نمایندگی زیمنس : اجرای یک پروژه صنعتی از صفر تا صد
نمایندگی زیمنس در این مقاله به ارائه یک نمونه پروژه صنعتی می پردازد و در آن، نحوه برنامه ریزی PLC S7-1200 در محیط نرم افزار TIA توضیح میدهد. لازم به ذکر است در صورتی که کاربران با PLCهای S7-1200 و نیز نرم افزار TIA آشنایی چندانی ندارند، برای آشنایی با انواع پی ال سی ها PLC S7400، PLC S7300، PLC S71200، PLC S71500 در نمایندگی زیمنس در تهران به کلیک نمایید.
طرح پروژه و ارائه منطق کنترل :
در یک پروسه صنعتی از سیستمی به صورت نشان داده شده در شکل ۱-۱، به منظور پخت شمش های فولادی استفاده می شود. در این سیستم توسط یک نوار نقاله، شمش های خام وارد کوره شده و پس از آنکه در شرایط دمایی خاصی قرار گرفتند، توسط نوار نقاله دیگری به بیرون از کوره منتقل می شوند. در این سیستم، به منظور تنظیم دمای درون کوره، از یک مشعل گازی و یک ترموکوپل استفاده می شود. لازم است برنامه کنترل، با توجه به شرایط بیان شده در بندهای (الف) و (ب) پیاده سازی شود.
الف) کنترل فرآیند ورود و خروج قطعات به کوره
منطق کنترل در پروژه سیستم کوره صنعتی :
- با فعال شدن شستی استارت (Conveyor Start) ابتدا موتور نوار نقاله دوم (M2) روشن شده و پس از ۴ ثانیه موتور نوار نقاله اول (M1) نیز روشن شود.
- سنسور اول (Sensor-1) شمش های ورودی به کوره را تشخیص داده و سنسور دوم (Sensor-2) شمش های خروجی از کوره را تشخیص می دهد. لازم است که تعداد شمش های ورودی به کوره، شمش های خروجی از کوره و شمش های درون کوره به طور جداگانه محاسبه و در متغیرهای حافظه قرار داده شوند.
- در صورتی که تعداد شمش های درون کوره به ۸ عدد برسد، لامپ آلارم Furnace-Full-Alarm روشن شود.
- در صورتی که تعداد شمش های درون کوره به ۱۰ عدد برسد، موتور M1 خاموش شده و در صورتی که تعداد شمش ها به عدد ۶ کاهش یابد، موتور M1 مجدداً روشن شود.
- در صورتی که شستی استپ (Conveyor Stop) فعال شود، موتور M1 خاموش شده ولی موتور M2 همچنان به کار خود ادامه دهد. هنگامی که تعداد شمش های درون کوره برابر صفر شد، پس از ۱۰ ثانیه موتور M2 نیز خاموش شود.
ب) کنترل دمای کوره
به منظور کنترل دمای کوره از یک مشعل، با ساختار نشان داده شده در شکل ۱-۲ استفاده می شود.
سیستم فوق، یک سیستم مشعل صنعتی واقعی است که در بسیاری از فرآیندهای گرمایشی از آن استفاده می شود. مکانیزم کلی عملکرد مشعل بدین صورت است که هوا و گاز وارد مشعل شده و سپس عمل جرقه به کمک جرقه زن (Igniter) انجام می شود؛ در این صورت شعله (Flame) ایجاد شده و مشعل روشن می‌شود. همچنین، به منظور اطمینان از روشن شدن مشعل، از یک سنسور تشخیص شعله (Flame Detector) استفاده شده است. در ادامه، هر یک از اجزای این مشعل را به طور کامل تر مورد بررسی قرار می دهیم.
Blower: از این تجهیز به منظور تامین هوای لازم جهت روشن شدن مشعل استفاده می شود. لازم است در شروع کار سیستم، در ابتدا Blower روشن شده و سپس فرمان روشن شدن مشعل صادر شود.
Inlet Air: مسیر هوای ورودی به مشعل بوده و از آن، یک انشعاب نیز برای تشکیل شعله ابتدایی گرفته شده است. مسیر انشعاب، در شکل ۱-۲ با عنوان Inlet Air For Ignite نشان داده شده و قطر لوله مسیر آن، نسبت به مسیر اصلی کمتر می باشد.
Air Valve: شیر برقی مسیر هوا بوده و دارای دو حالت عملکرد قطع و وصل است. فرض بر آن است که این شیر برقی با سیگنال ۲۴V DC/0.5 A کار می کند و وظیفه آن، تامین هوای لازم به منظور عملکرد دائم مشعل، پس از تشکیل شعله ابتدایی است.
