diplomska naloga visokošolskega študijskega programa ... · osnovne trditve na katerih bom gradil...

Goran Stošić: Krmilnik za polnjenje jeklenk

Diplomska naloga visokošolskega študijskega programa

Krmilnik za polnjenje jeklenk

Študent: Goran Stošić

Študijski program: Visokošolski, Elektrotehnika

Smer: Telekomunikacije

Mentor: doc.dr. Mitja Solar

Somentor: doc.dr. Bojan Jarc

dipl.ing. Radislav Hojnik


________________________________________________________________________

I

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Mitju Solarju in

somentorju dip. ing. Radislav Hojniku za pomoč

in vodenje pri opravljanju diplomske naloge.

Posebna zahvala gre tudi vsem ostalim, ki so mi

pomagali pri realizaciji diplomske naloge.


________________________________________________________________________

I

Krmilnik za polnjenje jeklenk

Ključne besede: Regulacija frekvence, kisik, programabilni logični krmilnik,

asinhronski motor, ethernet.

UDK: 681.533.5:004.7(043.2)

Povzetek

V diplomski nalogi želim predstaviti krmiljenje polnjenja jeklenk s PLC-jem

( programabilni logični krmilnik ), zaslonom občutljivim na dotik in regulatorjem

frekvence. Prikazane so dobre lastnosti krmilnega sistema, kot so manjša obremenitev

materiala zaradi manjših tokovnih konic, večja varnost pred nesrečo in izboljšana storitev

polnitve jeklenk. Opisan je tudi programski del sistema, ki je napisan v programih Xsoft

in Galileo ter povezava med programskim in mehanskim delom.


________________________________________________________________________

II

Controller for filling gas bottles

Key words: frequency regulation, oxygen, programmable logic controller, asynchronous motor, ethernet

UDK: 681.533.5:004.7(043.2)

Abstract This diploma project is aimed to present control system for filling gas bottles with PLC

( programmable logic controller ), touch screen and a frequency regulator. All advantages

of the control system are presented, like small burden on the materials because of smaller

current peaks, better protection against accidents and better procedures for filling of gas

bottles. This work also includes a description of the program part of the system and how

it is connected to the hardware part. The program part is written in two programs: Xsfot

and Galileo.


________________________________________________________________________

III

Kazalo

1. Uvod................................................................................................................................ 1

1.1. Opis starega delovanja sistema ................................................................................ 2 1.2. Opredelitev problema............................................................................................... 2 1.3. Namen, cilji in osnovne trditve................................................................................ 2 1.4. Uporabljene metode raziskovanja............................................................................ 3

2. Strojna oprema,ki je uporabljena .................................................................................... 4 2.1. Moeller XC200 modularni krmilniki ....................................................................... 4 2.2. Moeller XIOC signalni moduli ................................................................................ 5 2.4. Frekvenčnik Hitachi SJ300...................................................................................... 6 2.5. Uporov - tokovni pretvornik .................................................................................... 6 2.6. Kontaktor KNL30 .................................................................................................... 7 2.7. Merilnik tlaka ( Hottinger PE300 digibar 2 )........................................................... 7 2.8. Trifazni asinhronski motor s kratko stični kletko .................................................... 8 2.9. Pt 100 sonda............................................................................................................. 9 2.10. Transformator GW4-050-BA............................................................................... 10 2.11. Druge komponente............................................................................................... 10 2.12. Problem pri polnjenju jeklenk s kisikom ............................................................. 10

2.12.1. Fizikalne lastnosti kisika............................................................................... 11 3. Sestava kontrolne omarice ............................................................................................ 12

3.1. Zaščita kontrolne omarice...................................................................................... 12 3.2. 3-polna shema krmilne omarice 400V:.................................................................. 13 3.3. Izračun preseka vodnikov ...................................................................................... 14 3.4. Vhodi na PLC in vezava PE300 Hottinger ............................................................ 16 3.5. Vezava PT100 sond ............................................................................................... 17 3.6. Priklop frekvenčnika SJ300 ................................................................................... 19 3.7. Delovanje signalizacije .......................................................................................... 23

4. Programska oprema ...................................................................................................... 25 4.1.Delovanje programa Xsoft ...................................................................................... 25 4.2 Blokovna shema krmiljenja polnitve jeklenk s programom Xsoft ........................ 26 4.3. Programski del krmiljenja polnjenja jeklenk z Xsoft programom:........................ 28 4.4. Funkcijski bloki ..................................................................................................... 35

4.4.1. Funkcijski blok TP.......................................................................................... 35 4.4.2. Funkcijski blok TOF....................................................................................... 35 4.4.3. Funkcijski blok Skaliranje .............................................................................. 36 4.4.4. Funkcijski blok OT ......................................................................................... 36 4.4.5. Funkcijski blok TON ...................................................................................... 37 4.4.6. Funkcijski blok RS.......................................................................................... 37 4.4.7 Funkcijski blok DB.......................................................................................... 38 4.4.8. Funkcijski blok CP.......................................................................................... 38 4.4.9. Funkcijski blok AR......................................................................................... 39 4.4.10. Uporabljene konstante celih števil ................................................................ 39 4.4.11. TIME (časovna) konstanta............................................................................ 40

4.5. Programska oprema Galileo................................................................................... 41 4.5.1. Maska na upravljalnem XVH300 panelu........................................................ 41


________________________________________________________________________

IV

4.5.2. Kreiranje mask in grafičnih elementov........................................................... 41 4.5.3. Kreiranje barografov:...................................................................................... 42 4.5.4. Grafi v časovni odvisnosti: ............................................................................. 43 4.5.5. Alarmi: ............................................................................................................ 45

4.6 Maska na panelu Moeller XVH300 ........................................................................ 49 5. Rezultati ........................................................................................................................ 54 6. Sklep ............................................................................................................................. 59 7. Literatura:...................................................................................................................... 61 8. Priloge ........................................................................................................................... 63


________________________________________________________________________

V

Kazalo slik: Slika 1: modul XC-CPU201 ............................................................................................... 1 Slika 2: XIOC signalni moduli ........................................................................................... 1 Slika 3: XVH300 upravljalni panel..................................................................................... 1 Slika 4: Hitachi SJ300....................................................................................................... 1 Slika 5: FlexTemp 2301 Universal Transmitter ................................................................. 1 Slika 6: Kontaktor KNL30................................................................................................. 1 Slika 7: PE300 digibar 2 ..................................................................................................... 1 Slika 8: Prerez tri faznega asinhronskega motorja.............................................................. 8 Slika 9: Sonda Pt 100 ....................................................................................................... 1 Slika 10: Transformator GW4-050-BA .............................................................................. 1 Slika 11: 3-polna shema krmilne omarice 400V............................................................... 13 Slika 12: Vhodi na PLC in vezava PE300 Hottinger........................................................ 16 Slika 13: Vezava Pt100 sond ............................................................................................ 17 Slika 14: Priklop frekvenčnika SJ300............................................................................... 19 Slika 15: Priključki kontrolnega vezja SJ300 ..................................................................... 1 Slika 16: Osnova priključitve SJ300................................................................................... 1 Slika 17: Delovanje signalizacije...................................................................................... 23 Slika 18: Blokovna shema polnitve krmiljenja jeklenk s programom Xsoft .................... 26 Slika 19: Xsoft Vklop / Izkop motorja.............................................................................. 1 Slika 20: Xsoft Povprečenje............................................................................................. 1 Slika 21: Analogni vhodi ................................................................................................... 1 Slika 22: Obratovanje motorja ......................................................................................... 1 Slika 23: Časovnik hupe ..................................................................................................... 1 Slika 24: Delovanje gretja ................................................................................................ 1 Slika 25: Signalna svetilka.................................................................................................. 1 Slika 26: Kontrola hitrosti................................................................................................... 1 Slika 27: Funkcijski blok TP............................................................................................... 1 Slika 28: Funkcijski blok TOF............................................................................................ 1 Slika 29: Funkcijski blok skaliranje.................................................................................... 1 Slika 30: Funkcijski blok OT.............................................................................................. 1 Slika 31: Funkcijski blok TON........................................................................................... 1 Slika 32 : Funkcijski blok RS ............................................................................................. 1 Slika 33: Funkcijski blok DB.............................................................................................. 1 Slika 34: Funkcijski blok CP .............................................................................................. 1 Slika 35: Funkcijski blok AR.............................................................................................. 1 Slika 36: Pretvorba Bool-a v druge vrednosti..................................................................... 1 Slika 37: Kreiranje nove maske .......................................................................................... 1 Slika 38: Gumb za prehod med maskami ........................................................................... 1 Slika 39: Barograf .............................................................................................................. 1 Slika 40: Definiranje grafa.................................................................................................. 1 Slika 41: Graf – lastnosti..................................................................................................... 1 Slika 42: Alarmna stran – lastnosti ..................................................................................... 1 Slika 43: Alarmne točke – lastnosti .................................................................................... 1 Slika 44: Uporaba funkcijskih tipk za alarmno stran.......................................................... 1 Slika 45: Izgled alarmne strani na panelu ........................................................................... 1


________________________________________________________________________

VI

Slika 46: Prva maska XVH300 panela................................................................................ 1 Slika 47: Druga maska XVH300 panela............................................................................. 1 Slika 48: Tretja maska XVH300 panela ............................................................................. 1 Slika 49: Graf tlaka v odvisnosti od časa............................................................................ 1 Slika 50: Graf temperature v odvisnosti od časa ................................................................ 1 Slika 51: Napake in obvestila ............................................................................................. 1 Slika 52: Graf nastavitev za nizkotlačno polnjenje............................................................. 1 Slika 53: Zagonski tok brez frekvenčnika .......................................................................... 1 Slika 54: Zagonski tok s frekvenčnikom ............................................................................ 1 Slika 55: Preizkuševalna naprava za tlak............................................................................ 1 Slika 56: Krmilna omarica pri testiranju............................................................................. 1 Slika 57: Tlak v jeklenkah z polne jeklenke polnjene na 165 barov pri različnih temperaturah okolice........................................................................................................... 1 Slika 58: Tlak v jeklenkah z polne jeklenke polnjene na 220 barov pri različnih temperaturah okolice........................................................................................................... 1


________________________________________________________________________

VII

Kazalo tabel: Tabela 1: Varovalka transformatorja ................................................................................ 10 Tabela 2: Dopustna tokovna obremenitev pri različnih presekih vodnikov ..................... 14 Tabela 3: Pt100 odvisnost temperature od upornosti.......................................................... 1 Tabela 4: Opis oznak na SJ300 priključkih ...................................................................... 21 Tabela 5: Uporabljene konstante celih števil .................................................................... 39


________________________________________________________________________

VIII

Kazalo kratic:

PLC Programabilni logični krmilnik ( Programmable logic controller )

