Ελεγχος κινητηρα απο δυο σημεια

Ο έλεγχος αυτός βρίσκει συχνά εφαρμογή στην βιομηχανία, σε περιπτώσεις όπου απαιτείται η εκκίνηση ή η διακοπή της λειτουργίας ενός κινητήρα από δύο ή περισσότερα σημεία. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η λειτουργία ενός ταινιόδρομου πολλών μέτρων, ο οποίος μεταφέρει προϊόντα μεταξύ δύο γραμμών παραγωγής, ή εμπορεύματα μεταξύ της αποθήκης και του σημείου φόρτωσης.

imantas

Εικόνα 1

Όπως βλέπουμε στην εικόνα 1, στα άκρα του ταινιόδρομου υπάρχουν δύο χειριστήρια για τον έλεγχο της λειτουργίας του κινητήρα, ο οποίος κινεί τον ταινιόδρομο.

Στην εικόνα 2 απεικονίζεται το κύκλωμα ισχύος που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μία τέτοια εφαρμογή.

Περιγραφή σχεδίου κυκλώματος ισχύος

Οι τρεις φάσεις της παροχής (R, S, Τ) διέρχονται από τον τριπολικό γενικό διακόπτη κυκλώματος (S0).

Ο διακόπτης αυτός θα πρέπει να ασφαλίζει το κύκλωμα ισχύος από:

  1. ρεύματα βραχυκυκλώματος,
  2. ρεύματα υπερφόρτισης,

Στην συγκεκριμένη εφαρμογή, απαιτείται  τριπολικός αυτόματος διακόπτης, το ονομαστικό ρεύμα του οποίου εξαρτάται από την ισχύς του ηλεκτρικού κινητήρα.

Στην συνέχεια, οι τρεις φάσεις R, S, T, οδηγούνται στο ρελέ ισχύος (R1). Το ρεύμα που θα πρέπει να αντέχουν οι επαφές του R1 εξαρτάται και πάλι από την ισχύς του κινητήρα του ταινιόδρομου.(Ο έλεγχος  αυτού του ρελέ παρουσιάζεται στην περιγραφή του σχεδίου του βοηθητικού κυκλώματος).

Όταν το ρελέ R1 ενεργοποιηθεί μέσω των ακροδεκτών του (Α1, Α2) τροφοδοτεί τον κινητήρα με ηλεκτρικό ρεύμα, μέσω του ρελέ θερμικής προστασίας.

Με το ρελέ αυτό ρυθμίζουμε την ένταση του ρεύματος στην οποία επιθυμούμε να διακοπεί η λειτουργία του κινητήρα όταν αυτός υπερφορτισθεί.

Το θερμικό διαθέτει 2 επαφές: Μία NC που συμβολίζεται με τους αριθμούς 95-96 και μία ΝΟ που συμβολίζεται με τους αριθμούς 97-98.

Αυτό που θα πρέπει να σημειωθεί εδώ είναι το εξής. Το ρελέ θερμικής προστασίας δεν διακόπτει την γαλβανική σύνδεση μεταξύ του κινητήρα και του ρελέ ισχύος R1 (δεν ανοίγει το κύκλωμα). Όταν «αντιληφθεί» ότι υπάρχει υπερφόρτιση στο κύκλωμα, οι δύο επαφές του  αλλάζουν κατάσταση. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι η επαφή 95-96 ανοίγει και η επαφή 97-98 κλείνει. Έτσι, όπως θα δούμε στο κύκλωμα ελέγχου, λαμβάνουμε υπόψη αυτή την αλλαγή της κατάστασης των επαφών του θερμικού και διακόπτουμε την τροφοδοσία του κινητήρα, θέτοντας εκτός λειτουργίας το ρελέ R1.

