para el PLC.
Y, por último, queda por garantizar el apagado instantáneo del motor eléctrico al abrir cualquiera de los contactos en la entrada. La presencia de desencadenantes en el circuito no permitió hacer esto inicialmente. Para que el circuito funcione correctamente en cualquier emergencia (activación de contactos de seguridad, contactos de los interruptores de disparo, contacto del relé de voltaje o el botón "Parada general"), se agregó un circuito dos cadenas de elementos NO y O (4 y 7).
El elemento NOT precede a la unidad lógica en la entrada al cero lógico en la salida y viceversa: el cero en la entrada a la unidad en la salida. ¿Puedes explicar cómo funcionan las cadenas NOT y OR en el programa? Escribe en los comentarios.
Emulación del programa CFC en CoDeSys
Después de crear el programa, puedes registrarlo CoDeSys en modo de emulación. Para hacer esto, seleccione "Modo de emulación" en la pestaña "En línea", haga clic en el botón "Conectar", luego configure la unidad lógica en todas las entradas - "VERDADERO", escriba estos valores en el programa haciendo clic en"Ctrl" + F7 y haga clic F5 para empezar
Modo de emulación enCoDeSys:
Simulación de conmutación de entrada ("VERDADERO"y"Falso") puede ver el cambio de circuitos en azul (ruta de señal) y el cambio en el estado de las salidas. Después de cada cambio en el estado de entrada, no olvide escribir estos valores en el programa presionando"Ctrl" + F7. Para deshabilitar el modo de emulación, haga clic en "Detener", luego "Desconectar" en la pestaña "En línea" y desactive el "Modo de emulación".
Conclusión
Una vez más, quiero señalar que este proyecto se relacionó exclusivamente con fines educativos y aún no se ha probado en un controlador programable real. Si tiene alguna pregunta y alguna de las anteriores no está clara, pregunte en los comentarios, intentaré responderla. Y también es muy importante para mí obtener una respuesta a la pregunta: ¿debo seguir escribiendo artículos sobre este tema? En general, estoy listo para escuchar cualquier comentario constructivo y sugerencia.
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