USB Univerzalni zaporedni vmesnik ( Universal serial bus )

LCD Zaslon s tekočimi kristali ( Liquid crystal display )

LED Svetlobna dioda ( Light-emitting diode )

IX Vhod na PLC-ju ( input on PLC )

QX Izhod na PLC-ju ( output on PLC )

NC Sklenjen kontak (normally closed )

Re Rele ( relay )

TP Časovni sprožilec ( time trigger )

TOF Izklop z zakasnitvijo ( turn-off delay )

TON Vklop z zakasnitvijo ( turn-on delay )

RS Postavitev na 0 ( Reseting )

DB Podatkovni blok ( data block )

CP Primerjalnik ( comparison )

AR Računanje (Arithmetic)

FW Naprej ( forward )

OI Vhodno/Izhodne enote ( output / input )


________________________________________________________________________

IX

Kazalo tujk:

Reset Postavitev na 0

Set Postavitev na 1

Masks Maske

Mask Change Spremeni masko

Function key Funkcijske nastavitve

Graphs Graf

Options Nastavitve

Graph definitions Definicja grafa

Error Napaka

Change data type Spremeni tip podatkov

Display Prikaži

Address Naslov

Fast Hitro

Text Tekst

Build Naredi

Download Prenesi

Config Nastavi

Startup Zaženi

Reomte server Oddaljeni server


________________________________________________________________________

1

1. Uvod

Leta 2006 je prišlo na Finskem do hude nesreče pri polnjenju kisika v jeklenke. Saj je

delavec priklopil jeklenko za kisik, ki jo uporabljajo bolniki za pomoč pri dihanju na

črpalko in tako povzročil hudo nesrečo.

Da bi preprečili takšne neljube dogodke uporabimo frekvenčnik Hitachi SJ300 in z njim

krmilimo hitrost polnjenja plina v jeklenke. Hitachi SJ300 krmilimo preko PLC-ja in

panela občutljivega na dotik. S panelom dosežemo, da oseba ki polni jeklenke dobi

dostop do podatkov, kateri služijo za polnjenje. Ostali podatki pa so skriti in na voljo

samo strokovno usposobljenim osebam.

Kot vsaka stvar, imajo tudi motorji in črpalke svoje pomanjkljivosti. Mednje sodijo velik

zagonski tok motorja. Zato je pomembno da se motor zažene počasi in ne na polne obrate

takoj ob vklopu in tako poškoduje črpalko zaradi velikega navora.

Pomembna stvar je tudi kako kvalitetno opravimo storitev, ki jo podjetje ponuja. Zaradi

fizičnih lastnosti plina se plin, ko je segret širi in ohlajen krči. Zato je pomembno pri

približevanju 100% polnosti jeklenk ali plinohrama upočasnimo polnjenje in tako

dosežemo ohladitev in dober rezultat pri polnosti.

Na koncu pa mislim, da v današnjem času interneta pomembno imeti možnost

ugotavljanja napak na daljavo in vpogleda v zgodovino dogodkov. Zato je potrebno še

narediti povezavo med kontrolno omarico in vzdrževalnim osebjem.


________________________________________________________________________

2

1.1. Opis starega delovanja sistema

Pri starem sistemu je imel motor dve hitrosti, katere si lahko uporabil za polnjenje. Ta

sistem bi lahko bil primeren v teoriji , če bi imel dvojno število jeklenk. Sistem je deloval

tako, da je na plinohram bila priključena črpalka, katero je poganjal dvobrzinski motor.

Črpalka je prek uplinjevalnika polnila jeklenke. Sistem je imel dve Pt100 sondi, ki sta bili

za temperaturno varnost. Ena sonda je bila, da motor ni začel delovati nad -150ºC, druga

pa je preprečevala vdor kisika v prehladnem stanju v motor. Med uplinjevalnikom in

snopom jeklenk je bil še grelec, ki se je vklopil če uplinjevalnik ni dovolj segrel kisika.

1.2. Opredelitev problema

V diplomskem delu se bomo ukvarjali s tremi težavami.

- Prva težava je kako zagotoviti varnost na delovnem mestu pri polnjenju kisika. Saj je

vsakemu uspešnemu podjetju zelo pomembno zdravje njenih delavcev.

- Druga težava je kako zagotoviti najvišjo možno kvaliteto storitve. Zaradi določenih

fizičnih lastnosti plinov moramo paziti kako polnimo jeklenke in plinohrame.

- Tretja in zato nič kaj manj pomembna težava pe je kako znižati stroške energije in ohraniti motorje, črpalke in ostale stroje pri čim daljši življenski dobi.

1.3. Namen, cilji in osnovne trditve

Namen frekvenčne regulacije je zagotoviti varnost na delovnem mestu, prihraniti energijo

in zagotoviti kakovost storitve. Zato sem si zadal cilje, da vgradim PLC, v povezavi s

panelom in frekvenčnikom Hitachi SJ300.

Osnovne trditve na katerih bom gradil mojo nalogo so, da je podjetju na primarnem

mestu zagotoviti varnost delavcev, zagotoviti čim boljšo kvaliteto storitev ob čim nižjih

stroških. Tako namreč podjetje ostane konkurenčno na tržišču, ki ne dovoljuje napak in

zaostanka v razvoju.


________________________________________________________________________

3

1.4. Uporabljene metode raziskovanja

Za raziskovanje bom uporabljaj različne merilne inštrumente in z njimi ugotavljal ali so

parametri pravili ali ne. Preden bo podjetje Messer Slovenija projekt dejansko vključilo v

njihov sistem bom še vse simuliral v delavnici s puhalnikom (motor), tremi potenciometri

(tlak, gretje, tesnost) in napravo za dvigovanje tlaka (jeklenka)

Instrumenti ko so uporabljeni:

- Fluke 123 industrial ScopeMeter

- elektronski manometer Hottinger PE300 digibar 2 ( umerjen v akreditiranem

laboratoriju in zagotavlja sledljivost do mednarodnih etanolov za tlak )

- digitalni termometer ( umerjen v akreditiranem laboratoriju in zagotavlja sledljivost do

mednarodnih etanolov za temperaturo)


________________________________________________________________________

4

2. Strojna oprema,ki je uporabljena

V poglavju dva je predstavljena stroja oprema, ki je uporabljena za krmilno omarico.

2.1. Moeller XC200 modularni krmilniki

Krmilniki XC200 so prava izbira za časovno zahtevne aplikacije, kjer je potreben kratek

čas cikla in za aplikacije, kjer so velike zahteve glede povezljivosti. [4] Vsi krmilniki

XC200 imajo vgrajen Ethernet komunikacijski

vmesnik. Krmilniki XC200 imajo integriranih 8

digitalnih vhodov, 6 digitalnih izhodov. Na

digitalne vhode lahko direktno priključimo dva hitra

števca s frekvenco do 50 kHz ali inkrementalni

dajalnik z enako frekvenco. Na procesorsko enoto je

možno priključiti do 15 razširitvenih modulov.

Vgrajene imajo sledeče komunikacijske

vmesnike:serijski vmesnik , CANOpen, Ethernet,

USB.

Glede na velikost spomina obstajata dve različici:

XC-CPU201-EC256K-8DI-6DO

-Programski spomin 256 kByte

-Podatkovni spomin 256 kByte

Podatke, recepture in program je možno shraniti tudi na MMC spominsko kartico.Za

povezavo na nadzorni sistem ali druge aplikacije na računalniku je na voljo OPC

strežnik. Mi smo za povezavo uporabili ethernet tehnologijo lokalnih omrežij, katere

osnove so leta 1976 definirale firme Xerox, DEC in Intel. Tehnologija definira fizični in

najnižji programski nivo (data link layer) za izmenjavo podatkov med napravami v

omrežju. [12] Kasneje je organizacija IEEE (Institute of Electrical and Electronics

Engineers) nekoliko spremenila, razširila in standardizirala osnovne specifikacije in jih

združila v standardu IEEE 802.3. Ko danes govorimo o Ethernetu običajno mislimo na

IEEE 802.3 standard. V povezavi z Ethernetom se danes v veliki večini uporablja

Slika 1: modul XC-CPU201


________________________________________________________________________

5

TCP/IP. TCP/IP je niz protokolov, ki jih definirajo dokumenti, ki se imenujejo RFC

(Request For Comments). Vzdržuje in potrjuje jih organizacija IETF (Internet

Engineering Task Force). V splošnem je IP (Internet Protocol) namenjen usmerjanju

sporočil med mrežami. TCP (Transport Control Protocol) se navezuje na IP nivo in

vsebuje mehanizme, ki zagotavljajo, da se sporočilo v pravi obliki in v pravem zaporedju

prenese na zahtevano lokacijo.

2.2. Moeller XIOC signalni moduli

Uporabljajo se kot lokalne razširitve na vseh krmilnih nove

modularne družine, prav tako pa tudi na modularnih krmilnikih

z integriranim upravljalnim prikazovalnikom. [3] Na

krmilnikih XC100 in XC200 lahko dodamo do 15 modulov, na

krmilnikih s prikazovalnikom XC-…-XV pa tri module.

Razširitveni moduli XIOC imajo kompaktno ohišje majhnih

dimenzij ( širina 30mm, višina in globina 100mm ). To je

razlog, da v krmilni omari porabijo zelo malo prostora. Na

širini 450mm lahko priključimo do 480 senzorjev. Pri

krmiljenju polnjenja jeklenk sem uporabil modula XIOC-2AI-

1AO-U1-I1. Ta modula sta analogna, lahko jima določiš

napetostni in tokovni signal za vsak vhod posebej.

Vse nastavitve izvajaš na b – polnem DIP stikalu. Tretji modul, ki je bil uporabljen je

digitalni modul XICO-8DO in ima 8 izhodov ter deluje na 24V DC

2.3. Moeller XVH300 upravljalni paneli

Upravljalni paneli XVH-340 [6] (infrardeča tehnologija)

in XVH-330 (uporovna tehnologija) so zelo zmogljivi,

cenovno ugodni upravljalni paneli. Imajo barvni zaslon

velikosti 5,7 palca in ločljivosti 320x240 točk.

Vsi strojegradnja in aplikacije v industriji.

Slika 2: XIOC signalni moduli

Slika 3: XVH300 upravljalni panel


________________________________________________________________________

6

S svojo kompaktno obliko, majhno vgradno globino in veliko zmogljivostjo prinašajo

moderno tehnologijo tudi na manjše stroje.

