Pustanje u Rad i Odrzavanje PLCa

UNIVERZITET U NOVOM SADU FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA

Dr Stevan Stankovski

PUŠTANJE U RAD I ODRŽAVANjE PROGRAMABILNO LOGIČKIH KONTROLERA SKRIPTA ZA PREDMET: PROGRAMIRANJE I PRIMENA PROGRAMABILNO LOGIČKIH KONTROLERA

Novi Sad, 2006. godine

SADRŽAJ Prolog….…………………………………………………………. iii 1. Uvod….…………………………………………………………. 1 2. PLC sistemsko uređenje.…..………..………………………… 1 2.1 Upravljački ormani i sistemske komponente...……………. 1 3. Strujni zahtevi i sigurnost električnih instalacij.……………12 3.1 Strujni zahtevi……………………………………………..12 3.2 Sigurnost električnih instalacija…………………………...13 4. Šum, toplota i zahtevi za napon…..…………………………..16 5. I/O instalacija, električne instalacije i napomene…………...24 5.1 I/O instalacioni modul…………………………………… 24 5.2 Razmatranje o električnim instalacijama………………… 24 5.3 Procedura postavljanja električnih instalacija…………….25 5.4 Posebne napomene za I/O povezivanje…………………...26 6. Puštanje u rad PLC-a i procedure proveravanja.…………..29 6.1 Statistička provera električnih instalacija ulaza...…………30 6.2 Statistička provera električnih instalacija izlaza...………...31 6.3 Proveravanje kontrolnog programa….……………………32 6.4 Dinamička provera sistema……………………………….33 7. PLC održavanje sistema..…………………………………….34 7.1 Preventivno održavanje……………………………………34 7.2 Rezervni delovi……………………………………………35 7.3 Zamena I/O modul.….…………………………………….36 8. Problemi u PLC sistemu…..…………………………………36 8.1 Problemi sapodzemnim petljama….………………………36 8.2 Dijagnostički indikatori…………………………………....37 8.3 Problemi sa PLC izlazima…………………………………38 8.4 Problemi sa PLC izlazima…………………………………39 8.5 Problemi sa procesorom …………………………………40 8.6 Pregled metoda za pronalaženje problema………………...40 Glavne preporuke.………………………………………………42 Literatura.….....…………………………………………………45 ii

Prolog U cilju što boljeg ovladavanjem znanja neophodnog za primenu programabilno logičkih kontrolera, nastala je ova skripta. U ovoj skripti će se pronaći osnovno znanje koji je neophodno za puštanje u rad programabilno logičkih kontrolera i njihovo kasnije održavanje. U samom tekstu se nalazi izvestan broj štamparskih grešaka, koja su posledica nedostatka vremana da se u potpunosti sredi materijal, koji je Igor Vislavski obradio kao deo svog diplomskog rada, a sa željom da studenti što pre dobiju tekst koji će moći da iskoriste za pripremu ispita. Autor Prof. dr Stevan Stankovski

iii

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

1.Uvod Dizajn programabilno logićnih kontrolera (PLC) ukljućuje mnoštvo pouzdanih karakteristika, koje im dopuštaju da budu instalirani u skoro svakom industrijskom okruženju. Iako su PLC-ovi robusni uređaji, dodatna opreznost tokom njihovog postavljanja će osigurati pravilan rad sistema. U ovom radu, dat je opis pojedinosti za pravilno puštanje u rad PLC-a u datom okruženju. Takođe objasniće se i drugi faktori koji utiču na rad PLC-a, kao što su buka, toplota i napon mreže. Iako pravilno puštanje u rad PLC-a vodi ka dobrom radu sistema, ni jedan sistem sa programabilnim logičkim kontrolerima nije bez nedostataka. Upravo zbog ove činjenice, potrebno je poznavati proaktivne tehnike održavanja, u svojstvu uspešnog reagovanja na procese otkrivanja kvarova. Osnovni cilj ovog rada je da se usvoje osnovna znanja puštanja u rad i delovanja PLC-a.

2. PLC sistemsko uređenje Sistemsko uređenje je osetljiv prilaz u postavljanju i povezivanju komponenti, jer ne treba samo zadovoljiti rad aplikacija, već je potrebno i osigurati da će PLC raditi bez problema u svom okruženju. Kao dopuna za PLC opremu, sistemsko uređenje obuhvata i druge komponente koje obrazuju kompletan sistem. Ove komponente uključuju izolacione transformatore, pomoćno snabdevanje energijom, sigurnosne pomoćne releje i prigušivače bitne na linijama snabdevanja. U pažljivo osmišljenom rasporedu, ove koponente imaju lakši pristup i lakše se održavaju. PLC- ovi su napravljeni da rade u fabričkom okruženju; prema tome oni mogu da podnesu rad u različitim uslovima. I pored toga pažljivo isplanirana instalacija može da uveća sistemsku produktivnost i da smanji probleme oko održavanja. Najbolja lokacija za PLC je pored mašine ili procesa kojim upravlja, ukoliko mu teperatura, vlaga i električni šum ne predstavljaju probleme. Postavljanje kontrolera blizu opreme i korišćenje daljinskih I/Oulaza/izlaza, gde je to moguće, smanjiće upotrebu žica i olakšati puštanje u rad i održavanje. Slika 1. prikazuje primer instalacije PLC i njegove žičane konekcije. 2.1 Upravljački ormani i sistemske komponente PLC-ovi su obično postavljeni u NEMA – 12, uravljački orman ili u neki drugi tip NEMA ormana u zavisnosti od aplikacije. Upravljački orman uključuje i PLC hardver, koji ga štiti od okolnih opasnosti. Tabela 1. opisuje razlicite tipove NEMA upravljačkih ormana. Veličina ormana zavisi od ukupnog potrebnog prostora. Ugrađivanje komponenti kontrolera u neki upravljački orman nije uvek zahtevno, ali se preporučuje za većinu aplikacija, 1

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

da se komponente zaštite od atmosferskih zagađivača, kao što su provodljiva prljavština, vlaga, i ostale korozivne i štetne substance iz vazduha. Metalna zaštita takođe pomaže smanjenje efekata elektromagnetne radijacije, koji mogu biti proizvedeni opremom iz okruženja.

Slika1.

Postavljanje PLC-baziranog ulazno/izlazni priključni blok.

2

sistema

koristeći

modularni

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Prostor razmeštaja treba uskladiti sa NEMA standardima, a razmeštaj komponenti i ožicenje - uvođenje struje, treba dobro razmotriti zbog uticaja toplote, električnog šuma, vibracija, održavanja i sigurnosti. Slika 2. ilustruje tipičan raspored u prostoru, koji može biti korišćen kao osnova za neke konkretne situacije. NEMA Upravljački ormani Tip 1 ( Površinsko postavljanje) Koristi se za postavljanje u unutrašnjosti objekata, za zaštitu protiv kontakta sa ugrađenom opremom, a kod aplikacija gde se ne zahtevaju posebni uslovi za održavanje. Tip 1 (Ravno postavljanje) Koristi se za slične tipove aplikacija kao kod tipa 1, u situacijama gde je ugradnja u sastav mašine ili gipsani zid poželjna. Tip 3 Koristi se za postavljanje na spoljašnjem delu objekta za zaštitu protiv vetrom donete prašine, kiše, susnežice i spoljnjeg stvaranja leda. Tip 3R Koristi se za postavljanje na spoljašnjem delu objekta za zaštitu protiv direktnog uticaja kiše, susnežice i spoljnjeg stvaranja leda. Tip 3R, 7, i 9 (Otvoren prostor za rizična mesta) Koristi se za iste tipove aplikacija kao tipovi 3R, 7 i 9, ali kućišta ormana izgrađena su od aluminijum (bez primesa bakra) hromirano-bronzana. Tip 4 Koristi se za postavljanje u unutrašnjosti objekta i spoljašnjem za zastitu protiv vetrom nanešene prašine i kiše, prskanja vode i polivanja vode iz creva. Tip 4X (Nemetalni, protiv-korozivni, fiberglasom pojačan poliester) Koristi se za postavljanje u unutrašnjosti i spoljašnjem delu za zaštitu protiv korozije, prašine vetrom nošene i kiše, prskanja vode i polivanja vode iz creva. Tip 6P Koristi se za postavljanje u unutrašnjosti i spoljašnjem delu za zaštitu protiv ulaska vode za vreme dugotrajnog potapanja na neku ograničenu dubinu.

3

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Tip 7 (Opasne gasne lokacije u zatvorenom prostoru) Koristi se u zatvorenom prostoru u aplikacijama gde se koristi opasan gas; ovaj tip ormara mora biti sposoban da izdrži internu eksploziju naznačenih gasova i da onemogući tako napravljenoj eksploziji zapaljenje okolne atmosfere. Tip 9 (Lokacije sa opasnom prašinom) Koristi se u zatvorenom prostoru gde je opasna - hazardna prašina prisutna; projekoan da spreči ulazak prašine kao i zaštitu od paljenja prašine pomoću ugrađenih toplotno - izolacionih ueđaja. Tip 12 Koristi se u zatvorenom prostoru za zaštitu od prašine, nastale prljavštine i kapanja nekorozivnih tečnosti. Tip 13 Koristi se u zatvorenom prostoru za zaštitu od prašine, prskanja vode, ulja i nekorozivnih rashladnih sredstava. Generalno. Sledeće preporuke se odnose na određivanje položaja i fizičkog aspekta upaljačkog ormana sa PLC: •

Upaljački ormar bi trebalo da bude lociran tako da se vrata u potpunosti mogu otvoriti, zbog lakog ulaza za vreme testiranja ili uklanjanja neispravnosti električnih instalacija i komponenata.

•

Dubina ormara mora biti takva da obezbedi adekvatan razmak između zatvorenih vrata (uključujući bilo kakav dodatak postavljen na vratima) i ugrađenih komponenti i pripadajućih kablova.

•

Unutrašnja ploča ormara, trebalo bi da bude pokretna – na skidanje, kako bi se pojednostavilo ugrađivanje komponenti i ostalih sastavnih delova.

•

Upravljački ormar treba da sadrži prekidač za hitno isključenje, koji se postavlja na pristupačno mesto.

•

Upravljački ormar treba da sadrži dodatnu opremu, kao što su: strujni utikač, unutrašnje osvetljenje, gumeno zaptivanje, akrilni prozor za bolju vidljivost unutrašnjosti i jednostavnijeg održavanja. 4

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

5

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Okolina. Efekti temperature, vlage, električne buke i vibracija su značajni u prjektovanju urđenja rasporeda elemenata. Ovi faktori imaju uticaja na postojeći razmeštaj PLC, na unutrašnji raspored ostalih elemenata u ormaru kao i zahteve za specijalnu opremu. Sledeća pravila pomažu da se obezbede bolji uslovi za PLC u upravljačkom ormaru: •

Teperatura unutar upravljačkog ormana ne sme preći maksimalnu radnu temperaturu kontrolera (tipično 60°C).

•

U slučaju da upravljački ormar sadrži “topla mesta” kao što su ona proizvedena snabdevanjem energije ili druge električne opreme, zbog čega bi trebalo postaviti ventilator ili rashlađivač za odvođenje toplote.

