ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Τοµέας Ηλεκτρικής Ισχύος Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου, 157 73 Αθήνα Αναπλ. Καθηγητής : Γ. Κορρές ΚΕΝΤΡΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 8ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΞΑΜΗΝΙΑΙΟ ΘΕΜΑ 1 Σύστηµα Πλήρωσης Μπουκαλιών Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται ένα σύστηµα πλήρωσης µπουκαλιών µε κάποιο υγρό. 1
Οι αισθητήρες (sensors) και οι ενεργοποιητές (actuators) που απαρτίζουν την εγκατάσταση καθώς και η επιθυµητή λειτουργία του αυτοµατισµού περιγράφονται παρακάτω. Η είσοδος Ι124.0 (πιεστικός διακόπτης / button START επαφή ΝΟ) ενεργοποιεί την εγκατάσταση και η είσοδος Ι124.1 (button επαφή ΝC) την απενεργοποιεί. Όταν η εγκατάσταση είναι ενεργοποιηµένη ανάβει η ενδεικτική λυχνία Q124.5. Η επιλογή της αυτόµατης ή χειροκίνητης λειτουργίας γίνεται µε τη βοήθεια ενός διακόπτη 2 θέσεων στην είσοδο Ι124.2, ως εξής: Όταν Ι124.2="0" επιλέγεται η χειροκίνητη λειτουργία και ανάβει η ενδεικτική λυχνία MANUAL LED (ενεργοποιείται η έξοδος Q124.4). Όταν Ι124.2="1" επιλέγεται η αυτόµατη λειτουργία και ανάβει η ενδεικτική λυχνία AUTO LED (ενεργοποιείται η έξοδος Q124.3). Ο επιλεγµένος τρόπος λειτουργίας (αυτόµατoς ή χειροκίνητoς) γίνεται δεκτός από το σύστηµα όταν πατηθεί το button επιβεβαίωσης στην είσοδο Ι124.3 (επαφή ΝΟ). Οταν η έξοδος Q124.0="1", τότε ενεργοποιείται το ρελέ ισχύος για τη δεξιόστροφη λειτουργία (FORWARD RELAY) του κινητήρα (η µεταφορική ταινία κινείται προς τα εµπρός) ενώ όταν η έξοδος Q124.1="1", τότε ενεργοποιείται το ρελέ ισχύος (BACKWARD RELAY) για την αριστερόστροφη λειτουργία του κινητήρα (η µεταφορική ταινία κινείται προς τα πίσω), όπως φαίνεται στο Σχ. 1. Πρέπει να προβλεφθεί λογική "µανδάλωσης" µεταξύ των εξόδων Q124.0 και Q124.1 ώστε να µη µπορούν να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα. Κατά τη χειροκίνητη λειτουργία της διάταξης, η µεταφορική ταινία µπορεί να κινείται προς τα εµπρός µε το πάτηµα του button Ι124.4 ή προς τα πίσω µε το πάτηµα του button Ι124.5. Πρέπει να προβλεφθεί λογική "µανδάλωσης" µεταξύ των buttons Ι124.4 και Ι124.5 ώστε όταν πατηθούν ταυτόχρονα να µην κινείται το µπουκάλι. Όταν ο αισθητήρας (φωτοκύτταρο) Ι124.7 (επαφή ΝΟ) αναγνωρίσει µπουκάλι, η µεταφορική ταινία πρέπει να σταµατήσει. Η µεταφορική ταινία πρέπει να ξεκινήσει και πάλι όταν το µπουκάλι γεµίσει µε υγρό και πατηθεί είτε το button Ι124.4 είτε το button Ι124.5. Κατά την αυτόµατη λειτουργία της διάταξης, ο κινητήρας της µεταφορικής ταινίας κινείται δεξιόστροφα και παραµένει σε λειτουργία έως ότου πατηθεί το button ή ο αισθητήρας Ι124.7 αναγνωρίσει µπουκάλι. Όταν γεµίσει το µπουκάλι, η µεταφορική ταινία πρέπει αυτόµατα να ξεκινήσει και να συνεχίσει έως ότου αναγνωριστεί ξανά κάποιο µπουκάλι ή