Gas Valve: شیر برقی مسیر گاز بوده و دارای دو حالت عملکرد قطع و وصل است. فرض بر آن است که این شیر برقی با سیگنال ۲۴V DC/0.5 A کار می کند و وظیفه آن، تامین گاز لازم به منظور تشکیل شعله ابتدایی و نیز شعله دائم در مشعل است.
Igniter: منظور از آن، جرقه زن بوده و به منظور تولید جرقه در زمان تشکیل شعله ابتدایی استفاده می‌شود. در زمان روشن شدن مشعل، لازم است ابتدا گاز و هوا وارد مشعل شده و سپس جرقه زن عمل نماید تا شعله ایجاد شده و مشعل روشن شود.
Flame Detector: سنسور تشخیص شعله بوده و در زمان روشن شدن مشعل و تشخیص شعله، یک سیگنال ۲۴V DC به PLC ارسال می کند.
Thermocouple: به منظور اندازه گیری دمای کوره از یک عدد ترموکوپل استفاده شده می شود. در اینجا ما فرض می کنیم که ترموکوپل انتخاب شده از نوع K است.
منطق کنترل:
- مشعل فقط دارای مد کاری اتوماتیک است. با فعال شدن شستی Burner- Start، مشعل روشن شده و در مد کاری اتوماتیک قرار می گیرد. همچنین با فعال شدن شستی Burner- Stop، مشعل خاموش می شود.
- در صورت فعال شدن شستی Burner- Start، موتور Blower نیز روشن شده و در صورت فعال شدن Burner- Stop، موتور Blower خاموش می شود.
- با روشن شدن موتور Blower، پس از ۶ ثانیه Gas Valve به همراه Igniter (جرقه زن) فعال می‌شوند.
- در صورتی که سنسور تشخیص شعله(Flame Detector) ، شعله را تشخیص دهد و سیگنال خود را به PLC ارسال نماید، لازم است Air Valve نیز فعال شده تا شعله پایدار در مشعل ایجاد شود. در این زمان، لازم است فرمان جرقه زن قطع شده ولی فرمان Gas Valve برقرار باقی بماند.
- اگر در مرحله ۳، پس از ایجاد جرقه، تا مدت زمان ۵ ثانیه سیگنال روشن شدن شعله از سنسور Flame Detector دریافت نشود، لازم است فرمان ارسالی به Gas Valve و نیز Igniter قطع شده و لامپ آلارم (Burner – Alarm) روشن شود. همچنین در شرایط بروز آلارم، موتور Blower نیز خاموش شود.
- اگر در ضمن کار سیستم و روشن بودن مشعل، سیگنال ارسالی از سنسور Flame Detector قطع شد. لازم است فرمان ارسالی به Gas Valve و Air Valve نیز قطع شده و لامپ آلارم (Burner – Alarm) روشن شود. در این شرایط نیز لازم است موتور Blower خاموش شود.
- در صورت فعال شدن شستی Burner – Alarm –Reset، لامپ آلارم (Burner – Alarm) خاموش شود.
- همانظور که اشاره شد، مد کاری مشعل به صورت اتوماتیک است. در این صورت، لازم است دمای کوره بین ۳۸۰ الی ۴۰۰ درجه تنظیم شود. لازم به ذکر است که به منظور سهولت برنامه نویسی و امکان تست برنامه، این شرایط در نظر گرفته شده است؛ در حالی که در فرآیندهای واقعی تنظیم دقیق دما در یک Set Point خاص مد نظر بوده و حتماً باید از برنامه PID Control برای این منظور استفاده شود.
- در مد کاری اتوماتیک، در صورتی که دمای کوره کمتر از ۳۸۰ درجه شود، لازم است که مشعل روشن شده و در صورتی که دمای کوره به ۴۰۰ درجه برسد، لازم است مشعل خاموش شود.
- برای روشن شدن مشعل لازم است موارد بیان شده در بندهای ۳ الی ۶ رعایت شود. همچنین برای خاموش شدن مشعل، لازم است سیگنال ارسالی به Gas Valve و Air Valve قطع شود.
نمایندگی زیمنس در ایران :
نمایندگی زیمنس در نظر دارد در قسمت بعدی از سری آموزش های اجرای پروژه کوره صنعتی شما را با ایجاد پروژه و پیکربندی سخت افزاری در TIA اشنا سازد.
نویسنده : احمد فرجی
انتشارات : قدیس
برای مطالعه کامل، کتاب آموزش نرم افزار TIA را از انتشارات قدیس تهیه فرمایید.
گذاشتن کامنت