•

Ako se pojavljuje kondenzacija, potrebno je da upravljački ormar sadrži thermostat za kontrolu grejanja.

•

Upravljački ormar mora biti postavljeno dovoljno daleko od uređaja koji proizvode previše elektromagnetskih smetnji (EMI), ili radio frekvencijalnih smetnji (RFI). Primeri ovih uređaja su: uređaj za varenje, uređaji sa indukcijskim grejanjem i starteri većih elektromotora.

•

U slučajevima gde upravljački orman sa PLC mora biti postavljen na samu upravljanu opremu, vibracije prouzrokovane tom opremom ne smeju prevazići kriterijume za PLC vibracije.

Postavljanje PLC komponenti. Postavljanje glavnih komponenti određenog PLC zavisi od broja komponenti u sistemu, fizičkog oblika i mere svake komponente (vidi Sliku 3). Iako se različiti PLC-ovi drugačije ugrađuju i zahtevaju određeni raspored, sledeća razmatranja i upozorenja treba uzeti u obzir prilikom postavljanja bilo kojeg PLC-a : •

Da bi se postiglo maksimalno rashladno strujanje, sve komponente treba da budu postavljene u vertikalni položaj. U nekim slučajevima može biti zadato da komponente PLC budu postavljene horizontalno. Međutim, u većini slučajeva, komponente postavljene horizontalno, sprečavaju vazdušno strujanje.

7

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 3. Postavljanje PLC komponenti. •

Snabdevači električne energije (glavni ili pomoćni) imaju veće rasipanje toplote od svake komponente u sistemu; zbog toga, ne treba ih postavljati direktno ispod ostale opreme, već na vrh iznad ostale opreme, sa određenim razmakom (najmanje 25 cm.) između napajanja i vrha posmatranog upravljačkog ormana. Snabdevanje električnom energijom se može postaviti sa ostalom opremom, ali se mora voditi računa o razmaku.

•

Centralna Procesna Jedinica – (CPJ), se postavlja na visini koja odgovara radnom mestu (u ležećem ili uspravnom vidnom polju) koji ili naleže ili je ispod svog izvora napajanja. Ako su CPU i izvor napajanja sadržani u jednom PLC uređaju, tada bi PLC uređaj trebao biti postavljen prema vrhu radnog prostora bez ikakvih dodatnih komponenata iznad njega, osim ako ne postoji dovoljno mesta.

•

Lokalna I/O postolja (na istom panelu - ploči sa CPJ) mogu biti raspoređena po želji unutar rastojanja koje je dopušteno od strane I/O povezivajućeg kabla. Obično, postolja se nalaze ispod ili u blizini CPJ, ali ne direktno iznad CPJ-a ili dovoda napajanja.

•

Udaljena I/O postolja i njihov pomoćni dovod napajanja su obično smešteni unutar ormana na udaljenoj lokaciji, prateći isti način postavljanja opisanih za lokalna postolja. 8

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

•

Prostor komponenti PLC (da bi se omogućilo odgovarajuće odvođenje rasta toplote) treba uskladiti sa specifikacijom proizvođaca za vertikalni i horizontalni prostor između glavnih komponenti.

Postavljanje ostalih komponenti. Generalno, ostala oprema unutar upravljačkog ormana treba da bude postavljena što dalje od komponenti PLC, kako bi se minimizirali efekti buke i toplote proizvedeni tim uređajima. Naredni spisak opštih praktičnih pravila pokazuju smernice za postavljanje ostalih komponenti u upravljačkom ormaru: •

Niz uređaja, kao sto su konstantni naponski transformatori, nezavisni isključivači struje i prigušivači naponskih pikova, treba da budu smešteni blizu vrha upravljačkog ormana i pored dovoda struje. Ovakvo postavljanje predpostavlja da će ulazno napajanje ući sa vrha radnog panela - ploče. Pravilno postavljanje niza uređaja omogućuju da žice koje ih povezuju budu sto kraće, čime se minimizira prenošenje električnog šuma na komponente PLC.

•

Magnetni starteri, kontaktori, releji i druga elektromehaničke komponente morali bi biti postavljeni blizu vrha upravljačkog ormana u području odvojenom od komponenti kontrolera. U praksi se pokazalo dobro postaviti pregradu (veličine 15 cm.) između magnetskog okruženja i okruženja PLC. Obično, magnetne komponente su poređane jedna do druge, na suprotnoj strani od dovoda struje i ostalih ulaznih uređaja.

•

Ako se koristi ventilator ili duvaljka za hlađenje komponenti unutar upravljačkog ormara, oni bi trebalo da budu postavljeni blizu uređaja koji proizvode toplotu. Kada se koristi ventilator, spoljašnji vazduh se ne sme doneti unutar radnog prostora, osim ako postoji fabrički ili neki drugi pouzdan filter. Filtracija sprečava prirodne čestice i ostale štetne materije od ulaska u upravljački orman.

Postavljanje opštih I/O modula. Postavljanje I/O modula treba da omogući da signalni kablovi i električni vodovi budu postavljeni pravilno u kanale, tako da se minimizira unakrsno (crosstalk) ometanje. Sledeće preporuke se mogu koristiti prilikom postavljanja I/O modula:

9

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

•

I/O moduli bi trbalo da budu odvojeni u grupe, kao što su AC ulazni moduli, AC izlazni moduli, DC ulazni moduli, DC izlazni moduli, analogni ulazni modul i analogni izlazni modul, kada god je to moguće.

•

Ako je moguće, odvojena I/O postolja trebalo bi da budu rezervisana za opšte ulazne ili izlazne module. Ako to nije moguće, onda bi moduli trebalo da budu odvojeni što je više moguće unutar postolja. Pravilna podela će obuhvatiti postavljanje svih AC modula ili svih DC modula zajedno i ako prostor dozvoli, dopustiti da između te dve grupe bude neiskorišćeni otvor.

Vod (kanal) i električne instalacije. Vodovi i električne instalacije definišu fizički položaj putanje žice i usmerenje električnog polja I/O signala, struje i kontrolera povezanih u radnom okruženju. Vodovi i električne instalacije zavise od postavljenih I/O modula na svakom I/O postolju. Razmeštaj tih modula dešava se za vreme planiranja postolja, kada se uspostavlja I/O raspodela. Pre definisanja vodova i električnih instalacija i dodeljivanja I/O, trebalo bi razmotriti sledeca pravila, kako bi se smanjio električni šum prouzrokovan između unakrsnog I/O rasporeda: •

Sva dolazna AC (naizmenična) struja bi trebala biti odvojena od niskog napona DC (jednosmerna) struje, kablova za snabdevanje strujom I/O i I/O povezujućih kablova.

•

Niski napon DC struje I/O, kao što je TTL i analogno digitalni pretvarač, ne bi trebalo usmeriti paralelno sa AC strujom I/O u istom vodu. Uvek kada je moguće, držati AC signale odvojeno od DC signala.

•

Kablovi koji povezuju I/O i I/O kablovi za napajanje el. energijom mogu biti postavljeni zajedno u vodu, ali ne zajedno sa drugim električnim instalacijama. Ponekad, ovakvo postavljanje nije praktično, jer ovi kablovi ne mogu biti odvojeni od svih ostalih električnih instalacija. U ovom slučaju, I/O kablovi bi trebalo da oboje budu postavljeni sa niskim naponom DC struje ili spolja (iz svih vodova) i treba ih povezati vezicama ili nekm drugm sredstvom za pričvršćivanje.

10

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

•

Ako I/O električne instalacije moraju preći preko AC električne napajanja, to bi trebalo uraditi samo pod pravim uglom (pogledaj Sliku 4). Ovakav način postavljanja minimizuje pojavu električnog šuma. I/O instalacije koje dolaze iz pop-kanalica trebalo bi takođe da budu pod pravim uglom (pogledaj Sliku 5).

Slika 4. I/O električne instalacije moraju preći preko AC el.napajanja pod pravim uglom.

Slika 5. Postavljanje I/O instalacije iz pop-kanalice. 11

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

•

Kada se projektuje vod, razmak između I/O modula i bilo kojeg žičanog voda bi trebalo da bude ne manje od 5 cm. Ako se koristi odvajanje stezaljkama, onda stezaljke i žičani vod, isto kao i stezaljke i I/O modul treba da budu odvojeni makar 5 cm.

Uzemljenje. Ispravno uzemljenje je jedna važna sigurnosna mera u svim električnim instalacijama. Kada se postavlja električna oprema, korisnici treba da razmotre National Electric Code (NEC) Član 250, koji sadrži propise o veličini i tipu provodnika, kolor-kodu i priključenju, neophodnom za sigurno uzemljenje el. komponenti. Propisi označavaju da putanja uzemljenja mora biti neprekidna (ne spajana), sposobna da bezbedno provodi uzemljenje struje u sistem sa minimalnim induktivnim otporom. Naredna pravila pri uzemljenju imaju značajan uticaj na smanjenje šuma uzrokovanog elektromagnetskom indukcijom: •

Žica uzemljenja trebala bi biti odvojena od strujnih žica napajanja na mestu ulaska u upravljački orman. Da bi žica uzemljenja bila sto kraća, referentna tačka uzemljenja trebala bi biti postavljena što je bliže moguće tački ulaza opreme za napajanje električnom energijom.

•

Svako el. postolje/okvir i elementi mašine trebalo bi da budu uzemljeni na centralnu mrežu za uzemljenja, obicno postavljenu u magnetskom području upravljačkog ormana. Boja i drugi neprovodni materijali trebalo bi da budu odstranjeni na mestima gde je okvir u kontaktu sa radnim okruženjem. Uz to uzemljenje izrađeno pomoću spajanja zavrtnjem, 2,5cm. metalne trake ili veličine žice #8 AWG (u proizvodnji se preporučuje upotreba žice), trebalo bi upotrebiti za spajanje svakog okvira u upravljačkom ormanu na ugrađeni zavrtanj.

•

Upravljački orman treba da bude ispravno uzemljen na mrežu za uzemljenje, koja mora da ima dobru električnu vezu sa tačkom kontakta upravljačkog ormana.

•

Uzemljenje mašina treba da bude spojeno sa upravljačkim ormanom i spojeno sa zemljom.

12

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

3. Strujni zahtevi i sigurnost električnih instalacija Izvor struje napajanja PLC konfiguracije je obično monofazni 220(110)V AC. Ako je kontroler postavljen u upravljačkom ormanu, dva strujna provodnika L i N obično ulaze u okruženje preko najvišeg dela upravljačkog ormana, da bi se smanjilo ometanje sa ostalim upravljačkim signalima. Provodnici električnog napajanja, bi trebalo da budu što čistiji (bez šuma) kako bi se izbegli problemi zbog interferencije sa ostalim provodnicima koji se koriste za prenos signala. 3.1 Strujni Zahtevi Zajednički AC izvor. Sistem snabdevanja električnom energijom PLC i I/O uređaji treba da ima zajednički AC izvor (vidi Sliku 6). To umanjuje interferenciju i sprečava loše ulazne signale. U slučaju da PLC i I/O uređaji dobijaju električnu energiju iz istog izvora, tada se dobija jednostavna prednost, jer se nadzire samo jedan izvor napajanja. Ako se desi da napon padne ispod nominalnog, tada se to prepoznaje istovremeno za sve uređaje i može se sa sigurnošću zaustaviti čitav sistem.