2.4. Frekvenčnik Hitachi SJ300

SJ300 frekvenčni regulator [5] s kompaktnimi

dimenzijami je grajen za zahtevne pogone, moči 0,4 do

132 kW ima vgrajeno zavorno enoto in vgrajen PID

regulator. Funkcija PID regulacije, ki je zelo koristna v

primerih, ko je dejanska (povratna) vrednost obratno

sorazmerna izhodu frekvenčnika. Praktični preizkusi so

pokazali, da lahko zagonski čas zelo skrajšamo in tako

pridobimo zelo dinamičen pogon. Omogoča za 200%

večji začetni navor in 100% navor pri 0 Hz.

2.5. Uporov - tokovni pretvornik

Uporov tokovni pretvornik (FlexTemp 2301 Universal

Transmitter ) omogoča pretvorbo analognih vrednosti v

digitalne [7]:

- 4…20mA pretvornik za Pt100 sonde,

- 2-,3- ali 4- vodniški senzor,

- točnost je boljša od 0,25ºC,

- senzor za zaznavanje napak,

- možna nastavitev z Windowsi,

- enote so lahko v ºC ali ºF,

FlexTemp 2301 je 4…20mA

univerzalni pretvornik

za Pt100 sonde.

Slika 4: Hitachi SJ300

Slika 5: FlexTemp 2301 Universal Transmitter


________________________________________________________________________

7

2.6. Kontaktor KNL30

Kontaktor KNL30 [8] ima kontakte z velikimi

varnostnimi razdaljami, katere zagotavljajo

obratovalno zanesljivost. Možna je namestitev RC-

člena za preprečevanje napetostnih konic ob izklopu

krmilne tuljave. Sponke so lijakasto oblikovane in

pokrite, tako nudijo zaščito pred dotikom s prsti ali

roko. Uporabimo lahko navadne ali križne izvijače.

KNL30 odlikuje velika kontaktna zanesljivost pri

nizkih napetostih in enostavna zamenjava tuljav pri

celotnem sistemu.

2.7. Merilnik tlaka ( Hottinger PE300 digibar 2 )

PE300 [9] je manometer, ki lahko obratuje na baterije.

Prikazuje tlak v sistemu in na izhodu oddaja signal med

4mA…20mA. Izhodni signal lahko prosto nastavljamo.

Hiter LCD prikazovalnik omogoča takojšne odčitavanja

tlaka. Uporabljamo ga kontrolo tlaka v sistemu.

Slika 6: Kontaktor KNL30

Slika 7: PE300 digibar 2


________________________________________________________________________

8

2.8. Trifazni asinhronski motor s kratko stični kletko

Zgradba asinhronskega elektromotorja:

Slika 8: Prerez tri faznega asinhronskega motorja

Deli motorja:

- U1, V1 in W1 so oznake dovodne tri fazne napetosti,

- stator je mirujoči del motorja, ki se ne vrti,

- palica kletke se nahaja v rotorju ,

- rotor je rotirajoč del motorja, ki je spojen z gredjo motorja,

- obroč kletke ,

- zračna reža, ki je med statorjem in rotorjem, ter

- gred motorja, na katero pritrdimo breme

Zagon asinhronega motorja in njegove težave pri direktnem vklopu:

Asinhronski motor skušamo vedno na čim enostavnejši in cenejši način priklopiti na

omrežje [1]. Pri neposrednem ali direktnem vklopu priključimo z motorskim

kontaktorjem ali stikalom statorske priključne sponke na priključke omrežja, ki ima

nazivno frekvenco. Pri direktnem vklopu motor takoj razvije svoj polni navor in zato zelo

zanesljivo steče.


________________________________________________________________________

9

Omrežje mora biti pri direktnem vklopu tako močno, da brez motenj prenese veliki

vklopni tok motorja, ko rotor še stoji. Električni dovodi k motorju morajo biti tako

varovani, da tok pri stoječem rotorju ne sproži nadtokovne zaščite. Ti dve zahtevi

izpolnimo z razmeroma dragim omrežjem in predimenzioniranim priključkom motorja,

saj trajajo zagoni običajno zelo kratek čas. V normalnem obratovanju pa sta tako omrežje

kot zaščita z motorskim zaščitnim stikalom premočni.

Veliki zagonski tok pri stoječem motorju in neprilagojen navor med stekom sta

najpogostejši nevšečnosti , ki ju srečamo pri direktnem vklopu.

Zniževanje napetosti pri motorju s kratkostično kletko: Velike tokove udare pri vklopu in zagonu asinhronskega motorja pogosto zmanjšujemo s

tem, da znižamo priključno napetost med zagonom in stekom motorja [1]. Ko motor

doseže svojo polno hitrost vrtenja priklopimo polno nazivno napetost. Tokovni sunki se

znižajo proporcionalno z napetostjo. Pozneje, ko motor že teče, pa pri preklopu na polno

napetost ni več tokovnega sunka. Pri zniževanju napetosti moramo paziti na bremenski

navor med zagonom, saj se navorna karakteristika, s tem pa vsi navori, zniža s kvadratom

napetosti.

2.9. Pt 100 sonda

Upornost uporove sonde Pt100 je temperaturno

odvisna. Pt100 [10] ima pri T = 0°C nazivno upornost

100,0 Ω in pri T = 100°C pa nazivno upornost 138,4Ω.

Razmerje med temperaturo in upornostjo Pt100 je

približno linearna .Pogrešek pri 50°C je 0,4°C. Za

precizno merjenje moramo linearizirati upornost, da

bomo dobili pravo temperaturo.

Slika 9: Sonda Pt 100


________________________________________________________________________

10

2.10. Transformator GW4-050-BA

1. ploščica s podatki

2. priključne sponke 220V

3. priključne sponke 24V

4. namestitvene odprtine

5. ozemljitveni priključek

6. LED dioda,katera sveti zeleno = Uoff

in redeče kadar je varovalka pokvarjena.

7. varovalka za izhodi tok FK2.

Tip transformatorja kratkostično varovanje

GW4-030-BA FK2 - 3A GW4-050-BA FK2 - 5A GW4-080-BA FK2 - 7,5A GW4-100-BA FK2 - 10A

Tabela 1: Varovalka transformatorja

2.11. Druge komponente

Pri nalogi sem uporabil še termostat, talilne varovalke 25A, avtomatske varovalke, rele

(Phoenix contact), bimetal, glavno stikalo, stop tipko.

2.12. Problem pri polnjenju jeklenk s kisikom

Glavni problem pri polnjenju jeklenk s kisikom je bil pri različnem številu jeklenk. Saj je

bilo jeklenke možno polniti le z 20 bar/min in ne 7 bar/min. Motor dejansko 7 bar/min ni

mogel polniti, saj ni imel tako nizkih obratov.

Slika 10: Transformator GW4-050-BA


________________________________________________________________________

11

2.12.1. Fizikalne lastnosti kisika

Kisik sam po sebi ni vnetljiv, je pa zelo močen oksidant. Zmotno je mišljenje, da je kisik

vnetljiv ali da kisik eksplodira. Kisik je oksidant, ki pospešuje gorenje. V grobem

povedano, neka snov, ki se pri normalnem zračnem tlaku ter v atmosferi, kjer je 21%

kisika vžge pri 100°C, se bo v 100% atmosferi kisika vžgala pri bistveno nižji

temperaturi naprimer. 30°C. Zato je pomembno, predvsem iz varnostnih razlogov,

uporabljati materiale z visokim vnetiščem. Bolj kot je visoko vnetišče neke snovi, manj

verjetno je, da bo prišlo do tlenja ali gorenja. Zelo pomembno je,da ni naglih nihanj tlaka,

predvsem stiskanje plina (pretakanje plina), kjer lahko pride do hitrega povišanja

temperature. Tukaj pa se pojavi problem pri polnjenju.


________________________________________________________________________

12

3. Sestava kontrolne omarice

Pri sestavi krmilne omarice bomo opazovali zaščito kontrolne omarice, kakšni so preseki

uporabljenih vodnikov in zakaj so bili uporabljeni takšni preseki. Zraven bodo dodane

sheme, ki so bile narisane v programu Caddy++ SEE Electrical.

3.1. Zaščita kontrolne omarice

Sistem inštalacije je TN-C-S. Zaščita je izvedena z ničenjem. V sistemu TN-C-S se v

določeni točki električne inštalacije ločita funkciji zaščitnega in nevtralnega vodnika (

PeN vodnik se cepi v Pe in N vodnik ) [2] . Za ločitveno točko ju ne smemo več

povezati. N-vodnik se loči od PeN-vodnika. Nevtralnega vodnika po ločitvi ne smemo

več ozemljiti. Na mestu ločitve ( npr. razdelilniku ) morajo biti posebne sponke za

zaščitni in nevtralni vodnik. Iz navedenega sledi, da uporabljajo za N –vodnike lahko

samo izolirane sponke ( naprimer vrstne sponke).

Legenda:

T - neposredna povezava z zemljo v eni točki, najpogosteje nevtralna točka

transformatorja.

N - neposredna električna povezava izpostavljenih prevodnih delov z ozemljeno točko

napajalnega sistema, najpogosteje nevtralna točka transformatorja.

S - nevtralna in zaščitna funkcija je izvedena z ločenima vodnikoma.

C – nevtralna in zaščitna funkcija je združena v enem vodniku – PeN vodniku.


________________________________________________________________________

13

3.2. 3-polna shema krmilne omarice 400V:

Slika 11: 3-polna shema krmilne omarice 400V Na (sliki 10) vidimo kako je v sistem vezan frekvenčnik Hitachi SJ300, zunanji grelec,

vtičnica v omarici in grelec v omarici. Narisani so tudi preseki vodnikov, ki so priključeni

na 400V omrežje, ter motorno zaščitno stikalo. Imamo tudi glavno stikalo za vklop/izklop

sistema in varovalke.

Zunanji grelec se vklopi, ko sonda Pt100 zazna prenizko temperaturo, kar pomeni da je

skozi uplinjevalnik prišel premrzel plin to pa je nevarno za jeklenke, ki niso narejene za

tako nizke temperature. Grelec v omarici bo ob prevelikem padcu temperature v njej

dvignil temperaturo.


________________________________________________________________________

14

3.3. Izračun preseka vodnikov

Dopustne trajne tokovne obremenitve iz bakrenih izoliranih vodnikov v inštalacijskih

ceveh in nazivni tokovi taljivih varovalk za njihovo varovanje [2].

2 vodnika 3 vodniki Presek

mm² Iz ( A ) In ( A ) gG Iz ( A ) In ( A ) gG 1,5 18,5 16 16,5 10 2,5 25 20 22 20 4 34 25 30 25 6 43 35 38 35

10 60 50 53 40 16 81 63 72 63 25 107 80 94 80 35 132 100 118 100 50 160 125 142 120 70 204 160 181 160 95 246 200 219 160 120 285 250 253 200

Tabela 2: Dopustna tokovna obremenitev pri različnih presekih vodnikov Za izračun preseka vodnikov v tri faznem sistemu uporabimo enačbi:

)(cos3

AU

PI =

⋅⋅=

ϕ EN (3.1)

Kjer je I tok v ( A ), U napetost v ( V ) , P moč v ( W ) ter cosφ faktor moči. cosφ

predstavlja mero, ki pove kako dobro izkoristimo razpoložljivo moč. Zmeraj želimo

delati z faktorjem moči 1. Vendar v realnem svetu je ta manjši od ena in se vrti nekje med

0,6 – 0,96 zaradi induktivnih in elektronskih bremen.