main circuit

Εικόνα 2

Περιγραφή σχεδίου βοηθητικού κυκλώματος

aux circuit

Εικόνα 3

Στην εικόνα 3 παρουσιάζεται το σχέδιο του βοηθητικού κυκλώματος. Σε αυτήν την εφαρμογή χρησιμοποιούμε το κύκλωμα των 230V AC για τη λειτουργία του βοηθητικού κυκλώματος. Σε περίπτωση που η εφαρμογή απαιτούσε χαμηλότερη στάθμη τάσης στο βοηθητικό κύκλωμα, θα μπορούσαμε με έναν κατάλληλο μετασχηματιστή υποβιβασμού, να πάρουμε την επιθυμητή τάση. Τότε, θα έπρεπε ασφαλώς να επιλέξουμε ρελέ με αντίστοιχες απαιτήσεις στο πηνίο διέγερσης.

Όπως παρατηρούμε στο πάνω μέρος του σχεδίου, παίρνουμε την φάση  R και την ασφαλίζουμε μέσω της ασφάλειας F2. Σε σειρά με την F2 συνδέεται η κλειστή επαφή 95-96 του θερμικού (F1), έτσι ώστε σε περίπτωση που προκληθεί κάποια υπερφόρτιση, το ρελέ R1 θα βγει απευθείας εκτός κυκλώματος. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα την διακοπή της λειτουργίας του κινητήρα.

Σύμβολο

Στοιχείο του κυκλώματος

F2

Ασφάλεια

F1

Επαφή NC του θερμικού

S1

Stop του χειριστηρίου 1

S2

Stop του χειριστηρίου 2

S3

Start του χειριστηρίου 1

S4

Start του χειριστηρίου 2

R1

Ρελέ ισχύος

R1 13-14

Βοηθητική επαφή του ρελέ ισχύος

Πίνακας 1

Σε σειρά με την επαφή 95-96 συνδέονται τα δύο Stop (S1 και S2) των χειριστηρίων. Όποιο από τα δύο Stop ενεργοποιηθεί, θα ανοίξει το κύκλωμα οπότε και πάλι θα διακοπεί η λειτουργία του κινητήρα.

Στην συνέχεια, βλέπουμε τα μπουτόν S3 και S4. Αυτά τα μπουτόν είναι τα δύο Start των χειριστηρίων και συνδέονται παράλληλα. Όποιο από τα δύο μπουτόν πατηθεί, θα θέσει σε κατάσταση ON το ρελέ R1, το οποίο θα κάνει αυτοσυγκράτηση μέσω της βοηθητικής επαφής R1.

Το ρελέ R1 θα διαρρέεται συνεχώς από ρεύμα –μέσω της κλειστής επαφής 95-96, της κλειστής επαφής του S1,  της κλειστής επαφής του S2 και της βοηθητικής του επαφής 13-14- μέχρι να πατηθεί ένα από τα δύο Stop (S1 ή S2).

Επιλογή του κατάλληλου PLC

Η επιλογή του κατάλληλου PLC που θα χρησιμοποιήσουμε στην εφαρμογή αυτή, εξαρτάται από τους παρακάτω βασικούς παράγοντες:

  1. Πλήθος ψηφιακών εισόδων,
  2. Πλήθος ψηφιακών εξόδων,
  3. Επιθυμητή γλώσσα προγραμματισμού του PLC (Ladder, Function Block Diagram, Instruction List),

Προκειμένου να υλοποιηθεί αυτός ο απλός αυτοματισμός με PLC, θα πρέπει να εξετάσουμε τις εισόδους και τις εξόδους του κυκλώματος. Με τον τρόπο αυτό, θα καταλήξουμε με ασφάλεια στην επιλογή του κατάλληλου PLC, το οποίο θα διαθέτει το πλήθος και τον τύπο των επιθυμητών Ι/Ο.

Όπως παρουσιάζεται στον πίνακα 2, θα χρειαστούμε 5 ψηφιακές εισόδους και 1 ψηφιακή έξοδο.