Slika 6. Sistem napajanja PLC i I/O uređaja sa elekktričnom energijom sa zajedničkog AC izvorom.

13

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Izolacioni transformatori. U praksi se pokazalo dobro koristiti jedan izolacioni transformator na AC napojnom vodu koji ide u PLC. Izolacioni transformator je posebno poželjan kada obimna oprema teško podnosi šum unutar AC napojnog voda. Izolacioni transformator može i služiti kao reduktor za smanjenje dolazećeg napona na zahtevani nivo. Transformator treba da ima dovoljnu opterećivost (izraženu u voltamperima), da bi mogao da snabdeva neko opterećenje, tako da se korisnik može savetovati sa proizvođačem i dobiti preporučen transformator za određenu aplikaciju. 3.2 Siurnost električnih instalacija PLC sistem treba da sadrži dovoljan broj električnih kola za hitne situacije delimičnog ili totalnog isključenja operacija kontrolera ili upravljane mašine ili procesa (pogledaj Sliku 7). Ova električna kola treba da budu usmerena izvan PLC, tako da korisnik može ručno i vrlo brzo isključiti sistem u slučaju totalnog otkaza kontrolera. Sigurnosni uređaji, kao prekidač na povlačenje uzice i granični prekidači treba da zaobiđu PLC u upravljanju startera motora, elektromagnetnih prekidača i ostalih direktno upravljanih uređaja. Ova električna kola treba da koriste jednostavnu logiku, sa minimalnim brojem visoko pouzdanih, pre svega elektromehaničkih komponenti.

Slika 7. Električna kola za hitno isključenje spojena na PLC sistem. 14

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Hitno zaustavljanje. Svaki upravljački sistem treba da zadrži električno kolo za hitno zaustavljanje svake mašine koje direktno kontroliše PLC. Da bi se obezbedila maksimalna sigurnost, ova električna kola ne bi trebalo da budu spojena sa PLC, već posebno spojena na ožičenje. Ovi hitni prekidači treba da budu postavljeni na mestu gde korisnik može lako da im pristupi. Prekidači za hitno zaustavljanje su obično povezani sa glavnim upravljačkim relejom ili sigurnosnim upravljačkim relejom u električnom kolu, koji isključuju struju za I/O uređaje u hitnim slučajevima. Glavni ili sigurnosni upravljački relej. Glavni upravljački relej (MCR) i sigurnosni kontrolni relej (SCR) u električnom kolu obezbeđuju jedan lakši način isključivanja struje iz I/O sistema tokom neke hitne situacije (vidi sliku 8). Ovaj upravljački relej može biti isključen pritiskom na bilo koji prekidač za hitno isključenje, koji je spojen u električnom kolu. Isključenje upravljačkog releja isključuje struju ulaznim i izlaznim uređajima. CPJ, međutim, nastavlja sa radom iako su svi njeni ulazi i izlazi isključeni.(Često se ostavlja da ulazni uređaji u sebi imaju struje).

Slika 8. Šema povezivanja PLC-a sa MCR uključenjem ulazne i izlazne struje. 15

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Jedan MCR može biti proširen postavljanjem PLC zaštitnog releja (zatvorenog tokom rada normalnih PLC operacija) seriski povezan sa bilo kojim stanjem hitnog isključenja. Ovo poboljšanje će izazvati MCR da prekine I/O struju u slučaju PLC otkaza (greška sa memorijom, I/O greška u komunikaciji, itd.). Slika 9 pokazuje tipično povezivanje MCR u električnom kolu.

Slika 9. El.kolo koje uključuje/isključuje struju I/O preko MCR-a i detekcija za PLC grešku. Hitno isključenje struje. Električno kolo snabdevano strujom iz glavnog izvora treba da sadrži propisno određeno hitno isključenje struje, tako da obezbeđuje način na koji se sistemu PLC isključuje struja u potpunosti (kao na slici 9). Ponekad, kondenzator (0.47 µF od 120 VAC, 0.22 µF od 220 VAC) je postavljen poprečno isključenju za zaštitu protiv neželjenih stanja. Neželjeni događaj je na primer kada se iskjuče izlazni triaci, pri čemu akomulirano induktivno punjenje traži najbližu putanju ka uzemljenju, koje često prolazi preko triaka. 16

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

4. Šum, toplota i zahtevi za napon Ispunjenje predhodno navedenih smernica trebalo bi da obezbedi pogodno stanje rada za većinu aplikacija sa programabilnim logičkim kontrolerima. Međutim, u svakoj aplikaciji, radna okolina može stvoriti nepogodne uslove, što zahteva posebnu pažnju. Ovi štetni uslovi uključuju prekomern šum i toplotu i niz štetnih promena. Ovo poglavlje opisuje te uslove i određuje mere za minimizaciju njihovih efekata. Prekomerni šum. Električni šum retko šteti PLC komponentama, osim ako je prisutna velika energija ili nivo visokog napona. Međutim, privremena smetnja usled šuma može biti kritično za rad svake mašine. Šum može biti prisutan samo u određenim prilikama ili se može pojaviti u retkim intervalima. U nekim slučajevima on može postojati stalno. U početnom stanju veoma je teško izolovati i korigovati šum. Šum obično ulazi u sistem preko ulaznih, izlaznih i vodova napajanja električnom energijom. Šum takođe može biti povezan unutar ovih vodova elektrostatičkim putem, zbog kapacitivnosti između njih i signala šuma koji su prisutni na drugim vodovima. Prisustvo visokog napona ili dugački, preblizu raspoređeni provodnici, obično proizvode ove posledice. Spajanje magnetnih polja može se takođe pojaviti, kada se kontrolni provodnici postavljeni blizu provodnika koji prenose veliku struju. Uređaji koji su potencijalni proizvođaci šuma su: releji, elektromagnetni prekidači, motori i motorni starteri naročito proizvode šum za vreme uspostavljanja direktne veze između njihovih kontakata. Analogni I/O i pretvarači merenih veličina su vrlo podložni šumu od elektromagnetnih izvora, uzrokujući preskok brojača u toku očitavanja analognih podataka. Zbog toga, starteri motora, transformatori i ostali elektromehanički uređaji bi trebalo da budu što dalje od analognih signala, interfejsa i pretvarača. Premda konstrukcija solid-stejt uređaja obezbeđuje imunitet na šum do neke prihvatljivog iznosa, projektant ipak mora biti posebno obazriv u minimiziranju šuma, naročito kada je šumni signal sličan traženom upravljačkom ulaznom signalu. Zbog povećanog delovanja margine šuma, PLC moraju biti postavljeni što dalje od uređaja koji proizvode šum, kao sto su veliki AC motori i visoko frekventni uređaji za zavarivanje. Takođe, sva induktivna opterećenja moraju biti prigušena. Provodnici trofaznog motora trebalo bi da budu grupisani zajedno i usmereni odvojeno od provodnika signala niskog napona. Ponekad, ako je situacija sa nivoom šuma-smetnji kritična, provodnici sve tri faze motora moraju biti prigušene (vidi sliku 10).

17

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 10. Prigušenje provodnika tro-faznog motora.

Napomena 1:Filter provodnika držati 30 cm. ili manje od kontrolera. Umanjiti rastojanje između provodnika na mestima gde šum može biti uveden u kontroler. Napomena 2:Zbog zaštite trake za uzemljenje, ne treba spajati metalno kućište filtera provodnika zajedničkog moda sa ostalim metalima koji su potencijalno uzemljeni. Ako to uradimo, smanjujemo efikasnost filtera.

Slika 11. Prigušenje električnog šuma koristeći jednu od tri konfiguracije filtriranja provodnika. 18

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Prekomerna toplota. Programabilno logički kontroleri mogu podneti temperature počev od 0 do 60°C. Oni se obično hlade strujanjem, što znači da vertikalni stub vazduha, promenjen u pravcu na gore preko površine komponenti, hladi PLC. Da bi se temperatura zadržala unutar dozvoljenog raspona, rashlađujući vazduh iz okoline PLC sistema ne sme biti iznad 60°C. PLC komponente moraju biti pravilno raspoređene prilikom postavljanja, kako bi se izbegla suvišna toplota. Proizvođač može dati preporuku za raspored, koja se bazira na tipičnim uslovima za većinu PLC aplikacija, a koji slede: • 60% ulaza su Uključeni u bilo koje vreme • 30% izlaza su Uključeni u bilo koje vreme • snabdevanje strujom svih modula je povezano po zahtevu proizvođača i datim specifikacijama • temperatura vazduha je oko 40°C Situacije kada je većina I/O uključena u isto vreme kada je temperatura vazduha veća od 40°C nisu tipična. U tim situacijama, razmak između komponenti mora biti veći da bi se obezbedilo bolje rashladno strujanje. Ako oprema unutar ili van upravljačkog ormana izaziva stvaranje zračenja toplote i I/O sistem radi neprekidno, upravljački orman treba da sadrži ventilator koji će hladiti topla mesta blizu PLC-a, obezbeđujući cirkulaciju vazduha. Vazduh koji dolazi od ventilatora treba prvo da prođe kroz filter, zbog zaštite od ulaska prašine i ostalih kontaminanata u upravljački orman. Prašina sprečava komponente da se oslobađaju toplote, kao i štetni rashladni profil kada toplotna provodljivost okolnog vazduha opada. U slučajevima preterane toplote, upravljački orman bi trebao da bude opremljen sa klimatizacionom jedinicom ili rashladnim sistemom koji koristi kompresovani vazduh (vidi sliku 12 i 13). Ostaviti otvorena vrata od upravljačkog ormana nije dobra praksa, jer to omogućuje ulazak provodljive prašine u PLC sistem.

Slika 12. Vortex kuler koji se koristi u sistemima za hlađenje. 19

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 13. Hlađenje sistema kompresovanim vazduhom. Postoji metoda za izračunavanje porasta temperature i rasipanja toplote za jedno radno okruženje, bazirano na njegovoj veličini i količini opreme. Porast temperature je teperaturna razlika između vazduha unutar radnog okruženja i spoljašnje temperature vazduha (ambijetalna temperatura vazduha). Hoffman Engineering Co., proizvođač upravljačkih sistema, je napravio grafikon porasta temperature koji koriste za njihova radna okruženja. Slika 14 ilustruje grafikon porasta temperature za NEMA 12-tip radna okruženja. U narednom primeru je objašnjeno kako se izračunava porast temperature i potrebni protok vazduha za hlađenje, koristeći dati grafikon.

