MISKOLCI EGYETEM. GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR AUTOMATIZÁLÁSI ÉS KOMMUNIKÁCIÓ- TECHNOLÓGIAI TANSZÉK H-3515 Miskolc-Egyetemváros

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR AUTOMATIZÁLÁSI ÉS KOMMUNIKÁCIÓTECHNOLÓGIAI TANSZÉK H-3515 Miskolc-Egyetemváros

SZAKDOLGOZAT

Feladat címe:

IVECO GÖMBCSULÓ SZERELŐ CÉLGÉP AUTOMATIZÁLÁSA SIEMENS PLC VEZÉRLÉSSEL

Készítette:

MADARÁSZ LÁSZLÓ BSc szintű, villamosmérnök szakos Ipari automatizálás és kommunikáció szakirányos hallgató

Konzulens és tervezésvezető:

TROHÁK ATTILA egyetemi adjunktus

2013/2014 TANÉV, 1. FÉLÉV

IVECO gömbcsukló szerelő célgép automatizálása Siemens PLC vezérléssel

Feladat kiírás Cím: Gömbcsukló csavarozó állomás automatizálása

Pontok: 1. Foglalja össze berendezéssel szemben támasztott követelményeket! 2. Tervezze meg a berendezés automatizálási rendszerét! 3. Tervezze meg és készítse el a berendezés vezérlőprogramját! 4. Üzemelje be a rendszert!

2


Eredetiség nyilatkozat Alulírott Madarász László Neptun-kód: AMRF9K a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős villamosmérnök szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy az Iveco gömbcsukló

szerelő

célgép

automatizálása

Siemens

PLC

vezérléssel

című

szakdolgozatom saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt.

Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: -

szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül;

-

tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül;

-

más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése.

Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.

Miskolc,.............év ………………..hó ………..nap

…….……………………………….… Hallgató

3


Tartalomjegyzék Feladat kiírás ......................................................................................................................... 2 Eredetiség nyilatkozat............................................................................................................ 3 Tartalomjegyzék .................................................................................................................... 4 1. Bevezetés ........................................................................................................................... 7 2. Feladat ismertetése ............................................................................................................ 9 2.1. A kormánymű tengely felépítése ................................................................................ 9 2.2. A csavarozó gép feladata .......................................................................................... 10 2.3. A szerelési specifikáció ............................................................................................ 11 3. Technológiai áttekintés .................................................................................................... 12 3.1. Pneumatikai áttekintő ............................................................................................... 13 3.2. PLC történelem ......................................................................................................... 15 4. Alkalmazott technológiák ................................................................................................ 18 4.1. A pneumatikus rendszer ........................................................................................... 18 4.2. A motorok szabályozása ........................................................................................... 19 4.3. Érzékelők és mérőműszerek ..................................................................................... 21 4.4. PLC vezérlés ............................................................................................................. 22 4.5. HMI rendszerek ........................................................................................................ 23 5. A gép szerkezeti felépítése .............................................................................................. 24 5.1. A szerelőasztal elrendezése ...................................................................................... 24 5.2. Pneumatikus munkahengerek ................................................................................... 26 6. Működési leírás ............................................................................................................... 27 6.1. Működési ciklusok.................................................................................................... 27 6.2. Kiinduló állapot ........................................................................................................ 28 6.3. Munkadarab befogás................................................................................................. 28 6.3.1. Munkadarab behelyezés .................................................................................... 28 6.3.2. Ellenőrzés indításkor ......................................................................................... 29 6.4. Szerelés ..................................................................................................................... 30 6.4.1. Előkészítés ......................................................................................................... 30 6.4.2. Oetiker bilincsrögzítő fej működtetése .............................................................. 30 6.4.3. Gömbcsukló felcsavarás folyamata ................................................................... 31 6.5. Szerelés befejezése ................................................................................................... 32 6.6. Teendők veszélyhelyzet esetén ................................................................................. 32 4


7. A PLC rendszer kialakítása ............................................................................................. 34 7.1. Hardveres kiépítés .................................................................................................... 34 7.2. Hardverkonfiguráció a Simatic Manager-ben .......................................................... 34 7.3. Mechanikus rögzítések állapotának figyelése .......................................................... 36 7.4. Állapotérzékelők ....................................................................................................... 36 7.5. Motorhajtások ........................................................................................................... 37 7.5.1. A Danfoss VLT5000 frekvenciaváltó tulajdonságai ......................................... 37 7.5.2. Frekvenciaváltó integrálása a rendszerbe .......................................................... 38 7.5.3. Profibus DP-n kerszetül történő vezérlés .......................................................... 39 7.6. A HMI működése ..................................................................................................... 40 8. Az S7-300 PLC-k programozása ..................................................................................... 42 8.1. Blokktípusok............................................................................................................. 42 8.1.1. OB – Organisation block ................................................................................... 42 8.1.2. Blokkok struktúrája és programszervezés ......................................................... 43 8.1.3. Az FC függvények ............................................................................................. 44 8.1.4. Az FB funkcióblokk .......................................................................................... 44 8.1.5. Az SFC és SFB modulok ................................................................................... 45 8.1.6. A DB blokk ........................................................................................................ 45 8.2. Programozási módok ................................................................................................ 45 8.2.1. Létradiagram (LAD) .......................................................................................... 45 8.2.2. Funkcióterv (FBD) ............................................................................................ 46 8.2.3. Utasításlista (STL) ............................................................................................. 46 8.2.4. Gráf és sorrendi folyamatábrás (SFC) programozás ......................................... 46 9. A HMI felület programozása ........................................................................................... 47 10. A vezérlőprogram megszervezése és elkészítése .......................................................... 48 10.1. Logikai feltételek vizsgálata ................................................................................... 48 10.2. Célprogram felépítése ............................................................................................. 49 10.2.1. OB1 – Főprogram ciklus ................................................................................. 50 10.2.2. FC1 – Program indítása ................................................................................... 50 10.2.3. FC2 – A folyamatos adatáramlást biztosító programrész ................................ 51 10.2.4. A PPO type 1 típusú vezérléshez használt regiszterek és bitek ....................... 52 A vezérlő szó (CTW) .................................................................................................... 52 Busz referencia (MRV) ................................................................................................ 54 Az állapotszó (STW) .................................................................................................... 54 5


MAV (Main Actual Value) ........................................................................................... 55 10.2.5. FC3 - Logikai hálózatok és gyakran használatos kombinációk ...................... 55 10.2.6. FC4 - Az indítási feltételeket ellenőrzése ........................................................ 57 10.2.7. FB1 – A főprogram modul .............................................................................. 58 10.2.8. FB2 – Hibafelismerő modul ............................................................................ 61 10.2.9. FC5 – Vészleállítási műveletek és alaphelyzetbe állás ................................... 62 11. Összegzés és további lehetőségek ................................................................................. 63 12. Summary........................................................................................................................ 64 13. Irodalomjegyzék ............................................................................................................ 65 14. Ábrajegyzék ................................................................................................................... 67 15. Mellékletek .................................................................................................................... 68 15.1. Melléklet ................................................................................................................. 68 15.2. Melléklet ................................................................................................................. 69 15.3. Melléklet ................................................................................................................. 70 15.4. Melléklet ................................................................................................................. 71

6


1. Bevezetés Az ipari méretben történő gyártás és az ahhoz alkalmazott technológia fejlődése az ipari forradalom óta folyamatos. Földünkön az emberi populáció folyamatosan növekszik, a globalizáció következtében ma már a világon szinte nincs elérhetetlen hely az ember számára. A piacok kiszélesedtek, az életterünk kitágult, a közlekedési infrastruktúránk pedig manapság már kellően fejlett ahhoz, hogy kontinensek és egymástól távoli országok között is gond nélkül utazhassunk, illetve az egyik helyen megtermelt javakat a világ bármely más pontjára elszállíthassuk. A globális piac kialakulásának köszönhetően néhány évtized alatt lehetővé vált a korábban még lokális piacra termelő gyárak számára, hogy a termékeiket jóval szélesebb körben tudják értékesíteni. Ez kétségtelenül azt eredményezte, hogy a nagyobb felvevő piachoz igazodva növelni kellett a termelékenységet, hogy képesek legyenek kiszolgálni a megnövekedő keresletet. A technika fejlődésével, az új találmányok alkalmazásával igyekeztek a gyártást a kezdetleges gépek folyamatos korszerűsítésével gyorsabbá és hatékonyabbá tenni az adott kor technikai színvonalának megfelelően. A gépek fejlődésével párhuzamosan egyre kevesebb emberi munkaerőre volt szükség. Az elektronikai ipar robbanásszerű fejlődésének köszönhetően lehetővé vált a bonyolultabb gyártási folyamatok elvégzése akár emberi beavatkozás nélkül is, teljesen automata módon. Az automatizálás előnyös hatásaként növekszik a termelés, csökkennek az előállítási költségek és tömeggyártás szinten a minőség is javul. Manapság egy korszerű termelőüzemben ugyan még szükség van emberi munkaerőre is, de a gyártási folyamatok nagyrészt automata módon zajlanak. Gépek termelnek, melyek nem fáradnak el és a beprogramozott műveletet még sokadik alkalommal is ugyanolyan pontosan hajtják végre, mint az elsőt, csupán időszakos karbantartást igényelnek. Az iparban manapság számtalan bonyolult műveletet végző gép dolgozik, melyeket program vezérel. A program futhat egy számítógépen is, de nagyon sok esetben kifejezetten ilyen feladatokra kialakított programozható logikai vezérlőket alkalmaznak. Ezek chip szinten mikrokontrollerek lehetnek, komplett eszközként pedig PLC néven ismertek. A PLC egy kifejezetten az ipar számára készült programozható eszköz, melyet hosszú élettartamra és a lehető legmegbízhatóbb működésre terveztek.

7


Jelen szakdolgozat témája egy az iparban is elterjedten alkalmazott Siemens S7-300 típusú PLC programjának létrehozása előre meghatározott paraméterek alapján. A gép egy járműalkatrészek

gyártásával

foglalkozó

cég

termelésében

vesz

részt,

feladata

gépjárművek kormánymű tengelyének összeszerelési folyamatának hatékonyabbá tétele. A szerelési folyamat lényeges munkafázisa, mikor a kész kormánymű tengelyre kontraanya csavarokat és egy-egy gömbcsuklót csavaroznak fel a megfelelő kormánymű-hossz eléréséig. A PLC feladata az lesz, hogy az erre a feladatra speciálisan kialakított szerelőasztal automatizálható szerszámait vezérelje, a dolgozóval összhangban a szerelési folyamatot a meghatározott ciklusidőn belül elvégezze, illetve a dolgozó által végzett munkát ellenőrizze. Mivel a folyamat teljes automatizálása rendkívül megnöveli a költségeket, így emberi munkaerő igénybe vétele ugyan szükséges a szerelési munka elvégzéséhez, de a lehetőségekhez mérten, amit csak lehet, automatizáltan kell megoldani. Az emberi munkaerő szükségessége miatt a gépet el kellett látni megfelelő életvédelmi és baleset-megelőzési célt szolgáló megoldásokkal is. A programban emiatt számos védelmi mechanizmust és vészleállítási lehetőséget szükséges alkalmazni.

A továbbiakban ismertetésre kerül maga a feladat és a megvalósítással kapcsolatos követelmények. Egy rövid technológia visszatekintés után ismertetésre kerülnek a jelenkornak megfelelő megoldások és elérhető eszközök, valamint azok működésének rövid bemutatása. Ismertetésre kerülnek, a feladat során alkalmazott megoldások, majd a szakdolgozat lényegi részeként bemutatásra kerül az alkalmazott PLC rendszer hardveres felépítése, az egyes perifériák ismertetése és a programozáshoz szükséges ismeretek összefoglalása. Az ezt követő fejezetben a program megszervezéséről és megvalósításáról írok. A program minden részének aprólékos bemutatás terjedelmi okokból nem lenne lehetséges egy szakdolgozat keretén belül, így annak csak néhány kiemelt részletének működése lesz alaposabban tárgyalva.

A záró fejezetben összefoglalom a leírtakat, illetve ismertetek még néhány gondolatot a további fejlesztési lehetőségekről.

8


2. Feladat ismertetése A gyártástechnológia korszerűsítése és a termelékenység növelése céljából igény merült fel egy új gép létrehozására, ami kormánymű tengelyek összeszerelési folyamatában venne részt, gyorsítva és hatékonyabbá téve ezzel a termelést. Cél, a korábbi, lassú szerelési folyamat során alkalmazott gépek és eszközök leváltása egy jobban automatizált és modernebb munkaállomással.

2.1. A kormánymű tengely felépítése A szerelési folyamat megértéséhez elengedhetetlen ismerni azt az alkatrészt, amit a megvalósítandó géppel szerelni kívánunk. Egy, már készre szerelt kormánymű tengelyt mutat az 1. ábra. Az ábrán jelölve lettek a kormánymű tengely fontosabb részegységei és azok megnevezései. Ezen elnevezések szerint fogok hivatkozni az egyes részegységekre a továbbiakban.

1. ábra A kormánymű tengely felépítése

A kormánymű tengelyhez a szelepszáron keresztül csatlakozik a kormányoszlop. A tengely maga a gépjárműben fixen kerül beszerelésre, tehát az el nem mozdítható. A kormányzás során a kormányoszlop elforgatja a szelepszárat, ami a csuklósan ágyazott tengelycsonk megfelelő szögben történő elmozdulását eredményezi. A tengely végére szerelt gömbcsukló a tengelycsonkkal együtt mozdulva elfordítja a kereket a kívánt irányba. A csuklósan ágyazott tengelycsonk a gumiredős burkolat által védve van a szennyeződésektől. A gumiredős burkolatot a két oldalon egy-egy bilincs segítségével rögzítik, melyek meghúzása meghatározott erő kifejtésével történik. A tengelycsonk vége

9


menetes kialakítású, melyre csavarral kerül rögzítésre a gömbcsukló. Fontos, hogy a gömbcsuklót a megfelelő pozícióba tekerjék fel és állítsák be a tengelycsonkon, mert a kormánymű tengely teljes hosszát így tudják pontosan beállítani. A gömbcsuklókat megfelelő pozícióba felcsavarozva kontraanya segítségével rögzítik a kívánt helyen. A kontraanyák meghúzása meghatározott nyomatékkal történik. A kormánymű tengelyből jobbos, illetve balos kialakítású is gyártható igény szerint. A két típus közötti különbség csupán annyi, hogy a szelepszár jobboldalon, vagy baloldalon található.

2.2. A csavarozó gép feladata A gépspecifikáció szerint megtervezett egyedi gép, IVECO gépjárművek kormánymű tengelyének összeszerelési folyamatát hivatott hatékonyabbá tenni. Feladata külső gömbcsukló felcsavarozása a megfelelő kormánymű-hossz eléréséig a kormánymű tengelyre. A megfelelő hossz elérésekor rögzítőcsavarok (kontraanyák) meghúzása szükséges

nyomatékérzékelőkkel

felszerelt

csavarhúzókkal,

majd

a

felszerelt

gömbcsuklókat szállítási pozícióba kell állítani.

