Řídící systémy hydraulických procesů Cíl: seznámení s možnostmi řízení, regulace a vizualizace procesu.
Hydraulický systém Ø Vysoký
výkon a síla při malých rozměrech Ø Robustní a levné lineární pohony Ø Regulace má specifika l l l
Nelinearity Neurčitosti Proměnlivost vlastností
Ø Speciální algoritmy
Typy regulace Ø Tlaková a silová l
Zkušební zařízení, lis
Ø Rychlostní l
Vstřikovací lis
Ø Polohová – i více os l
synchronizovaně
Vyrážeče lisu ØNe
zřídkakdy se mezi jednotlivými typy přepíná. Např. rychlostní na silovou
Jak řešit regulaci? Ø
Standardní ŘS l
Funkce pro regulaci nutno vytvořit
Ø
Speciální ŘS l
l
ØDle
Již obsahuje knowhow pro řízení a regulaci Může to být speciální jednoúčelový ŘS nebo standardní modulární ŘS doplněný o speciální funkce
našich zkušeností není nutné vždy používat specializovaný ŘS - záleží na případu (složitosti)
Výhody a nevýhody speciálního ŘS Ø Ø Ø Ø
Výhody Časová úspora projekce Vložené a časem ověřené zkušenosti Hotové příklady nejběžnějšího použití Podpora od výrobce
Nevýhody Ø Ø
Vyšší cena Neznámá vnitřní struktura funkcí
Příklady řídících systémů Ø Ø Ø Ø Ø
Bosch-Rexroth HNC MOOG MSC Beckhoff TwinCat + Hydraulic Library B&R (Bernecker&Rainer) PLC+ Hydraulic Library A další
Vlastnosti ŘS Ø Ø Ø Ø
Jednoúčelové Integrovaný hw Nelze rozšířit (nebo komplikovaně) Kompaktní řešení Omezený počet os
Standardní modulární ŘS Ø Systém lze rozšiřovat Ø Výběr hw přesně na míru Ø Velké množství komponent Ø Počet os omezen jen výkonem Ø Při závadě výměna pouze jedné komponenty
Požadavky na hardware Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
Rychlost (až 500 µs) a výkon Komunikační možnosti Isochronní přenos průmyslové sběrnice (čtení I/O a běh programu jsou synchronní) Rozšíření v budoucnosti Možnosti vzdáleného přístupu (ethernet) Paměť ŘS (záznamy různých dat) Bezpečnost (safety) dle EN ISO 13849-1 PLe (SIL 3,Cat 4) Programovací Software (IEC 61131-3) Interní standardy zákazníka Podpora ze strany výrobce ŘS
Příklad ŘS Moog MSC Ø Ø Ø Ø Ø Ø
Čas cyklu uzavřené regulační smyčky až 400 µs. Víceosé řízení. Základní modul 2 osy. Více typů senzorů, SSI, inkrementální. Software nutno koupit, CoDeSys IEC 61131-3 Speciální funkce pro regulaci hydraulických obvodů Různá komunikační rozhraní
Příklad ŘS Beckhoff Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
Parametry obdobné Moog Modulární systém Víceosé řízení. Omezeno výkonem. Programuje se v CoDeSys IEC 61131-3, software zdarma Speciální funkce pro regulaci hydraulických obvodů Velké množství komunikačních rozhraní a vstupně-výstupních modulů Založeno na PC – runtime – více v další části.
Software Programování ŘS Ø Různé vývojové prostředí dle výrobce Ø Někteří používají CoDeSys od 3S software (Beckhoff, Moog) Vlastnosti prostředí: Ø Programovací jazyky dle IEC 61131-3 (IL, FBD, LD, SFC, ST). Ø Osciloskop pro záznam průběhů
Knihovny funkcí pro řízení hydraulických systému Ø Generátor profilu dráhy Ø Rychlostní a polohový
regulátor
Ø Regulátor tlaku a síly Ø Funkce pro spojení os
(master slave) – osy jsou poté synchronizované – buď stejně nebo v nějakém převodovém poměru
Knihovny funkcí pro řízení hydraulických systému Ø
linearizace charakteristiky ventilu
Knihovny funkcí pro řízení hydraulických systému Ø kompenzace dynamiky ventilu M
Qa = QN
∆p pa ∆p N
F
Knihovny funkcí pro řízení hydraulických systému Ø Kompenzace dynamiky hydraulického
akčního členu M
F
M ⋅ a = p A ⋅ S A − p B ⋅ S B − F − FT
Knihovny funkcí pro řízení hydraulických systému Ø Funkce pro filtrování signálů Ø a další…
Práce s bloky jednoduchá. Kaskádují se (parametrizování). V případě otevřeného systému je možné si další funkce vytvořit. Možnost zakoupení hotové aplikace (vstřikovací lis).
Možnosti vizualizace výrobce ŘS Ø HMI/SCADA od třetí strany Ø Vytvoření vlastní aplikace ve vývojovém nástroji (C++,Visual Basic, atd.) Ø Kombinace výše uvedených
Ø HMI/SCADA od
Je potřeba zvážit: Ø Požadavky na funkčnost, cenu, opakovatelnost zařízení, dobu vývoje, požadavek zákazníka
Možnosti vizualizace výhody a nevýhody Ø Ø
Ø Ø Ø
HMI/SCADA Vyzkoušené řešení(podpora,ovladače) Rychlý vývoj (parametrizace, hotové komponenty) Jednoduché zaškolení pro úpravy Runtime Licence Omezené funkce (zvláště HMI)
Ø
Ø Ø Ø
Vlastní Aplikace Volnost v programování – nejsou omezení (komponenty, SQL) Není runtime licence Potřeba testování s hw Pomalejší vývoj?
Možnosti vizualizace - příklady Ø Ø Ø Ø Ø
Zobrazení stavu „jede-nejede“ - HMI Potřeba připojení k ERP (SAP) - SCADA Rychlá čtení (1ms vzorkování) velkých objemů dat – C++ (lze i externím měřícím zařízením) Opakovaná aplikace – C++ (není runtime licence) Speciální požadavky – C++ (možno i komponenty do HMI/SCADA pokud umožňují)
Ukázka Ruční ovládání hydraulického manipulátoru (HMI WinCC Flexible) .
Ukázka Diagnostika Hydraulického agregátu(HMI WinCC Flexible): .
Ukázka Měřící stanice vstřikovacího lisu (C++):
Ukázka Zkušebna tlakových lahví záznam průběhu cyklického tlaku (C++):
KONEC