(%)cos3100

% =⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

US

Ilu

λ

ϕ EN (3.2)

Kjer je l dolžina vodnika v ( m ), λ specifična prevodnost vodikove kovine v ( Sm/mm² ),

S presek vodnika v ( mm² ) in u% procentualni padec napetosti v ( % )


________________________________________________________________________

15

W16 – 2/1: W16-2/1 je že položen vodnik, zato bom samo dokazal, da je procentualni padec

napetosti v dovoljenih merah.

%51,04002556

89,094203100cos3100%

2=

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

Vmm

Am

US

Ilu

λ

ϕ

Vrednost toka sem vzel iz podatkov v ( Tabela 2)

W16-2/2: Iz ploščice na motorju odčitamo vrednosti: In = 22A cosφ = 0.89 U = 400V Na osnovi In odčitamo v ( Tabela 2 ), da potrebujemo presek vodnika 2,5mm²

Zaradi velike pogostosti vklopov moramo računati padec napetosti glede na zagonski tok.

Zagonski tok motorja znaša:

Vrednost 1,1 vzamemo, ker imamo pred motor vezan frekvenčnik . Iz = 1,1· In = 1.1 · 22 = 24,2A

%41,14005,256

89,02,24103100cos3100%

2=

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

Vmm

Am

US

Izlu

λ

ϕ

W16- 2/3:

AV

W

U

PI 16

4003

7500

3=

⋅=

⋅=

Vidimo, da je tok iz frekvenčnika le za 1,1 krat večji od In. S tem se zmanjšajo

napetostne konice, ki obremenjujejo omrežje in večajo stroške.


________________________________________________________________________

16

3.4. Vhodi na PLC in vezava PE300 Hottinger

Slika 12: Vhodi na PLC in vezava PE300 Hottinger Pri ( sliki 12 ) so narisani vhodi na module PLC-ja. V shemi vidimo stop tipko, ki je

vezana na modul 0/1. Ob pritisku na stop tipko PLC javi hiter izklop. V vezavi imam tudi

bimetal, ki se sproži, če tok preveč naraste. Bimetal imamo vezan na modul 0/1 in to na

dva kanala. Pri tem en kanal javi da je tok narasel drugi pa izklopi.

PE 300 Hottinger je prav tako vezan na modul 0/1 in to na kanala IX.03 in XI.04, ki

imata v programu Xsoft nastavljene parametre za izklop pri 165-barov za male tlake in

220-barov za visoke tlake.


________________________________________________________________________

17

3.5. Vezava PT100 sond

Slika 13: Vezava Pt100 sond

Na ( sliki 13 ) so narisane Pt100 sonde za podhlajenost, tesnost in gretje. Ker Pt100 sonde

delujejo na principu pretvorbe temperature v upornost, jih ne moremo direktno priklopiti

na digitalni modul X 0/4 katerega predstavlja XICO-8DO. Zato se pred vsakim modulom

nahaja uporovno tokovni pretvornik FlexTemp 2301 Universal Transmitter. Na njega je

vezana Pt100 sonda z mejami delovanja med -200°C do 850°C. Pt100 sonda nato

temperaturo pretvori v upornost kot prikazuje (tabela 3), to upornost pa uporovno-tokovni

pretvornik spremeni v tok od 4…20mA, ter vrednost v toku posreduje PLC-ju. PLC

tako dobi podatke kakšno temperaturo je Pt100 sonda odčitala.

Podhlajenost pomeni, da motor ne sme začeti delovati dokler ne doseže delovne

temperature -150°C. Saj se material zaradi velikih temperaturnih razlik širi in krči in bi

lahko prišlo do poškodbe črpalke.


________________________________________________________________________

18

Tesnost zagotavlja , da v črpalko ne pride plin v tekočem stanju. Zato je nastavljen pogoj

na modulu 0/4 -50 °C.

Gretje se vklopi, če je odtipana temperatura prenizka, kar pomeni, da je iz uplinjevalnika

prišel premrzel plin. Z grelcem torej preprečimo možno poškodbo jeklenk.

Tabela 3: Pt100 odvisnost temperature od upornosti


________________________________________________________________________

19

3.6. Priklop frekvenčnika SJ300

Slika 14: Priklop frekvenčnika SJ300

Na sliki 14 je prikazana vezava frekvenčnika v sistem. Kot vidimo je pred motorjem

vezan LC filter. Motor krmili frekvenčnik njega pa moduli PLC-ja. Tako je za start

motorja in RESET sistema odgovoren modul 0/3, ki je vezan na FW kontakt za START

in kontakt 3 za RESET. Modul 0/1 je odgovoren za sprožitev alarma saj je vezan na

alarmne releje, ki javijo napako. Modul 0/2 je priklopljen na 0I in L in tako daje želeno

hitrost motorja.


________________________________________________________________________

20

Analogni Analogni Napajanje Logični Logični Alarmni Vhodi Izhodi Vhodi Izhodi Releji

Slika 15: Priključki kontrolnega vezja SJ300


________________________________________________________________________

21

Ime priključka

Opis Beležke

P24 +24V napajanje,vhodi 24VDC napajanje,100mA je največja vrednost

CM1

+24V skupno Skupno napajanje 24V; FW,TH,1-8 in FM. ( ne smemo ga ozemljiti)

PLC

Skupen za logične vhode Skupen za vhodne terminale 1-8.

CM2

Skupen za logične izhode Skupen za izhodne priključke 11-15

1,2,3,4 5,6,7,8

Programsko nastavljivi digitalni vhodi

27 VDC maks. ( uporabiti P24 ali zunanjo napetost), proti skupni sponki CM1, vhodna impedanca 4,7kΩ

FW Naprej /Ustavi 27VDC maks., 4,7kΩ 11,12,13,14,

15 Programibilni logični izhodi

50mA maks.ON tok 27VDC maks.OFF napetost

TH Termistorski vhodi Navezuje se na CM1 minimalna termistorska moč je 100mW

Ime terminala

Opis Beležke

FM PWM izhodi 0–10VDC, največji tok 1.2 mA

AM

Napetostni analogni izhodi 0-10 VDC , največji tok je 2mA

AM1

Analogni tokovni izhod 4 – 20mA, nazivna impedančna upornost 250Ω

L

Skupna sponka analognih signalov

Seštevek OI, O in H tokov

OI Analogni tokovni vhod 4 do19,6mA, 20mA nazivno O

Analogni napetostni vhod 0 do 9.6, 10 VDC nazivna, 12 VDC maks. vhodna impedanca 10kΩ

H

+10 V za analogni vhod 10 VDC nazivna, 10mA maks.

AL0

Relejski izhod, skupna sponka

Karakteristike releja: maks. uporovo breme = 250VAC, 2A:30VDC, 8A: Maks. induktivno breme: 250VAC, 0.2A, 30VDC, 0.6A Kontakti AL0-AL2 maks. uporovo breme = 250VAC, 0.2A; 30VDC, 0.2A

AL1 Relejski izhod, normalno zaprt med delovanjem

AL2 Relejski izhod, normalno odprt med delovanjem

Tabela 4: Opis oznak na SJ300 priključkih Na tabeli 4 vidimo tovarniške podatke o SJ300. Opisane so vse sponke na frekvenčniku.


________________________________________________________________________

22

Na (sliki 16) je prikazana osnovna shema za priklop, ki prikazuje napajalne napetosti

motorja za osnovno delovanje. Dodatno je prikazan način povezave zunanjih signalov za

start, delovanje motorja naprej in nazaj, ter potenciometra za nastavitev hitrosti

delovanja.

Slika 16: Osnova priključitve SJ300


________________________________________________________________________

23

3.7. Delovanje signalizacije

Slika 17: Delovanje signalizacije

Na sliki 17 so narisani releji od 1 do 4. Rele Re1 regulira sistem varnostnih ventilov. Re2

nam vklopi signalno svetilko. Svetilka pri 150 bar-ih utripa in 165-tih barih neprekinjeno

gori. Re3 sproži hupo, ki v povezavi s svetilko pri 150–barih in 190-barih odda en zvočni

signal pri 165-barih in 220-barih pa ne odda zvočnega signala.. Re4 krmili zunanji grelec.

Ker je panel v posebni omarici imamo tudi dve stop tipki, ki sta zaporedno vezani v

vezavo NC, kar pomeni da se pri pritisku na tipko tokokrog razklene.

[1] V vezavi je tudi transformator, ki pretvori napetost iz 220V na 24V. Razen tega

varuje napravo pred nenadnim povišanjem toka. Pojav je izrazit ob vklopu, saj v

transformatorju po navitjih tečejo tokovi, ki so odvisni od magnetnih polj. Noben tok se


________________________________________________________________________

24

ne more v transformatorju hipoma spremeniti, ker ne more skokovito spremeniti

magnetno polje. Vsaka skokovita sprememba magnetnega polja bi teoretično inducirala

neskončno veliko napetost. To je seveda nemogoče, zato se tok in magnetno polje v

transformatorju spreminja samo zvezno in ne more delati skokov.


________________________________________________________________________

25

4. Programska oprema

Za krmiljenje sistema potrebujemo dva programa. Prvi program je Xsoft za krmiljenje

PLC-ja. Drugi je Galileo za krmiljenje panela XVH300.

4.1.Delovanje programa Xsoft

Ko zaženemo program Xsoft izberemo v datoteki vrstico » novo « in izberemo modul, ki

ga bomo uporabljali. V našem primeru je to XC - CPU201. Nato se odločimo v katerem

jezikom POU bomo programirali PLC. Izbrali smo FBD za programiranje s funkcijskimi

bloki. Sam program se deli na tri okna. Prvo, ki se nahaja desno zgoraj je za pisanje

program v strukturiranem tekstu, drugo se nahaja desno spodaj in v njega se piše sam

program. Tretje okno se nahaja levo v programu ter se uporablja za vpogled v različne

knjižnice, nastavitve, lažji vpogled v globalne in lokalne spremenljivke. Globalne

spremenljivke so vidne tudi na panelu, medtem ko lokalne uporablja PLC za notranje

operacije. S tem ko delimo spremenljivke na globalne in lokalne dobimo večji pregled na

panelu.