A gép szerkezeti részei, felépítése: •

Váz.

•

Gömbcsukló tartó-csavarozó fejek.

•

Kormánymű hosszát mérő egységek, visszajelzéssel a kezelő felé.

•

Kormánymű befogó egység.

•

Bosch csavarhúzók vezérléssel: 2 egység a gömbcsuklók, 1 egység az adapter rögzítésére

•

Alapanyag tároló.

•

Tartó a cseredaraboknak, típus jelöléssel.

•

1 garnitúra kopóalkatrész.

10


2.3. A szerelési specifikáció A gép félautomata, működtetéséhez egy gépkezelő személyzet szükséges. A gépkezelő behelyezi az állomásba a kormányművet, majd rögzíti azt. Rögzíti a szelepszárat elcsavarodás (középállás elállítódása) ellen. A gép ellenőrzi a gumiredős szigetelés rögzítésére szolgáló bilincsek meglétét a tengelyen. Hiányzó bilincsek esetén nem engedélyezi a szerelés folytatását és a gömbcsukló csavarozó fej rögzítése nem old. Behelyez oldalanként egy-egy gömbcsuklót és egy-egy kontraanyát a csavarozó fejekbe, azokat ott rögzíti. A gép ezt követően a fejekben elhelyezett anyacsavart és gömbcsuklót rácsavarozza a nyomtávrúdra a megfelelő hossz eléréséig, amit útmérővel egybekötött mérőegység jelez számára. Ekkor rögzítésre kerülnek a kontraanyák segítségével a gömbcsuklók helyzetei. A dolgozó kiszállítási helyzetbe forgatja be a gömbcsuklókat és kiveszi a csavarozó fejekből, melyek ezt követően visszaállnak alaphelyzetbe. E90-es kormányműveknél ellenőrzi a szelepszár épségét idomszerrel, bezsíroz egy védőkupakot és felhúzza a szelepszárra. M3-as kormányműveknél felhelyez egy adaptert, berak egy rögzítőcsavart amit kézi csavarhúzóval nyomatékra húz. A kormánymű rögzítése automatikusan oldódik, ha a szerelés végén minden rendben van és a gépkezelő ki tudja venni a kész kormányművet. Hibás, ill. nem befejezett kormányművet csak kulcsos kapcsolóval nyugtázás után lehet kivenni. A gömbcsukló tartókat úgy kell kialakítani, hogy a jobb és bal oldali alkatrész ne legyen felcserélhető. A gömbcsukló vagy védőkupakkal együtt szerelendő, vagy ellenőrizni kell a védőkupak visszarakását. A folyamat során természetesen a jobbos és balos kialakítású kormánymű tengelyeket is tudni kell szerelni ugyanazon a gépen.

11


3. Technológiai áttekintés A technológia mai fejlettségi szintje már rendkívül bonyolult és összetett gépek megalkotását teszi lehetővé számunkra. Egy új gép, vagy eszköz megalkotásához számtalan alternatíva és lehetőség kínálkozik mind a felhasznált alapanyag, mind az alkalmazható technológiák és műszaki megoldások, mind a tervezés terén. Mikor egy új gépet kezdünk megtervezni, célszerű sorra venni a rendelkezésre álló lehetőségeket és eszközöket.

Érdemes

áttanulmányozni

a

meglévő

technológiai

megoldásokat,

megismerkedni létük előzményeivel és felhasználási lehetőségeivel.

Egy iparban, termelésre szánt gépnek megbízhatónak, terhelhetőnek, termelékenynek kell lennie, mindemellett a lehetőségekhez mérten olyan szinten olcsónak, hogy a létrehozásába befektetett idő, munka és pénz, a lehető leghamarabb megtérüljön.

Ezen szakdolgozat témájaként tárgyalt gép is egy ipari termelésre szánt eszköz, mely megvalósításához több technológiai területen szerzett tapasztalat és tudás egyesítése szükséges. Egy gép szerkezeti elemekből, alkatrészekből épül fel, azaz mechanikai és gépészeti tervezést igényel. A mechanikát valaminek mozgatni, működtetnie kell. Erre több megoldás is kínálkozik, mindig azt célszerű választani, ami az adott lehetőségekhez mérten praktikusan megvalósítható. A mozgatást motorokkal, munkahengerekkel lehet leginkább hatékonyan megoldani. Tehát hidraulikus, vagy pneumatikus, valamint elektromos egységekre, ill. az ezek alkalmazásához szükséges, gépészeti, mechatronikai és villamos ismeretekre is szükség van. A gép leginkább akkor működik hatékonyan, ha önállóan képes a legtöbb munkafolyamatot ellátni, azaz a lehető legkevesebb emberi beavatkozást igényli működése közben. Az automatizálás célja, hogy ezt elérje. Az automatizáláshoz olyan elektronikus eszközökre van szükség, melyek ismerik a folyamatot, azaz programozhatóak és a beprogramozott műveleteket a mechanikus szerkezetbe épített végrehajtó egységek segítségével képesek legyenek végre is hajtani. Az automatizált folyamathoz sokféle érzékelőre, mérőműszerre van szükség, hogy a vezérlés visszacsatolást kapjon a beavatkozó és végrehajtó egységektől, illetve a fellépő környezeti, vagy szerkezeti változásokra képesek legyenek reagálni. Tehát szükség van programozói és elektronikai ismeretekre is. 12


A jól megtervezett gép tökéletesen egyesíti a korszerű technológiákat és alkalmazza az aktuális technikai megoldásokat. Ehhez viszont nem elegendő csak a jelenkor megoldásainak ismerete. Fontos, hogy a tervezők rendelkezzenek az alkalmazott technológiák mélyreható ismeretével, beleértve az adott terület fejlődéstörténetét is.

Ebben a fejezetben a gépészeti és mechanikai területek fejlődéstörténeti ismertetését mellőzöm, egyrészt terjedelmi okokból, másrészt pedig azért, mert nem kapcsolódik szervesen a villamossághoz, illetve a PLC programozás területéhez.

3.1. Pneumatikai áttekintő A levegőt az ember sűrített formában jelenlegi történelmi ismereteink szerint már nagyon régóta alkalmazza tudatosan munkavégzésre. A „pneuma” szó görög eredetű kifejezés, melyet a görögök lélegzetvételre, szélre, a filozófiában a lélek egyfajta megfelelőjeként, említése kapcsán alkalmaztak. Annak ellenére, hogy az ember életében már viszonylag régen jelen van a sűrített levegő alkalmazása, egyes tulajdonságainak ismerete, a modern tudomány csak az 1950-es évektől kezdett el mélyreható kutatásokat végezni ezen a területen, illetve innentől kezdve kezdték el tudatosan is alkalmazni az iparban és a gyártástechnikában. Előtte leginkább a bányászatban az építőiparban használták csak, illetve a vasúti légfékeknél alkalmazták a levegőt, mint munkavégző közeget.

Mivel sikerült felismerni a sűrített levegő előnyeit, ma már a világon széles körben alkalmazzák gyártási folyamatok automatizált gépeiknél a legkülönfélébb feladatokra olyan esetekben is, ahol azelőtt más megoldás, vagy energiahordozó alkalmazása nem volt elképzelhető. A levegő az egész földön, korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll, így nagy távolságokra történő szállítása szükségtelen. A pneumatikus rendszerekben ugyan szükség van szállítóközegre az összenyomott levegő továbbítására, de azt csövek segítségével egyszerűen és könnyen meg lehet oldani még akár nagyobb távolságokra is, ha mondjuk az előállítása helyben nem megoldható. Az áramlási sebessége kellően gyors ahhoz, hogy nagy sebességű működést tegyen lehetővé a végrehajtó egységeknél történő alkalmazásakor.

13


A felhasználására alkalmas gépek felépítése is aránylag egyszerű, így olcsón előállítható. Mivel a levegőnek a felhasználása során átmenetileg csak a térfogata változik meg az összenyomás

hatására,

a rendszerből

kiengedett,

„elhasznált” levegő

szabadon

visszakerülhet a környezetbe, az semmilyen káros hatással nincs az élővilágra. A levegő nem éghető gáz, csupán az égést táplálja a benne található oxigén miatt, ennél fogva nem is robbanásveszélyes, így robbanásbiztos környezetben is alkalmazható. A hőmérsékletváltozásra

érzéketlen,

így

biztonságosan

alkalmazható

szélsőséges

hőmérsékleti viszonyok között is.

A sűrített levegős rendszerek kialakítása ugyan nagy költségráfordítást igényel, így a pneumatikus rendszerek alkalmazása drágának tűnhet, azonban az ilyen rendszerek üzemeltetése már jóval olcsóbb más rendszerek működtetési költségeihez képest.

A sűrített levegő előállítására kompresszorokat használnak. A kompresszorok a levegőt kívánt nyomásra sűrítik, azt tartályban tárolják. A tartályból a felhasználás helyéhez csővezetékeken keresztül szállítják. A pneumatikában a sűrített levegővel nagy általánosságban forgólapátos gépeket, illetve dugattyúval működő munkahengereket működtetnek. A pneumatikus teljesítményt szelepek segítségével kapcsolják és irányítják a megfelelő helyre a rendszerben. A munkaközeg útját útszelepek határozzák meg, melyet elektromágneses elven működtetnek. Az útszelepek működésük szerint lehetnek monostabilak, vagy bistabilak. A monostabil szelepekben az egyik stabil állapot tartásáról rúgó gondoskodik. Ha a tekercsére feszültségek kapcsolunk, akkor a másik stabil helyzetbe kapcsol át és mindaddig ott is marad, míg a feszültséget le nem kapcsoljuk róla és a rúgó vissza nem kényszeríti a nyugalmi helyzetbe. A bistabil szelep feszültségmentes állapotban egyik, vagy másik helyzetét is képes stabilan megtartani, feszültségre csak az

2. ábra 5/2-es útszelep

átkapcsolás idejére van szüksége. Vannak úgynevezett tristate szelepek is, melyek három stabil állapotot vehetnek fel.

Attól föggően, hogy egy szelep hány áramlási utat képes egyidejűleg kapcsolni, megkülönböztetünk egyutas, ill. 3. ábra 5/3-as útszelep

többutas szelepeket. A szelepek típusainak meghatározásai

14


szabványosan a szelepkivezetések és felvehető pozíciók száma szerint kapják.

A

leggyakrabban alkalmazott típusok: 2/2, 3/2 és 5/3. Az 5/3-as szelep például 3 stabil állapotot képes felvenni és minden állapotban 5 kivezetése használható fel. A 2. ábrán egy 5/2-es, a 3. ábrán pedig egy 5/3-as szelep látható.

A szelepek állapotát elektronikusan, a szelepbe beépített tekercs segítségével változtatják meg, ugyanakkor léteznek mechanikusan is kapcsolható szelepek. Vannak olyan szelepek is, melyek a kapcsoló elven működő útszelepektől eltérően bármilyen helyzetben képesek stabil állapotot felvenni. Ezeket a szelepeket szervoszelepeknek hívják.

3.2. PLC történelem A korai folyamatirányítási rendszereket mechanikus, vagy elektromechanikus szerkezetek segítségével igyekeztek automatizálhatóvá tenni. Ezek az eszközök méretüket tekintve nagyok voltak és energiaigényesek, illetve a mechanikai igénybevételüknek köszönhetően idővel elkoptak, meghibásodtak. Az elektronika korának hajnalán, az első tranzisztorok megjelenésének idején felismerték, hogy a félvezetővel megvalósított áramkörök rengeteg előnnyel rendelkeznek, így a korai lehetőségekhez mérten elkezdték az új technológiákat az ipar területén is használni. Ezek az eszközök még nem voltak programozhatóak, a programjukat huzalozott logika alkotta. Később a tranzisztorok integrálásával megjelentek az első chipek, illetve hamarosan az első mikroprocesszor is kifejlesztésre került. A személyi számítógépek megjelenésével természetesen megteremtődött a lehetőség arra is, hogy azokat ipari, folyamatirányítási rendszerekben is alkalmazzák, mivel kétállapotú jelek fogadására és kiadására tökéletesen alkalmasak. Ezek a számítógépek viszont nagyon drágák voltak, így azok ilyen irányú hasznosítása helyett elkezdtek speciálisan folyamatirányítási célra kifejlesztett mikroszámítógépeket előállítani. A PLC történelmében a mérföldkövet jelentő időpont 1968-ban jött el, mikor a General Motors meghirdetett egy pályázatot olyan programozható vezérlő kifejlesztésére, mely ötvözi az akkor még széles körben használatos relés technika előnyeit, viszont már korszerű félvezető alkatrészekből áll, valamint magában foglalja a számítógépes vezérlések legtöbb előnyét is.

15


A pályázati specifikációban - a teljesség igénye nélkül - olyan szempontok szerepeltek, mint: •

moduláris felépítés

•

kis méret

•

kizárólag elektronikai megoldások, mozgó alkatrészek nélkül

•

galvanikusan leválasztott kimenetek/bemenetek

•

valós idejű működés

•

programozhatóság és újraprogramozhatóság

•

nagy zavarimmunitás, megbízható működés

•

versenyképes ár

•

minimális karbantartási igény

A pályázatra a Modicon és az Allen-Bradley cégek pályáztak. Ez a két cég ma is vezető szerepet tölt be a PLC-k piacán. • 1969-ben a Modicon meg is jelent az első Modicon PLC 1K memóriával, 128 I/Oval és huzalozott CPU-val. • A PLC-ket első ízben 1971-ben alkalmazták az autóiparban. Innentől kezdve a PLC-k folyamatos fejlődésnek indultak. • 1973. Az első intelligens (smart) PLC megjelenése aritmetikai funkcióval, nyomtatóvezérléssel, mátrixműveletekkel, képernyőkijelzéssel • 1974. Az első többprocesszoros PLC gyártása időzítő- és számlálófunkcióval, 12K memóriával és 1024 I/O-val • 1975. Az első PID algoritmussal ellátott PLC kibocsátása • 1976. A távoli modulkezelés (remote control) kidolgozása és a hierarchikus konfiguráció bevezetése az integrált gyártórendszerben • 1977. A mikroprocesszor bázisú PLC bevezetése • 1980. Intelligens kommunikációs modulok kifejlesztése, valamint a nagysebességű, nagypontosságú pozícionáló interfész kifejlesztése • 1981. A Data Highway kommunikáció alkalmazása, 16 bites mikroprocesszor bázisú PLC színes monitorral • 1983. Olcsó „mini” PLC-k megjelenése • 1985. PLC hálózatok kifejlesztése

16


A PLC-k fejlődése ezt követően sem állt meg, a mai technikai színvonalnak megfelelően már rengeteg típus elérhető, egyre fejlődő intelligenciával, tudásukhoz mérten viszont a tömeggyártásuknak köszönhetően egyre kedvezőbb áron. Kivitelük alapján moduláris és kompakt csoportba sorolhatjuk a PLC-ket. A kompakt eszközök jellemzője, hogy kis helyigényűek, nem bővíthető hardverstruktúrával rendelkeznek, egyedi célfeladatok megvalósítására, illetve sorozatban gyártott gépekben történő alkalmazásra lettek kitalálva.

