LOGO! Примеры применения. Улучшаем и автоматизируем систему вытяжной вентиляции и фильтрации.
Задача
В дополнение к представленным на рынке комплексным решениям для промышленных систем вытяжной вентиляции и фильтрации, с помощью LOGO! предлагается простая возможность для индивидуальной реализации функции управления системой с интеграцией их в производственный процесс с учетом его особенностей.
В этом примере применения с помощью LOGO! улучшаем одну местную, одну общую и одну комбинированную систему вытяжной вентиляции (далее вытяжка) и фильтрации.
Местная вытяжка предназначена для удаления дымы и частиц пыли в самом месте их первоначального образования на производстве. Возможна точечная или местная реализация вытяжки такого типа.
В случаях, когда вредоносные источники не могут быть локализованы в полном объеме, применяется общий тип вытяжки.
Для упрощения в этом примере рассмотрены коммутационные программы LOGO! с наличием одного двигателя и одного фильтра соответственно. С другой стороны, в установках для очистки воздуха, представленных на рынке, часто используются многоступенчатые процессы фильтрации с использованием фильтров грубой очистки, предварительных фильтров, фильтров с активированным углем и основных фильтров.
Постановка задач для местной станции вытяжки и фильтрации
Индивидуальное рабочее место может быть интегрировано в производственный процесс в качестве автоматизированной станции или с возможностью управления сотрудником.
На рисунке на станция (1) должна быть установлена только одна кнопка для выбора одного из 3 настраиваемых уровней мощности вытяжной системы (2).
Фильтр, встроенный в вытяжную систему, необходимо очищать от крупных частиц грязи каждые 20 часов работы с помощью вибрации электродвигателем или пневматическим устройством. Падающие частицы хранятся в контейнере, который опорожняется через неопределенные промежутки времени. Датчики и функция оповещения по уровню заполнения в настоящее время не используются.
Рабочее состояние должно отображаться на встроенном дисплее LOGO! Запланированные интервалы технического обслуживания для двигателя вентилятора и фильтра должны отображаться отдельно на LOGO! TDE (3). Также для обеспечения дополнительной гибкости должна быть предусмотрена возможность для управление станцией через смартфон.
Система вытяжки и фильтрации (подготовка и очистка воздуха в помещении или в цеху)
Общая система вытяжной вентиляции и фильтрации собирает мелкую пыль и пары, которые образуются, например, при мобильной сварке или на больших заготовках.
В этом примере на рисунке используется датчик мелкой пыли (1) для диапазона измерения от 0 до 500 [мкг / м³], который подключается к аналоговому входу [AI1] базового модуля LOGO!
Уровень загрязнения на складах и в логистических центрах составляет в среднем за день до 150 [мкг / м³] частиц пыли, способной проникать в лёгкие, диаметром до 10 мкм, во вдыхаемом воздухе (спецификация PM10).
Для свежего воздуха предельное значение составляет 50 [мкг / м³]. Концентрация в воздухе более мелких частиц пыли с (PM2,5) еще выше. В этом примере используются только предполагаемые установленные значения для предельной концентрации твердых частиц. Следует определить эти пределы индивидуально и установить соответствующие значения параметров блока.
Максимальное значение для концентрации мелкой пыли должно регулироваться аналоговым поворотным переключателем (2), подключенным к [AI2]. При превышении максимального значения включается система вытяжки и фильтрации. Загрязненный воздух всасывается через вентиляционные решетки (3) от вентилятора (4) в направлении фильтра (5).
Очищенный воздух возвращается в помещение через противоположную вентиляционную решетку (5). При открытии окна в помещении (6), система отключается на это время через "нормально закрытый" оконный контакт.
Интервалы технического обслуживания для двигателя и фильтра должны отображаться в LOGO! TDE.
В комбинированном примере должна быть ещё предусмотрена 3-ступенчатая регулировка максимального предельного значения мелкой пыли с помощью функциональной кнопки на LOGO! TDE
Сервис и обслуживание
Планово-предупредительный ремонт обоих установок должен поддерживаться функцией технического обслуживания. Интервал технического обслуживания и счетчик часов работы должны отображаться на LOGO! TDE для двигателя и фильтра соответственно.
Счетчики часов работы, сконфигурированные в коммутационной программе LOGO!, должны быть сброшены вручную на следующий интервал технического обслуживания после его проведения.
Также должна быть предусмотрена возможность для полного сброса счетчика часов работы, например, для нового двигателя или фильтра. Однако при этом следует исключить грубое неправильное использование или простую небрежность.