________________________________________________________________________

26

4.2 Blokovna shema krmiljenja polnitve jeklenk s programom Xsoft

Slika 18: Blokovna shema polnitve krmiljenja jeklenk s programom Xsoft


________________________________________________________________________

27

Na sliki 18 je prikazano krmiljenje polnjenja jeklenk. Na začetku so prikazani pogoji,

ki morajo biti vzpostavljeni za vklop motorja. Podhlajenost mora biti -150 ºC, tesnost

črpalke nad -30 ºC, pogoji za reset motorja ne smejo biti zagotovljeni in tipka stop ne sme

biti pritisnjena. Ko so ti pogoji izpolnjeni lahko vklopimo motor in začne se polnitev 165

bar-ov s tem pa tudi vklop števca ur. Sledi vklop frekvenčnika, pojavi pa se tudi možnost

vklopa gretja. Gretje nato skozi celoten proces polnjenja avtomatsko regulira

temperaturo, kar prikazuje diagram na desni strani. Na koncu polnitve imamo na izbiro

izklop gretja, če slučajno polnilec pozabi izklopit gretje, se to samo izklopi po 30

minutah. Ko frekvenčnik deluje se vklopi kontrola hitrosti, ki preprečuje, da bi tlak

prehitro narasel, če tlak prehitro naraste pride do izklopa. Ob pravilnem naraščanju tlaka

se proces izvede do konca. Imamo tudi možnost polnjenja na 220 bar-ov. Če pritisnemo

tipko na panelu polnjenje z 220 barov, se izvede blokada varnostnega ventila 165 barov.

Signalizacija se prižge prvič pri 195 barih in nato še pri 220 barih. Na koncu polnitve se

izklopi tudi števec obratovalnih ur.


________________________________________________________________________

28

4.3. Programski del krmiljenja polnjenja jeklenk z Xsoft programom:

Pri vklopu / izklopu sistema smo za vklop motorja uporabili blok RS. Blok ima dva

vhoda ( SET in RESET1 ), ter en izhod ( M14 ). Vhod SET je spremenljivka

VKLOP_MOTORJA, RESET1 pa IZKLOP_MOTORJA. Oba vhoda sta globalni

spremenljivki. Tako jih prikažemo in uporabimo na panelu kot gumba. Za izhod ( Q1 )

uporabimo spremenljivko ( M14 ), ki je prav tako globalna spremenljivka. M14 na panelu

pokaže, da motor deluje.

Za izklop motorja smo uporabili po en blok IN in ALI. Pogoji za izklop motorja so:

PRETVORNIK_165_BAR in M16 ( blokada varnostnega ventila ) morata biti hkrati

vklopljena. IZKLOP_PANEL motor izklopimo ročno. Ta spremenljivka je prav tako

globalna in predstavlja tipko na panelu. BIMETAL_NAPAKA povzroči samodejni izklop

motorja, če pride do prevelikega toka. V osnovi deluje bimetal, tako da ob izklopu

vzpostavi stik in na panelu je signalizirana napaka. Tipka bimetal napaka se obarva rdeče.

BIMETAL negiran je NC kontakt, kar pomeni da je normalno sklenjen. Ko pride do

napake bimetal razklene, ker je vhod negiran pride signal na izhod.

Slika 19: Xsoft Vklop / Izkop motorja


________________________________________________________________________

29

IZKLOP_165 izklopi motor, ker je dosežena vrednost tlaka 165 barov. HITRI_IZKLOP

je negiran saj moremo zaradi varnosti uporabiti NC kontakt, ki je normalno sklenjen.

Predstavlja tipko, na katero lahko rokovalec pritisne. IZKLOP_220 izklopi motor, ko je

dosežen tlak 220 barov. M5 predstavlja pogoj, da se signalizacija ne vklopi pri 165 barih,

če polnimo na 220 barov. Pri PREVELIKI_HITROSTI pride do izklopa motorja, če

regulacija motorja odpove in motor začne polniti s hitrostjo večjo od predvidene. M7 -

negiran je tesnost črpalke in se vklopi, ko temperatura pade pod vrednost -50°C. M6

predstavlja podhlajenost in predstavlja pogoj -150°C, da začne motor delovati.

PRETVORNIK_220_BAR negirani izklopi, ko nam merilnik tlaka javi, da je več kot 220

barov. Zadnja spremenljivka je KONEC_POLNJENJA kar izklopi motor, ko se proces

polnjenja izvede do konca.

Funkcijo povprečenje uporabljamo zaradi nekonstantnosti analogne vhodne vrednosti. Za

glajenje sta uporabljena bloka Povprečenje in Skaliranje. Pri povprečenju sta vhodni

spremenljivki Vh_analog_vr_INT (analogna vhodna vrednost, od 4mA – 20mA) in

Stevilo_ciklov_UNIT. V povprečenju se šteje določeno število ciklov, se jih prešteje in

izračuna povprečno vrednost. Večje kot nastavimo število ciklov počasnejši bo odziv na

izhodu. Izhod Povprečenje je vezan na Skaliranje ( I1 ). V bloku Skaliranje imamo vhoda

X1 in X2. X1 ima vrednost 0 bit-ov, X2 pa 16384 bit-ov. Y1 in Y2 pa imata vrednosti

med 0 in 250 bar-ov. Torej je delovanje tega dela programa naslednje: ko se na vhodu I1

odčita povprečna vrednost vhodnega analognega signala ( 4mA – 20mA), se bo v bloku

Skaliranje pretvorila vrednost v bare in na izhodu dobimo dejanski tlak.

Slika 20: Xsoft Povprečenje


________________________________________________________________________

30

Na (sliki 21) vidimo vse analogne vhode v sistemu. Pri vseh vhodih so nastaviljene

vrednosti stevilo_ciklov_UNIT na 30. Ta vrednost se je pokazala za najbolj primerno

vrednost odčitkov pri povprečenju. Blok TLAK ima Vhodna _min_DINT nastavljeno na

0 – bitov, Vhodna_max_DINT pa 16383-bitov. Ta vrednost se pretvori v vrednost med 0

barov in 250 barov. Tako dobimo na izhodu tlak izražen v barih in ga imenujemo

ANALOGNA_2. Na izhodu nam mora javiti tudi, če pride do napake senzorja tlaka.

Bloki temperatura grelca, tesnosti in podhlajenosti delujejo podobno le vhodne vrednosti

so drugačne. Pri bloku TEMP_GRELCA je vrednost 3277 bitov enaka -200 ºC,

TEMP_TESNOSTI 16383 bitov je 50 ºC in podhlajenosti, kjer je 16383 bitov enako 50

ºC.

Slika 21: Analogni vhodi


________________________________________________________________________

31

Blok STEVEC_OBR_UR je sestavljen iz štirih vhodnih spremenljivk in dveh izhodnih.

M14 sporoča ali motor deluje z M17 pa ponovno zaženemo števec delavnih ur in štetje se

začne znova. S števcem minut lahko dobimo obratovalne ure podane v minutah. Izhod

OBRAT_URE je globalna spremenljivka zato je vidna na panelu.

Izbrali smo vrata IN, ALI in blok TP ki predstavlja časovnik. V blokovni shemi

časovnika hupe na sliki 23 imamo vhodni spremenljivki M1 in M16 negirano. Z M1 je

nastavljena meja tlaka pri 150 barih, M16 pa je uporabljen za blokado varnostnega

ventila. Ko dosežemo 150 barov pri polnitvi 165 barov je varnostni ventil odprt, in ker je

negiran generira signal na vhod vrat IN. Drugi vhod M3 je vhod za tlak 195 barov. Na

izhodu vrat ALI se pojavi logična enica vedno kadar ji vsaj na enem vhodu logična enica.

S stanjem enice se sproži 5 sekundni zvočni opozorilni signal. Pri polnitvi na 220 barov

M1 doseže vrednost 150 barov vendar se M16 zapre in ker je negiran ni signala. Zato pri

150-tih barih ni zvočnega signala. Ko signal M3 doseže vrednost 195 barov je izpolnjen

pogoj za omogočitev 5 sekundnega zvočnega opozorilnega signala.

Slika 22: Obratovanje motorja

Slika 23: Časovnik hupe


________________________________________________________________________

32

Na (sliki 24) vidimo delovanje bloka CASOVNIK_GRELO. Na vhod I1 je priključena

negirana spremenljivka M14. Le ta vklopi časovnik gretja M18, ko motor ne deluje.

Vhod EN je nastavljen tako, da se M18 ne vklopi takoj ampak po pretečenih 1800

sekundah. Na RE vhod so priključena vrata ALI, ki omogoči vklop M18, če se pritisne

tipka na panelu ali če motor deluje. ST_ dignal javi, da v tem trenutku, blok ne deluje.

Drugi del slike 24 prikazuje vklop gretja. Sestavljena je iz dveh funkcijskih blokov

set-reset ( SR ). SR_GRELO ima na vhod SET1 priključen blok SR_3 in IN vrata. SR_3

ima na SET1 in RESET vezani globalni spremenljivki, SET1 vklop in RESET izklop iz

panela. Q1 izhod je vezan skupaj z TERMOSTAT_GRELEC ter M10 na vhod vrat IN.

TERMOSTAT_GRELEC predstavlja mehanski termostat, ki se nahaja na grelcu. M10 pa

avtomatski vklop / izklop grelca pri doseženi temperaturi. Ko dosežemo, da so vsi trije

pogoji izpolnjeni se vklopi gretje. RESET se vklopi, ko je izpolnjen eden od naslednjih

pogojev na vratih ALI. Vklop časovnika gretje M18, izklop gretja iz panela,

HITRI_IZKLOP, ki je negiran saj more biti zaradi varnosti normalno sklenjen ( NC

stikalo) in, ko pritisnemo na tipko, razklenemo stikalo ter M10 kateri predstavlja vklop /

izklop grelca pri določeni temperaturi.

Slika 24: Delovanje gretja


________________________________________________________________________

33

Tretji del predstavi delovanje M10. M10 ima na vhod vezano vhodno spremenljivko M8,

ki predstavlja nastavljeno vrednost temperature za vklop grelca. M9 pa določeno vrednost

temperature za izklop grelca.

Na sliki 25 je prikazano delovanje signalne svetilke. M25 je sestavljen iz dveh TOF

funkcijskih blokov, ki izvajata utripanje svetilke. T23 generira premor za svetilko, T24 pa

impulz za svetilko. Torej signalna svetilka ne sveti 2 sekundi nato pa sveti 2 sekundi.

Drugi del slike 25 prikazuje pogoje za delovanje signalne svetilke. Prvi vhod v zadnja

ALI vrata predstavlja polnjenje na 165 barov drugi vhod pa na 220 barov. Signalna

svetilka začne utripati pri polnitvi na 165 barov, ko je dosežen tlak vrednosti 150 barov

M1, blokada varnostnega ventila M16 negirano ter M25 kateri določa utripanje. Drugi del

pri polnitvi na 165 barov vsebuje še IN vrata, kjer morejo biti doseženi trije pogoji M1,

M16 negirano in M2 ( 165 barov ). Tako svetilka še enkrat zasveti pri 165 barih in

sporoči da je konec polnjenja.