A kompakt PLC-k egy különleges típusát jelentik az ún. mikro-PLC-k, amelyek az embergép kapcsolat hardver- és szoftverfeltételét is tartalmazzák. Ezek a készülékek kisebb vezérlési feladatok megoldására alkalmasak, tartalmaznak időzítő és számláló funkciókat is. Programozásuk a készülék nyomógombjaival vagy PC-vel, adatkábelen keresztül lehetséges.

A moduláris rendszer felépítése ezzel szemben több, különálló egység összeépítésével valósul meg. Ezzel a megoldással az adott feladatra és igényeknek megfelelő, leginkább alkalmas vezérlőrendszer állítható össze. A modulok fizikai megjelenésük szerint dugaszolható panelek, illetve burkolattal ellátott, rack-be szerelhető modulokként kerülnek forgalomba. A rack-et aztán megfelelő védettségű műszerdobozba, vagy műszerszekrénybe lehet beépíteni. Elsősorban nagyméretű gyártórendszereknél alkalmazzák ezt a kialakítást.

17


4. Alkalmazott technológiák 4.1. A pneumatikus rendszer A gép megépítése során a kor követelményeit kielégítő és jelen technológiai színvonalnak megfelelő megoldások, alapanyagok és alkatrészek kerültek felhasználásra. A mechanikus elemek mozgatására Festo munkahengerek, levegőszelepek, és pneumatikai alkatrészek lettek beépítve. A Festo egy németországi központú cég, melyet 1925-ben alapítottak és napjainkra világméretű vállalattá fejlődött, melynek a termékei 176 országban vannak jelen, köztük már 1983 óta Magyarországon is. A cég vezető szerepet tölt be az automatizálás technikában. A Festo termékskálája a tervezett pneumatikai rendszerhez szükséges alkatrész igényt kompletten lefedi. Alkatrészei szabványosak, jól integrálhatóak és magas minőségi követelményeket elégítenek ki, nem utolsó sorban Magyarországon gyorsan hozzáférhetőek. Az alábbi képen a gép pneumatikus rendszere látható a levegő előkészítő egységgel, az elektronikus vezérlésű szelepekkel és nyomáscsökkentőkkel.

4. ábra Sűrített levegő elosztó

A gépben kizárólag kétoldali működtetésű munkahengerek kerültek alkalmazásra. Funkciójuknak megfelelően 5/2-es és 5/3-as útszelepek végzik a vezérlésüket. A védőburkolatok és szelepszárak működtetéséhez például 5/3-as útszelepek használatosak azért, hogy a kétirányú mozgatáson kívül képesek legyenek a védőburkolatok esetében a mozgatási út bármely pontján megállítani azokat pozícióban, a szelepszár mozgató hengerek esetében pedig biztosítva legyen egy nyomásmentes állapot, amikor a dugattyúrúd kézi mozgatására is van lehetőség, akár a tengelyrögzítő henger esetében is.

18


Minden munkahenger el van látva a két végkitérési állapotot „figyelő” reed érzékelővel is, ami a PLC számára biztosít egy kétállapotú jelet és arról ad tájékoztatást, hogy a dugattyú éppen melyik állapotban áll.

4.2. A motorok szabályozása A gömbcsukló csavarozást egy-egy hátomfázisú AC motor végzi, melyek működtetését frekvenciaváltók végzik. Az iparban a mozgó gépeket villamos motorok hajtják. A leginkább elterjedt a három fázisú, rövidre zárt forgórészű aszinkron motor. Ezek a motorok állandó feszültségről üzemeltetve az állandó hálózati frekvencia miatt, állandó fordulatszámra képesek, a fordulatszám így változtatásához áttétek szükségesek. Jelen esetben például a csavarozáshoz szükséges a motor fordulatszámát szabályozni a működés közben több alkalommal is, továbbá gyorsítási, lassítási és fékezéssel történő megállításra és pozícióba forgatásra is igény van. Nem utolsó sorban az alkalmazott motorok jelentős teljesítményűek, így a szabályozó egységnek nem csupán nagy precizitást, de kellő teljesítményt is szolgáltatnia kell. Áttétes szabályozással ezek az igények nem elégíthetőek ki.

Az ilyesfajta fokozatmentes szabályozást a mai technológia már lehetővé teszi. A motorok szabályozására ma elterjedten alkalmazzák az úgynevezett frekvenciaváltókat. A frekvenciaváltók 50Hz-es váltakozó feszültség helyett egy meghatározott tartományban beállítható frekvenciát kapcsolnak. Egy frekvenciaváltó blokkvázlata látható az alábbi ábrán.

5. ábra Frekvenciaváltó blokkvázlata

19


A hálózati váltakozó feszültséget (1) egyenirányítják (2), majd a megfelelő zavarszűréseket (3)

követően

nagyteljesítményű

félvezető

alkatrészek

(6)

segítségével

újra

„megszaggatják” azaz váltakozó feszültséggé alakítják, de már ennek a feszültségnek a frekvenciája megválasztható. Ezt a feszültséget aztán rákapcsolják a három fázisú aszinkron motorra (7). A szabályozási folyamatot a frekvenciaváltó vezérlőelektronikája (8) végzi.

A frekvenciaváltók alapfunkciója azonos, a tudásuk igazából már csak azon múlik, hogy mennyire intelligens vezérléssel vannak ellátva. Az ipari rendszerekben alkalmazott frekvenciaváltók digitális és analóg jelekkel is vezérelhetőek, illetve valamilyen szabványos ipari kommunikációs vonalon keresztül (Modbus, Profibus, stb.) is lehetőség van a működtetésükre. A leggyakrabban a digitális be és kimeneteket használják vezérlésre, nagyobb bonyolultságú rendszereknél ez viszont nagyon sok felhasznált I/O kivezetést igényelne, így ott a buszrendszeren keresztüli vezérlés az inkább elfogadott és alkalmazott. A frekvenciaváltók vezérlőelektronikája számos funkciót és lehetőséget biztosít a motor szabályozására. Legfontosabb képessége a motor fokozatmentes szabályozása, az indítási és megállítási (fékezési) paraméterek megválasztása, de lehetőség van többféle elindítási és megállítási módozat között választani, nyomatékot vezérelni, PID szabályozást megvalósítani. Emellett számos biztonsági és védelmi mechanizmussal is fel vannak szerelve ezek az eszközök. Rendelkeznek túlterhelés és motorvédelemmel, hőmérséklet, frekvencia, nyomatékszabályozás, hálózati feszültség monitorozással. A frekvenciaváltók számos előnyük mellett hátrányokkal is bírnak. Egyik nagy hátrányuk az áruk. Ezek a komplex szabályozó rendszerek nagyon drágák, de az igényeknek megfelelő lehetőségeket csak velük lehet biztosítani.

Mivel kapcsolóüzemben működnek a bennük lévő félvezetős egység, nagyfeszültségű és frekvenciájú jellel működteti a motort, így a motorkábelen jelentős energiájú rádiófrekvenciás felharmónikusok keletkeznek, melyeket a motor kábele kisugároz a térbe. Ez jelentős zavarforrást eredményez, melyet szűrőkörökkel lehet csökkenteni. A nagyfeszültségű négyszögjelek a névlegesnél nagyobb impulzusokat is eredményezhetnek a felfutás és lefutás alkalmával. Mivel a frekvenciaváltó egy bonyolult elektronikus szerkezet, mely működése során hőt is termel, így gondoskodni kell a megfelelő hűtésről, védekezni kell a túlfeszültségek és a magas páratartalom ellen, illetve a karbantartása magasan képzett szakembert kíván. 20


4.3. Érzékelők és mérőműszerek A gépek működésük során felhasználási területüktől függően fizikai, kémiai, biológiai beavatkozásokat végeznek. Ezek a beavatkozások változásokat idéznek elő az anyagban, melyeket mérhetővé és visszajelezhetővé kell tenni a vezérlőrendszer számára. Sok esetben elegendő kétállapotú jelek alkalmazása (pl.: helyzetérzékelés, pozícióérzékelés) melyek csak annyi információ visszajelzésére alkalmasak, hogy megtörtént-e a figyelt változás, vagy nem. Ilyen érzékelőket széles választékban lehet kapni a legkülönfélébb kivitelben és működési/érzékelési megoldással. A kétállapotú érzékelők működési elvüket tekintve igen sokfélék lehetnek, például induktív, optikai, kapacitív, piezoelektromos, képérzékelős, érintkezős, vagy akusztikus elven működők. Kiválasztásukat leginkább a felhasználási terület és az adott környezeti tényezők határozzák meg. A választék és a sokféleség szerencsére ma már szinte kimeríthetetlen. Sok olyan folyamatot is figyelemmel kell kísérni, ahol konkrét mérési eredményekkel kell dolgozni (pl.: erőmérés, hőmérsékletmérés, stb.) és a mért adatokat felhasználva szükséges számításokat végezni, majd beavatkozni. Jelen készülék vezérlésének megtervezésénél sok esetben elegendőnek bizonyul a kétállapotú érzékelők használata pozíciók és elmozdulások figyelésére, viszont a bilincsek, illetve a csavaranyák meghúzásához például erőmérésre is szükség van, illetve a csavarozó fejek (szánok) mozgatása során útméréssel határozható meg az aktuális pozíciójuk, melyek adatai alapjául szolgálnak majd a motorok megfelelő működtetésének.

A csavaranyák meghúzásánál ügyelni kell a pontos nyomatékra húzásra, tehát a kézzel meghúzott csavarok nem lehetnek túl lazák és a túlhúzást is kerülni kell. Erre a megoldást a nyomatékkulcsok alkalmazása jelenti, mely kulcsok a hagyományos csavarkulcsokkal ellentétben némi elektronikát is tartalmaznak. A beépített erőmérő segítségével képesek mérni a csavar meghúzása során keletkező erőt, melyet digitálisan továbbíthatnak a központi vezérlő felé. Egyszerűbb megoldások esetén a nyomaték lehatárolása mechanikusan történik, viszont ahhoz, hogy egy szerelési folyamat során a PLC-vel együttműködve folyjék a munka, a kényelmes és gyors munkavégzés során a dolgozónak ne kelljen gombokat nyomogatni a csavarozási műveletek alkalmával, az ilyen kulcsok a nyomatékra húzást követően egy jelet küldenek

6. ábra Nyomatékkulcs

21


a vezérlés felé, így jelezve azt, hogy a csavar megfelelő nyomatékra húzása teljesült. Ezzel számolhatóak a kézi csavarozási műveletek is, így a PLC ellenőrizni tudja, hogy minden csavar meghúzása megtörtént-e. Jelen esetben a gömbcsuklókat rögzítő csavaranyák szerelése során szükséges a nyomatékkulcsok alkalmazása, de elegendő csupán olyan kulcsot használni, ami mérési adat nélkül, csak egy „Ok” jel elküldésével jelzi, hogy a csavarozás megtörtént. A nyomatékot a kulcson lehet beállítani, a határolás mechanikus elven valósul meg.

A nyomtávrúdra szükséges még a folyamat során két rögzítőbilincset is felszerelni, viszont itt a szerelés tényén túl a szerelés minőségét is ellenőrizni kell. A bilincsek meghúzását tehát megfelelő erővel kell elvégezni, amit már mérni is szükséges. A szerelést egy Oetiker fej végzi, mely kifejezetten erre a feladatra készült. A vezérlése különálló egységet 7. ábra Oetiker fej

alkot

a

PLC

rendszertől,

mivel

saját

vezérlőelektronikával rendelkezik. A fej működtetése során

csupán kétállapotú jeleket küld a PLC felé a nyomatékkulcsoknál használt megoldásnak megfelelően olyan célból, hogy a szerelés sikeres megtörténtét jelezze. A szerelési adatok logolását és továbbítását már a saját vezérlése segítségével oldja meg. A fej egyébként egy nagyon komoly elektronikus mérőegységet tartalmaz, mely kalibrálásához egy különálló gépre van szükség és időközönként szükséges is rajta kalibrációt végezni.

4.4. PLC vezérlés A PLC vezérlések korszakának kezdetén csak néhány meghatározó gyártó volt jelen a piacon, ma már viszont PLC-k sokasága érhető el, sőt nem egy gyártó kínál komplett automatizálási rendszereket is. Ilyenek például a Motorola, Omron, Siemens, Mitsubishi, Jetter, Hitachi, Festo, LG, Vipa, Telemechanique. A lista természetesen ettől jóval hosszabb. A gyártók korszerű és magas szintű fejlesztőrendszereket is biztosítanak vezérlőikhez, így könnyítve azok felhasználási és alkalmazási lehetőségeit, valamint oktatásokkal segítik a fejlesztők és programozók munkáját. Jelen projekt megvalósításánál a megrendelő kikötése között szerepelt a Siemens S7-300 rendszer használata, így a választék az adott gyártó néhány termékére szűkült. A konkrét típus kiválasztása már a

22


fejlesztőre lett bízva. A hardver részletes ismertetése a konfiguráció bemutatását tárgyaló fejezetben található.

4.5. HMI rendszerek A HMI egy mozaikszó a Human Machine Interface angol szavak kezdőbetűiből tevődik össze, jelentése ember-gép interfész. Célja, hogy közvetlenebbé, emberbarátabbá tegye egy gép kezelését, felhasználását. A mai korszerű automatizált rendszerek szerves részét képezi. Dinamikus felülete egy LCD, vagy TFT kijelző, mely bizonyos típusok esetén érintésérzékeny felülettel is el van látva, így a grafikusan kialakított kezelőfelület működtetése még kényelmesebb. A nem érintésérzékeny típusok esetén nyomógombokat helyeztek el a kijelző mellett, melyek programozás alkalmával meghatározott funkciókkal láthatóak el. Természetesen előfordul még a két megoldás kombinációja is. A kijelzőket tekintve találhatóak a kínálatban csak karakteres megjelenítésre alkalmas típusok, de vannak még monokróm pontmátrixos kialakításúak is, illetve a mai kor követelményeit kielégítő nagy felbontású, egészen nagyméretű, színes TFT kijelzővel szerelt egységek is. Előnyként említhető meg a nagyfokú vizuális megjelenítő képesség, mely akár dinamikus és interaktív is lehet. Grafikus képek, esetleg animációk elhelyezésével lehetőség van egy fizikailag is változó folyamat szemléletesebb irányítására és nyomon követésére. A hibák detektálása során a hibaüzenetek kódok és hibalámpák helyett, szöveges formában is

8. ábra HMI

megjelenhetnek rajta, így a gép kezelője azonnali és egyértelmű értesítést kap a hibáról.