Используемые компоненты
Основной вариант на 12/24В
- Блок питания LOGO! POWER 24 В / 1,3 A - 6EP3331-6SB00-0AY0
- Контроллер LOGO! 12/24 RCE - 6ED1052-1MD08-0BA1
- Дисплей LOGO! TDE - 6ED1055-4MH08-0BA1
Алтернативный вариант на 220В
- Контроллер LOGO! 230 RCE - 6ED1052-1FB08-0BA1
- Дисплей LOGO! TDE - 6ED1055-4MH08-0BA1
Ввод в эксплуатацию
Подключение LOGO! TDE
LOGO! TDE использует для питания напряжение 12 В DC или 24 В AC/В DC и устанавливается отдельно. Для защиты LOGO! TDE компания Siemens рекомендуется использовать предохранитель 0,5 A в блоке питания.
Разъем питания неполярный. При подключении питания DC к LOGO! TDE можно соединить положительный или отрицательный питающий провод согласно рисунку 3-1 (2) к контакту 1 или к контакту 2. Контакт 3 должен быть соединен с заземлением.
Для обмена данными с LOGO! используется Ethernet интерфейс (1).
Ввод примера применения в эксплуатацию
- Запустить программу LOGO!Soft Comfort V8.3
- Открыть один из прилагаемых примеров программы LOGO! (*.lsc)
- Перенести программу в LOGO!
В примере применения IP-адрес 192.168.0.3 был предварительно установлен для LOGO! Возможна установка другого IP-адреса для LOGO! 8
Принцип работы программ
В этом примере применения представлены три разные программы LOGO! и показаны содержащиеся в них функции для программного обеспечения LOGO! Soft Comfort.
Для лучшего понимания коммутационной программы LOGO! в LOGO! Soft Comfort имеется функция симуляции, позволяющая напрямую тестировать отдельные настройки. При этом можно отслеживать красные активные сигналы переключения.
Обзор коммутационных программ
- Стационарная местная (точечная) станция вытяжки и фильтрации (программа: BasicStation)
- Общая система вытяжки и фильтрации (программа: BasicRoom)
- Комбинированная система (1) + (2) (программа: Extended)
В верхней части программ (1) и (2) представлена система вытяжки, а в нижней части - управление в режиме меню для сервисного обслуживания.
Коммутационная программа (3) содержит общую систему вытяжной вентиляции помещения, отдельную станцию и управление в режиме меню на трех отдельных страницах.
Цифровые сигналы Описание
Вход [I1] (NO) Система общей вытяжной вентиляции (ВКЛ/ВЫКЛ)
Вход [I2] (NC) Кнопка управления для индивидуальной станции
Вход [I3] (NO) Регулирование для мелкой пыли (ступенчатое
переключение скорости)
Вход [I4] (NC) Оконный контакт
Вход [I5] (NO) Главный выключатель для системы (ВКЛ/ВЫКЛ)
Вход [I6] (NC) Местная станция (ВКЛ/ВЫКЛ)
Выход [Q1] Очистка фильтра
Аналоговые сигналы Описание
Аналоговый вход [AI1] Датчик мелкой пыли (ФАКТИЧЕСКОЕ значение)
Аналоговый вход [AI2] Поворотный переключатель или слайдер
(ЗАДАННОЕ значение)
Аналоговый выход [AQ1] Вентилятор для системы общей вытяжной
вентиляции (3 режима работы)
Аналоговый выход [AQ2] Вентилятор для местной станции (3 режима
работы)
Описание функций коммутационной программы LOGO! можно найти в виде комментария к коммутационной программе в LOGO! Soft Comfort: > "Файл" > "Свойства" > "Комментарий"
Альтернативный путь: > "Сервис" > "Выбрать оборудование" > "Комментарий"
Рекомендация: Установить флажок рядом с "Комментарий" в "Сервис" > "Параметры" > "Печать", чтобы распечатать описание функции вместе с программой.
Местная (точечная) станция вытяжки и фильтрации
Рисунок 3
Описание функций для программы "BasicStation"
Программа станции на рисунке 3 имеет переключатель на [I6] для режима "ВКЛ/ВЫКЛ", позиция (1). Непосредственно на станции установлена кнопка или педаль на [I2] (2), с помощью которой сила всасывания может регулироваться по четырем уровням интенсивности.
Если кнопка [I2] удерживается нажатой более 1 секунды (3), то вытяжка отключается. Такая задержка включения устанавливается как параметр блока в [B063].
Количество нажатий клавиш на [I2] активирует счетчики с [B065] до [B068], которые смещены друг относительно друга, что приводит к определенному логическому результату для нижележащих блоков ИЛИ (4). Эта комбинация сигналов служит входным сигналом для аналогового мультиплексора [B064] (5).