Primer 1 NEMA 12 radno okruženje (upravljački orman) prikazano na Slici 15 sadrži programabilno logički kontroler sa transformatorom za napajanje električnom energijom, snabdevanje energijom za jedan analogni pretvarač i ostalu opremu i raznu elektromehaničku opremu. Zajednička potrošnja opreme, izračunata sabiranjem potrošnje svakog elementa, iznosi 1011 wati. Ambijentalna temperatura radnog okruženja je 32.2ºC. Saznati: (a) porast temperature radnog okruženja (b) potreban protok vazduha 20

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 14. Grafik porasta temperature za NEMA 12 radno okruženje.

Slika 15. NEMA 12 radno okruženje (upravljački orman). 21

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Rešenje (a) Da bi izračunali porast temperature, prvo treba izračunati ukupnu površinu slobodnih-vidljivih strana upravljačkog ormana. Predpostavljajući da zadnja i donja strana upravljačkog ormana nisu slobodne, površina svake slobodne strane je: Prednja površina = (Visina)(Širina) = (1,8 m2)(1,2 m2) = 2,16 m2 Bočna poršina = (Visina)(Dubina) = (1,8 m2)(0,9 m2) = 1,62 m2 Gornja površina = (Dubina)(Širina) = (0,9 m2)(1,2 m2) = 1,08 m2 Prema tome, ukupna površina rasipanja toplote,uzimajući u obračun dve slobodne bočne strane, iznosi: Ukupna površina = 2,16 m2 + 2(1,62 m2) + 1,08 m2 = 6,48 m2 Prema tome, 1011 vati ukupne snage u upravljačkom ormanu je raspoređeno na ukupnu površinu od 6,48 m2, a dobijeno rasipanje po kvadratnoj stopi je 156 vati: Rasipanje snage = 1011 wati 6,48 m2 = 156 wati/m2 Sa grafika porasta temperature za NEMA 12 upravljački orman, možemo saznati da je porast temperature oko 32ºC ili 57.5ºF. Zbog toga ukupna radna temperatura sistema (ambijentalna + porasta) će biti oko 64.2ºC (32.2ºC + 32ºC) ili 147.5ºF. Ta temperatura prevazilazi radnu temperaturu PLC-a od 60ºC, što znači da može doći do smetnji u radu usled visoke temperature unutar upravljačkog ormana. Ovakav sistem, zbog toga iziskuje odgovarajuću ventilaciju ili hlađenje.

22

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

(b) Potreban protok vazduha u unutrašnjosti upravljačkog ormana zasnovan je na osnovu maksimalne radne temperature komponenti (60ºC za PLC). Pretpostavljajući da sve unutrašnje komponente mogu podneti do 60ºC (140ºF), dozvoljeni porast temperature (∆T) u rashladnog vazduha iznosi: ∆T = Max. temp. radnog okruž. – Max. temp. komponenti = 64.2ºC - 60ºC = 4.2ºC = 39.6ºF Potreban protok vazduha Qvaz je dat jednačinom: Qvaz = (3160)(KW u upravlj. ormanu) ∆T gde je 3160 konstanta, a KW je kilovat toplote u upravljačkom ormanu (u ovom slučaju 1.011 KW) i ∆T dozvoljena temperatura. Zbog toga, potreban protok vazduha je: Qvaz = (3160)(1.011) 39,6ºF = 80.68 ft3/min = 2.18 m3/min Prema tome, minimalni protok vazduha od 2.18 m3/min je potreban za uklanjanje toplote u upravljačkom ormanu. Prekomerna promena napona. Napajanja električnom energijom PLC sistema može podneti variacije napona i dopustiti sistemu da funkcioniše u okviru njegovih radnih margina. Sve dok je ulazni napon adekvatan, napajanje električnom enegijom obezbeđuje potreban napon za rad procesora, memorije i I/O. Međutim, ako napon padne ispod minimalno dopuštenog nivoa, napajanje električnom energijom će upozoriti procesor, koji će odmah isključiti sistem. U aplikacijama koje su podložne “mekanim” AC provodnicima i neuobičajenim varijacijama napona u napajanju, prvi korak ka rešenju, jeste korekcija svakog mogućeg problematičnog ulaznog napona u sistem. Ako ove korekcije ne otklone problem, onda se može upotrebiti konstantni naponski 23

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

transformator, da bi se sprečilo često gašenje sistema (vidi sliku 16). Konstantni naponski transformator stabilizuje ulazni napon napajanja električnom energijom, konpenzujući promenu napona u primaru, održavajući nepromenjen napon u sekundaru. Kada se koristi konstantni naponski transformator, korisnik treba da proveri da li je nominalna snaga, dovoljna za snabdevanje ulaznih uređaja i napajanje električnom energijom PLC-a. Osim toga, korisnik treba da poveže izlazne uređaje ispred konstantnog naponskog transformatora, pre nego iza njega, tako da transformator ne sprovodi struju izlazima. Ovako uređenje će smanjiti opterećenje transformatora, zahtevajući upotrebu manjih transformatora. Prilikom ugrađivanja obavezno proveriti informaciju vezanu za propisanu nominalnu snagu konstantnog naponskog transformatora.

Slika 16. Konstantni naponski transformator upotrebljen za stabilizaciju ulaznog napona. 24

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

5. I/O instalacija, električne instalacije i napomene Instalacija I/O je možda i najveći i najkritičniji posao kada je reč o ugradnji sistema sa programabilno logičkim kontrolerom. Da bi se minimizirale greške i pojednostavila instalacija, korisnik treba da se pridržava predhodno određenih pravila. Svi ljudi uključeni u ugradnju kontrolera i I/O sistema treba da prihvate instalacione smernice, koje moraju biti definisane u početnoj fazi planiranja. Kompletan set dokumenata sa preciznim informacijama u vezi postavljanja i povezivanja I/O će osigurati pravilno uređenje sistema. Pored toga, ove dokumente treba stalno ažurirati tokom svake faze instalacije. U tekstu koji sledi razmotriće se neka opšta pravila prilikom instalacije PLC opreme. 5.1 I/O instalacioni modul Postavljanje i instalacija I/O modula je jednostavno, isvodi se na postavljanje odgovarajućih modula, na njihova odgovarajuća mesta. Ova procedura sadrži verifikaciju tipa modula i slot adrese definisane I/O dodeljenim adresama. Svaka stezaljka modula je dalje povezana sa spoljnim kome je dodeljena adresa. Korisnik obavezno treba da isključi struju modulu pre postavljanja i povezivanja provodnika. 5.2 Razmatranja o električnim instalacijama Veličina Provodnika. Svaki I/O priključak može prihvatiti jedan ili više provodnika određene veličine. Korisnik mora proveriti da li je provodnik korektnog preseka i da li je odgovarajuće veličine da izdrži maksimalno moguću struju. Obeležavanje provodnika i priključaka. Svako spoljašnje povezivanje provodnika i njegovo mesto priključenja treba obeležiti koristeći verodostojan način obeležavanja. Provodnike treba obeležavati sa odgovarajućim plastičnim labelama sa brojevima ili sa nalepnicama koje se stavljaju oko provodnika. Blok stezaljki se obično obeležava odgovarajućom nalepnicom. Obeležavanje bojom provodnika istih signlnih karakteristika (npr. AC: crvena, DC: plava itd.) može biti korišćeno u obeležavanju provodnika. Tipična nomenklatura obeležavanja uključuje broj provodnika, ime uređaja ili njegov broj i izlaznu ili ulaznu adresu. Dobra identifikacija provodnika i priključaka pojednostavljuje održavanje i pronalaženje grešaka. Svežanj provodnika. Svežanj provodnika je tehnika koja se obično koristi da pojednostavi povezivanje I/O modula. U ovoj metodi, provodnici koji će biti povezani na pojedinačni modul su upakovani, obično uz pomoć plastičnih kravata i onda neometano usmereni kroz vod sa ostalim svežnjevima 25

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

provodnika istih signalnih karakteristika. Ulazni, strujni i izlazni svežanj koji prenose isti tip signala, trebalo bi postaviti u različite vodove, kada je to moguće, da bi se izbegla interferencija. 5.3 Procedura postavljanja električnih instalacija Kada je I/O modul postavljen na svoje mesto i kada su njegovi provodnici u svežnju, povezivanje modula može da počne. Za povezivanje se preporučuje sledeća procedura: • Isključiti struju u PLC-u i I/O modula pre početka bilo kakvog postavljanja i uvođenja električnih instalacija. • Proveriti da li su svi moduli u odgovarajućem slotu. Proveriti tip modula i broj modula i I/O diagram električnih instalacija. Proveriti lokaciju slota, s obzirom na I/O dodeljene adrese u dokumentaciji. • Pričvrstiti svaki I/O modul. • Obeležiti odgovarajući svežanj provodnika svakog modula i usmeriti ga kroz vod do mesta gde se nalazi modul. Označiti svaki provodnik u svežnju i proveriti da li pripada tom određenom modulu. • Početi sa prvim modulom, pronaći provodnik u svežnju koji se veže na najniži terminal. Iz tačke gde je provodnik vertikalno izjednačen sa krajnjom tačkom, savijati provodnik pod pravim uglom kroz vod sve do krajnje tačke. • Preseci provodnik na rastojanju 1cm više od krajnje tačke zavrtanja. Skinuti izolaciju sa kraja provodnika 1 do 1.5 cm. Umetnuti neizolovani kraj providnika (predhodno je poželjno ga staviti u odgovarajuću papučicu) i pričvrstiti ga zavrtanjem. • Ako dva ili više modula dele isti izvor električne energije, postaviti osigurače na provodnike električne energije od jednog do drugog modula. •

Ako se zaštitni kabl već koristi, spojiti samo jedan kraj sa uzemljenjem, najbolje na šinu postolja. Ovakvo spajanje će izbeći stvaranje strujnog kruga uzemljenja. Strujni krug uzemljenja se stvara kada se dve ili više električnih putanja spajaju na liniju uzemljenja ili kada se jedna ili više putanja spajaju na zaštitni vod. Drugi kraj ostaviti nespojen, osim ako nije drugačije specificirano.

•

Ponavljati proceduru za svaki provodnik u svežnju, sve do poslednjeg provodnika za taj modul. 26

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

• Nakon završetka postavljanja provodnika, laganim povlačenjem svakog provodnika proveriti da li je dobro spojen. 5.4 Posebne napomene za I/O povezivanje Povezivanje provodnika na određene uređaje, međutim, može zahtevati posebnu pažnju. Ovakve konekcije obuhvataju ulaze, induktivna opterećenja, spajanje izlaza i zaštitni kabel. Povezivanje propustljivih ulaza. Postoje uređaji koji propuštaju slabu struju, čak i kada su isključeni. Izlazi triaka i tranzistora izlaza su izloženi ovim gubitcima, mada je struja tranzistora mnogo manja. U većini slučajeva ova pojava će izazvati samo treperenje indikatora ulaza, ali ponekad, ovaj nedostatak može pogrešno aktivirati ulazno kolo, što prouzrokuje pogrešno delovanje. Tipičan uređaj koji je izložen ovakvoj situaciji je blizinski senzor. Ovakav tip nedostatka, može se pojaviti kada jedan izlaz uključuje jedan ulaz, stim da taj ulaz niko više ne aktivira.