Είσοδοι του PLC

Στοιχείο του κυκλώματος

Έξοδος του PLC

Στοιχείο του κυκλώματος

I1

Stop του χειριστηρίου 1

R1

Ρελέ του κινητήρα

I2

Stop του χειριστηρίου 2

I3

Start του χειριστηρίου 1

I4

Start του χειριστηρίου 2

I5

NC επαφή του θερμικού

Πίνακας 2

Προγραμματισμός PLC με Ladder

ladder

Εικόνα 4

Στην εικόνα 4 παρουσιάζεται το διάγραμμα Ladder, το οποίο με κατάλληλες τροποποιήσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τύπους PLC.

Στις εισόδους Ι3 και Ι4 του PLC θα συνδέσουμε τις επαφές των μπουτόν Start 1 και Start 2. Στις επαφές Ι1 και Ι2 θα συνδέσουμε τις επαφές των μπουτόν Stop 1 και Stop 2, ενώ τέλος στην είσοδο Ι5 θα συνδέσουμε την NC επαφή του θερμικού.

Παρατήρηση: Οι επαφές των μπουτόν Stop είναι συνήθως επαφές NC. Για το λόγο αυτό, στο διάγραμμα Ladder, βάζουμε NO στα I1 και Ι2. Αν θέλουμε να έχουμε NC επαφές στο διάγραμμα Ladder, τότε θα πρέπει τα μπουτόν Stop των χειριστηρίων να έχουν συνδεθεί σε ΝΟ επαφές.

Ο λόγος είναι ο εξής: Έστω ότι έχουμε συνδέσει το μπουτόν Stop του χειριστηρίου σε επαφή NC. Αυτός σημαίνει ότι το ρεύμα διαρρέει την επαφή αυτή και φτάνει μέχρι την είσοδο Ι1 του PLC, την οποία ενεργοποιεί (της αλλάζει κατάσταση). Αν εμείς έχουμε χρησιμοποιήσει ΝΟ επαφή στο Ladder για την Ι1, αυτή θα αλλάξει κατάσταση και θα παραμένει κλειστή όσο το μπουτόν βρίσκεται σε ηρεμία. Μόλις το μπουτόν πατηθεί ώστε να διακοπεί η λειτουργία του κυκλώματος, η είσοδος Ι1 του PLC θα απενεργοποιηθεί και θα ανοίξει. Με τον τρόπο αυτό θα διακόψει τη λειτουργία του ρελέ R1.

Παρατήρηση: Στην είσοδο Ι5 του PLC έχουμε συνδέσει την επαφή NC του θερμικού. (Για αυτό το λόγο βλέπουμε την Ι5 να είναι NO). Αν θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε την NO επαφή του θερμικού, θα έπρεπε να επιλέξουμε NC επαφή για την Ι5.

Προγραμματισμός PLC με FBD

Στην εικόνα 5 παρουσιάζεται το πρόγραμμα του PLC σε Function Block Diagram. Για την υλοποίηση αυτού του προγράμματος είναι απαραίτητη η κατάστρωση της λογικής εξίσωσης:

R1 = I1 * I2 *I5 * (I3 + I4+ R1)

fbd

Εικόνα 5

Σε περίπτωση που θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε την ανοιχτή επαφή του θερμικού, η λογική εξίσωση θα άλλαζε ως εξής:

R1 = I1 * I2 *!I5 * (I3 + I4+ R1)

 

fbd1

 Εικόνα 6

Προγραμματισμός PLC με Instruction List

 Ο πιο εύκολος τρόπος για να συντάξουμε το πρόγραμμα του PLC με Instruction List είναι να συμβουλευτούμε το Function Block Diagram.

 Χρησιμοποιώντας την κλειστή επαφή του θερμικού:

L          I3

O          I4

O          R1

A          I1

A          I2

A          I5

=          R1

Χρησιμοποιώντας την ανοιχτή επαφή του θερμικού:

L          I3

O          I4

O          R1

A          I1

A          I2

AN        I5

=          R1

Συντάκτης:
Γιάννης Σοφιανίδης
Μηχανικός Αυτοματισμού Τ.Ε.

References: Giannis Sofianidis (2012), Automation Engineer, for the sofianidis.eu

Advertisements