В зависимости от входного сигнала (количество нажатий на [I2]) этот блок выводит одно из четырех предустановленных значений, определяющих интенсивность всасывания станции. Однако это значение или показание счетчика используется только в том случае, если через [I6] активен режим "ON" и в результате были активированы входы "Enable" блоков [B064; B001; B072].
Значение интенсивности выводится в виде аналогового значения на выходе [AQ2] (6), где значение "0" означает остановку вентилятора, а значение "255" означает максимальное выводимое аналоговое значение для различных системных шин.
В этом примере параметр блока [P1] обозначает вентиляционную систему в состоянии покоя. Параметры [P2], [P3], [P4] обозначают медленную, среднюю и максимальную скорость двигателя или интенсивность всасывания. Блок [B001] (7), подключенный параллельно к [B064], содержит значения "0-3" для отображения режима работы на дисплее LOGO!
Использование системы вытяжки и фильтрации местной станции переводит счетчик времени работы (8) в режим счета. Через 20 часов фильтр очищается вибрационным двигателем на [Q1], который включается на 20 секунд [B081], см. позицию (9). В качестве альтернативы здесь также используются системы сжатого воздуха.
Для лучшего понимания процессов переключения рекомендуется использовать функцию моделирования программы LOGO! Soft Comfort (клавиша [F3]). Синие линии представляют собой низкий сигнал, красные - высокий сигнал.
Дисплей LOGO! – отображение рабочих состояний
Дисплей LOGO! на рисунке (1) меняет цвет с пассивного зеленого на активный белый в режиме "ВКЛ" [I6], поскольку при этом активируется флаг [M25] на рисунке 3.
В дополнение к аналоговому мультиплексору [B064] для интенсивности, второй блок [B001] подключен параллельно для индикации соответствующего уровня "1-3" на дисплее LOGO!+.
Под уровнем интенсивность отображается на дисплее LOGO! в виде гистограммы, содержащей выходное значение [B064].
Работа системы вытяжки и фильтрации для уровней "1-3" может быть представлена в цвете. Для этого установить флаг [M28] для желтого фонового освещения за блоком И [B083].
LOGO! TDE (управление в режиме меню – сервисное обслуживание)
В этом примере применения текстовый дисплей LOGO! TDE используется только для отображения данных о сервисном обслуживании и его интервалов. На дисплее LOGO! отображаются соответствующие рабочие состояния.
На рисунке 5 в верхней части показана часть программы для сервисного обслуживания, а в нижней части - экраны модуля LOGO! TDE.
Навигация осуществляется с помощью функциональных клавиш (1) на LOGO! TDE или через интегрированный веб-сервер LOGO!
Где [F4] означает "Далее" в меню, а [F3] - "Назад". При нажатии любой из двух кнопок цвет дисплея меняется с пассивного зеленого на активный белый. Однако после 5 минут бездействия на дисплее снова появляется исходный экран (2). Это время задается в блоке [B109; задержка выключения].
Обзор обслуживания (3) показывает компоненты, которым назначен интервал обслуживания.
Отображаемые интервалы обслуживания в несколько минут используются для моделирования и тестирования. Здесь следует установить подходящие для используемой системы интервалы обслуживания.
Счетчики рабочего времени [B006] и [B026] (6) содержат интервал обслуживания "MI", который необходимо указать, и оставшееся время "MN", которые отображаются в (4) и (5). Уже истекшее количество всех предыдущих часов работы отображается параметром "OT".
Если оставшееся время "MN" истекло, включается счетчик часов работы. Следует помнить, что счетчик часов работы активен только в том случае, если функция вытяжки на [I2] также включена.
На обзорном экране LOGO! TDE (3) вместо "ОК" отображается сообщение "*!", которое указывает на истекший срок обслуживания, т.е. на необходимость действий со стороны оператора.
В представлении (4) и (5) после каждого выполненного обслуживания выполняется сброс оставшегося времени для следующего интервала обслуживания с помощью функциональной клавиши [F2].
Следует нажать и удерживать [F2] в течение 2 секунд, подсветка LOGO! TDE при этом изменится с белого на оранжевый (7). При этом рядом с сообщением "СБРОС (компонент)" слева направо заполняется гистограмма, конечной точкой которой является удаление значения "MN".
Этот процесс сброса не влияет на количество часов работы "OT". Для сброса общего количества часов работы, следует нажать и удерживать [F2] в течение 2 секунд и еще 10 секунд (всего 12 секунд).
Через 2 секунды цвет подсветки изменится с оранжевого на красный (8), заполняя вторую полосу слева направо. Когда эта полоса достигает максимального значения, счетчик часов работы полностью сбрасывается.