Lehetőség van logolásra paraméter menedzselésre, jelszavas védelem kialakítására, vészhelyzetek (alarmok) kezelésére is. Megvalósítható többképernyős kijelzés, akár többféle nyelven is. Létrehozható rajta adatbeviteli mező, így néhány paraméter könnyedén átállítható a felületről komoly programozói ismeretek, illetve egyéb eszközök használata nélkül. Vannak típusok, melyeken valamilyen elterjedtebb, más területen is alkalmazott operációs rendszer futtatható, például Linux, vagy Windows CE, újabban Android.

23


5. A gép szerkezeti felépítése A szerelési terület egy a 12.1 mellékleten látható, három oldalt burkolt szerelőasztalon kerül kialakításra. A szerelési folyamat során csavarozó fejek nagy sebességű forgómozgást végeznek, így az esetlegesen kirepülő alkatrész miatt balesetvédelmi okokból volt indokolt a teljes munkaasztal leburkolása átlátszó plexi falakkal, illetve a védelem fokozása végett szükséges volt a lezáródó védőburkolatok beépítése is, mivel a gép elülső oldala, ahol a dolgozó tartózkodik, nyitott. A gép tervezésénél számos kiegészítő került még betervezésre, melyek tovább növelik a biztonságot és minimálisra csökkentik a használat közben előforduló balesetek valószínűségét.

5.1. A szerelőasztal elrendezése A szerelőasztalon elhelyezett szerkezeti egységeket a 9. ábra szemlélteti. Az asztal közepén található a kormánymű tengelyt rögzítő egység, ami az ívesen kialakított fészkekbe behelyezett tengelyt satuszerűen, pneumatikus munkahengerek segítségével fogja meg a szerelési folyamat idejére. A tengelycsonkokat külön szorítópofák rögzítik, szintén pneumatikus munkahengerek segítségével.

9. ábra Szerelő asztal 3D-s terve

24


A középső tengelyrögzítő szerkezeten találhatóak a szelepszár rögzítő fejek. Ezek feladata a szelepszár elcsavarodásának meggátolása a gömbcsuklók felcsavarásának időtartama alatt. Kettő darab került kialakításra belőlük a szerelőasztalon, megfelelően a jobb és bal szelepszárral rendelkező tengelyek szereléséhez. Természetesen egyik-másik típus esetében mindig a megfelelő szelepszár rögzítőt kell csak használni.

Az asztal jobb és bal szélén található a két csavarozó fej szerkezet. A csavarozó fej szerkezetet munkahenger mozgatja horizontális irányban előre, illetve hátra a lineáris sínekből kialakított szánokon. Az elmozdulást lineáris útmérő figyeli, illetve méri. A csavarozó fej szerkezeten található egy 3 fázisú aszinkron motor, melyet frekvenciaváltó működtet. A motor tengelyére felszerelt alkatrészbefogó fejben alkatrészfészkek és rögzítőreteszek találhatóak. Egy alkatrészfészek lett kialakítva a gömbcsukló fogadása számára, illetve egy a kontraanya befogására. A gömbcsuklót egy mechanikusan bezárható rögzítőkeret tartja a helyén, a kontraanya befogását egy befogópofa biztosítja, mely szintén mechanikusan, kézileg zárható össze. A csavarozó fejről készült kép a 15.3 mellékleten tekinthető meg.

A gép működtetéséhez az alábbi feltételek biztosítottak: •

Elektromos hálózat: A Magyarországon szabványos 1 fázisú (230V) illetve 3 fázisú (400V) AC (50Hz) hálózat.

•

Pneumatikus hálózat: 6 bar

•

Központi zsírzás: 150 bar

Mivel a felhasználás területén elérhető pneumatikus hálózat van kiépítve, így a mechanikus mozgások, szorítások (motor kivételével) pneumatikus munkahengerek segítségével valósulnak meg. A gép összesen 13db munkahengert és 14 útválasztó szelepet tartalmaz. A berendezés 24VDC törpefeszültségű működtetésre lett tervezve. Így külön érintésvédelemre nincs szükség. Az érzékelők IP64, ill. IP67 védettségűek.

25


5.2. Pneumatikus munkahengerek A munkahengerek vezérlése a pneumatikus hálózatba beépített útválasztó szelepek segítségével történik. A pneumatikus hálózat rajzát a 12.2 melléklet tartalmazza.

A rajzon látható munkahengerek az alábbi funkciókat látják el: Q1 és Q2 tengelyrögzítő szimmetrizáló munkahengerek szelepe Q3 és Q4 szelepszár ellenőrző és rögzítő munkahengerek szelepe Q5 és Q6 tengelyrögzítésben résztvevő, alulról feszítő munkahengerek szelepei Q7 és Q8 szánmozgató munkahengerek szelepei Q9 és Q10 csavarozófejet oldó munkahengerek szelepei Q11 és Q12 védőburkolat mozgató munkahengerek szelepei Q13 munkadarab befogó munkahenger szelepe

A munkahengereket 5/2-es és 5/3-as útszelepek működtetik. A szánmozgató és a szelepszár rögzítő munkahengerek elé nyomáscsökkentők lettek beépítve, így korlátozva a gyors pozíció váltást. A szelepszár rögzítő munkahenger biztosítja a szelepszárat, hogy csavarozás közben ne fordulhasson el. Mindig az adott tengelytípus beállításnak megfelelő szárrögzítő működik, ezt a programban a szerelés megkezdése előtt kell kiválasztani.

A rendszerben a középállásnál kétféle funkciót megvalósító 5/3-as útszelep került alkalmazásra. Eltérés közöttük annyiban van, hogy az egyik típus középállásba kapcsolva lezárja a munkahenger két levegőkamráját, minek következtében a dugattyú megáll az aktuális pozícióban. Ilyen megoldással működnek a védőburkolatokat mozgató munkahengerek. A másik típus esetén középállásban lelevegőzik a munkahenger két kamrája és a dugattyú kézzel mozgathatóvá válik. Így működik a szelepszár rögzítő, a szánmozgató és a tengelyrögzítést végző munkahenger is. A tengelyrögzítőnél a munkahengert egy kézi kar segítségével kell rögzítési állapotba tolni. A végállás érzékelőktől érkező jelet a PLC figyeli, amikor megtörténik a kézi átállítás, akkor automatikusan nyomás alá kerül a rögzítés fenntartását biztosító légkamra. A szánok előtolására csak addig van szükség, amíg a csavaranya és a gömbcsukló rá nem kapott a menetre, aztán az előtolás megszűnik és a csavarok behajtása húzza a szánt befelé. 26


6. Működési leírás A PLC program elkészítéséhez elengedhetetlenül szükséges a gép működésének részletes és pontos ismerete. A precíz működési leírás ismeretében lehet csak a vártnak megfelelő működési mechanizmust létrehozni a PLC programmal. Fontos a gép mechanikai tervezésének szakaszában már kidolgozni a részletes működési leírást, illetve azt, hogy mely részegységek hogyan fognak működni, a mérési feladatok milyen módon lesznek megvalósítva. Programozás szempontjából ellenőrizni szükséges továbbá azt, hogy a tervezett kialakítás szerinti gép minden fontossággal bíró eleme működtethető lesz-e PLC vezérléssel, illetve a működtetési és környezeti állapotok egyértelműen a vezérlés tudomására hozhatóak-e a megfelelő érzékelők alkalmazásával.

6.1. Működési ciklusok Jelen gép működése alapvetően két fő funkcionális ciklusra bontható szét: 1. Munkadarab behelyezési ciklus 2. Csavarozási ciklus

1. A munkadarab behelyezési ciklus a következő lépéseket foglalja magában: • a kormánymű behelyezése • a bilincsek meglétének ellenőrzése • a szelepszárak ellenőrzése • a munkadarab rögzítése és megtámasztása • a szelepszárak szimmetrizálása • a gombcsuklók és anyák behelyezése és a fészkek kézi lezárása 2. Csavarozási ciklus a következőket tartalmazza: •

a gömbcsuklók adott méretig történő felcsavarozása

•

Oetiker fogóval való bilincsmeghúzás

•

a kész munkadarab rögzítéseinek elengedése

Mielőtt bármilyen műveletet elkezdünk, ki kell választani a kormánymű típust, amely lehet jobbos, illetve balos kialakítású. Amíg nincs kiválasztva, addig nem indítható az automata

27


folyamat. Fontos továbbá megjelölni a tengely hosszúsága szerinti „rövid” vagy „hosszú” típust, mert a csavarozás során ez fogja eldönteni, hogy milyen hosszúságot kell elérni a kész munkadarabnak.

6.2. Kiinduló állapot A gép ebben a helyzetben bekapcsolt állapotban van, nincs benne munkadarab, de a készen áll egy szerelési feladat elvégzésére.

1.

A gép munkadarab nélkül bekapcsolt helyzetben van.

2.

A vezérlőpanelen a dolgozó kiválasztja a gyártandó kormányművet.

3.

A szánokat takaró védőburkolatok felső, nyitott, helyzetben vannak. A felhúzó munkahenger helyzetérzékelője jelet ad.

4.

A gömbcsukló befogó fejeket rögzítő szánok hátsó helyzetben vannak.

5.

A befogófejek felfelé nyitott helyzetben vannak.

6.

A gömbcsukló leszorító felfelé áll.

7.

Az anyák megfogó pofái nyitva vannak.

8.

A nyomtávrudat megfogó szimmetrizáló egység alsó és felső pofája felső helyzetben áll.

9.

A szelepszárat ellenőrző fejek felső helyzetben vannak. A felső helyzetérzékelő jelet ad.

10.

A központi munkadarab megfogó pofa nyitva van.

6.3. Munkadarab befogás 6.3.1. Munkadarab behelyezés 1. A dolgozó a felfogó-egység jobboldali tüskéjén megvezetve majd a baloldali tájolócsapon pozícionálva ütközésig a helyére teszi a kormányművet. 2. A nyomtávrúd szárakat a szimmetrizáló egységben az alsó pofák ívesen kiképzett támasztófészkébe helyezi. 3. Gömbcsuklót helyez a befogó fejekbe. 4. A leszorító-keret zárásával rögzíti.

28


5. Bezárja az anya-megfogó pofákat. 6. Kontraanyákat helyez a pofák közé. 7. Az anyákat mágnesek rögzítik és elmozdulásukat határoló lemez határolja le. 8. A munkadarab megfogó kart kézzel bezárja. (A léghenger mindkét kamrája tehermentes, lehetővé teszi a kézi zárást). Amint a léghenger helyzetérzékelője a rögzített helyzetet érzékeli, a vezérlés levegőt ad a záró kamrának, munkadarabot rögzítő henger megfogja a kormányművet. 9. A kiválasztott munkadarabnak megfelelő szelepszár pozíció-ellenőrző egység léghengere elengedi az általa működtetett ellenőrző fejet. A fej optimális esetben rácsúszik a szelepszárra mindaddig, amíg a szelepszár-zárókupakján fel nem ütközik. 10. Ha helyzet, vagy szelepszár szöghiba (nincs középállásban) miatt a fej nem tud a szükséges pozícióig menni, hibajelzés jelenik meg a kijelzőn. A dolgozó korrigálja a helyzetet és kézzel segíti a megfelelő pozíció elérését. 11. Ebben a helyzetben az ellenőrzőfej 2. helyzetérzékelője jelet ad. 12. Ha a védőkupak hiányzik, a fej tovább csúszik a megfelelő helyzeten és a harmadik érzékelő is jelet ad. Ekkor ugyancsak a hibára utaló hibajel jön létre és az üzenőpanelen az erre utaló üzenet jelenik meg. 13. A bal és jobboldali szánok felső részén reflexiós foto-szenzor található, melyek a befogófejek felett „átnézve” ellenőrzik, hogy a gömbcsuklókat megfogó leszorítókeretek nem maradtak-e nyitva. Ha valamelyik nyitva marad, hibajelzés generálódik és az indítási folyamat megszakad. Ebben az esetben a PLC kijelzőjén a hiba leírása jelenik meg. 14. A nyomtávrúd védőharmonika külső oldalán rögzítőbilincs (kisbilincs) található, melynek meglétét iniciátorok ellenőrzik. Valamelyik hiánya esetén ugyancsak hibajel generálódik és hibaüzenet jelenik meg. 15. Ha a fenti elemek nem generálnak hibajelet, a dolgozó működteti a start-gombot.

6.3.2. Ellenőrzés indításkor 1. Nyomás alá kerül a helyzetellenőrző egység munkahenger azon kamrája, amely lefelé mozgásra készteti a fejet. Ez biztosítja, hogy a fej biztosan véghelyzetig menjen. A PLC újra ellenőrizze, hogy jó-e a pozíció (védőkupak, munkadarab).

29


2. A nyomtávrúd szimmetrizáló egységek felső pofái középhelyzetben rögzítik a nyomtávrudat.

A

megfogott

helyzetben

a

működtető

munkahengerek

helyzetérzékelői jelet adnak! (2x2 munkahenger tartozik a megfogáshoz) Ha pozícionálási hiba miatt valamelyik jel nem jön létre, hibaüzenet generálódik és a folyamat megszakad.

6.4. Szerelés 6.4.1. Előkészítés 1. Lezárnak a jobb és baloldali védőburkolatok. 2. A lezárt helyzetet a burkolatot működtető léghenger véghelyzet érzékelője, valamint egy kódolt érzékelő ellenőrzi. 3. Ha x idő elteltével valamelyik nem ad jelet (valamiért nem tudott lecsukódni), a folyamat megszakad és hibaüzenet jelenik meg a képernyőn. Ha nem zár, akkor nem kezdődik el a csavarozás. Más eset, ha csavarozás közben szűnik meg a „zárva” jel. Az már vészstopként kezelendő, de csak addig, amíg nem érünk a csavarozási ciklus végére, és nyitjuk fel. 4. Be lehet nyúlni a belső térbe. 5. Ezzel párhuzamosan a védőburkolatokkal elzárva megindul a gömbcsuklók felcsavarása a nyomtávrúdra. (Leírás a 7.4.3-as pontban.)

6.4.2. Oetiker bilincsrögzítő fej működtetése 1. Az Oetiker fejjel rögzíti a dolgozó az előre felhelyezett Oetiker-bilincseket. Az Oetiker fej az elmozdulás és erő kiértékelése alapján két OK jelet ad a PLC felé. 2. Az OK jelek hiányában a munkadarab rögzítés nem oldódik. A hiányra utaló üzenet jelenik meg az üzenő-panelen. 3. Az Oetiker fej szerelési helyzeteit iniciátorok ellenőrzik. Egy szerelési helyzetben egy jó megfogást lehet elérni. Ha nem jön létre mindkét helyzetben a működtetés, a hiányra az üzenő-panelen hibaüzenet jelenik meg!

