1

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Τοµέας Ηλεκτρικής Ισχύος Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου, 157 73 Αθήνα Αναπλ. Καθηγητής : Γ. Κορρές

ΚΕΝΤΡΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

8ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΞΑΜΗΝΙΑΙΟ ΘΕΜΑ 1

Σύστηµα Πλήρωσης Μπουκαλιών

Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται ένα σύστηµα πλήρωσης µπουκαλιών µε κάποιο υγρό.

2

Οι αισθητήρες (sensors) και οι ενεργοποιητές (actuators) που απαρτίζουν την εγκατάσταση καθώς και η επιθυµητή λειτουργία του αυτοµατισµού περιγράφονται παρακάτω. Η είσοδος Ι124.0 (πιεστικός διακόπτης / button START – επαφή ΝΟ) ενεργοποιεί την εγκατάσταση και η είσοδος Ι124.1 (button STOP – επαφή ΝC) την απενεργοποιεί. Όταν η εγκατάσταση είναι ενεργοποιηµένη ανάβει η ενδεικτική λυχνία Q124.5.

Η επιλογή της αυτόµατης ή χειροκίνητης λειτουργίας γίνεται µε τη βοήθεια ενός διακόπτη 2 θέσεων στην είσοδο Ι124.2, ως εξής:

• Όταν Ι124.2="0" επιλέγεται η χειροκίνητη λειτουργία και ανάβει η ενδεικτική λυχνία AUTO LED (ενεργοποιείται η έξοδος Q124.4).

• Όταν Ι124.2="1" επιλέγεται η αυτόµατη λειτουργία και ανάβει η ενδεικτική λυχνία MANUAL LED (ενεργοποιείται η έξοδος Q124.3).

Ο επιλεγµένος τρόπος λειτουργίας (αυτόµατoς ή χειροκίνητoς) γίνεται δεκτός από το σύστηµα όταν πατηθεί το button επιβεβαίωσης στην είσοδο Ι124.3 (επαφή ΝΟ). Οταν η έξοδος Q124.0="1", τότε ενεργοποιείται το ρελέ ισχύος για τη δεξιόστροφη λειτουργία (FORWARD RELAY) του κινητήρα (η µεταφορική ταινία κινείται προς τα εµπρός) ενώ όταν η έξοδος Q124.1="1", τότε ενεργοποιείται το ρελέ ισχύος (BACKWARD RELAY) για την αριστερόστροφη λειτουργία του κινητήρα (η µεταφορική ταινία κινείται προς τα πίσω), όπως φαίνεται στο Σχ. 1. Πρέπει να προβλεφθεί λογική "µανδάλωσης" µεταξύ των εξόδων Q124.0 και Q124.1 ώστε να µη µπορούν να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα.

Κατά τη χειροκίνητη λειτουργία της διάταξης, η µεταφορική ταινία µπορεί να κινείται προς τα εµπρός µε το πάτηµα του διακόπτη Ι124.4 ή προς τα πίσω µε το πάτηµα του διακόπτη Ι124.5. Όταν ο αισθητήρας (φωτοκύτταρο) Ι124.7 (επαφή ΝΟ) αναγνωρίσει µπουκάλι, η µεταφορική ταινία πρέπει να σταµατήσει, ακόµα και αν είναι ενεργοποιηµένο το button Ι124.4 ή Ι124.5. Η µεταφορική ταινία πρέπει να ξεκινήσει και πάλι όταν το µπουκάλι γεµίσει µε το υγρό και είναι ενεργοποιηµένος ο διακόπτης Ι124.4 ή Ι124.5.

Κατά την αυτόµατη λειτουργία της διάταξης, ο κινητήρας της µεταφορικής ταινίας κινείται δεξιόστροφα και παραµένει σε λειτουργία έως ότου πατηθεί το button STOP ή ο αισθητήρας Ι124.7 αναγνωρίσει µπουκάλι. Όταν γεµίσει το µπουκάλι, η µεταφορική ταινία πρέπει αυτόµατα να ξεκινήσει και να συνεχίσει έως ότου αναγνωριστεί ξανά κάποιο µπουκάλι ή πατηθεί το button STOP.