πατηθεί το button. Όταν το σύστηµα ανιχνεύσει µπουκάλι στο σηµείο πλήρωσης (Ι124.7="1") ξεκινά η διαδικασία πλήρωσης. Αυτό γίνεται ενεργοποιώντας την έξοδο Q124.2, η οποία ενεργοποιεί µε τη σειρά της τη βαλβίδα που ανοίγει και γεµίζει το µπουκάλι µε το υγρό. Ο έλεγχος της στάθµης του µπουκαλιού γίνεται µε τη βοήθεια αισθητήρα ακτινών-χ (X-RAYS), 0-10 V. Όταν το µπουκάλι είναι άδειο, ο αισθητήρας ακτινών-χ παράγει στην έξοδο του τάση 0 V. Όταν το µπουκάλι είναι γεµάτo, ο αισθητήρας ακτινών-χ παράγει στην έξοδο του τάση 10 V. Σε κάθε ενδιάµεση κατάσταση της στάθµης του µπουκαλιού, ο αισθητήρας ακτινών-χ παράγει στην έξοδό του σήµα από 0 έως 10 V. Κατά τη διαδικασία πλήρωσης, όταν το σήµα στην έξοδο του αισθητήρα ακτινών-χ γίνει 10 V, γεγονός που υποδεικνύει στο σύστηµα ότι το µπουκάλι γέµισε, η µεταφορική ταινία είτε ξεκινάει αυτόµατα, αν έχουµε επιλέξει την αυτόµατη λειτουργία, είτε µέσω των buttons Ι124.4 ή Ι124.5, αν έχουµε επιλέξει τη χειροκίνητη λειτουργία. Τέλος, τα δύο άκρα της ταινίας είναι εφοδιασµένα µε δύο αισθητήρες (φωτοκύτταρα) για την καταγραφή των άδειων και των γεµάτων µπουκαλιών: ο Ι124.6 (επαφή ΝΟ) καταγράφει τα άδεια µπουκάλια ενώ ο Ι125.0 (επαφή ΝΟ) τα γεµάτα. Να γραφεί πρόγραµµα σε STEP7, κατάλληλο για χρήση στον εργαστηριακό προσοµοιωτή (Σχ. 3), το οποίο θα υλοποιεί την παραπάνω λογική αυτοµατισµού και θα υπολογίζει, ανά πάσα στιγµή, τον αριθµό των γεµάτων, των άδειων, καθώς και των µπουκαλιών τα οποία για διάφορους λόγους δε φτάνουν ποτέ στο τέλος της µεταφορικής ταινίας. Για τις ψηφιακές και αναλογικές εισόδους και τις ψηφιακές εξόδους της εφαρµογής, να χρησιµοποιηθεί η συµβολική ονοµασία της διάταξης PLC του Σχ. 2. 2
R S T Γενική 3φ ασφάλεια. K1 right K1 left FORWARD RELAY BACKWARD RELAY Θερµικό Motor Σχήµα 1. Κύκλωµα ισχύος κινητήρα µεταφορικής ταινίας 3
Τροφοδοτικό PLC (-) (+) (-) (+) ΕΙΣΟ ΟΙ ΕΞΟ ΟΙ START CONFIRMATION MANUAL-FORWARD I124.0 I124.1 I124.2 I124.3 I124.4 I124.5 I124.6 I124.7 I125.0 PLC MANUAL-BACKWARD PHOTOCELL 1 PHOTOCELL 2 PHOTOCELL 3 X-RAYS V I C PIW256 (-) (+) Q124.0Q124.1 Q124.2Q124.3 Q124.4 Q124.5 FORWARD RELAY BACKWARD RELAY VALVE AUTO LED MANUAL LED INSTALLATION ACTIVATED LED Σχήµα 2. ιάταξη του PLC (Σύνδεση ψηφιακών / αναλογικών εισόδων και ψηφιακών εξόδων και αντίστοιχη συµβολική τους ονοµασία) 4
DC24V ON OFF PS 307 2A VOLTAGE SELECTOR RUN-P RUN MRES SIEMENS SF BAF DC5V FRCE RUN CPU 312 C DI10/DO8 AI8 A B Q124.0 Q124.1 Q124.2 Q124.3 Q124.4 Q124.5 V V I124.0 I124.1 I124.2 I124.3 I124.4 PIW256 PIW258 PIW260 PIW262 START CONFIRMATION MANUAL- FORWARD X-RAYS I124.5 I124.6 I124.7 I125.0 I125.1 PIW264 PIW266 PIW268 PIW270 MANUAL- BACKWARD PHOTOCELL 1 PHOTOCELL 2 PHOTOCELL 3 FORWARD RELAY BACKWARD RELAY VALVE AUTO LED MANUAL LED INSTALLATION ACTIVATED LED Σχήµα 3. ιάταξη του προσοµοιωτή PLC 5