30


6.4.3. Gömbcsukló felcsavarás folyamata 1. A szánok minimálisra állított levegőnyomással addig tolják előre a becsavaró fejeket, ameddig a kontraanya a nyomtávrúd végén fel nem ütközik. Ellenőrzi az utat, ha az anya hiánya miatt a kívánt helyzetben a fej nem áll meg a gép leáll, a kijelzőn hibaüzenet jelenik meg. 2. Lassú forgással balra forgatva egy fordulatot fordul a becsavaró fej. 3. Forgásirányt vált és jobbra forgatva előbb lassan, majd megadott út elérésekor közepes-gyors fordulattal forgatja a fejet. A gömbcsuklót megközelítve (szintén útmérő adja a jelet a lassításra) ismét lassan forgat. Rá kell találni az anya után a gömbcsukló menetére is. + 1-2 fordulat után el kell érni a szükséges pozíciót. Ha rátalált a nyomtávrúd menete az anyáéra. (Az x pozícióhoz tartozó elmozdulást az útmérő alapján ellenőrzi. Ha az elmozdulás nem jött létre, vészjelzéssel megáll a szerelés.) 4. Amint a gömbcsukló szára is kb. 2-3 mm hosszon összecsavarodott a nyomtávrúddal, tehermentesítődik a fej, elengedjük a levegőnyomást a léghengerről és a csavarszár „húzza” a gömbcsuklót. 5. A forgás a maximális sebességre vált. 6. A véghelyzet elérése előtt 2-3 mm-el a gyorsforgatás lassúra vált. Ezzel a sebességgel megy a véghelyzetig. A véghelyzet elérésekor megáll. 7. A fékes hajtóműves-motor fékezett üzemre vált. 8. Felnyílik a fejeket védő burkolat. 9. Az anyákat megfogó pofákat biztosító kilincset működtetve a dolgozó kinyitja a megfogó pofákat. 10. Kézzel ütközésig hajtja a kontraanyákat. 11. Saltus kattanós-kulcsokkal meghúzza őket az előírt nyomatékra. 1. A nyomaték elérésekor a kulcsok OK jeleket küldenek a PLC felé. 12. A dolgozó start gombot nyom. 13. Felnyílik a nyomtávrudat megfogó pofa. Az alsó megfogó pofa ugyancsak kb. 2 mm-el lejjebb megy. 14. A gömbcsuklót beforgatja kiszállítási helyzetbe.

31


6.5. Szerelés befejezése 1.

A fejet oldó munkahenger előrejár, oldja a gömbcsuklókat rögzítő keret reteszelését, majd visszamegy alaphelyzetbe.

2.

A keret lebillen, szabaddá téve a gömbcsuklót.

3.

A fej álló helyzetben hátrajár.

4.

A fej kiindulási helyzetbe fordul.

5.

A szelepszár pozícionáló fej feljár.

6.

A munkadarabot rögzítő henger belazít.

7.

A nyomtávrúd szimmetrizáló alsó megfogó pofa felső állásba megy.

8.

A munkadarab kivehető.

6.6. Teendők veszélyhelyzet esetén Amikor a védett térben a dolgozót veszélyeztető folyamatok zajlanak (Pl. burkolat, vagy megfogó pofa mozgatása) és valaki megszakítja a fényfüggönyt a védett térben minden mozgás megáll. Ezt úgy érjük el, hogy a kérdéses hengerekről elengedjük a levegőt, majd a hengerek

munkatereit

a

szelep

középállásba

állításával

lezárjuk.

A

kritikus

munkahengerek, védőburkolat mozgató, szán előtoló-hengerek, reteszelő fékkel is el lettek látva, mely biztosítja, hogy levegő nélküli helyzetben ezek a hengerek rögzítve legyenek. A fényfüggönybe benyúlás tényét a kezelőfelület is kijelzi. A függöny újra aktiválása a start gomb megnyomásával történik.

Ha a védett térben nincs semmi veszélyes mozgás (pl. a burkolat alatti csavarozás), a fényfüggöny megszakítására semmi nem történik. Alább a különböző automata folyamatok fényfüggönyhöz való kapcsolata van részletezve. Először, hogy megszakítás esetén mi a teendő, majd hogy újraaktiváláskor mi történik.

Csavarozás •

Amikor burkolva van, semmi változás, fut tovább a folyamat. Ha nyitva van a

burkolat (pl. alapállapotba visszaálláskor) megáll a forgás és a mozgás is. •

Folytatni a műveletet. A folytatás akkor „érdekes” ha pl. a gyorsütem végén

kezdünk újra gyorsan csavarozni és túlszaladhat a lassítási ponton. Igazából a program

32


intelligenciáján múlik, hogy le tudja-e kezelni az ilyen határeseteket. Mivel burkolva van a becsavarozó nem kell megszakítani rácsavarozáskor.

Gömbcsukló elengedés •

Csak burkolat alatt mozog.

Csavarozó burkolat nyitás/lezárás •

Meg kell állni, a helyén kell maradni. Levegő nélkül sem kezd lecsukódni!

•

Folytatni a műveletet.

Nyomtávrúd megfogás, elengedés • Meg kell állnia, ha nyitva-zárva volt úgy kell maradnia, • Folytatni a műveletet. Kormánymű rögzítés • Az automata nyitás kivételével megtartja az állapotát (nyitott, zárt, lelevegőzött), nyitás közben álljon meg. • Folytatni a műveletet. Szelepszárra rájárás/levétel •

Álljon meg/maradjon a helyén.

•

Folytatni a műveletet. Levegő nélkül sem kezd lejönni!

33


7. A PLC rendszer kialakítása 7.1. Hardveres kiépítés A rendszer központi részét egy S7-315-2 DP Siemens PLC alkotja, mely az alábbi főbb tulajdonságokkal rendelkezik: •

Belső RAM: 128 kb

•

Külső Flash: Max. 8 Mb

•

PROFIBUS MPI RS 485 interface (187,5 kbps)

•

PROFIBUS DP RS 485 interface (12 Mbps)

•

DP master, DP slave és S7 funkció

•

DP-V1 / SYNC+FREEZE támogatás

•

Maximum slave szám: 124

•

I/O per slave: 244/244

•

Total I/O: 2048/2048

•

Energiaigény 20,4..28,8 VDC ? 0,8 A

•

Méretek (WxHxD) : 40 x 125 x 130 mm

•

Súly: 290 g

10. ábra Siemens S7-300-as CPU

A PLC mellé beépítésre került 1db 64 digitális bemenettel rendelkező bővítő egység és 1db 32 digitális kimenettel rendelkező modul.

A rendszer energiaellátásáról egy Siemens PS307 5A-es 120/230 VAC - 24 VDC tápegység gondoskodik.

7.2. Hardverkonfiguráció a Simatic Manager-ben A program elkészítése előtt ki lett alakítva a Step7-ben a valóságnak leginkább megfelelő hardver konfigurációt. A program nagyon sok perifériaegység beillesztését biztosítja a rendszerben, viszont vannak olyan eszközök, melyek működése a szimuláció során nem lehetséges. Ebben az esetben a program helyes működésének biztosításához a szimulátorban szükséges létrehozni azt a külön blokkot, vagy blokkokat, melyek előállítják

34


azokat a logikai feltételeket, illetve adatokat, melyeket a valóságban a már fizikailag rendszerhez kapcsolt hardver szolgáltat a működése során.

Jelen esetben a program szimulátorban történő működtetéséhez az útmérő számlálóval lett megvalósítva, ami a motor mozgatása alkalmával a sebességnek megfelelő ütemben számol, mintha az útmérő jelét, vagy adatát kapná valamilyen bemeneten keresztül a frekvenciaváltós hajtáshoz hasonló megoldásban. A fenti leírásnak megfelelően lett elkészítve az alábbi táblázatban látható hardveres környezet.

11. ábra Hardver konfiguráció

A Profibus-DP kivezetésre került a rackből és a kivezetett buszra kapcsolódik a 2db frekvenciaváltó, melyek a motorok vezérlését végzik. A Frekvenciaváltók a 10-es és 11-es fizikai címet kapták.

12. ábra Frekvenciaváltók csatlakoztatása

35


7.3. Mechanikus rögzítések állapotának figyelése A gép mozgó alkatrészein technikai okokból nincs lehetőség érzékelők elhelyezésére. A kontraanyák befogását és a gömbcsuklók rögzítését azonban fontos figyelni, viszont induktív érzékelővel erre nincs lehetőség, mivel a mozgó szerkezeten a vezetékkel történő csatlakoztatás nem lenne kivitelezhető. Mivel ezek a rögzítő keretek horizontálisan egymással egyvonalban helyezkednek el és rögzített állapotban állandóan egy adott helyzetben állnak, állapotukat egy optikai érzékelővel figyelni lehet. Kihasználva azt, hogy az alkatrészt rögzítő keretek egymáshoz képest egyvonalban helyezkednek el, így megoldható mindkét rögzítő keret állásának figyelése egyetlen érzékelővel. A célra egy Balluff BOS 6K-PU-1LQD-S75-C reflexiós szenzor lett beépítve, melynek jelét egy vele szemben elhelyezett prizma 13. ábra Reflexiós szenzor veri vissza abban az esetben, ha a rálátás biztosított. Ha a rögzítő keretek nyitva vannak, akkor a fény útjába akadály kerül. A csavarozó program indítási feltételeinél ennek az érzékelőnek a jele kiértékelésre kerül. Ameddig nem válik szabaddá a prizma és a szenzor közötti tér, addig a rögzítő keretek nincsenek rögzítve, így a csavarozási folyamat sem indítható el.

7.4. Állapotérzékelők A gépen nagyon sok mozgó, mechanikus elem található, melyeket nagyrészt munkahengerek mozgatnak. A beépített munkahengerek ugyan tartalmaznak végálláskapcsolókat, így az aktuális állapotuk digitális bemenetekre kapcsolásával máris detektálhatóvá válik. Egyes esetekben a két végállás állapotának figyelése is elegendő. Vannak azonban olyan szerkezeti egységek is a gépen, melyek állapota nem feltétlenül csak egy adott munkahenger végállásba történő mozdításával áll összefüggésben. Ilyenek például a szelepszár ellenőrző fejek, ahol a munkahenger által lenyomott rögzítő fej a behelyezett alkatrésztől függően három állapotot is felvehet. Ezeket az állapotokat külön érzékelőkkel szükséges detektálni. Másik fontos szempont, hogy a munkahengerek végállás kapcsoló csak a munkahenger állapotáról szolgáltatnak információt. Állapotuk megváltozása még nem feltétlenül jelenti azt, hogy az általuk végzett munka valóbban

36


elvégzésre került-e. (Elmozdult-e az anyag, vagy csak a munkahenger dugattyúja vett fel új pozíciót?) Az elmozdulások figyelésére induktív közeledésérzékelők kerültek beépítésre. Az induktív érzékelők előnye az ipari környezetben is kellően nagy immunitás a külső zavaró tényezők ellen. Érzéketlen a zajra, fényre, elszennyeződésre, rázkódásra, elektromos zavarokra. Mivel fémeket érzékelnek, kézenfekvő is az alkalmazásuk egy 14. ábra Induktív érzékelő olyan gépen, ahol a legtöbb mozgó elem fémből készült. A felhasznált érzékelő típusa Balluff BES_M08EE_PSC20B_S49G_003_2_03.

7.5. Motorhajtások A csavarozást 2db háromfázisú aszinkron motor végzi, melyeket egy-egy Danfoss VLT5000 típusú frekvenciaváltó vezérel. A frekvenciaváltók Profibus DP kommunikációs buszon keresztül csatlakoznak a PLC-hez.

7.5.1. A Danfoss VLT5000 frekvenciaváltó tulajdonságai A frekvenciaváltók a következő alapfunkciókkal rendelkeznek: •

Start/stop

•

Irány meghatározása

•

Választás fix referenciák között

•

DC fékezés

•

Gyors leállás

•

Rámpa kiválasztás

•

Setup kiválasztás

•

Szabadon futás

•

Referencia meghatározása

•

Hibajelzés

•

Üzemkész jelzés

•

Forgás visszajelzés

•

Figyelmeztető jelzés

•

A tényleges motorsebesség visszajelzése

15. ábra Danfoss VLT5000

37


A fentieken kívül további funkciókkal is rendelkezik az eszköz. Használható a „sync” és „freeze” panacs is, mely segítségével pontosan időzített műveletek is végrehajthatóak a buszra kapcsolt frekvenciaváltókkal. A frekvenciaváltó kimeneteinek és bemeneteinek száma elég nagy. Sok I/O portot igényel a működtetése, különösen akkor, ha többet is használni kell belőlük egy rendszerben. Ilyen esetben célszerű a frekvenciaváltókat – amennyiben megfelelő csatlakozási felülettel rendelkeznek - soros buszon keresztül működtetni, megspórolva a rengeteg vezetéket és PLC I/O portot. A soros vonalon, a fizikailag kivezetett lábakhoz kapcsolódó regiszterek ugyan úgy hozzáférhetőek, mint a külső csatlakozók használatával. További előnye, hogy komplexebb vezérlések hardveres módosítások nélkül, így egyszerűbben megvalósíthatóak, valamint az, hogy több információt kaphatunk a frekvenciaváltó állapotáról. Ha esetleg hibajelzés történik, akkor távolról is lekérdezhető a hibakód, miáltal a hibaelhárítás is gyorsabban megtörténhet. Ezeket buszos vezérlés nélkül nem, vagy csak nehezen, nagy hardver ráfordítással lehetne megoldani.

7.5.2. Frekvenciaváltó integrálása a rendszerbe A 16. ábrán látható, hogy a Profibus-ra felcsatlakoztatott frekvenciaváltók további perifériacímeket is kapnak.

16. ábra Simatic HW config

38


Ezeken a címeket lehet majd elérni a frekvenciaváltók funkcióit. A címtartomány az eszköz buszra illesztésekor auto-matikusan meghatározásra kerül a program által, de lehetőség van kézi beállí-tásra is. A kézi konfigurá-lásnál fontos ügyelni arra, hogy a beállított címtar-tomány ne essen egyben a PLC által vezérelt és a rendszerbe integrált egyéb perifériák címeivel. Egy címet, vagy címtartományt csak egy eszköz használhat. Az I address tartományában a periféria bemeneti címei találhatóak, a Q address ennek megfelelően a periféria kimeneteiről érkező adatok címeit tartalmazza.

A címtartomány jelen esetben az első hajtásnál 4AX: 256-263 és 2AX: 264-267, a második hajtásnál 4AX: 276-279 és 2AX: 276-279 lesz automatikusan.

7.5.3. Profibus DP-n kerszetül történő vezérlés A VLT5000 vezérlése egy PPO-nak nevezett (Parameter Process data Object) modell segítségével végezhető el. A PPO maximum 28 byte-ból álló adathalmaz, amihez PIW/PQW

ki

és

bemenő

perifériaszavakon

keresztül

férhetünk

hozzá.