Slika 25: Signalna svetilka


________________________________________________________________________

34

Pri polnitvi na 220 barov imamo dvojna IN vrata. Pri prvih moramo izpolniti pogoja M3

(dosegli smo 195 barov) in M25, ki določa utripanje signalne svetilke, da svetilka začne

signalizirati. Pri drugih vhodih in vratih moramo za signalizacijo svetilke izpolniti pogoja

M3 in M4, ki sta aktivna pri dosegu tlaka 220 barov.

Na sliki 26 vidimo kako deluje kontrolna hitrosti. V prvem delu vidimo dva časovna

bloka T21 in T22. T22 primerja vhodno spremenljivko M21 60 sekund nato ima pavzo

10 milisekund, kar omogočimo z blokom T21. Drugi del slike prikaže analogno vrednost

katera pride in manometra »merilca tlaka« in se zapiše na vhod I1. Analogna vrednost se

zmeraj zapisuje v intervalih, ki smo jih določili s časovnimi bloki. Na izhodu DB bloka

vidimo Q1, kjer se zapiše izhodna spremenljivka M22, to je vrednost na I1. Blok

matematik nato odšteje »analogna_2 – M22«, torej odšteva staro vrednost od nove. Ta

vrednost se zapiše na izhodu »M23«. Primerjalnik začne primerjati izhodno vrednost, ki

ne sme preseči 7 barov, v nasprotnem primeru pride do izklopa. Vendar to drži samo, če

je tlak v jeklenki večji od 50 barov. Do 50 barov ne prihaja do izklopov.

Slika 26: Kontrola hitrosti


________________________________________________________________________

35

4.4. Funkcijski bloki

V poglavju 4.4 bomo opisali funkcijske bloke, ki so bili uporabljeni za programiranje

PLC-ja.

4.4.1. Funkcijski blok TP

Funkcijski blok TP je časovni sprožilec TP (IN, PT, Q, ET) kar pomeni:

IN in PT so vhodi tipa BOOL in TIME ter Q in ET so izhodi tipa BOOL in TIME.

Ko IN postane pravilen se bo čas začel odštevati v milisekundah v ET-ju dokler ne bo

dosegel vrednosti, ki je vpisana v PT-ju. Nato bo ostal konstanten.

Q je pravilen, če je pravilen IN, ter ET ni večja ali enaka PT-ju. Drugače je nepravilna.

4.4.2. Funkcijski blok TOF

Funkcijski blok TOF je izklop z zakasnitvijo.

V funkcijskem bloku TOF (IN, PT, Q, ET) so: IN in PT vhodni spremenljivki tipa BOOL

in TIME ter Q in ET izhodni spremenljivki tipa BOOL in TIME. Če je vhod IN pravilen,

potem je izhod pravilen , kar pomeni 0. Ko je stanje IN nepravilno, se bo v ET začel šteti

čas v milisekundah dokler ne doseže vrednosti enake kot na vhodu PT. Nato ostane

konstanten. Q je nepravilen, ko je IN nepravilen in je ET enak PT-ju. V nasprotnem

primeru je pravilen.

Slika 27: Funkcijski blok TP

Slika 28: Funkcijski blok TOF


________________________________________________________________________

36

4.4.3. Funkcijski blok Skaliranje

Funkcijski blok posreduje linearno povezavo med vhodno spremenljivko I1 in izhodno

spremenljivko QV. Izhodna vrednost je definirana na osnovi dveh parov koordinat: X1,

Y1 in X2, Y2. Y1 in Y2 istočasno tvorita spodnjo in zgornjo mejo izhodne vrednosti. Ko

je EN = 1 začne delovati funkcijski blok, ko je EN = 0 se zažene ponovni zagon, ki

postavi izhod QV na vrednost 0.

4.4.4. Funkcijski blok OT

Ko se vrednost na EN postavi na 1, števec poveča vrednost za 1 vsako minuto. Prikazane

so samo polne ure. Če vrednost na QV doseže vrednost postavljeno na I1 bo Q1 obdržal

vrednost tako dolgo dokler bo dejanska vrednost večja ali enaka I1. Dejanska vrednost je

shranjena dokler ni sprožen ponovni zagon RE, nato se postavi na 0. Funkcijski blok

OT01 obdrži preštete ure tudi, če izgubi napajanje.

Slika 29: Funkcijski blok skaliranje

Slika 30: Funkcijski blok OT


________________________________________________________________________

37

4.4.5. Funkcijski blok TON

Funkcijski blok TON (IN, PT, Q, ET) je časovnik z zakasnitvijo. IN in PT sta vhodni

spremenljivki tipa BOOL in TIME. Q in ET sta izhodni spremenljivki tipa BOOL in

TIME. Če je IN napačen in Q napačen se ET postavi na 0. Takoj ko IN postane

pravilen, se začne čas v ET šteti v milisekundah vse dokler ne postane vrednost enaka

PT-ju. Nato ostane konstanten. Q je pravilen, ko je IN pravilen in je ET enak PT-ju,

drugače je nepravilen.

4.4.6. Funkcijski blok RS

Funkcijski blok SET / RESET

Vhodi so SET in RESET1 izhod pa Q1 mtipa BOOL.

Slika 31: Funkcijski blok TON

Slika 32 : Funkcijski blok RS


________________________________________________________________________

38

4.4.7 Funkcijski blok DB

Funkcijski blok DB je podatkovni blok in omogoča shranjevanje vrednosti, ki se v nekem

trenutku nahaja na vhodu I1. I1 je povezan z izhodom QV, kjer se shranjujejo točke I1

na izhodu. T_ prenese vrednost na I1, če se vrednost dviguje.

4.4.8. Funkcijski blok CP

Funkcijski blok CP je primerjalnik. Primerjalnik omogoča primerjanje spremenljivk s

konstantami. Možno je primerjati ali je vrednost na I1 večja, enaka ali manjša kot

vrednost na I2.

Na izhodu imamo:

LT = ( I1 < I2 )

EQ = ( I1 = I2 )

GT = ( I1 > I2 )

Slika 33: Funkcijski blok DB

Slika 34: Funkcijski blok CP


________________________________________________________________________

39

4.4.9. Funkcijski blok AR

Funkcijski blok AR je aritmetični funkcijski blok in omogoča računske operacije. Z njim

lahko opravljamo osnovne računske funkcije kot so seštevanje, odštevanje, deljenje in

množenje. QV poda rezultat, CY javi, da samo presegli vrednost, ki jo je še mogoče

zapisati, ZE pa pove, če je rezultat enak 0.

4.4.10. Uporabljene konstante celih števil

Konstante celih števil so BYTE, WORD, DWORD, SINT, USINT, INT, UINT, DINT in

UDINT. Vsaka od teh konstant ima drugačno mejo vrednosti.

Tip Spodnja meja Zgornja meja Zasedenost pomnilnika

BYTE 0 255 8 Bit WORD 0 65535 16 Bit DWORD 0 4294967295 32 Bit SINT: -128 127 8 Bit USINT: 0 255 8 Bit INT: -32768 32767 16 Bit UINT: 0 65535 16 Bit DINT: -2147483648 2147483647 32 Bit UDINT: 0 4294967295 32 Bit

Tabela 5: Uporabljene konstante celih števil

Slika 35: Funkcijski blok AR


________________________________________________________________________

40

Vrednosti števil lahko prikažemo kot binarna, osmiška, decimalna in heksadecimalna

števila. Če celo število ni decimalno moramo pred njegovo vrednost zapisati znak, ki je

za to predviden (#). Vrednosti 10-15 za števila v heksadecimalnem zapisu zapišemo s

črkami od A-F. Implicitna pretvorba »večje« v »manjšo« spremenljivko ni dovoljena. To

pomeni da DINT spremenljivke ni mogoče preprosto uporabljati kot INT spremenljivko.

Za pretvorbo moramo uporabljati ustrezen pretvornik. Bool konstanta je logična vrednost

pravilno ( TRUE ) in nepravilno ( FALSE ) v spominu ima rezervirano 8 bitov.

Konstanto BOOL moramo prav tako spreminjati v druge vrednosti preko pretvornikov.

Na sliki 36 imamo narisane primere.

4.4.11. TIME (časovna) konstanta

Časovna konstanta se napiše kot » t « ali » T « ( » time « ali » TIME « ) in znakom za

število » # «. Temu sledi deklaracija časa, ki lahko vsebuje dni » d «, ure » h «, minute

» m «, sekunde » s «, in milisekunde » ms «. Vnos podatkov za čas morejo biti vneseni v

tem zaporedju. Največja vrednost je zmeraj prva sledijo pa ji manjše:

49d17h2m47s295ms (4194967295 ms).

Slika 36: Pretvorba Bool-a v druge vrednosti


________________________________________________________________________

41

4.5. Programska oprema Galileo

Galileo uporabljamo pri projektih, v katerih hočemo naprave, sisteme ali zgradbe

vizualno krmiliti po najlažji možni poti. Sam program Xsoft Galileo je zasnovan na

Windows-ih in ns tem prihrani ogromno časa za usposabljanje osebja, ki bo rokovalo z

njim.

4.5.1. Maska na upravljalnem XVH300 panelu

Delovanje se prične s pripravo in priključitvijo jeklenk na polnilno rampo. Nato

vklopimo glavno stikalo in razdelilec dobi napetost 400/230V. Krmilni elementi dobijo

krmilno napetost 24 VDC. Na kontrolnem manometru se pojavijo številke. Oživi tudi

XVH300 panel, ki se po pripravljalnem postopku ( traja nekaj sekund ) postavi v začetni

položaj.

4.5.2. Kreiranje mask in grafičnih elementov

Slika 37: Kreiranje nove maske


________________________________________________________________________

42

Novo masko kreiramo pod jezičkom » Masks « z desnim klikom na » Masks (standard) «

in potem na » New « ter vpišemo ime maske (Slika 37). S tem se odpre prazno okno, ki

predstavlja eno stran na panelu. Tako ustvarimo vse maske, ki jih potrebujemo za prikaz.

Za prehod med maskami vnesemo gumb » Mask Change« , ki se nahaja med grafičnimi

elementi in ga z miško raztegnemo na željeno velikost. Z dvojnim klikom na gumb se

odpre okno z lastnostmi kjer določimo način prikaza, ki je lahko grafični ali tekstovni, ter

izberemo masko, na katero želimo imeti prehod s tem gumbom (Slika 38).