Гистограммы в текстовых сообщениях (9) интегрируются через блоки [B058] и [B079]. Истекшее время 2 с и 10 с вводится как макс. значение. Но вторая полоса не должна начинаться, пока не пройдут 2 секунды, при этом это значение должно быть установлено как "мин. значение" в тексте сообщения.
Общая станция вытяжной вентиляции и фильтрации
Рисунок 6
Система вытяжки и фильтрации для воздуха в производственных помещениях является независимым решением в этой коммутационной программе.
Описание функций для коммутационной программы "BasicRoom"
С помощью главного выключателя [I5] рисунок 6 (1) система переводится в режим готовности. С помощью кнопки [I1] или функциональной клавиши [F1] на LOGO! TDE система "ВКЛЮЧАЕТСЯ" и "ВЫКЛЮЧАЕТСЯ" (2).
Датчик мелкой пыли устанавливается в подходящем месте в помещении, подключается к входу аналоговых значений базового модуля LOGO! [AI1] (3) и служит источником ФАКТИЧЕСКОГО значения для объекта регулирования.
Максимальное значение (ЗАДАННОЕ значение) для количества мелкой пыли в помещении можно выбрать с помощью датчика управляющего воздействия, например, поворотного переключателя или слайдера на [AI2] (4). Датчик управляющего воздействия устанавливает аналоговое значение (от 0 до 10 В) на аналоговый вход.
В зависимости от дифференциального значения аналогового компаратора [B009] (5) между ЗАДАННЫМ и ФАКТИЧЕСКИМ значением, вентиляция работает в четырех режимах.
Через цепь после сигнала дифференциального значения (6) на входе вентилятора (7) выводится нормированное аналоговое значение между "0" и "255". Функция этой части программы для сигнала дифференциального значения представлена отдельно на рисунке 6.
Значение "0" означает остановку вентилятора, а значение "255" означает максимальную мощность вытяжного вентилятора. Установленные значения можно найти в параметрах блока [B015]. Здесь [P1] означает остановленную систему вентиляции, параметры [P2], [P3], [P4] означают медленную, среднюю и максимальную скорость двигателя.
Как и в примере с местной станцией "рисунок 3 (4)", результат логической операции для ИЛИ блоков [B013; B014], и предшествующая логика определяют ступень переключения и мощность для вытяжного вентилятора через [B015].
В помещении согласно "рисунку 2 (6)" устанавливаются оконные контакты, подключаемые через [I4] к LOGO! Как только ФАКТИЧЕСКОЕ значение превысит ЗАДАННОЕ значение и главный выключатель находится в положении "ВЫКЛ" или окна открыты, на дисплее LOGO! отображается соответствующее предупреждающее сообщение о превышении максимального значения и дисплей мигает белым/оранжевым.
Обработка дифференциального значения
На рисунке различные значения аналоговых входов используются для отслеживания их дифференциального сигнала и его описания до входа вентилятора.
В этом примере ЗАДАННОЕ значение (1) на переключателе [AI2] жестко установлено на 200 [мкг/м³].
В производственном режиме ФАКТИЧЕСКОЕ значение (2) на датчике [AI1] возрастает со 190 до 201–210 [мкг/м³]. Через аналоговые флаги [AM3; AM5] можно снимать входные значения из системной шины.
В примере применения ЗАДАННОЕ значение соответствует максимальному значению для концентрации мелкой пыли в помещении. Дифференциальное значение может быть как отрицательным (3), так и положительным (4).
Переключение выхода блока [B009] зависит от разности входных значений (Ax) – (Ay) и установленных пороговых значений для "ВКЛ" и "ВЫКЛ". Дифференциальное значение "-1" - это установленное здесь значение для включения блока.
На рисунке 6 видно, что при включенном [B009] также включается оранжевая подсветка на дисплее LOGO!, сигнализируя тем самым, что система вытяжки и фильтрация находится в активом режиме работы.
Дифференциальное значение блока [B009], независимо от его состояния переключения, передается в блок [B010, P1] в качестве значения параметра. Он пересылает дифференциальное значение в виде аналогового сигнала на аналоговый пороговый выключатель [B049] (5), который включает и выключает при значении "-1" (6).
Положительное дифференциальное значение соответствует превышению максимального значения для мелкой пыли и определяет скорость вытяжной вентиляции. Отрицательное дифференциальное значение не имеет смысла в этом сценарии и отсекается на [B049]. Следовательно, если дифференциальное значение ниже "-1", то сигнал не поступает в следующую цепь, как видно на (5).