A PPO két eltérő részből áll: •

Parameter Characteristics Value PCV

•

Process Data PCD

A PCV teszi lehetővé, hogy a VLT-ben a PLC programjából átállítsunk a programban meghatározott (tehát nem feltétlenül előre rögzített) számú paramétert, vagy kiolvassuk annak tartalmát. A PCV-ben kell meghatározni, hogy melyik paraméterrel akarunk foglalkozni és hogy mit kell vele tenni. A paraméterek adatait külön SFC rendszerhívásokkal kell továbbítani (SFC14, SFC15 read/write consistent data of a DP standard slave). A PCD byte-ok minden busz ciklusban maguktól frissülnek, így az általuk közölt információ folyamatosan áramlik (frissül) a busz sebességétől és a buszra kötött eszközök számától, az eszközök által küldött adatmennyiségtől függő gyakorisággal. A PCD byte-ok funkciója mindig ugyanaz, vagyis az általuk közölt információ mindig ugyanarra vonatkozik (pl. a motor aktuális forgási sebessége (MAV))

39


A PCD mindig magában foglalja az állapotszót, a vezérlő szót, a referenciát és a visszajövő motorsebességet és van benne további maximum 8 szó. a PPO-nak 8 változata van, melyek közül ki kell választani az alkalmazás számára legmegfelelőbbet. Ezt a 8 lehetőséget mutatja a 8.1.4 2. ábra.

A PPO

két

része

a

PCV

és

a

PCD

is

további

részekre

van

osztva.

A PPO-ban van két kimeneti és két bemeneti szó, amelyeket mind a 8 PPO típus tartalmaz: CTW, STW, MRV és MAV (vezérlő bitek, állapot bitek, referencia meghatározása és a pillanatnyi forgási sebesség). Ezek a word-ok szolgálnak a frekvenciaváltó alapvető vezérlésére, ezért minden PPO típus részei.

Az S7-ben a frekvenciaváltóval kapcsolatot tartó ki és bemeneti periféria word-ök (PIW és PQW) száma és azok funkciója (a fentebb említett, mindig jelenlévő 2-2 word-ön kívül) függ a választott PPO típustól. A PPO típusát a Step7 HW config-jában kell megadni, a VLT 904-es paraméterét a profibus master minden inicializáláskor erre a PPO típusra beállítja. (http://szirty.uw.hu/VLTLeiras/index.html)

7.6. A HMI működése A HMI és PLC között nagy általánosságban a fizikai kapcsolatot Profibus DP biztosítja, de elterjedten alkalmaznak nagyobb kiterjedésű terepi rendszereknél TCP/IP alapú összeköttetést is. Egy rendszer akár több HMI felülettel is rendelkezhet. Szoftveres szinten a két eszköz között az adatcserét TAG-ek biztosítják. A HMI egység a PLC memóriájához hozzáférve meghatározott helyekről képes állapotok kiolvasására, illetve ugyanúgy képes bizonyos értékeket, állapotbiteket is átírni. Ez a kétirányú kommunikáció teszi lehetővé azt, hogy a HMI felület nem csak egyszerű kijelzőként, hanem beviteli eszközként is használható legyen.

A TAG típusától függően lehet egy szó (word) és lehet egy bit is (bool). Ezen kívül még több típusa is létezik, de lényege mindegyiknek az, hogy egy TAG mindig egy adott memóriaterületet képvisel, ami lehet egyetlen bit is, de akár több bájt is. A HMI egység tartalmaz egy un. TAG táblát, melyben ezek a memóriahivatkozások vannak listázva. A

40


TAG tábla sorai megmutatják a TAG nevét, típusát, azt, hogy melyik PLC-ben, milyen címen van definiálva az adott változó, illetve a HMI lekérdezések ciklusának idejét. A lekérdezési időre azért van szükség, mert a PLC-ben futó program a PLC belső memóriájában valós időben változnak az egyes TAG-ek által hivatkozott memóriák tartalmai, a HMI egység viszont ezeket nem képes a valós időben követni, mivel az adatok átvitele egyik eszköztől a másikig időt vesz igénybe. Emiatt a HMI időszakosan lekérdezi az aktuális állapotokat a PLC-ből, majd a kijelzést ezek alapján aktualizálja. Lassú változások esetén lehetőség van nagyobb lekérdezési időszakok beállítására is, ami a gyorsan változó értékek folyamatos lekérdezését gyorsabbá teszi azáltal, hogy nem az összes TAG állapotának lekérdezését kell minden alkalommal végrehajtani.

A HMI egységek számos funkcióval rendelkeznek még, de ebben a szakdolgozatban terjedelmi okok miatt ezek bemutatására nincs lehetőség.

41


8. Az S7-300 PLC-k programozása A PLC központi egységében egy időben fut az operációs rendszer és a felhasználói program. Minden CPU tartalmaz egy operációs rendszert, mely a felhasználói program számára biztosít futtatási környezetet, illetve a hardveres egységek illesztését és kezelését végzi, alapvető rendszerfeladatokat lát el. Ilyenek például az indítási és újraindítási műveletek lekezelése, bemeneti és kimeneti tárkép aktualizálása, a felhasználói program hívása, megszakítások kezelése, hibák felismerése, tárterületek kezelése, valamint kommunikációs feladatok végrehajtása más eszközökkel. A felhasználói program tartalmazza azokat az irányítás specifikus feladatokat, mely szerint a PLC el fogja látni a rábízott automatizálási feladatot.

8.1. Blokktípusok A felhasználói program blokkokba szervezése a Step7 rendszer sajátossága. A főprogram több blokkra tagolódva sokkal áttekinthetőbb a szerkesztés során, illetve lehetőség van az egyes blokkok külön történő beüzemelésére is. Röviden ismertetésre kerülnek a programozáshoz használatos blokkok típusai.

8.1.1. OB – Organisation block Az operációs rendszer és a felhasználói program közötti kapcsolatot teremti meg. A felhasználói programokat ilyen blokkokban kell elhelyezni ahhoz, hogy az operációs rendszer által meghívható legyen. Az operációs rendszer futása alatt bekövetkező eseményekhez OB-k vannak rendelve. Minden OB rendelkezik egy számmal és egy prioritási osztállyal. Ezeket az előre definiált OB-kat lehetőség van felhasználói programmal ellátni, így azokhoz az eseményekhez, melyek külön OB-kkal rendelkeznek egyedi feladat rendelhető hozzá.

A legfontosabb szervezőblokk az OB1, mely 1-es prioritási osztállyal rendelkezik és ez tartalmazza a felhasználói főprogramot. Tartalma a CPU működése közben végtelenített ciklusban meghívódik, így a benne lévő program végrehajtása ciklikusan újra és újra végrehajtásra kerül. További néhány gyárilag definiált OB: 42


•

OB30-38: ciklikus megszakítás

•

OB40-37: külső megszakítás

•

OB70-72: redundancia hiba

•

OB100: Újraindítás

•

OB121: programozási hiba

A szervezőblokkok teljes listája az adott CPU típushoz mellékelt programozási segédletben megtalálható. A PLC vezérléseknél a ciklikus programfeldolgozási mód működik, ami azt jelenti, hogy az OB1-ben elhelyezett felhasználói program minden ciklusban lefut egyszer, a végtelenített huroknak köszönhetően így a bekapcsolást követően állandóan újra fog futni. A program futását viszont megszakítások felfüggeszthetik. Ebben az esetben a feldolgozás alatt lévő programmodult a CPU az utasításhatáron megállítja, majd az eseményhez tartozó szervezőblokkot indítja el. Amint lefutott a megszakítási blokkban lévő program, a főprogram futtatása ott folytatódik, ahol az korábban felfüggesztésre került. A felhasználói program egészét csak ritkán helyezik el egyetlen blokkban. Ez a megoldás csak nagyon egyszerű programok esetén elfogadott. Komplex vezérlési feladatot részegységekre kell bontani és több blokkban elhelyezni a megfelelő programrészeket.

8.1.2. Blokkok struktúrája és programszervezés A felhasználói program moduljait a fent leírtak szerint célszerű széttagolni, különösen akkor, ha komplexebb feladat megoldás szükséges. A programrészeket ún. funkcióblokkokban kell elhelyezni, tartalmukat a szervezőblokkból meghívva lehetséges futtatni. Lehetőség van funkcióblokkból további funkcióblokkot is meghívni a futtatás során, de az ilyen jellegű egymásba ágyazás mélysége CPU függő, így a program megírásának elején érdemes tisztában lenni a hardver adta lehetőségekkel egyrészt azért, hogy ne készítsünk olyan programot, ami aztán hardveres képességek hiányában nem képes működni, másrészt azért, hogy a hardver adta lehetőségeket a lehető legjobban ki tudjuk használni például úgy, hogy nem programozunk le olyan funkciót, amire a hardver, vagy CPU is képes a megfelelő parancs alkalmazásával, tehát eleve kész megoldást kellene csak használni. Az alábbi ábrán látható, egy tipikus felhasználói program hívásszerkezete.

43


17. ábra A program hívás szerkezete

A program megvalósítását célszerű a legmélyebben lévő blokkoknál elkezdeni és aztán folyamatosan felfelé haladva az OB-hez érve befejezni.

8.1.3. Az FC függvények Végrehajtandó kódot tartalmaz, de nem rendelkezik saját adatterülettel. (nincs emlékezete) Az átmeneti változókat a rendszer a lokális veremtárban tárolja, melyek a függvény lefutását követően eltűnnek, így a paramétereit abszolút címeken kell tárolni. Az FC blokk logikai műveletekhez és matematikai függvényekhez használható.

8.1.4. Az FB funkcióblokk Végrehajtandó kódokat tartalmaz, viszont rendelkezik saját adatterülettel, amit egy DB alkot. (van emlékezete) Az átmeneti változókat a rendszer ebben az esetben is a lokális veremtárban tárolja, melyek a függvény lefutását követően eltűnnek, viszont a programban használt változók tartalma az adatterületen megmarad. Az előző ciklus által beállított értékek megmaradnak, így a tartalmuk egy újabb ciklusban változatlanul elérhető lesz.

44


8.1.5. Az SFC és SFB modulok Az SFB egy olyan rendszer-FB, mely a CPU operációs rendszerében található. Ezeket nem kell külön betölteni programként, viszont a felhasználói programból meghívhatóak. Ezek előre megírt programmodulok, mint az FB-k, az SFB-k is saját adatterülettel rendelkeznek. Hasonlóan a rendszer-FB-hez vannak az operációs rendszerben előre elkészített rendszerFC függvények is. Ahogyan az FC-k úgy az SFC-k sem rendelkeznek saját adatterülettel.

8.1.6. A DB blokk Ezek globális adatmodulok, melyek nem tartalmaznak végrehajtandó kódot. Feladatuk a felhasználói program által használt adatok tárolása. A globális adatmodulokhoz bármelyik programmodul hozzáférhet. Maximális méretük CPU függő.

8.2. Programozási módok A Step7-ben történő fejlesztés alkalmával a felhasználói program létrehozásához többféle programozási módra is van lehetőség. A funkciójuk igazából azonos, csak a forrásprogram kinézete más. Az így létrehozott programot aztán a fordító fordítja le gép kóddá, ami bekerül a PLC programmemóriájába. A fordítás során talált hibákat a fordítóprogram kijelzi,

azok

javítása

nélkül

nincs

lehetőség

betöltésre.

Az

inkrementális

programszerkesztő segítségével modulokból építhető fel a kész program. Inkrementális szerkesztés során a fejlesztőprogram minden megszerkesztett sort azonnal ellenőriz és hiba esetén jelzi a problémát, vagy adott esetben nem engedi lezárni az éppen szerkesztett modult, ameddig a hiba fennáll.

8.2.1. Létradiagram (LAD) Ez egy grafikus megjelenítési mód, mely a korábbi relés vezérléseknél használt áramútterv mintájára lett kifejlesztve. A programot a létradiagramhoz rendelkezésre álló szimbólumok felhasználásával lehet megrajzolni.

45


8.2.2. Funkcióterv (FBD) Szintén

egy

grafikus

megjelenítési

mód,

de

a

bool-algebrában

használatos

szimbólumrendszerrel dolgozik. A program elkészítéséhez különféle logikai kapuk, számlálók és időzítők találhatóak meg, melyeket áramkörként összekötve lehet elkészíteni a programot.

8.2.3. Utasításlista (STL) Az utasításlista használatával megírt program szöveges kinézetű, soronkénti utasításokból áll, melyek nagyrészt megfelelnek azoknak a lépéseknek, melyet a CPU éppen végrehajt. Egy hálózat több utasításból áll.

8.2.4. Gráf és sorrendi folyamatábrás (SFC) programozás Ez a programozási forma szintén grafikus, a matematikából leginkább ismeretes gráfok szerkesztésével

történik

a

program

megírása.

A

gráf

csomópontok

és

azok

összeköttetéseinek halmaza. Ebből alakult ki később a sorrendi funkció ábra (SFC). Ez a nyelv nagyon jól alkalmazható szakaszos technológiák automatizálására. Az így létrehozott program viszont a készülékbe való betöltése előtt a fenti megoldások egyikére kerül lefordításra, ami azt eredményei, hogy a program mérete esetleg jelentősen nagyobb lehet, mintha eredetileg STL, FBD, vagy LAD formában készítettük volna.

Az itt felsoroltakon kívül, sokféle megoldás létezik még a PLC-k programozásához. Az alap Step7-ben az itt felsorolt lehetőségek közül lehet válogatni. A PLC-k programozása olyan magasabb szintű programnyelvekkel is megoldható, mint például a C.

46


9. A HMI felület programozása A Step7 program nem rendelkezik beépített HMI programozási lehetőségekkel, így a HMI felületet egy különálló programmal a WinCC Flexible alkalmazással lehet elkészíteni. A kész program és hozzá létrehozott HMI projekt a szimuláció során képes együttműködni, így a két programot és a PLCSIM alkalmazást használva tesztelhető a kialakított PLC vezérlőrendszer, illetve teszt közben a futó program nyomkövetésére is van lehetőség. (A Siemens S7-1200-as új PLC családja bővített képességeinek kihasználásához hozta létre az új TIA Portal fejlesztőrendszert, mely már magában foglalja a HMI-vel ellátott rendszerek programozási lehetőségeit is.)

Hasonlóan a Step7 programhoz a WinCC flexible programban is projekt keretén belül dolgozunk. A projekt létrehozásakor ki kell választani a használni kívánt HMI felületet és már lehet is kezdeni a programozást. Egy korábbi fejezetben már említést tettem a HMI felületek programozási módját illetően, illetve arról, hogy hogyan működik együtt a PLCvel egy ilyen eszköz. A szerkesztőablakban létrehozott képernyőkre helyezhetjük rá nagyon egyszerűen a jobb oldali listában található elemeket, de a beépített képtár segítségével könnyedén össze lehet rakni egy grafikus folyamatábrát. A dinamikus elemek feladata, hogy a hozzájuk rendelt tag-eknek megfelelően működjenek. Az objektumok színezhetőek, forgathatóak, átméretezhetőek, animációs tulajdonságokkal láthatóak el, elrejthetőek, megjeleníthetőek, mondjuk egy adott bit megváltozásakor. Az elkészített HMI felületet lehetőség van a PLC programmal együtt letesztelni, így sok olyan hibára fényt lehet deríteni, ami így kijavítva már a fizikai készülékre véglegesített programba már nem kerül bele.