Slika 17. (a) Spajanje sa uređajem sa propustljivim ulazom i (b) spajanje jednog izlaznog modula na jedan ulazni modul. 27

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 17 prikazuje dve situacije koje su spomenute, zajedno sa korigujućim delovanjem. Propustljivi ulazi mogu biti korigovani stavljanjem optrećujućeg otpornika duž ulaza. Opterećujući otpornik predstavlja otpor u električnom kolu, uzrokujući da napon padne u provodniku između propustljivih uvedenih uređaja i ulaza. To uzrokuje skretanje sa ulaznog priključka. Zbog toga, slaba struja je usmerena kroz opterećujući otpornik, minimizirajući količinu struje u ulazni modul (ili izlazne uređaje). Ovo sprečava ulaze ili izlaze, od uključivanja kada treba da budu isključeni. Suzbijanje induktivnih opterećenja. Prekid struje uzrokovan isključenjem jednog izlaza induktivnog opterećenja generiše veoma visoki napon. Napon može dostići vrednost i od nekoliko hiljada volti, i ako se ne suzbije, može se između provodnika koji napajaju uređaje strujom, ili između električnih provodnika i postolja preko kojeg je sprovedeno uzemljenje, zavise od fizičke konstrukcije uređaja. Ovaj visoki napon izaziva netačne operacije i u nekim slučajevima može da ošteti izlazni modul. Da bi se izbegla ovakva situacija, prigušivač električnog kola, tipični otpornik/kondenzator (RC) šema ili metal oksid promenljivi otpornik zavistan od napona (MOV). Prigušivači treba da budu postavljeni kako bi ograničili napon, kao i da kontrolišu iznos promene struje kroz induktor (pogledaj Sliku 18).

Slika 18. (a) malo, (b) veliko i (c) DC tehnika za suzbijanje opterećenja. 28

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Većina izlaznih modula je napravljeno da radi sa induktivnim opterećenjima, tako da su oni tipično sadrže prigušivače. Međutim, u pojedinačnim slučajevima, triak će možda biti nemoćan da isključi struju koja prolazi u nižim tačkama (komutacija - pretvaranje naizmenične u jednosmernu struju), što zahteva naknadno spoljno suzbijanje u sistemu. RC prigušivač u električnom kolu, postavljen zajedno sa uređajem, može obezbediti dodatno suzbijanje za male AC uređaje, kao što su elektromagnetni prekidači, releji i starteri motora do veličine 1. Veći električni kontaktori (veličine 2 i veći) zahtevaju pored RC-a i jedan MOV. Kod jednosmernog prenosa, dioda postavljena duž opterećenja može obezbediti DC suzbijanje. Slika 19 prikazuje nekoliko primera suzbijanja induktivnog oterećenja.

Slika 19. Suzbijanje (a) opterećenja paralelnog sa PLC ulaznim modulom, (b) DC optererećenje i (c) opterećenja sa prekidačima paralelnim i rednim sa PLC izlaznim modulom. 29

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Spajanje izlaza. Izlazi su obično osigurani u modulu, kako bi zaštitili triak ili tranzistor od preopterećenja. Ako izlazi nemaju interni osigurač, onda osigurači treba da budu spoljno postavljeni (obično na blok stezaljki) u toku prvobitnog postavljanja. Kada se dodaju spoljni osigurači izlaznom kolu, korisnik treba da se pridržava specifikacije proizvođača koji se odnosi na dati modul. Samo pravilno određen osigurač će obezbediti da osigurač reaguje brzo prilikom preopterećenja i onemogući pregorevanje izlaznih priključnih uređaja. Zaštita. Provodnici TTL nivoa, analognih signala, signala sa termoparova i drugih signala nižeg nivoa, su obično usmereni u različitim putanjama, kako bi smanjili efekte mešanja signala. Zbog naknadne bezbednosti, zaštitni kabel treba koristiti za upravljačke provodnike, za zaštitu signala niskog nivoa od elektrostatičkog i magnetnog zračenja, sa provodnika koji sadrže struju od 60 Hz i drugih provodnika koji imaju naglu promenu struje. Upleteni, zaštitni kabel treba da je upleten barem na svakih 3 cm i trebe da bude zaštićen sa oba kraja. Zaštita treba da bude spojena sa glavnim uzemljenjem u samo jednoj tački (pogledaj Sliku 20), i zaštita neprestano mora biti održavana duž celog kabla. Zaštitni kabel mora takođe i biti usmeren što dalje od područja visokog šuma, kao i dobro izolovan preko čitave dužine.

Slika 20. Spajanje zaštitnog kabla sa uzemljnjem

6. Puštanje u rad PLC-a i procedure proveravanja Pre puštanja struje u sistem, korisnik treba da izvrši nekoliko završnih provera na hardveru komponenti i povezivanju. Ove provere će svakako zahtevati dodatno vreme. Međutim ovo uloženo vreme će gotovo uvek smanjiti ukupno vreme puštanja u rad, pogotovo u većim sistemima sa puno ulazno/izlaznih uređaja. Naredna kontrolna lista se odnosi na proceduru provere pre puštanja u rad: 30

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

• Vizuelno pregledati sistem da bi se uverili da su sve hardverske komponente postavljene. Proveriti tačan broj modela svake komponente. • Proveriti sve komponente CPJ i I/O modula kako bi se uverili da su postavljeni u odgovarajući slot, i smešteni pravilno na odgovarajuće mesto. • Proveriti da li je ulazno napajanje ispravno spojeno, i da li je napajanje unutar sistema pravilno usmereno i spojeno sa svakim I/O postoljem. • Proveriti da li I/O komunikacioni kabl spaja procesor sa individualnim I/O postoljima i odgovarajućim I/O dodeljenim adresama. • Proveriti da li su sve I/O žičane konekcije na kontroleru na pravom mestu. Upotrebiti dokumentaciju o I/O dodeljenim adresama, za proveru da li je svaka žica na ispravnom mestu. • Proveriti da li su žičane konekcije izlaza na odgovarajućem mestu i da li su spojene sa odgovarajućim uređajima. • Osigurati brisanje memorije od predhodno smeštenog upravljačkog programa. Ako je upravljački program memorisan u EPROM-u (izbrisiva programabilna postojana memorija), privremeno skinuti čipove sa RAM memorije. 6.1 Statička Provera Električnih Instalacija Ulaza Statičku proveru električnih instalacija ulaza, trebalo bi izvršiti sa napajanjem koje je spojeno na PLC i ulazne uređaje. Ova provera će ispitati da li je svaki ulazni uređaj povezan na ispravni ulazni terminal i da li ulazni modul funkcioniše pravilno. Pošto se ovo testiranje radi pre ostalih testiranja, u sistemu, ono će ispitati i da li su procesor i programirani uređaji u dobrom radnom stanju. Ispravno potavljanje provodnika ulaza, može biti provereno pomoću sledećih procedura: • Postaviti PLC u stanje koje će sprečiti automatski rad. Ovo stanje veoma zavisi od modela PLC-a, ali se najčešće označava sa stop, onemogućiti program... • Uključiti napajanje električnom energijom ulaznim uređajima. Proveriti da li svi indikatori sistema pokazuju ispravan rad. Tipično, ti indikatori su AC OK, DC OK, procesor OK i I/O komunikacija OK. 31

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

• Proveriti da li Total-Stop prekidač isključuje napajanje I/O uređajima. • Ručno uključiti svaki ulazni uređaj i zatim nadgledati odgovarajući status LED indikatora na ulaznom modulu i/ili nadgledati na uređaju za programiranje da li se istovetno uključuju adrese za te uređaje. Ako je pravilno spojen, LED indikator će se uključiti. Ako se pored očekivanog, uključi još neki indikator, kada se ulazni uređaj aktivira, onda je ulazni uređaj spojen na pogrešan ulazni priključak. Ako se ne uključi ni jedan LED indikator, greška može postojati u svakom ulaznom uređaju, električnim provodnicima ili ulaznom modulu. • Preduzeti sve mere opreza da bi se izbegle povrede ili oštećenja, kada se pusti u rad uređaj koji je povezan serijski sa opterećenjem koje je eksterno u odnosu na PLC. 6.2 Statička provera električnih instalacija izlaza Statička provera električnih instalacija izlaza, trebalo bi izvršiti sa napajanjem koje je spojeno na PLC i izlazne uređaje. U praksi, najbezbednije je da se prvo privremeno isključe svi izlazni uređaji koji sadrže mehaničke pokrete (npr. motori, elektromagnetni prekidači itd.). Kada se radi, statistička provera električnih instalacija izlaza, proveri će se da li je svaki izlazni uređaj spojen na ispravnu adresu, i da li taj uređaj i izlazni modul funkcionišu ispravno. Za proveru električnih instalacija izlaza, potrebno je koristiti sledeće procedure: • Privremeno (lokalno) isključiti sve izlazne uređaje koji izazivaju mehaničko kretanje. • Uključiti struju PLC i ulazno/izlaznim uređajima. Ako neki Total-Stop isključuje napajanje izlazima, proveriti da li se napajanje stvarno isključuje kada se on aktivira. • Obaviti proveru izlaza jedan po jedan. Ako je izlaz motor ili neki drugi uređaj koji je privremeno isključen, uključiti struju uređaju samo za proveru. Provera izlazne operacije može biti izvršena korišćenjem jedne od sledećih metoda: • Predpostavljajući da PLC ima neku funkciju postavljanja izlaza, testirati svaki izlaz, koristeći programirajući uređaj, pomoću koga se prinudno uključi izlaz. Ako je pravilno povezan, odgovarajući LED indikator i uređaj će se uključiti. Ako se neki indikator upali više puta nego što je to očekivano, moguće je da je izlazni uređaj spojen

32

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

na pogrešni izlazni terminal (Nenamerna mašinska operacija se neće izvršiti, zbog toga što su okretanje i druga kretanja izlaza isključene). Ako se indikator ne uključi, greška može postojati u svakom izlaznom uređaju, električnim provodnicima ili izlaznom modulu. • Pustiti program korak po korak i proveravati svaki izlaz, tako što se predhodno programiraju koraci sa pojedinačnim uklučivanjem kontakata (pritiskom na odgovarajući taster). Postaviti CPJ u radni, pojedinačni rad ili neki slični režim rada u zavisnosti od tipa kontrolera. Sa kontrolerom u radnom režimu, pritisnuti ručni prekidač kako bi se izvršilo testiranje. Sa kontrolerom sa pojedinačnim radom, pritisnuti i držati ručni prekidač dok kontroler izvršava pojedinačno testiranje. Posmatrati izlazne uređaje i LED indikator, kako je opisano u prvoj preceduri. 6.3 Proveravanje upravljačkog programa Proveravanje upravljačkog programa je završna provera. Ova provera se može uraditi u svako doba, ali treba je uraditi pre učitavanja programa u memoriju i dinamičkog proveravanja sistema. Korišćenjem celokupne dokumentacije, koja se odnosi na upravljane uređaje, potrebno je izvršiti proveru upravljačkog programa. Dokumenti, kao što su dodeljene adrese i šeme povezivanja, treba da prikažu svaku promenu koja se mogla desiti tokom statičkih provera električnih instalacija. Kada se ovo uradi, dobijeni, pregledani finalni program predstavlja tvrdu kopiju programa koji će biti učitan u memoriju i on je bez grešaka ili u svakom slučaju u skladu sa originalno izrađenom dokumentacijom. Završno proveravanje upravljačkog programa uključuje sledeće radnje: • Koristeći odštanpani dokument I/O električnih instalacija, proveriti da li svaki upravljani izlazni uređaj ima programirani izlaz sa iste adrese. • Pregledati odštampanu kopiju programa zbog grešaka koje mogu da nastanu prilikom učitavanja programa. Proveriti da li se svi planirani kontakti i interni izlazi imaju odgovarajuće dodeljene adrese. • Proveriti da li su tajmeri, brojači i ostale podešive veličine postavljene na pravu vrednost.

