TEAM DESIGN
ABB CHALLENGE
EBEC Brno 2012 5. – 8. března 2012 www.ebec.cz
TEAM DESIGN Automatický záskok napájení Úvod Zadání se věnuje problematice automatického záskoku napájení , které se používá v systémech se dvěma izolovanými napájecími vedeními, připojenými ke dvěma sekcím spojeným podélnou spojkou (jistícím prvkem). Úkolem soutěžícího je vytvořit návrh logiky a řídící program pro programovatelný logický automat (dále jen PLC) automatického záskoku napájení (2 zdroje a 1 spojka).
Zjednodušený
návrh
nebude
uvažovat
časové
parametry
závislostí
jednotlivých
provozních stavů a paralelní provoz transformátorů. Požadované chování záskoku popisuje přiložená pravdivostní tabulka společně se základním slovním popisem. Jako jistící prvky jsou použity vzduchem izolované jističe řady Emax. V zduchové jističe je možno používat jako jističe pro všeobecnou ochranu (provozů, uživatelských ko mplexů, elektrických vedení) a jako ochranné prvky elektrických strojů (generátory, motory, transformátory, kondenzátory). Jsou používány ve všech typech provozů (bytový sektor, průmyslová zařízení, sektor služeb) a také na lodích, v dolech, v prefabrikovaných trafostanicích a obecně pro primární a sekundární distribuci elektrické energie. V druhé části zadání tým řeší úkol integrace realizovaného záskoku do průmyslového podniku, kde existuje provoz, který nesmí být odpojen od napájecí soustavy po dobu délší, než je doba nezbytně nutná pro provedení záskoku a dva provozy, které je nezbytné napájet ještě minimálně 10 minut po výpadku napájení v důsledku rychlosti odstávky technologie. Třetím úkolem je vytvoření vizualizace umožňující simulovat / prezent ovat funkci vytvořené úlohy.
EBEC Brno 2012 5. – 8. března 2012 www.ebec.cz
TEAM DESIGN Nutná teorie Před zahájením řešení úkolu doporučujeme seznámit se s problematikou řízení pomocí PLC prostřednictvím internetu a prostudovat doporučenou literaturu uvedenou na konci zadání. Pro porozumění způsobu ovládání výkonových jističů a způsobu sledování jejich provozních stavů doporučujeme prostudovat katalog vzduchových jističů řady Emax.
Princip záskoku Za základní provozní stav lze považovat stav, kdy jsou sepnuty jističe obou traf a rozpojen jistič spojky. Každá ze sekcí je pak napájena z vlastního transformátoru. V případě, že se systém řízení bude nacházet v manuálním režimu činnosti, tak může obsluha libovolně zapína t / vypínat jednotlivé jističe s výjimkou zapnutí všech tří zároveň (zakázaný paralelní provoz traf). V okamžiku přepnutí do automatického režimu provozu je též zakázaný paralelní provoz traf a v okamžiku, kdy máme sepnuty oba jističe traf a dojde k výpadku napětí na libovolném z traf, tak systém nejdříve rozepne jistič trafa, u kterého došlo k výpadku napětí a následně danou sekci připne k sekci, která je pod napětím prostřednictvím jističe spojky. V okamžiku, kdy dojde k obnově napětí před trafem, tak se provede tzv. zpětný záskok (pokud je povolen – volba přepínačem), což znamená, že nejdříve rozepne spojka a následně sepne jistič za trafem na kterém došlo k obnově napětí. Základní provozní stavy lze shrnout pomocí následující pravdivostní tabulky:
Logická 1: výkonový jistič zapnutý Logická 0: výkonový jistič vypnutý
EBEC Brno 2012 5. – 8. března 2012 www.ebec.cz
Jistič
Jistič
Jistič
Q1
spojky
Q2
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
TEAM DESIGN Sledování provozních stavů a ovládací signály K rozvodně a ovládacím prvkům bude řídicí systém připojen pomocí binárních signálů s napětím 24V DC. Signály pro sledování provozních stavů: ● měření napětí podpěťovými relé (napětí přítomno: L, bez napětí: H) ● stavy jističů: zapnuto / vypnuto / trip / poloha jističe (zasunuto / vysunuto) ● sledování stavů ovládacích tlačítek a přepínačů: zapnout / vypnout / automatický vs. manuální režim / zpětný záskok povolen / zakázán