47


10. A vezérlőprogram megszervezése és elkészítése A logikusan felépített program elkészítéséhez sorra kell venni mindazon funkciókat és működési feltételeket, melyek szerint a vezérlésnek működnie kell. A működési leírásnak megfelelően célszerű lehet ilyenkor egy blokkvázlatot, vagy egy műveleti sorrendiséget ábrázoló rajzot készíteni arról, hogy milyen feladatokat szükséges végrehajtani, azokat milyen sorrendben kell megtenni és a végrehajtásnak milyen feltételei vannak. Fontos ilyenkor egy jól kidolgozott, akár lépések szintjére lebontott leírás a végrehajtandó feladatról.

10.1. Logikai feltételek vizsgálata A gép viszonylag nagy számban tartalmaz helyzetérzékelőket és egyéb szenzorokat, melyek szinte minden mozgó és mozgatható részegység állapotát figyelik. A felhasznált munkahengerek el van látva végállás érzékelőkkel, melyek mindegyike használatos a PLC számára a dugattyúk állapotának figyelése céljából.

Mivel sok bemenetet szükséges figyelni, illetve a gép szimmetrikus felépítésű, az érzékelők páros elrendezésűek azaz, amit a jobb oldalon figyelünk, azt minden esetben a baloldalon is figyeljük. A program átláthatósága és egyszerűsítése végett a párban elhelyezkedő érzékelők jelei szoftveresen közösítve lettek. Ezzel ugyan elveszti a program azon funkcióját, hogy hiba esetén a konkrét bemenethez tartozó érzékelőt nem képes a felhasználó számára megjelölni mint hibaforrást, helyette csak az adott hibaeseményt tudja megmutatni, a konkrét helyét már nem. Mivel a gép részei a kezelő által hozzáférhető közelségben vannak, egy esetleges hiba akár szemrevételezéssel is könnyen ellenőrizhető és javítható. Ha például a tengely behelyezése után az az üzenet jelenik meg a kijelzőn, hogy „Tengely nincs behelyezve”, akkor azonnal észrevehető, hogy a jobb, vagy bal oldali bilincset figyelő szenzor közül melyik adott jelet és melyik nem. Ezen oknál fogva szükségtelen kiírni a kijelzőre, hogy a baloldali, vagy jobboldali bilincs hiányzik. Ha a kettő közül az egyik feltétel nem teljesül a szerelési folyamat egyébként sem folytatható, vagy indítható el.

48


A logikai feltételek vizsgálata, illetve az egyes ilyen „közösített” érzékelők állapotainak figyelése külön funkcióblokkban valósult meg. Ez a funkcióblokk minden egyes ciklusban lefut és csak állapotjelzéseket módosít, beavatkozó szerveket nem működtet, viszont sok olyan logikai feltételt megvizsgál, melyet az egész program futása során akár több alkalommal is szükséges ellenőrizni. Ezen logikai kapcsolatok megvalósítására így csak egyszer van szükség, mivel ez a programrész minden ciklusban lefut, az belső állapotjelzők állandóan aktualizálásra kerülnek, melyeket a többi funkcióblokkokban megvalósított bonyolultabb feladatokért felelős programok már csak felhasználnak működésük során, szükség esetén nem kell azokat újra és újra létrehozni.

10.2. Célprogram felépítése A szerelési folyamat alapvetően műveletek és feltételvizsgálatok egymás utáni sorozatából, illetve a megfelelő pillanatban a megfelelő végrehajtó egységek működtetéséből tevődik össze.

Bizonyos

állapotkombinációkat

csak

bizonyos

időpillanatban,

vagy

időintervallumban szükséges figyelni. Az alkatrész behelyezésének folyamata és az indításhoz szükséges logikai feltételek például teljesen mások, mint mondjuk a csavarozás közben figyelendő feltételek. Amelyik érzékelő aktív állapota indítási feltételnél fontos, addig az a csavarozás alatt figyelmen kívül van hagyva, mert a startállapot programja szerint az állapotának változása már hibát generálna. Emiatt az egyes munkafázisok programjai nem futhatnak párhuzamosan, mivel így egymást akadályoznák. A programot tehát úgy kell kialakítani, hogy mindig csak az egyes munkafázisoknak megfelelő feltételek és hibalehetőségek legyenek figyelve, valamint az adott időben, csak az aktuálisan használatos végrehajtó egységek működhessenek.

A program a munkafázisoknak megfelelően szakaszokra lett felosztva, így minden fázisban csak egy végrehajtó programrész fut, illetve a futáshoz szükséges többi állapotfigyelő egység, melyek minden egyes ciklus alkalmával végrehajtásra kerülnek. .A programokat túlnyomó részt funkcióblokk diagram (FBD) segítségével készítettem el

meg, de az egyszerűbb rutinokat, mint például az FB4-es és OB1-es programot létradiagrammal (LAD) valósítottam meg. A ciklusok felépítésénél az alábbi ábra szerinti elvet követtem.

49


18. ábra Végrehajtási ciklus felépítése

10.2.1. OB1 – Főprogram ciklus Az OB1 blokkban található programot a PLC végtelenített ciklusban folyamatosan futtatja. Az OB1 feltételekhez kötött szubrutinokat tartalmaz. A szubrutinok a hozzájuk rendelt feltételek teljesülésekor hívódnak csak meg. Kikapcsolt állapotban csak a bekapcsolást figyelő szubrutin fut. Ennek a rutinnak leginkább a szimuláció miatt van jelentősége.

10.2.2. FC1 – Program indítása A bekapcsolási szubrutint az FC1 tartalmazza. Ez a szubrutin nem tesz mást, mint figyeli a bekapcsoló gomb bemenetet. Amint az logikai ’1’ lesz, akkor beállítja az alaphelyzetet és a bekapcsolást jelző merkert (M11.2). Ez a merker fogja engedélyezni a többi programrész futtatását. Amikor ez logikai ’0’, gyakorlatilag olyan, mintha a gép kikapcsolt állapotban lenne, mert az FC1-ben lévő programon kívül minden más tiltva van. Az FC1 csak egyetlen alkalommal fut le, mivel az OB1-ben a meghívásának éppen az M11.2 logikai ’0’ állapot a feltétele, ami a lefutása során ’1’ állapotba kerül. Ezzel a futtatását követő többi ciklusban már nem lesz végrehajtva. Az FC1 bekapcsolja a központi levegőellátást, felhúzott állapotba helyezi a szelepszár rögzítő munkahengereket mindkét oldalon, kitolt állapotba helyezi a tengelyszárat rögzítő két alsó pofát, valamint megadja a kezdőértékeket a frekvenciaváltók CTW vezérlő regisztereinek, illetve 0 értékre állítja a motorok sebességét, valamint a programszámláló regisztert. A nullázásra nem feltétlenül van szükség, hisz az indítás alkalmával ezek a regiszterek egyébként is 0 állapotba kerülnek.

50


A PLC indításakor a kezdőállapotot más módon is meg lehet adni. Az S7-300 PLC-knél többféle eseményhez különböző OB-k vannak hozzárendelve. Az indításhoz is tartozik egy OB, mely a bekapcsolást követően egy alkalommal lefut. Ez az OB100. Amennyiben a PLC programban az OB100 definiálva van és tartalmaz végrehajtható programot, akkor azt a programot a PLC az indítás után egyszer le fogja futtatni. Ez többek között arra is jó lehet, hogy ide elhelyezve egy inicializáló programot, a vezérlést a főprogram futtatásának megkezdése előtt egy kezdőállapotba lehet beállítani. A programom készítése során viszont igyekeztem úgy felépíteni a programot, hogy az szimulálva is szemléletes és jól követhető legyen működés közben, ezért a külön bekapcsoló gomb hatására történő alaphelyzetbe állítást választottam megoldásként.

10.2.3. FC2 – A folyamatos adatáramlást biztosító programrész Az FC2 adatmozgatást végez a frekvenciaváltó kimeneti-bemeneti periféria regiszterei és a PLC belső memóriájában létrehozott regiszterek között, illetve a belső számlálók és az útmérők szimulálását végző regiszterek között. Ez a programrész minden ciklusban lefut a bekapcsolt állapotban, így biztosítva a regiszterek közötti folyamatos adatcserét.

A frekvenciaváltó kezeléséhez szükséges regiszterek címei az első hajtásnál 4AX: 256-263 és 2AX: 264-267, a második hajtásnál 4AX: 276-279 és 2AX: 276-279. Ezen regiszterek kezeléséhez másolatot kell készíteni a PLC programban, így a programozás során nem a fizikai címmel dolgozunk, hanem egy arról készült másolattal. Ahhoz, hogy a másolat tartalma folyamatosan szinkronizálva legyen a hardver regisztereivel, elegendő minden ciklusban egy másolást végezni.

Jelen feladatban a PPO type1 vezérlési mód került kiválasztásra a frekvenciaváltóval történő kommunikációhoz, melyben rendelkezésre áll a PCV 8 byte-ja és négy byte PCD. (STW/CTW és MRV/MAV) A frekvenciaváltó kezelése ezeken a word-ökön keresztül történik, így a word-ök, illetve a bennük lévő vezérlőbitek ismerete elengedhetetlenül fontos a frekvenciaváltó működtetéséhez.

51


19. ábra Frekvenciaváltó vezérlési típusai

10.2.4. A PPO type 1 típusú vezérléshez használt regiszterek és bitek A frekvenciaváltó regisztereinek tartalma és azok beállítása az alábbi leírás alapján történik. Ahhoz, hogy a továbbiakban a program bemutatása során értelmezhető legyen a frekvenciaváltóval kapcsolatban használt regiszterek és bitek jelentése, fontosnak tartottam az eredeti leírásból átemelni az ezzel kapcsolatos részeket. A felsorolás eredeti forrása itt érhető el: http://szirty.uw.hu/VLTLeiras/index.html

A vezérlő szó (CTW) A CTW vezérlőszó formája (és az állapotszó is), vagyis az egyes bitek jelentése függ az 512-es paraméter (telegram profile) beállításától: Field bus vagy FC drive. A gyári beállítás: FC drive. CTW (Control Word) bitjeinek funkciója FC Drive telegram profil esetén:

CTW Bit 00/01 - Ez a két bit akkor használatos, ha elõre beprogramozott referenciákat használunk. CTW Bit 02 DC brake - Egyenáramú fékezés. Amíg az egyenáramú fékezés aktív, addig a start bittel nem indítható a motor. 52


CTW Bit 03 Coasting stop/No coasting - Ha a bit 0, akkor a motor szabadonfutással leáll. Ha a bit 1, akkor az indítás a start bittel lehetséges. CTW Bit 04 Quick stop/Ramp - 0 esetén a motort a VLT a quick stop rámpa szerinti lefutással

megállítja.

Ha a bit 1, és az egyéb indítási feltételek megvannak, akkor a start bittel a motor indítható. CTW Bit 05 Holding/Ramp possible - Ha a bit értéke 0, akkor a VLT a motor frekvenciáját befagyasztja. A motor mindaddig a befagyasztott, változatlan frekvenciával forog, amíg a bit 1 nem lesz. CTW Bit 06 Stop/Start - Ha a bit 1, akkor a frekvenciaváltó normál start parancsot kap és ha az egyéb indítási feltételek megvannak (QStop, Coast, DC brake, stb) akkor a motort a felfutó rámpaidő szerint (Par:207/209) referenciának megfelelő sebességre gyorsítja. Ha a bit 0-ra vált, akkor a motor a lefutó rámpaidő szerint (Par:208/210) megáll. CTW Bit 07 Reset - Hibatörlés. Ha a VLT hibára megy, akkor ezt a bitet 1-be, majd 0-ba kell állítani. 0-ba állításkor a hiba törlődik. CTW Bit 08 JOG - Ha a bit értéke 1, akkor aktiválódik a 213-as paraméterben megadott fix sebesség (Jog frekvencia) amit a motor a jog rámpaidővel ér el (Par: 211). A JOG parancs egyben start parancs is. Azaz a JOG frekvenciával a motor akkor is elindul, ha közben nem kap start parancsot (CTW Bit 06). Azonban amíg a JOG parancs érvényben van, a motor a JOG frekvenciával forog és figyelmen kívül hagyja referenciajelet. Ha a VLT egyszerre kap JOG és Start parancsot is, akkor a JOG parancs érvényesül. A JOG parancs érvényesüléséhez azonban az egyéb indítási feltételeknek meg kell lenni! CTW Bit 09 Ramp selection - rámpa kiválasztás - Ha a bit értéke 0, akkor az 1-es rámpa szerint gyorsít és lassít (par: 207-208), ha a bit értéke 1, akkor a 2-es rámpa szerint gyorsít és lassít (par: 209-210) amikor start vagy stop parancsot kap. CTW Bit 10 Data not valid/Valid - A CTW vezérlőszót (kivéve ezt a bitet) és a sebességreferenciát a VLT nem veszi figyelembe, ha ez a bit 0. A 805-ös paraméterrel a bit invertálható illetve funkciója módosítható. Ennek a bitnek biztonsági jelentősége van. CTW Bit 11 Relay 01 - A VLT 01-es relé kimenete. Ha a bit 0, a 01-es relé nem aktív. Ha a bit 1, akkor a 01-es relé meghúz. CTW Bit 12 Ralay 04 - Mint Bit11, de a 04-es relére. Ha a bit 0, a 04-es relé nem aktív (elejt). Ha a bit 1, akkor a 04-es relé meghúz. CTW Bit 13-14 Setup selection - A két bit kombionációjával lehet választani a négy lehetséges setup készlet közül, amely szerint a VLT mûködik.

53


CTW Bit 15 Reversion - Forgásirány váltás. Ha a bit értéke 1, a motor fordítva forog, feltéve hogy az irányváltás engedélyezve van 200-as paraméterrel (Both direction), valamint az 506-os paraméterrel a buszról történő irányváltást megengedtük.

Busz referencia (MRV) MRV a motor sebességének meghatározása. Referencia MRV (Main Reference Value) Busz referencia a sebesség meghatározásához. Ide egy 0-16384 közötti pozitív egész számot kell beírni, ami a frekvenciaváltó referenciája lesz. 0 érték tartozik a 0% referenciához és 16384 a 100%-hoz.

Az állapotszó (STW) Az STW bitenként értelmezett állapot szó, melyek kiolvasásával megtudható a frekvenciaváltó működési állapota. Az STW (Status word) bitjeinek jelentése FC drive telegram profil beállítás esetén alább kerül felsorolásra.