Όταν το σύστηµα ανιχνεύσει µπουκάλι στο σηµείο πλήρωσης (Ι124.7="1") ξεκινά η διαδικασία πλήρωσης. Αυτό γίνεται ενεργοποιώντας την έξοδο Q124.2, η οποία ενεργοποιεί µε τη σειρά της τη βαλβίδα που ανοίγει και γεµίζει το µπουκάλι µε το υγρό. Ο έλεγχος της στάθµης του µπουκαλιού γίνεται µε τη βοήθεια αισθητήρα ακτινών-Χ (X-RAYS), 0-10 V. Όταν το µπουκάλι είναι άδειο, ο αισθητήρας ακτινών-Χ παράγει στην έξοδο του τάση 0 V. Όταν το µπουκάλι είναι γεµάτo, ο αισθητήρας ακτινών-Χ παράγει στην έξοδο του τάση 10 V. Σε κάθε ενδιάµεση κατάσταση της στάθµης του µπουκαλιού, ο αισθητήρας ακτινών-Χ παράγει στην έξοδό του σήµα από 0 έως 10 V. Κατά τη διαδικασία πλήρωσης, όταν το σήµα στην έξοδο του αισθητήρα ακτινών-Χ γίνει 10 V, γεγονός που υποδεικνύει στο σύστηµα ότι το µπουκάλι γέµισε, η µεταφορική ταινία είτε ξεκινάει αυτόµατα, αν έχουµε επιλέξει την αυτόµατη λειτουργία, είτε µπορεί να τεθεί σε κίνηση µε τα buttons Ι124.4 ή Ι124.5, κατά τη χειροκίνητη λειτουργία. Τέλος, τα δύο άκρα της ταινίας είναι εφοδιασµένα µε δύο αισθητήρες (φωτοκύτταρα) για την καταγραφή των άδειων και των γεµάτων µπουκαλιών: ο Ι124.6 (επαφή ΝΟ) καταγράφει τα άδεια µπουκάλια ενώ ο Ι125.0 (επαφή ΝΟ) τα γεµάτα.

Να γραφεί πρόγραµµα σε STEP7 (LAD ή FBD και STL), κατάλληλο για χρήση στον εργαστηριακό προσοµοιωτή (Σχ. 3), το οποίο θα υλοποιεί την παραπάνω λογική αυτοµατισµού και θα υπολογίζει, ανά πάσα στιγµή, τον αριθµό των γεµάτων, των άδειων, καθώς και των µπουκαλιών τα οποία για διάφορους λόγους δε φτάνουν ποτέ στο τέλος της µεταφορικής ταινίας. Για τις ψηφιακές και αναλογικές εισόδους και τις ψηφιακές εξόδους της εφαρµογής, να χρησιµοποιηθεί η συµβολική ονοµασία της διάταξης PLC του Σχ. 2.

3

K1 right

R S T

Γενική 3φασφάλεια.

K1 left

Motor

Θερµικό

FORWARD RELAYBACKWARD RELAY

Σχήµα 1. Κύκλωµα ισχύος κινητήρα µεταφορικής ταινίας

4

PLC

ΕΙΣΟ∆ΟΙ

ΕΞΟ∆ΟΙ

ΤροφοδοτικόPLC

(-) (+)

(-) (+)

STA

RT

STO

P

AU

TO-M

AN

UA

L

AU

TO-M

AN

UA

LC

ON

FIR

MA

TIO

N

MA

NU

AL-

FOR

WAR

D

MA

NU

AL-

BA

CK

WA

RD

PH

OTO

CEL

L 1

PH

OTO

CEL

L 2

PH

OTO

CE

LL 3

I124.0 I124.1 I124.2 I124.3 I124.4 I124.5 I124.6 I124.7 I125.0 V I CPIW256

X-RAYS

(+)(-)

FOR

WA

RD

RE

LAY

BA

CK

WA

RD

RE

LAY

INS

TALL

ATI

ON

AC

TIV

ATE

D L

ED

AU

TO L

ED

MA

NU

AL

LED

VA

LVE

Q124.0Q124.1 Q124.2Q124.3 Q124.4 Q124.5

Σχήµα 2. ∆ιάταξη του PLC (Σύνδεση ψηφιακών / αναλογικών εισόδων και ψηφιακών εξόδων

και αντίστοιχη συµβολική τους ονοµασία)

5

VV

PS 307 2A

DC24V

VOLTAGESELECTOR

ON

OFF

CPU 312 CSIEMENS

SF

BAF

DC5V

FRCERUN

STOP

RUN-P

RUN

STOP

MRES

DI10/DO8 AI8

I124.0 I124.1 I124.2 I124.3 I124.4

I124.5 I124.6 I124.7 I125.0 I125.1

A B

PIW256 PIW258 PIW260 PIW262

PIW264 PIW266 PIW268 PIW270

Q124.0 Q124.1 Q124.3 Q124.4 Q124.5Q124.2

STA

RT

STO

P

AU

TO-M

AN

UA

L

AU

TO-M

AN

UA

LC

ON

FIR

MA

TIO

N

MA

NU

AL-

FOR

WA

RD

MA

NU

AL-

BA

CK

WA

RD

PHO

TOC

ELL

1

PHO

TOC

ELL

2

PHO

TOC

ELL

3

X-RAYS

FOR

WA

RD

REL

AY

BA

CK

WA

RD

REL

AY

VALV

E

AU

TO L

ED

MA

NU

AL

LED

INST

ALL

ATI

ON

AC

TIVA

TED

LED

Σχήµα 3. ∆ιάταξη του προσοµοιωτή PLC