33

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

6.4 Dinamička provera sistema Dinamička provera sistema je postupak koji verifikuje logičnost upravljačkog programa, kako bi se osigurale korektne operacije izlaza. Ova provera predpostavlja da su sve statičke provere izvršene, električne instalacije ispravne, komponente ispravne i funkcionišu korektno i softver je potpuno pregledan. Tokom dinamičke provere, sigurnije je postepeno dovesti sistem do potpunog automatskog rada. Iako manji sistemi mogu biti pokrenuti u celini, veći sistemi treba da budu pokrenuti postepeno po sekcijama. Veći sistemi obično sadrže distribuirane upravljačke podsisteme koji upravljaju delom mašine ili procesa. Postepeno uvođenje jednog podsistema u rad sistema omogućava da ceo sistem bude pokrenut sa maksimalnom sigurnošću i efikasnošću. Udaljeni podsistemi mogu biti privremeno onesposobljeni, delimičnim uklanjanjem njihovog napajanja ili isključenjem komunikacione veze sa CPJ. Naredna pravila, predstavljaju proceduru za dinamičku proveru sistema: • Učitati upravljački program u memoriju PLC-a. • Testirati upravljačku logiku, koristeći jednu od sledećih metoda: • Prebaciti PLC na TEST režim, ako postoji, što će dopustiti izvođenje i pronalaženje grešaka upravljačkog programa kada su izlazi iskjučeni. Proveriti svaki korak, posmatrajući status izlaznih LED indikatora ili nadgledanjem odgovarajućih izlaznih koraka na programatoru. • Ako PLC mora da bude u RUN režimu, kada se uključuju/isključuju izlazi tokom testa, lokalno isklučiti izlaze koji nisu bili testirani, kako bi izbegli štetu ili povrede. Koristiti instrukcije za obilaženje rada izlaza koji nisu bili testirani, što će isključiti izlazne uređaje koji nisu neophodni. • Proveriti korektnost logičkih operacija svakog koraka i izmeniti logiku ako je neophodno. Uspešan alat za pronalaženje grešaka upravljačke logike je pojedinačno pregledanje. Ova procedura odobrava korisniku da nadgleda svaki korak sve dok se pregledanje ne završi. • Kada testovi pokažu da logika ispravno kontroliše izlaze, skloniti sve privremene instrukcije koje su korišćene. Postaviti PLC u RUN režim i testirati operacije celog sistema. Ako su sve procedure korektne, automatski rad treba da se izvršava bez problema. 34

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

• Odmah dokumentovati sve modifikacije upravljačke logike i prepraviti originalnu dokumentaciju. Napraviti kopiju programa (npr. na CD-u) što je pre moguće. Preporuke za puštanje u rad i pravila tehničke eksploatacije u ovom odeljku su dobre procedure koje će pomoći u bezbednosti, pravilnom puštanju u rad bilo kog sistema sa PLC. Međutin, neki PLC mogu imati specifične zahteve za puštanje u rad, koji su opisani obično u uputstvu za rad. Korisnik treba da zna sve specifične zahteve pre puštanja u rad PLC.

7. PLC ODRŽAVANJE SISTEMA Programabilni logički kontroleri su napravljeni da se mogu lako održavati i da bi se osigurao rad bez problema. Ipak, nekoliko aspekata za održavanje treba razmotriti kada je PLC sistem na svom mestu i kada je u eksplataciji. Sigurnosne mere održavanja, ako se izvršavaju periodično, umanjiće šanse da sistem otkaže. Ova oblast predstavlja neke praktične savete kojih se treba pridržavati da bi sistem bio u dobrom radnom stanju. 7.1 Preventivno održavanje Preventivno održavanje sistema sa programabilnim logičkim kontrolerima uključuje samo nekoliko osnovnih postupaka, koje će znatno smanjiti broj otkaza komponenti sistema. Preventivno održavanje PLC sistema trebalo bi da bude planirano zajedno sa održavanjem ostalih mašina i opreme, tako da oprema i PLC budu isklučeni što manje vremena. Međutim, planiranje preventivnog održavanja PLC-a zavisi od njegovog okruženja. Slede direktive za preventivne mere: • Periodično očistiti ili zameniti sve filtere koji su postavljeni u upravljačkom ormanu u zavisnosti od količine prašine u okolini. Ne čekati planirano održavanje mašine da bi se proverili filteri. Ovakav postupak će osigurati da unutar upravljačkog ormana cirkuliše čist vazduh. • Ne dozvoliti prljavštini i prašini da se nagomilavaju na PLC komponente; centralno procesna jedinica i I/O sistem nisu napravljeni da budu neprobojni-otporni na prašinu. Ako se prašina nagomila na rashladni profil i električne instalacije, može se sprečiti rasipanje toplote, što će prouzrokovati smetnje i otkaz električnih kola. Pored toga, ako provodljiva prašina dopre do elektronske ploče, to može prouzrokovati kratki spoj, što najverovatnije rezultuje trajnim oštećenjem. 35

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

• Periodično proveriti kontakte I/O modula kako bi se uverili da su dobro utaknuti, priključeni i dobro spojeni. Takođe, proveriti da li su moduli bezbedno postavljeni. Obavljati ovakvu vrstu provere mnogo češće kada se PLC sistem nalazi u području velikih konstantnih vibracija, koje mogu razdvojiti krajnje priključke. • Osigurati da se oprema koja proizvodi smetnje ne bude postavljena blizu PLC-a. • Obezbediti da se nepotrebne stvari drže dalje od opreme unutar upravljačkog ormana. Ostavljajući stvari, kao što su šeme, priručnici za postavljanje ili drugi materijali na vrh postolja centralno procesne jedinice ili na neko drugo postolje u radnom okruženju može sprečiti protok vazduha i stvoriti topla mesta, što može prouzrokovati otkazom sistema. • Ako se PLC sistemsko okruženje nalazi u sredini koja je izložena vibracijama, postaviti vibracioni detektor koji može da se spoji na PLC kao preventivna mera. Na ovakav način, PLC može kontrolisati visoke nivoe vibracija, koje mogu dovesti do olabavljenja priključaka.

^^^^°n mmm 7.2 Rezervni delovi Čuvanje zaliha rezervnih delova je dobra ideja. U tom slučaju će se minimizovati vreme u otkazu, koje je rezultat otkaza neke komponente. U slučaju otkaza, postojanje odgovarajućeg rezervnog dela na zalihama, može da znači da se vreme u otkazu smanjuje na par minuta, umesto da traje nekoliko sati ili dana. Po pravilu količina rezervnih delova na zalihama treba da bude 10% od broja ukupno korišćenih delova. Ako se neki delovi ne koriste često onda manje od 10% tih delova treba imati na skladištu. Glavne komponente CPJ ploče se moraju imati u rezervi bar po jednu, bez obzira na broj CPJ-a koji je iskorišćen. Svako napajanje, glavno ili pomoćno, takođe treba imati u rezervi. Određene aplikacije mogu zahtevati ceo PLC sistem kao rezervni deo. Ovaj ekstremni slučaj se javlja kada sistem koji je otkazao treba odmah osposobiti za rad ne ostavljajući vremena da se odredi koji je modul otkazao.

36

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

7.3 Zamena I/O modula Ako se I/O modul mora zameniti, korisnik mora biti siguran da je modul koji treba da se instalira odgovarajućeg tipa. Neki I/O sistemi dozvoljavaju da se moduli menjaju dok napajanje radi, ali drugi zahtevaju da se isključi napajanje. Ako zamena modula reši problem, ali se oktaz ponovo javi u kratkom vremenskom periodu, korisnik treba da proveri induktivno opterećenje. Induktivno opterećenje može stvoriti naponske i strujne pikove, pa je u tom slučaju neophodno postojanje osigurača. Ako osigurač na modulu otkaže i nakon što je zamenjen, problem može da bude u tome da je strujna granica na izlazu modula manja nego što zahteva izlazni uređaj, ili postoji neka greška na izlaznom uređaju.

8. PROBLEMI U PLC SISTEMU 8.1 Problemi sa podzemnim petljama Kao što je ranije spomenuto petlje uzemljenja se javljaju kada postoje dva ili više kanala za postavljanje električnih vodova u zemlji. Na primer, na slici 21, transformatori i releji su povezani na uzemljenje na postolju (ili kućištu uređaja) i povezani su na analogni ulaz pomoću kabla sa izolacijom. Omotač spaja oba uzemljena postolja, na taj način se formira put za protok struje od jednog uzemljenja do drugog s obzirom na to da oba uzemljenja imaju različite potencijale. Jačina struje koja protiče kroz omotač može biti nekoliko ampera, što bi indukovalo značajna magnetna polja u prenosu signala. Ovo može stvoriti smetnje koje bi dovele do mogućeg pogrešnog očitavanja analognog signala. Da bi se to izbeglo, omotač mora biti povezan na uzemljenje sa samo jedne strane postolja, bolje na PLC strani. Na primeru prikazanom na slici 21, omotač treba da bude povezan na uzemljenje na interfejs analognog ulaza.

Slika 21. Petlja uzemljenja koja je nastala spajanjem oba kraja izolovanog kabla 37

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Za proveru postojanja petlji uzemljenja treba odspojiti žicu za uzemljenje na mestu uzemljenja i izmeriti otpornost od žice do tačke gde je spojena (vidi sliku 22). Unimetar treba da pokaže veliku omsku vrednost. Ako omska vrednost bude mala onda postoji stalno kolo, što znači da sistem ima najmanje jednu petlju uzemljenja.

Slika 22. Procedura za identifikovanje petlji uzemljenja. 8.2 Dijagnostički indikatori LED indikatori mogu nam dati mnogo informacija o spoljnim uređajima, povezivanju i I/O modulima. Većina I/O modula ima barem jedan LED indikator – ulazni moduli obično imaju indikator napajanja, dok izlazni moduli obično imaju logički indikator. Kada LED sija na ulaznom modulu, to obično znači da je ulazni uređaj aktiviran i da je njegov signal prisutan u modulu. Sam indikator ne može razdvojiti otkaz modula od indikacije napajanja, stoga neki proizvođači obezbeđuju dodatni dijagnostički indikator - logički indikator. ON na logičkom indikatoru znači da je prepoznat od strane logičkog dela ulaznog modula. Ako logički i indikatori napajanja ne odgovaraju međusobno, tada modul nije u mogućnosti da pravilno pošalje dolazeći signal do procesora. Ovo pokazuje otkaz modula.