4.5.3. Kreiranje barografov:

Spremenljivke lahko prikažemo tudi z barografi, kar omogoča element »Bargraph«. Tu

enako kot v prejšnjih primerih izberemo spremenljivko, ki jo želimo prikazati z

barografom ( Slika 39). Enako lahko z izbiro tipkovnice tudi vnašamo vrednost. Nato pa

Slika 38: Gumb za prehod med maskami


________________________________________________________________________

43

lahko določimo še smer, v kateri bo prikazan barograf in če želimo še prikaz skale le-to

odkljukamo glede na to na kateri strani želimo imeti skalo.

4.5.4. Grafi v časovni odvisnosti:

Panel ima tudi določene interne funkcije, ki jih lahko uporabimo z vnosom elementa

» Function key«. Na voljo imamo izbor različnih funkcij kot so: - funkcije uporabne pri

alarmih, - grafih in - časovne nastavitve.

Spremenljivke lahko prikažemo tudi v časovni odvisnosti s pomočjo grafov. V tem

primeru je potrebno graf najprej definirati. To storimo pod jezičkom » Graphs « na levi

strani zaslona, kjer najprej dodamo nov graf. Nato pod lastnostmi izberemo številko grafa

in spremenljivke, ki jih želimo prikazati (Slika 40 ). Ko je to storjeno moramo vnesti še

nastavitve pod " Options ", kjer določimo časovno območje, število odtipkov, kdaj naj se

začne prikaz. S tem smo graf definirali, sedaj pa ga je potrebno še prikazati. To storimo z

vnosom elementa » Graph « na enak način kot smo to storili pri drugih grafičnih

elementih. V lastnostih izberemo graf, ki smo ga prej definirali ( Slika 41 ). V jezičku

Slika 39: Barograf


________________________________________________________________________

44

»Graph Definitions« vidimo točke, ki smo jih prej določili za prikaz. Vsako točko

vnesemo pod krivuljo in določimo stil krivulje. Med drugimi jezički imamo potem še

možnost nastavitve mreže.

Slika 40: Definiranje grafa

Slika 41: Graf – lastnosti


________________________________________________________________________

45

4.5.5. Alarmi:

Panel ima tudi možnost prikaza in potrjevanja alarmov, opozoril in dogodkov. To lahko

naredimo z vnosom elementa » Error Window« na enak način kot pri prejšnjih elementih,

kot je prikazano na Sliki 42.

V lastnostih določimo stolpce, ki bodo prikazani (stanje, opis, čas sprožitve alarmov...).

Alarmna stran je že v osnovi nastavljena na tip spremenljivk » Error «, kar pomeni da se

bodo na strani prikazovali alarmi, ki so definirani pod tem tipom. Na začetku, ko

vnesemo spremenljivke iz simbolne datoteke ostane ta tip prazen zato moramo

spremenljivke, ki jih želimo prikazati kot alarme, opozorila ali dogodke pretvoriti v tip

Error. To je možno narediti samo pri spremenljivkah, ki so definirane kot biti in pri

spremenljivkah znotraj strukture, ki so definirane kot biti. Pretvorbo naredimo z desnim

klikom na spremenljivko ali označeno skupino spremenljivk in nato klik na » Change

data type« in klik na » to Error«. S tem se spremenljivka ali skupina spremenljivk

prenese pod tip » Error «. Spremenljivke, ki jim priredimo tip » Error « lahko enako kot

druge uporabimo na drugih grafičnih elementih. Za vsako spremenljivko tipa »Error« je

potrebno nastaviti lastnosti.

Slika 42: Alarmna stran – lastnosti


________________________________________________________________________

46

Pod jezičkom »Error Display« določimo ali hočemo imeti sporočilo kot alarm, opozorilo,

dogodek in možnost potrditve ter shranjevanje v listo zgodovine (Slika 43 ).

Pod jezičkom » Address « nato potrdimo » Polling « in pustimo » fast « ali pa določimo

čas, po katerem se bo preverjalo stanje spremenljivke. Če tega ne potrdimo se alarmi ne

bodo generirali. Pod jezičkom » Text « še vpišemo besedilo alarma, ki se bo izpisalo na

alarmni strani ob generiranju alarma. Za pomikanje po alarmni strani in potrjevanje

alarmov uporabimo že prej omenjene funkcijske tipke, kjer pod skupino internih funkcij

izberemo želeno funkcijo za alarme, Slika 44.

Slika 43: Alarmne točke – lastnosti


________________________________________________________________________

47

Slika 44: Uporaba funkcijskih tipk za alarmno stran

Slika 45: Izgled alarmne strani na panelu


________________________________________________________________________

48

Projekt prenesemo na panel tako, da kliknemo na meni »Build « in nato »Download «.

Odpre se okno, kjer moramo nastaviti še FTP pot na panel tako, da pod »FTP Path «

dodamo novo povezavo in vnesemo IP naslov, ki ga ima panel. S klikom na »Download«

se naprej program prevede nato pa se začne prenos, ki se bo izvedel samo pod pogojem,

da je na panelu vklopljen FTP server. Pred prenosom je možno nastaviti tudi določene

nastavitve, ki se izvedejo ob zagonu panela. Nastavitve je možno spreminjati pod

menujem »Config « => »CE Configuration « in jezičkom » Startup «. Onemogočimo

lahko zaznavanje pritiskov po ekranu med zagonom panela, nastavimo kateri projekt naj

se zažene ob zagonu panela v primeru, da jih imamo na panelu več, omogočimo

samodejni vklop FTP serverja in Remote Server že ob zagonu panela. Te nastavitve se

zraven projekta potem prenesejo na panel, kjer se kreira Autoexec.bat datoteka, ki se

potem generira ob vsakokratnem ponovnem zagonu panela.


________________________________________________________________________

49

4.6 Maska na panelu Moeller XVH300

Na ekranu vidimo naslednjo sliko:

Pri prvi maski imamo na razpolago gumb POLNJENJE VKLOP, s katerim začnemo

polnilni proces. Na njega moramo pritisniti dvakrat. Vendar se vse skupaj začne le, če sta

dosežena dva pogoja. Prvi je tesnost, ki more biti nad -30ºC , drugi pa podhlajenost,

katera more biti pod -150 ºC. Na maski vidimo tudi ali je grelec izklopljen, koliko tlaka je

v jeklenki v digitalni obliki in analogni obliki, obratovalne ure motorja ter s kolikšnimi

procenti deluje motor.

Slika 46: Prva maska XVH300 panela


________________________________________________________________________

50

Pri drugi maski imamo možnost preklopiti na polnjenje jeklenk do 220 barov. To storimo

tako da dva krat pritisnemo gumb 220 barov in ta začne utripati. Ob pritisku na gumb se

puščica, ki prikazuje kako polnimo jeklenko postavi na vrednost 220 barov

( slika 48). Motor se ob delovanju obarva v rdeče.

Slika 47: Druga maska XVH300 panela

Slika 48: Tretja maska XVH300 panela


________________________________________________________________________

51

Na ( sliki 49 ) imamo prikazan graf dejanskega tlaka in do kot polnimo. Imamo možnost

premikanja s smernimi tipkami in tako opazovati kaj se je dogajalo. Lahko tudi

približamo graf z + in – tipko. Skala na x osi je časovna na y osi pa tlačna. Spodaj v

levem kotu imamo tipko s katero prikličemo graf, ki prikazuje temperaturo ( Slika 50 ).

Slika 49: Graf tlaka v odvisnosti od časa

Slika 50: Graf temperature v odvisnosti od časa


________________________________________________________________________

52

Pri grafu temperature ( slika 50 ) imamo možnost enakih funkcij kot pri grafu tlaka, le da

tukaj graf prikazuje tri stvari. Beleži se temperatura grelca, tesnosti in podhalejnosti. V

desnem spodnjem kotu se nam tukaj prikaže tipka za pogled na graf tlaka.

Na sliki 51 na panelu vidimo zgodovino dogodkov. Izpisujejo se tudi napake in to z

rdečo barvo. Ob levi strani imamo tipke, s katerimi se pomikamo po dogodkih. Na vrhu

pa lahko s tipkami preidemo na grafe ( slika 49 ) in ( slika 50 ). Imamo tudi možnost

začetne strani.

Slika 51: Napake in obvestila


________________________________________________________________________

53

Na sliki 52 vidimo masko panela, s katero nastavljamo hitrost polnjenja. Kot vidimo

graf ni linearen, saj se po točki p2 zaradi večjega tlaka jeklenka bolj segreva kot pred njo.

Tako nastavimo začetno točko p1, p2 ki je nekje 150 barov, ter maksimalno vrednost 165

barov. Določiti moramo še hitrosti polnjenja H1 in H2. H1 je nekje 7 barov/ minuto, H2

je manjši. Hitrost polnitve ni zmeraj enaka saj na temperaturo tudi vpliva temperatura

okolice. Tako ima možnost nastavitve hitrosti določiti polnilec na delovnem mestu.

Slika 52: Graf nastavitev za nizkotlačno polnjenje


________________________________________________________________________

54

5. Rezultati

In (A) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (s) Pri neposrednem vklopu motorja brez frekvenčnika priključimo z motorskim

kontaktorjem priključne sponke na priključke omrežja. Tako sta velik zagonski tok in

navor najpogostejša problema, kar vidimo na sliki 53. Tok zagona lahko znaša do

osemkratne vrednost nazivnega toka. Lahko se zgodi, da mehanski sunek motor trajno

poškoduje. Dovoljen direkten vklop na nizkonapetostno omrežje 400V/230V je motorjem

moči manjših od 1,5 kW oziroma imajo zagonski tok manjši od 60A. Na sliki 54 pa je

prikazan zagon s frekvenčnikom. Zagonski tokovi so komaj kaj večji od nazivnega toka.

Vidimo tudi, da se motor počasneje zažene, vendar zaradi tega ni tokovnih konic. S tem

razbremenimo celotno omrežje in prihranimo stroške podjetju.

8x

6x

4x 2x In (A)

2x

4x

6x

8x

Slika 53: Zagonski tok brez frekvenčnika


________________________________________________________________________

55

In (A) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (s)

Pri testiranju krmilne omarice ( Slika 56 ) sem uporabil tri potenciometre od 0 – 450 Ω in

z njimi simuliral tesnost, podhaljenost in gretje. Potenciometri do bili vezani na

FlexTemp 2301 Universal Transmitter-je ta pa na PLC vhode. Z njimi smo nastavili

parametre, ki so potrebni za delovanje sistema. Namesto plinohrama smo uporabili

preizkuševalno napravo za tlak in z njo simulirali tlak v plinohramu ( Slika 55 ). Na

preizkuševalno napravo smo še priključili dva manometra, proizvajalca Hottringer PE300

za natančen prikaz tlaka in analogni manometer za varnost, ki prav tako prikazoval tlak.