Если на производственном этапе ФАКТИЧЕСКОЕ значение достигает ЗАДАННОГО значения, то при этом увеличивается дифференциальное значение. При переходе с "-1" на "0" на [B049] запускается задержка включения в 3 с [B038]. По ее истечении двигатель вентилятора включается на первой скорости.
Таким образом, только положительные дифференциальные значения передаются из [B009] через [B041] в коммутационной программе (7).
Если дифференциальное значение продолжает увеличиваться, несмотря на выбранную мощность всасывания (8), то вентилятор переключается на следующую более высокую среднюю скорость (9) и при необходимости на максимальную скорость. При превышении допустимого значения, т.е. если мощность вытяжного вентилятора становится недостаточной, можно вывести предупредительный сигнал (сирену или световую сигнализацию) на LOGO!
В зависимости от положительного дифф. значения из [B041], следующая схема из аналоговых пороговых выключателей дает коммутационную комбинацию (или результат логической операции) для последующих блоков ИЛИ.
В процесс включения и выключения этих пороговых выключателей через их параметры "On" и "Off" встроен гистерезис, чтобы колебания сигнала дифф. значения на определенную величину не приводило бы к постоянному изменению скорости вращения вентилятора на [B015].
Аналоговый сигнал передается на аналоговый выход [AQ1] модуля LOGO! и может распределяться через аналоговые флаги [AM30] по различным системным шинам.
Комбинированная станция вытяжной вентиляции и фильтрации
Рисунок 8
Описание функций для коммутационной программы "Extended"
На рисунке 8 показана программа LOGO! для решения, объединяющего в себе общую и местную систему вентиляции. При этом две программы были распределены на три рабочих листа, где в левой верхней области располагается общая, а внизу - местная вытяжная станция.
На правой верхней странице располагается система сообщений обеих станций для сервисного обслуживания. Отдельные функции описаны в двух предыдущих примерах применения. Здесь представлены различия и изменения.
- Максимальный предел для мелкой пыли устанавливается в четыре этапа в толчковом режиме на LOGO! TDE, как показано на рисунке 9. ЗАДАННЫЕ и ФАКТИЧЕСКИЕ значения, а также уровень для контроля воздуха в помещении отображаются на дисплее LOGO!.
- Как и в примере с местной станцией, скорость вентиляции для воздуха в помещении отображается как (0,1,2,3).
- Местную станцию можно включить на [I6], только если включен и главный выключатель для всей системы на [I5].
- На дисплее LOGO! для местной вытяжной станции теперь отображается не скорость, а гистограмма для интенсивности вытяжки.
- Фильтры и двигатели обоих компонентов системы представлены в обзоре сервисного обслуживания на LOGO! TDE.
Функциональное описание – Установка максимального предела для мелкой пыли в толчковом режиме
Согласно "рисунку 6 (4)", ЗАДАННОЕ значение было получено через переключатель с фиксацией. Более простым является выбор фиксированного значения кнопкой [I3].
В этом месте также можно изменить функцию [F1] и включить ее для этого выбора при условии, что функция [I1] не изменится.
На рисунке 9 определяется ФАКТИЧЕСКОЕ значение от подключенного датчика на [AI1] (1). Использовать кнопку на [I3] (2) для прокрутки счетчиков (3), которые впоследствии работают в режиме смещения.
Через операцию ИЛИ аналоговый мультиплексор [B080] (4) получает комбинацию для вывода фиксированных значений (100, 200, 300 и 400).
Далее сигнал дифференциального значения (5) обрабатывается, как описано в главе Общая станция вытяжной вентиляции и фильтрации
Текстовые сообщения для сервисного обслуживания
На рисунке 10 представлено управление счетчиками рабочего времени для местной станции и системы контроля качества воздуха в помещении, а также их текстовыми сообщениями на LOGO! TDE.
Для прокрутки текстов сообщений вперед и назад используются [F3] и [F4]. После 5 минут бездействия, определенного параметром [B109] (1), дисплей возвращается к начальному экрану.
В этой коммутационной программе оставшееся время представлено шкалой времени (*2) в верхней левой части LOGO! TDE.
Гистограмма в тексте сообщения использует аналоговое входное значение аналогового блока. Однако задержка выключения [B109] предлагает только включение или выключение цифровой функции. Связывая параметр [Ta] с аналоговым блоком (2*) [B057] и [B078], истекшее время связывается с гистограммой в текстовом сообщении.
В дополнение к стартовому экрану и обзору технического обслуживания (3) есть четыре подробных обзора для счетчиков времени работы для обоих фильтров и двигателей. Эти обзоры представлены на рисунке 5.
>