Ovládací signály: ● Signály na zapínací cívky jističů ● Signály na vypínací cívky jističů
Zadání Vytvořte konfiguraci PLC v programu CoDeSys s optimálním počtem I/O modulů. Deklarujte jednotlivé proměnné reprezentující I/O signály a navrhnout logiku řídícího programu ve shodě se zadáním. Simulujte funkci řízení záskoku v programu CoDeSys. Zadáním pro integraci záskoku / záskoků do průmyslového podniku je následující popis požadavků na chování technologického celku: Technologický
celek
je
napájen
ze
dvou
nezávislých,
izolovaných
napájecích
vedení
(transformátory 2x 1600kVA). Obě sekce jsou propojeny podélným jističem (spojkou), který umožňuje spojit jednotlivé sekce v okamžiku výpadku napájení před jedním z transformátorů. Do soustavy je dále zařazen záložní generátor, který se k soustavě připne pouze v okamžiku výpadku napětí před oběma transformátory současně. Sekce 1 a 2 obsahují v zadání nespecifikovaný počet jištěných vývodů. Jeden z vývodů sekce 1 napájí provoz, který nesmí být odpojen od napájecí soustavy po dobu delší, než je doba nezbytně nutná pro provedení záskoku a dva z vývodů sekce 2 napájí provozy, které je nezbytné napájet ještě minimálně 10 minut po výpadku napájení v důsledku rychlosti odstávky technologie. U jistících prvků jednotlivých vývodů sekcí uvažujte pouze signály zapnuto / vypnuto / trip. V okamžiku, kdy se libovolný jistič dostane do stavu trip, je nutné provést manuální potvrzení obsluhou.
EBEC Brno 2012 5. – 8. března 2012 www.ebec.cz
TEAM DESIGN Vizualizační program by měl zobrazovat jednotlivé provozní stavy jistících prvků formou funkčního schématu. Musí umožňovat měnit provozní stavy jednotlivý ch prvků za účelem simulace činnosti a také musí barevně odlišovat sekce, pokud jsou pod napětím / bez napětí.
Dostupné prostředky Řídící program budete tvořit ve vývojovém prostředí CoDeSys. Jedná se o univerzální vývojové prostředí pro aplikační programy řízení s využitím PLC techniky. Tvůrcem vývojového prostředí je firma 3S, prostředí je navrženo podle standardu IEC 61131 -3 (norma vztahující se k PLC problematice). Výhodou softwaru je jeho nezávislost na použitém hardwaru. CoDeSys umožňuje programovat v libovolném ze šesti programovacích jazyků (IL, ST, LD, SFC, FBD a CFC), samozřejmostí je možnost přepnutí do simulačního režimu za účelem odladění a testování vytvářené aplikace, vizualizace a vytvoření dokumentace k programu. Uživatelé systému CoDeSys založili mezinárodní sdružení: tzv. CoDeSys Automation Alliance za účelem shromažďování poznatků z mnoha technických oborů za účelem zdokonalování vývojového prostředí. Detailní informace naleznete ve zdrojích uvedených v doporučené literatuře.
Nutná literatura [1]
Manual_V23_E.pdf – uživatelská příručka k vývojovému prostředí CoDeSys 2.3 - zaměřit se na dílčí části kapitol popisujících základní ovládání programu
[2]
CoDeSys_Visu_E.pdf – uživatelská příručka k vývojovému prostředí CoDeSys 2.3 - nabízí detailní popis jednotlivých prvků vizualizace dostupných v programu
Doporučená literatura [ 1 ] Katalog_SACE_Emax_CZ.pdf – katalog vzduchových jističů řady Emax - pro seznámení s jistícími prvky použitými v aplikaci [ 2 ] http://www.abb.com/product/cz/9AAC100143.aspx?country =CZ - katalogové listy PLC a I/O modulů, pro realizaci projektu doporučujeme využít PLC řady AC500-eCo doplněný o vhodný počet vstupních, případně výstupních modulů
EBEC Brno 2012 5. – 8. března 2012 www.ebec.cz
TEAM DESIGN Časový harmonogram soutěže 08:00 – 08:15: Oficiální zahájení 08:30 – 08:45: Zadání kategorie Team Design 08:45 – 16:30: Vypracovávaní řešení 16:45 – 17:00: Příprava na prezentaci vypracovaného řešení 17:00 – 18:00: Prezentace vypracovaných řešení 18:30 – 19:00: Vyhlášení výsledků soutěže 19:00 – 19:15: Oficiální ukončení
EBEC Brno 2012 5. – 8. března 2012 www.ebec.cz