Če je tlak prehitro naraščal je moral sistem izklopiti oziroma, če je polnitev prišla proti

koncu, se je morala vklopiti signalizacija ( svetilka, hupa ), frekvenčnik pa je moral

znižati obrate motorja glede na način polnjenja. Pri polnjenju 165 barov je moral znižati

obrate pri 150 barih in pri polnitvi 220 barov je znižal obrate pri 195 barih. Namesto

motorja je bil na krmilni sistem priklopljen puhalnik (priklopljen je bil 3 fazno) s

karakteristikami 50Hz, 230/400V, 1,32/0.76A, cosφ = 0,74, 2790 obratov na minuto.

Puhalnik je krmilil frekvenčnik Hitachi SJ300.

8x

6x

4x 2x In (A)

2x

4x

6x

8x

Slika 54: Zagonski tok s frekvenčnikom


________________________________________________________________________

56

Slika 55: Preizkuševalna naprava za tlak

Slika 56: Krmilna omarica pri testiranju


________________________________________________________________________

57

Lastnost, ki se bo izboljšala je tudi izboljšana kvaliteta polnjenja. Saj so prej morali

polnilci jeklenke pustiti, da se ohladijo in jih nato zopet priključiti na napravo za

polnjenje. Na slikah 57 in 58 je prikazano, kakšno je bilo dejansko stanje tlaka v

jeklenkah pri določeni temperaturi okolice. Iz slik je razvidno, da so se tlaki zelo

spreminjali tudi glede na letni čas. Z novim sistemom polnjenja jeklenk pa te probleme

zelo zmanjšamo, saj se hitrost polnjenja regulira in s tem ne pride do velikega segrevanja

plina v jeklenki. Tako so stranke bolj zadovoljne, hkrati pa se ne izgublja čas pri polnitvi

s čakanjem da se plin ohladi in dopolni.

-20

-10

0

10

20

30

40

129

130

130

131

132

133

133

134

135

135

136

137

138

138

139

140

141

141

142

143

143

144

145

146

146

147

148

149

149

150

151

152

152

153

154

154

155

156

157

157

158

159

160

160

161

162

162

163

165

165

Tlak ( bar )

Tem

pera

tura

oko

lice (

ºC

)

Slika 57: Tlak v jeklenkah z polne jeklenke polnjene na 165 barov pri različnih temperaturah okolice


________________________________________________________________________

58

-20

-10

0

10

20

30

40

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

tlak ( bar )

Te

mp

era

tura

ok

oli

ce

( º

C )

Slika 58: Tlak v jeklenkah z polne jeklenke polnjene na 220 barov pri različnih temperaturah okolice


________________________________________________________________________

59

6. Sklep

Pri polnitvi se jeklenke polnijo iz večjih posod, ki se imenujejo plinohrami. Za polnitev

potrebujemo posebne črpalke, ki delujejo pri nizkih temperaturah -150ºC saj je plin zelo

hladen in tako tudi potencialno nevaren za polnilce. Tehnologija se na področju

krmiljenja in računalništva eksponentno izboljšuje. Veča se procesorska moč elektronske

komponente pa manjšajo. Zato se spremembe dogajajo tudi v krmilni tehniki., kar je pred

10 leti ali manj bil vrhunec tehnologije in varnosti danes ne zadostuje več. Uporabimo

lahko različne nastavitve, pri tem pa je spremljanje polnenja jeklenk dosti bolj pregledno.

Na primer: v našem projektu imamo panel XVH300, ki je občutljiv na dotik. Pojavljajo

se novi predpisi in standardi, ki jih je potrebno izpolnjevat. Podjetja morajo vlagati v

napredek in varnost, če hočejo biti konkurenčna. Zato smo skupno z mentorjem razvili

sistem za polnitev jeklenk, ki je dosti varnejši od obstoječega.

Polnilni sistem je zgrajen z frekvenčnikom Hitachi SJ300, PLC moduli in z

panelom občutljivim na dotik. Projekt smo začeli realizirati s predpostavko, da lahko

frekvenčnik krmili sistem polnjenja in tako skrbi za varnost in učinkovitejše polnjenje

jeklenk, konkretno v našem primeru jeklenk s kisikom. Najprej smo morali izbrati

pravilne elemente in preseke vodnikov. To smo storili s pomočjo navodil proizvajalcev in

standardov, ki so predpisani za varnost. Nato je sledilo risanje načrtov v programu Caddy

SEE Electrical. Tako smo dobili načrt in začela se je gradnja krmilne omarice. Krmilna

omarica pa brez programa, ki krmilil polnjenje jeklenk ne bi delovala. Zato smo napisali

program za PLC v easy Soft CoDeSys programu. Lastnosti, ki jih vsebuje program so

varnost, alarmna signalizacija, povezava in krmiljenje frekvenčnika in z njim motorja,

glede na tlak. easy Soft CoDeSys je tudi v povezavi s programom Galieo, ki je nameščen

na panelu občutljivim na dotik., povezava je vzpostavljena z Ethernet vmesnikom.

Ethernet se uporablja predvsem zaradi nizke cene, razširjenosti, ter velikega števila

konkurenčnih podjetij, ki vplivajo, da je izredno cenovno privlačen. Ima različne

možnosti realizacije mreže na fizičnem nivoju kot je uporaba obstoječe poslovne mrežne

infrastrukture ali možnost ločene mreže, možnost uporabe interneta, enaka arhitektura za

vse nivoje povezovanja (I/O nivo, krmilni nivo, nadzorni nivo). Hitrosti, 10, 100 in v

zadnjem času 1000 mega bitna hitrost so hitrosti, ki jih ne omogoča nobeno drugo


________________________________________________________________________

60

industrijsko vodilo. Široka dostopnost opreme kot so mrežni delilniki (hub), stikala

(switch), kabli, usmerjevalniki (router) je enostavno dostopna in dosegljiva od različnih

dobaviteljev ter dobro poznavanje tehnologije s strani uporabnikov. Na panelu je

nameščen operacijski sistem Windows, na katerem teče program Galieo, ki skrbi za

vizualni del krmiljenja. Z njim ima polnilec dostop do vseh potrebnih tipk za polnjenje in

nazor, serviser pa vpogled v dogodke in zgodovino sistema. Na koncu smo krmilno

omarico ločili na dva dela, krmilni del s PLC-jem je v večji omarici, v manjši pa panel za

upravljanje polnitve jeklenk. Dobre strani tega sistema so manjše tokovne konice, saj

zaradi frekvenčnika konic praktično ni, s tem se znižajo stroški porabe električne energije

za podjetje. Tudi začetnih sunkov ob vklopu motorja ni, kar pomeni manjše obremenitve

za material. Tako niso potrebni pogosti redni servisi in s tem povezanimi stroški, prav

tako pa se podaljša življenjska doba celotnega sistema. Dobrodošla možnost je tudi

vpogled v zgodovino dogajanja in lažjo odpravo napak, saj vidimo kaj je bilo narobe.

Glavna dobra lastnost pa je varnost, ki je zagotovljena s krmiljenjem obratov motorja. Saj

PLC javlja frekvenčniku kdaj mora znižati obrate in tako ne prihaja do prekomernega

segrevanja plina. Zaradi tega ne prihaja do raztezanja plina. Pridobimo tudi na kakovosti

polnitve saj so jeklenke zmeraj 100% polne in se ne zgodi, da se po končani polnitvi plin

ohladi in skrči.

Ta sistem je nov na področju polnitve jeklenk s plini. Zato se bo čez čas ugotovilo

s pomočjo izkušenj polnilcev, če je potrebno kaj izboljšati ali nadgraditi. Verjetno bo

potrebno opraviti prilagoditev sistema pri polnjenju drugačnih plino


________________________________________________________________________

61

7. Literatura:

[1] Damjan Miljavec, Peter Jereb, Električni Stroji – Temeljna znanja Samozaložba 1.izdaja, Ljubljana 2005 [2] Ivan Ravnikar, Električne inštalacije, Tehniška založba Slovenije 1997 [3] Peter Roersch, XIOC Signal Modules, Moeller GmbH 53105 Bonn, 8 izdaja 2005 [4] Peter Roersch, Modular PLC XC-CPU201…(-XV), Moeller GmbH 53105 Bonn, 8 izdaja 2005 [5] Hitachi SJ 300 Povezava: http://www.hitachi.us/Apps/hitachicom/content.jsp?page=Inverters/ACVariableSpeedDrives/ProductDetails/SJ300%20Series.html&level=2&section=Inverters&parent=ACVariableSpeedDrives&nav=left&path=jsp/hitachi/forbus/powerequipmentsystems/&nId=iD [6] Moeller XVH300 Povezava: http://www.ellux.ru/pdf/NK2720-1151GB-online.pdf http://www.klocknermoeller.com/automation/pdf/289181_BL2700-8848GB_HMI_Touch_Panel.pdf [7] FlexTemp 2301 Universal Transmitter Povezava: http://www.baumerprocess.com/download/manuals/FlexTemp_2301-8900_UK.pdf [8] Kontaktor KNL30 Povezava: http://www.iskra-mis.si/katalog/20071212152965/2008012312180499/2008012312163490/ [9] PE 300 Povezava: http://www.disensors.com/HTML/pdf/PE300.pdf [10] Pt 100 sonda Povezava: www.lae-electronic.com/.../nomeFile=070124131830_Pt100.pdf [11] Transformator GW4-050-BA Povezava: ftp://ftp.moeller.net/DOCUMENTATION/AWA_INSTRUCTIONS/16110303.pdf


________________________________________________________________________

62

[12] mag. Janez Žmuc, Ethernet v sistemih avtomatizacije, METRONIK d.o.o. , AIG 03 Povezava: http://das.uni-mb.si/Konferenca2003/Zbornik/pa1_4_Janez_Zmuc_METRONIK_e.pdf


________________________________________________________________________

63

8. Priloge: Seznam prilog: A. Naslov B. Kratek življenjepis C. Izjava K diplomski nalogi je priložena še zgoščenka, na kateri je elektronska oblika te diplomske naloge v DOC formatu.


________________________________________________________________________

64

A. Naslov Goran Stošić Ul. Janka Mlakarja 7 2000 Maribor E-mail: [email protected]


________________________________________________________________________

65

B. Kratek življenjepis Rojen: 10.9.1980 Maribor Šolanje: 1987-1995 Osnovna šola Janka Padežnika Maribor 1996-1999 Srednja elektro - računalniška šola (energetika)


________________________________________________________________________

66

C. Izjava Spodaj podpisan Goran Stošić izjavljam, da sem diplomsko nalogo izdelal in uredil sam. Zavedam se tudi morebitnih posledic v primeru kršitve te izjave.

diplomska naloga visokošolskega študijskega programa ... · osnovne trditve na katerih bom gradil...

Documents