38

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Logički indikator na izlaznom modulu funkcioniše slično kao logički indikator na ulaznom modulu. Kada je na ON, logički indikator pokazuje da je logičko strujno kolo modula prepoznalo naredbu, od strane procesora, da se uključi na ON. Kao dodatak logičkom indikatoru, neki izlazni moduli objedinjuju indikator stanja osigurača ili indikator napajanja ili oba. Indikator stanja osigurača pokazuje stanje osigurača u izlaznom kolu, dok indikator napajanja pokazuje da postoji napajanje. Kao indikatori napajanja i logički indikatori u ulaznom modulu, ako oba nisu istovremeno uključena (ON), izlazni modul je otkazao. LED indikatori su od velike pomoći pri otkrivanju problema. Uz pomoć indikatora napajanja i logičkih indikatora korisnik može odmah sa velikom tačnošću da utvrdi otkaz na modulu ili kolu. Međutim LED indikatori ne mogu da dijagnosticiraju sve moguće probleme. Umesto toga oni služe za otkrivanje prvih znakova otkaza sistema. 8.3 Problemi sa PLC ulazima Ako se spoljni uređaj povezan na ulazni modul nije uključio problem može biti negde između konekcije napajanja i terminalne konekcije na modulu. Indikator stanja ulaznog modula može da obezbedi informaciju o spoljnom uređaju, modulu i vezi spoljnog uređaja sa modulom, što može da pomogne u pronalaženju problema. Prvi korak u dijagnozi problema, je postavljanje PLC-a u standby režim rada, da PLC ne bi aktivirao izlaz. Ovo omogućava da se spoljni uređaj aktivira ručno (npr. granični prekidač se ručno pritisne). Kada je spoljni uređaj aktiviran, indikator napajanja na modulu treba da bude uključen na ON, što pokazuje da postoji stalno napajanje. Ako je indikator na ON, onda su žice dobro spojene i ne predstavljaju uzrok problema. Sledeći korak je ocena PLC čitanja ulaznog modula. Ovo se može postići korišćenjem PLC test režima rada, koji čita ulaze i izvršava program ali ne aktivira izlaze. U ovom režimu će PLC displej ili pokazati 1 u tabeli, što je odgovor na aktiviran spoljni uređaj ili će indikator na kontaktu biti označen (vidi sliku 23). Ako PLC pravilno očitava uređaj, onda problem nije u ulaznom modulu. Ako ga ne očitava pravilno, onda znači da postoji greška u modulu. Moguće je da logika u modulu ne funkcioniše pravilno ili mu je otkazao optički izolator. Osim toga, moguće da jedan od interfejs kanala na modulu bude neispravan. U ovom slučaju, modul se mora zameniti.

39

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 23. Označeni kontakt pokazuje stalno napajanje. Ako modul ne očitava signal sa spoljnog uređaja, moraju se izvršiti dodatna testiranja. Loše povezivanje, pogrešan spoljni uređaj, pogrešan modul, ili neodgovarajuća napon između spoljnog uređaja i modula mogu prouzrokovati problem. Prvo, zatvoriti spoljni uređaj i izmeriti napon na ulaznom modulu. Voltmetar treba da pokaže napon signala (npr. 24 V DC). Ako je pokazao odgovarajuću napon, ulazni modul ne funkcioniše kako treba zbog toga što ne prepoznaje signal. Ako je izmerena vrednost 10-15% ispod odgovarajućeg napona signala, onda je problem u izvoru napajanja spoljnog uređaja. Ako ne postoji napon, onda je problem u povezivanju ili spoljnom uređaju. Proveriti da li su žice na modulu dobro povezane. Za dalje pronalaženje problema, proveriti da li postoji napon kod spoljnog uređaja. Kada je uređaj uključen, izmeriti napon na uređaju korišćenjem voltmetra. Ako nema napona na strani koja se povezuje na modul, onda je greška kod ulaznog uređaja. Ako ima napona, onda je problem u povezivanju žica od ulaznog uređaja do modula. U ovom slučaju se moraju pratiti žice da bi se otkrio problem. 8.4 Problemi sa PLC izlazima PLC izlazni interfejsi takođe sadrže indikatore stanja koji obezbeđuju korisne informacije pri otkrivanju problema. Kao u slučaju pronalaženja problema kod PLC ulaza, prvi korak pronalaženja problema kod PLC izlaza, je da se izoluje problem, koji se može odnositi ili na modul ili spoljni uređaj ili povezivanje žica. Kod izlaznog modula proveriti da li je napon kod izvora napajanja izlaza u odgovarajućem nivou vrednosti. Kod sistema koji radi na 24 V DC ova vrednost može da varira do 10% od te vrednosti. Što znači da ta vrednost može da bude između 21 i 27 V DC. Takođe treba proveriti stanje osigurača na izlaznom modulu. Ako osigurač nije ispravan, proveriti na koliko volti radi 40

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

taj osigurač. Dalje, proveriti kolika je struja potrebna na izlazu da bi utvrdili da li uređaj vuče previše struje. Ako izlazni modul prima naredbu od strane procesora za uključenje, ali stanje na izlaznom modulu ne pokazuje da je uključen onda je greška na izlaznom modulu. Ako se indikator uključi, ali spoljni uređaj nema napajanje, proveriti napon na izlaznom terminalu da bi bili sigurni da radi. Ako nema napona, onda se mora zameniti modul. Ako ima napona, onda je problem u lošem povezivanju žica ili je problem kod spoljnog uređaja. Proveriti da li su dobro povezane ili da nisu prekinute žice koje vode do modula. Nakon provere modula, proveriti da li spoljni uređaj radi pravilno. Izmeriti napon na ulasku u spoljni uređaj, dok je uključen izlazni modul, s tim da treba voditi računa da je povratna linija dobro spojena na uređaj. Ako postoji napajanje, ali uređaj ne reaguje onda je greška u spoljnom uređaju. Još jedna metoda za proveru spoljnog uređaja, je da se testira bez korišćenja izlaznog modula. Ukloniti žice koje povezuju spoljni uređaj sa izlaznim modulom, i povezati spoljni uređaj direktno na napajanje. Ako spoljni uređaj ne reaguje, onda je neispravan. Ako spoljni uređaj reaguje, onda je problem u povezivanju žica između uređaja i izlaznog modula. Proveriti žice i potražiti da li ima prekinutih žica. 8.5 Problemi sa procesorom PLC takđe ima dijagnostičke indikatore koji pokazuju status PLC-a i procesora. Ovi indikatori uključuju napajanje OK, memorija OK, i komunikacija OK stanja. Prvo treba proveriti da li PLC prima dovoljno napajanja. Ako PLC i dalje ne radi, proveriti da li je pao napon ili je iskočio osigurač. Ako PLC ne proradi, i uz odgovarajuće napajanje onda je problem u procesoru. Dijagnostički indikatori na prednjoj strani PLC-a će pokazati da je problem u memoriji ili komunikaciji. Ako je jedan od ovih indikatora uključen, moguće je da treba zameniti procesor. 8.6 Pregled metoda za pronalaženje problema Može se zaključiti da je najbolji metod za dijagnozu ulazno/izlaznih kvarova da se izolira problem na modulu, spoljnom uređaju ili povezivanju žica. Ako postoje indikatori napajanja i logički indikatori, onda je jednostavnije pronaći probleme. Prvi korak u rešavanju problema, je da se pomoću unimera ispita napajanje na ulaznom i izlaznom terminalu. Ako je napon odgovarajući na terminalu, i modul ne reaguje, onda treba zameniti modul. Ako zamena modula nije rešila problem, treba proveriti da li su žice dobro povezane. Ako na izlaznom terminalu postoji odgovarajući napon, ali izlazni uređaj ne radi 41

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

ovo takođe ukazuje na pogrešno povezane žice. Ako je aktiviran izlaz, a LED indikator je isključen onda je modul neispravan. Ako se kvar ne može pratiti do I/O modula, moraju se proveriti kontakti na modulu. Konačno, proveriti da neke žice slučajno nisu prekinute.

42

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

GLAVNE PREPORUKE ZA PUŠTANjE U RAD I ODRŽAVANJE PLC-A U predhodnim poglavljima, detaljno su opisana sva neophodna znanja koje je potrebno imati u vidu prilikom puštanja u rad i održavanja sistema sa PLC. • Raspored elemenata u jednom sistemu sa PLC-om, treba da vodi računa o aplikaciji za koju je namenjen, kao i da osigura rad kontrolera, u njegovom okroženju, bez problema. • Izgled sistema ne uzima u razmatranje samo PLC komponente već i drugu opremu, kao što su transformatori, pomoćna napajanja, sigurnosni upravljački releji, potiskivači smetnji na liniji. • Izgled PLC sistema uzima u razmatranje mnogo faktora. Neki od faktora koji utiču na raspored, povezivanje žica i postavljanje komponenti su sledeći: ¾ Najbolja lokacija postavljanja upravljačkog ormana u kojem je PLC je u blizini mašine ili procesa kojim se upravlja. Postavljanje upravljačkog ormana mora biti urađeno u skladu sa NEMA standardima koji se odnose na radno okruženje. ¾ Temperatura unutar ormara ne sme da pređe maksimalnu radnu temperaturu PLC-a, koja tipično iznosi do 60 °C. ¾ Ventilator treba da se postavi ako unutar ormana postoje uređaji koji se jako greju dok rade. Ako se javlja kondenzacija treba postaviti grejač sa termostatom unutar ormana. ¾ Orman sa PLC-om ne treba postaviti blizu opreme koja stvara velike smetnje (kao što su mašine za zavarivanje). ¾ Radi boljeg strujanja vazduha za hlađenje, sve komponente PLC-a treba da se postave u vetrikalnu poziciju. ¾ Grupisanje sličnih I/O modula je dobro rešenje. Sve žice za naizmeničnu struju treba da budu udaljene od žica koje provode niskonaponsku jednosmernu struju, da bi se izbegla pojava smetnji. Ako žice koje idu sa ulaza/izlaza moraju da se ukrste sa žicama za napajanje koje provode naizmeničnu struju, to mora biti urađeno pod pravim uglom. ¾ Fizičku lokaciju puteva kojima će biti provučene žice i povezivanje spoljih I/O signala, napajanja i konekcija na kontroleru definiše izgled sistema vodova i žica. ¾ Pravilne tehnike uzemljenja određuju da putevi za postavljanje uzemljenja moraju biti trajni, kontinualni i u mogućnosti da bezbedno provode struju uzemljenja sa minimalnom impedansom.

43

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

• Zahtevi koji se odnose na napajanje PLC sistema uključuju sledeće: Ona se mogu sažeto predstaviti na sledeći način: ¾ Napajanje sistema i I/O uređaji moraju imati zajednički izvor napajanja naizmeničnom strujom da bi se minimalizovale linijske smetnje i da se ne bi javljali pogrešni ulazni signali. ¾ Korišćenje izolacionog transformatora se preporučuje ako postoji mogućnost pojave smetnji u liniji za napajanje, nastalih od strane opreme koja stvara smetnje. • PLC sistem treba da sadrži dovoljno pomoćnih strujnih kola za delimično ili u celosti zaustavljanje rada PLC-a i mašine u slučaju nepredviđenih događaja. Pomoćni uređaji uključuju total stop, glavni i sigurnosne upravljačke releje i prekidače za hitan prekid napajanja. • Prevelike smetnje, toplota i varijacije napona mogu da štete PLC sistemu. Stoga, komponente treba postaviti što dalje od uređaja koji stvaraju smetnje, nivo temperature treba držati unutar granica definisanih od strane proizvođača i paziti da napon bude u definisanim granicama. Tipični uslovi za rad PLC-a obuhvataju: ¾ ¾ ¾ ¾

60% ulaza su aktvirani u isto vreme 30% izlaza su aktvirani u isto vreme Struje koje snabdevaju module su približnih vrednosti Temperatura u okolini je oko 40°C

• Kada se instaliraju I/O uređaji, korisnik treba da bude siguran da su moduli instalirani na pravim lokacijama, da su korišćene žice odgovarajućeg preseka, da su žice i redne stezaljke označene i da su žice koje vode do svakog modula posebno odvojene vezicama. • Povezivanje nekih spoljnih uređaja zahteva posebnu pažnju. Ove konekcije uključuju nekvalitetne ulaze, induktivna opterećenja, osigurače i kablove sa metalnim omotačem. ¾ Opterećujući otpornik se može koristiti u slučajevima gde je spoljni uređaj izložen izlaznom strujnom propuštanju, što može uzrokovati uključenje ulaznih strujnih kola. ¾ Induktivno opterećenje se mora suzbiti korišćenjem RC prigušivača i/ili varistora. ¾ Ako osigurači nisu deo izlaznog modula moraju se posebno instalisati.

44

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

¾ Kablovi sa metalnim omotačem se trebaju uzemljiti, na kućište, samo na jednom kraju. • Pokretanje sistema obuhvata procedure koje se moraju izvršiti pre pokretanja, proveru da li su žice na ulazima dobro spojene, proveru da li su žice na izlazima dobro spojene, proveru upravljačkog programa i proveru dinamike sistema. ¾ Procedura koje se moraju izvršiti pre puštanja u rad, obuhvata nekoliko provera hardvera pre nego što se uključi napajanje. ¾ Proveru da li su žice na ulazima dobro spojene, treba izvršiti kada je uključeno napajanje PLC-a i ulaznih uređaja. Ova provera potvrđuje da je svaki ulazni uređaj povezan na odgovarajući terminal i da ulazni moduli funkcionišu pravilno. ¾ Proveru da li su žice na izlazima dobro spojene, treba izvršiti kada je uključeno napajanje kontrolera i izlaznih uređaja. Svi uređaji koji uzrokuju mehaničko kretanje, treba da budu isključeni. ¾ Provera upravljačkog programa se sastoji iz finalnog pregleda celokupne dokumentacije. ¾ Provera dinamike sistema, predstavlja upravljanje celim sistemom putem PLC-a, sa ciljem da se potvrdi pravilan rad izlaza prema logici programa. • Iako PLC sistem zahteva minimalno održavanje, moraju se periodično sprovesti određene mere u održavanju, da bi se smanjila verovatnoća otkaza sistema. Ova preventivna održavanja, treba da se obavljaju kada i preventivna održavanja mašina, da bi se smanjilo vreme kada sistem nije u radu. • 10% svih delova iskorištenih u PLC sistemu, kao i po jedna od svake upravljačke ploče, treba držati kao rezervne delove. • Petlje uzemljenja se mogu javiti u PLC sistemu, kada postoje dva ili više električna puta za uzemljenje koja vode do zemlje. Njihova pojava se može izbeći ako se koristi kabl sa metalnim omotačem, koji treba uzemljiti samo na jednom kraju. • Pri dijagnozi I/O otkaza, prvo treba proveriti LED indikator i/ili logički indikator na modulu. Posle toga, ključno je, bez obzira da li se radi o problemu sa ulazima ili izlazima, izolovati problem na modulu, spoljnom uređaju ili na povezanim žicama.

45

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

PRILOG U ovom prilogu, izvršićemo analizu upravljačkog ormana, koji je prikazan na slikama 24 i 25. Na osnovu predhodno navedenih pravila, preporuka, razmatranja i upozorenja, proverićemo da li ovaj upravljački orman zadovoljava sve uslove za puštanje u rad i koji su to postupci za njegovo održavanje.

Slika 24. Upravljački orman – spoljašnji izgled.

46

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Slika 25. Upravljački orman – unutrašnji izgled. Kao što se vidi na slikama, upravljački orman sadrži: signalne lampice, displej, total-stop prekidač, glavni trofazni prekidač, PLC, ispravljač električne energije, prekidače, releje, redne stezaljke i sklopke sa bimetalima. Da li upravljački orman sa svojim komponentama ispunjava sve zahteve da bi se pustio u rad, analiziraćemo davanjem odgovora na sledeća pitanja:

47

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Upravljački orman 1. Kojem tipu po NEMA standardu pripada upravljački orman? Ovaj upravljački orman po NEMA sdandardima pripada Tipu 1; znači za postavljanje u unutrašnjosti objekta, za zaštitu protiv kontakta sa ugrađenom opremom i bez posebnih zahteva za održavanje. Pitanje: Odgovor: 2. Da li je upravljački orman lociran tako da se vrata u potpunosti mogu otvoriti? Da 3. Da li je dubina ormana takva da obezbeđuje adekvatan razmak između zatvorenih vrata i ugrađenih komponenti i pripadajućih kablova?

Da

4. Da li je unutrašnja ploča ormana pokretna – na skidanje?

Da

5. Da li upravljački orman sadrži prekidač za hitno isključenje koji je postavljen na pristupačno mesto?

Da

6. Da li upravljački orman sadrži dodatnu opremu kao što su: unutrašnje osvetljenje, gumeno zaptivanje ili akrilni prozor za bolju vidljivost?

Ne

Okolina 7. Da li se unutar upravljačkog ormana pojavljuje kondenzacija?

Ne

8. Da li je upravljački orman postavljen dovoljno daleko od uređaja koji proizvode previše elektromagnetskih i radio frekvencijalnih smetnji?

Da

9. Da li je upravljački orman postavljen na samu upravljanu opremu?

Ne

Postavljanje PLC komponenti i ostalih komponenti 10. Da li su sve komponente postavljene u vertikalan položaj?

Da

11. Da li su snabdevači električne energije postavljeni na vrh, iznad ostale opreme?

Da

12. Da li je CPJ-a postavljena na visini koja odgovara radnom mestu?

Da

48

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

13. Da li je ostala oprema postavljena što dalje od PLC-a?

Da

14. Da li su releji i druga elektromehanička oprema postavljeni što bliže vrha upravljačkog ormana?

Da

Postavljanje I/O modula, električnih instalacija i uzemljenja 15. Da li su I/O moduli odvojeni u grupe kao što su AC ulazni modul, DC ulazni moduli, AC, DC izlazni moduli i analogni ulazni i izlazni modul? 16. Da li su AC električni provodnici odvojeni od DC električnih provodnika u vodovima? 17. Da li I/O električne instalacije prelaze preko AC električnih instalacija pod pravim uglom? 18. Da li je razmak između I/O modula i bilo kojeg žičanog voda veći od 5 cm? 19. Da li je žica uzemljenja neprekidna i da li su svi elementi uzemljeni na centralnu mrežu uzemljenja?

Da Da Da Da Da

Strujni zahtevi 20. Da li se za napajanje PLC-a i I/O uređaja koristi zajednički izvor napajanja naizmeničnom strujom? 21. Da li se koristi izolacioni transformator?

Da Ne

Sigurnost električnih instalacija 22. Da li PLC sistem sadrži dovoljan broj električnih kola, za hitne situacije delimičnog ili totalnog isključenja u slučaju nepredviđenih događaja?

Da

Šum, toplota i zahtevi za napon 23. Da li se analogni I/O signali nalaze što dalje od elektromagnetnih izvora kao što su starteri motora i transformator? 24. Da li se PLC nalazi što dalje od uređaja koji proizvode šum, kao što su veliki AC motori i uređaji za zavarivanje? 49

Da Da

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

Izračunavanje porasta temperature: Prvo treba izračunati površinu slobodnih-vidljivih strana. Kao što se vidi na slici, upravljački orman je postavljen na metalne nogare, zbog čega se može reći da je svih 6 strana upravljačkog ormana slobodno. Ukupna površina je: Prednja površina = (1,08 m)(0,64 m) = 0,69 m2 Bočna površina = (1,08 m)(0,25 m) = 0,27 m2 Gornja i donja površina = (0,64 m)(0,25 m) = 0,16 m2 Ukupna površina = 2(0,69 m2) + 2(0,27 m2) + 2(0,16 m2) = 2,24 m2 Zajednička potrošnja opreme u upravljačkom ormanu: Element: 1. Napajanje 2. PLC 3. Relej x 12 4. Sklopka x 12

Potrošnja: 120 W 0,5 W 36 W 84 W

Ukupna potrošnja:

240,5 W

Rasipanje snage = 240,5 W 2,24 m2 = 107,4 W/m2 Sa grafika porasta temperature saznajemo da je porast temperature oko 22°C. Pošto je ambijentalna temperatura 30°C ukupna radna temperatura sistema je 52°C, što ne prevazilazi radnu temperaturu PLC-a od 60°C, tako da dodatno hlađenje nije potrebno. 25. Da li postoje varijacije napona i da li se koristi konstantni naponski transformator? 50

Ne

Puštanje u rad i održavanje programabilno logičkih kontrolera

I/O instalacioni modul i električne instalacije 26. Da li su I/O moduli instalirani na odgovarajućim mestima? 27. Da li su korišćene žice odgovarajućeg preseka? 28. Da li su žice i redne stezaljke obeležene? 29. Da li su žice koje vode do svakog modula posebno odvojene vezicama? 30. Da li postoje uređaji koji propuštaju struju čak i kada su isključeni?

Da Da Da Da Ne

Procedure proveravanja 31. Da li su postavljene sve hardverske komponente? 32. Da li su sve žice na ulazima i ulaznim uređajima dobro spojene? 33. Da li su sve žice na izlazima i izlaznim uređajima dobro spojene? 34. Da li je proveren upravljački program?

Da Da Da Da

Na osnovu odgovora na postavljena pitanja iz svih oblasti koje su neophodne za analizu upravljačkog ormana, možemo zaključiti da upravljački orman prikazan na slikama 24 i 25 zadovoljava sve kriterijume za puštanje u rad. Sa strane održavanja upravljačkog ormana važno je napomenuti da se ne sme dozvoliti nagomilavanje prašine na PLC komponente. Periodično treba proveriti kontakte I/O modula, da li su dobro spojeni. Nepotrebne stvari držati što dalje od opreme unutar upravljačkog ormana, jer sprečavaju protok vazduha i stvaraju topla mesta.

51