STW Bit 00 Control Ready - Ha a bit 0, a vezérlő egység hibán van. Ha 1, a vezérlő egység üzemkész. STW Bit 01 VLT ready - Ha a bit 0, a VLT nem üzemkész. Ha 1, akkor üzemkész. STW Bit 02 Coasting - Ez a bit 0, ha a VLT szabadonfutás módban van (a CTW 3-as bitje =0 (Coasting), vagy a coasting funkcióra programozott digitális bemenet 0 állapotú). STW Bit 03 No error/Trip - Ez a bit 1 lesz, ha a frekvenciaváltó hiba miatt leállt, és az újraindításhoz RESET szükséges. A frekvenciaváltó mindaddig nem indul a start parancsra, ameddig ez a bit 1 állapotú. STW Bit 07 Warning - A bit 1 lesz, ha a VLT figyelmeztető jelzést ad. STW Bit 08 Speed = reference - Amennyiben a referencia és a VLT-re kötött motor sebessége megegyezik (azaz a VLT elérte a kívánt fordulatot) akkor ez a bit 1 lesz, ellenkező esetben 0. A fel és lefutó rámpa ideje alatt a bit értéke 0. Jog esetén 1, ha a motor a jog rámpán elérte a beállított jog frekvenciát. STW Bit 09 Local operation/Bus control - Ez a bit 0-ra vált ha a VLT stop gombját megnyomták, azaz ha a ez a bit 0, akkor a frekvenciaváltó helyi vezérlési módban van és a CTW bitjei segítségével nem indítható.

54


STW Bit 10 Not in operating range/Frequency ok - A bit értéke 0 lesz, ha a frekvencia kívûl esik a 225 és 226-os paraméterekkel meghatározott tartományon. STW Bit 11 No operation/Operation - A bit értéke 0 ha a motor nem forog és 1 ha forog. A bit a le vagy felfutó rámpa ideje alatt is 1. STW Bit 12 VLT Ok/Stopped autostart - A bit értéke 1 lesz, ha a VLT túlterhelés miatt leállt. STW Bit 13 Voltage ok/Limit exceeded - A bit értéke 1 lesz, ha a VLT belső DC köri feszültsége a működési határértéken kívül esik. STW Bit 14 Torque limit exceeded. A bit értéke 1 lesz, ha a motor áramból kiszámított nyomatéka meghaladja a 221-es paraméterben meghatározott értéket. STW Bit 15 Timer ok/Limit exceeded - A bit értéke 1 lesz, ha a motor vagy a VLT hõvédelmét késleltetõ idõzítõ lejár, vagyis ha a motor paramétereibõl a motor áramából és az eltelt idõbõl számított hõvédelem aktív.

MAV (Main Actual Value) A MAV megmondja, hogy pillanatnyilag a VLT mekkora sebességgel forgatja a motort. Ez egy 0-16384 tartományba esõ egész szám. 16384 felel meg a 100%-os sebességnek. Ha a motor hátrafele forog, ez az érték negatív lesz!

10.2.5. FC3 - Logikai hálózatok és gyakran használatos kombinációk A program több modulból épül fel. Vannak olyan logikai feltételek, melyeket több alkalommal és több helyen is szükséges vizsgálni. Ahelyett, hogy ezeket a logikai feltételvizsgálatokat minden egyes alkalommal meg kellene valósítani a programban, létre lett hozva egy minden ciklusban lefutó programrész, mely ezeket a logikai vizsgálatokat minden ciklusban elvégzi és az eredményeket a memória előre meghatározott területére helyezi el. Ezek az állapotkimenetek a többi programrész számára elérhetőek direkt hivatkozással, így amikor szükség van egy gyakran előforduló logikai feltétel eredményére, akkor az eredményt felhasználó programrész nem kezd neki a vizsgálatnak, hanem csak az FC3 lefutása során keletkezett eredményt használja fel.

55


Ennek a módszernek egyetlen hátránya az, hogy mondjuk több bemeneti feltétel vizsgálata nem akkor történik, amikor arra konkrétan szükség van, hanem

kicsivel

előtte,

az

FC3

lefutásakor kapott eredmény lesz a döntő. Mivel ez a probléma nagyon kicsi ideig áll csak fent (1 ciklusidő) és csak jelszint változás alkalmával van jelentősége,

így

a

megoldás

biztonságosan alkalmazható ennél a 20. ábra Ajtók lezárásának érzékelése gépnél, mivel ilyen mértékű időkritikus

vezérlésre

nincs

szükség. A 20. ábrán látható egy ilyen logikai állapotvizsgálat az ajtók lezárásának érzékeléséhez.

A

védőburkolatokat

mozgató

munkahengerek

végállás

érzékelői

segítségével figyelhető, hogy az ajtók lezáródása a parancs kiadása után megtörtént-e. Mivel a biztonságos munkavégzés fontos feltétele az, hogy a szerelés addig ne indulhasson el, ameddig az ajtók nem kerülnek lezárt állapotba, a lezárt állapot tényét további két kódolt érzékelő is figyeli. A program csak akkor tekinti lezártnak a védőburkolatokat, amikor mindkét végállás érzékelő és mindkét kódolt érzékelő jelet ad. Az ajtók zárt állapotának figyelésére a program több pontján szükség van. Ahhoz, hogy a négy bemenetet közötti logikai kapcsolatot ne kelljen minden szükséges helyen elkészíteni, az ellenőrző program már csak a memóriában lévő (jelen esetben M13.0) kimenetet használja fel. Ebben a részben találhatóak továbbá a HMI felületen alkalmazott típusválasztó gombok és logikák programjai is, valamint a tengelyrögzítő kézi kar figyelése és a tengelyrögzítő munkahenger működtetése.

56


10.2.6. FC4 - Az indítási feltételeket ellenőrzése Amikor a bekapcsolást követően engedélyeződnek az állandóan futó FC2, FC3 modulok, engedélyezésre kerül az FC4 modul is. Ez a program felelős a munkadarab megfelelő behelyezésének és a szereléshez szükséges összes feltétel meglétének ellenőrzéséért.

21. ábra Típus kiválasztása

22. ábra Indítási feltételek teljesültek

A kezdeti feltételek megadása azzal kezdődik, hogy a dolgozó kiválasztja a szerelni kívánt tengely típusát és méretét. Jobbos, vagy balos, illetve rövid, vagy hosszú. Egyszerre csak egyféle kombináció választható ki, tehát nem adható meg olyan variáció, hogy jobbos, balos, rövid típus.

23. ábra Az indítási feltételek nem teljesültek

24. ábra Indítható a szerelés

Ezt követően a „Start” gomb megnyomható, de amennyiben az világoszöld színű, az indítási feltételekkel probléma van és egy hibaközlő képernyő jelenik meg, ahol a „Start”

57


gomb továbbra is világoszöld színű, de már nem hajt végre több műveletet. A hibáról a kezelőfelületen szöveges formában értesítés jelenik meg. A szerelési folyamat indítása csak akkor lehetséges, ha az összes figyelmeztető üzenet eltűnik a második képernyőről és a „Start” gomb erőteljes zöld színűvé változik, illetve az első képernyőn is ilyen erőteljes zöld színű lesz a típusválasztást követően. Amennyiben az indítási feltételek teljesültek, a „Start” gombot megnyomva az FC4 ’1’-be állítja az M11.0 „start1” merkert és a programszámlálóba 1-ez ír be. Ezzel megtörténik a vezérlés átadása az FB1 blokknak és az FC4 inaktívvá válik. A programszámláló az FB1 blokk első ciklusára mutat.

10.2.7. FB1 – A főprogram modul Az FB1 tartalmazza a teljes szerelési ciklus műveleteit. A programszámláló regiszternek fontos szerepe van a program futása során. Ennek a számlálónak az értéke határozza meg az FB1 adott blokkjainak futtatását. Egyfajta mutatóként működik. A szerelési folyamat lépésekre lett lebontva, melynek előrehaladását követi a programszámláló, ami az egyes műveleti ciklusokhoz tartozó feladatok végrehajtását követően mindig növelésre kerül, ezáltal egy sikeresen végrehajtott lépés után az új lépéshez szükséges programrészt jelöli ki. Az FB1-ben lévő hálózatok első eleme emiatt mindig egy komparátor, ami a programszámláló tartalmát hasonlítja össze egy konstans számértékkel, amivel önmagát azonosítja. Az egyes ciklusok feladatainak végrehajtásához tehát egyrészt feltétel a programszámláló általi kiválasztás, másrészt pedig egy hibafigyelő hálózat jelzése. Amennyiben mindkét feltétel teljesül, a lépéshez programozott feladat azonnal végrehajtásra kerül, majd a programszámlálót megnövelve önmagát deaktiválja és a következő hálózatot pedig aktívvá teszi.

58


25. ábra Utolsó fázis indítása

A fenti ábra a főprogramban lévő egyik ág megvalósítását mutatja. A 8-as ciklus több hálózatot is aktívra állít egyidőben. Ez a hálózat a 8. ciklus utolsó szakaszát mutatja. Amikor az ajtók már elhagyták a lezárt állapotban jelet adó érzékelőket és elérték az ellenkező végállást, azaz mindkét védőburkolat teljesen fel lett nyitva és a t3 és t4 tárolók állapota is logikai ’1’, akkor a start gomb működtetésének hatására a program a 9. ciklusba lép és ezzel egyidőben start jelet kapnak a motorok. A t3 és t4 tárolók a két nyomatékkulcstól érkező „ok” jelet rögzítik. Egyszerűbben úgy lehetne megfogalmazni ennek a lépésnek a működését, hogy amikor felnyíltak a védőburkolatok és meghúzásra kerültek a kontraanyák a megfelelő nyomatékkal, akkor a start gombot megnyomva a motorok elindulnak, egészen pontosan a 9. ciklus szerint lefelé néző irányba fordítják a csavarozó fejeket és ezzel együtt a gömbcsuklókat.

59


A „start” gomb megnyomását követően megjelenik a műveleti képernyő, mely az alábbi ábrán látható. Ez a kiinduló állapot. A szelepszár rögzítők elengedett állapotban vannak, hogy kézzel ráhúzhatóak legyenek a szelepszárra.

26. ábra Szerelési folyamat képernyője

A rajz a valóságos elrendezés szerint lett kialakítva, így különösebb feliratozás nélkül is beazonosíthatóak az egyes jelzések. A sebesség számérték formában került kijelzésre, az útmérőket pedig a motorok alatt található sáv jelképezi. A zöld jelzések a részegységek és munkahengerek állásait mutatják. A szerelés során ez a képernyő a munkadarab eltávolításáig folyamatosan jelen van. A munka elvégzését követően az első képernyő kerül kijelzésre és kezdődhet a következő munkadarab behelyezése. A szerelési folyamat során keletkezhetnek hibák, melyek nem indokolják a vészleállást. Ilyen hiba az, ha nem teljesül egy feltétel a következő művelethez. Ez szerelés közben

60


elhárítható probléma, így elegendő a szerelési szakaszt csak felfüggeszteni. Ilyen esetben a képernyő felső részén egy vörös színű sávban rövid hibaüzenet jelenik meg. A „start” gomb ilyenkor átalakul folytatás gombbá, mely segítségével lehet nyugtázni a hiba elhárítását.

10.2.8. FB2 – Hibafelismerő modul Ez a modul szerkezetileg azonos az FB1 modullal, viszont funkcióját tekintve más. Ebben is minden hálózatot a programszámláló engedélyez, vagy tilt. Viszont itt a hibadetektáláshoz és a hiba esetén történő programmegszakításhoz szükséges logikai hálózatok találhatóak. Az FB1-es modullal párhuzamosan futva a programszámláló segítségével mindig csak az FB1-ben lévő blokkhoz tartozó hibafelismerő hálózat lesz itt is aktív.

27. ábra Feltételek ellenőrzése

A modulban lévő program végrehajtási előfeltételeket ellenőriz, azok hiánya esetén a megfelelő jelzéseket beállítva egyrészt blokkolja az FB1 program aktuális szakaszának működtetését, másrészt a beállított jelzések segítségével a HMI felületen hibaüzenetet generál. Egy programból kiemelt hibadetektáló hálózatot szemléltet a 27. ábra. Ez a programrészlet a 2. lépéshez tartozik, amikor a programszámláló értéke 2, akkor képes csak beavatkozásra. Ennél a fázisnál folyamatosan figyeli a pneumatikus rendszer

61


nyomásérzékelőjének jelét, illetve a megfelelő szárrögzítő munkahenger középállását. Ha a három feltétel teljesül, a kimeneten egy „ok” jel jelenik meg, ami az FB1-ben megadja az engedélyt az adott művelet végrehajtására, azaz jelzi, hogy a feltételek teljesültek az adott művelet elvégzéséhez. Amennyiben a feltételek nem adottak, az „ok” jel nincs jelen, így a végrehajtás blokkolva van, hibaüzenet jelenik meg a HMI felületen, ami a dolgozó számára szöveges formában ad értesítést a rendellenességről. A hibát elhárítva a HMi felületen nyugtázni kell az eseményt, majd a program futása folytatódik. Ha a művelet közben történik valami váratlan hiba, azaz a kezdeti feltétel még a végrehajtás elején adott volt, de közben mondjuk megszűnt a központi levegőnyomás, az „ok” jel logikai ’0’ állapotba kerül, majd ezzel egyidőben a logikai átmenet hatására hibajel áll be. Ez a hibajel programozástól függően vagy felfüggeszti az adott műveletet, vagy vészleállást eredményez. Vészleállás esetén az FB1 és FB2 végrehajtása megáll és működésbe lép az FC5 modul, ami ez ekkor végrehajtandó utasításokat tartalmazza. Megállítás esetén a hiba elhárítását és az üzenet nyugtázását követően a program tovább fut.

10.2.9. FC5 – Vészleállítási műveletek és alaphelyzetbe állás Ez a modul a PLC program futása közben állandó bemenete

készenlétben a

áll.

vészstop

A

legfőbb

gomb,

melyre

azonnal aktiválódik, további bemenete az FB2

hibafelismerő

modul

programja.

Amennyiben ez a modul aktiválásra kerül, minden mozgatási művelet megáll és a HMI képernyőn hibaüzenet jelenik meg. A hibaüzenet nyugtázását követően a gép 28. ábra Vészleállítás képernyője

alaphelyzetbe áll és az aktuális szerelési művelet törlődik. A program a gépet igyekszik a kiinduló helyzetbe állítani. Amennyiben ez nem lehetséges, az alaphelyzetbe állítási folyamat utáni önteszt hibával végződik és ismételten hibaüzenet jelenik meg a kijelzőn. Ekkor már a gép teljesen leáll és csak a kézi újraindítása lehetséges.

62


11. Összegzés és további lehetőségek A jelen kor technológiai színvonalának megfelelően sikerült egy olyan gépet létrehozni, mely működésével eredményesen járul hozzá egy gyár termelési folyamatának hatékonyabbá és gazdaságosabbá tételéhez, miáltal növelhető a termelékenység. A megfelelő anyagok, alkatrészek és eszközök kiválasztásának köszönhetően a gép hossz távú működtetése remélhetőleg minimális karbantartási költséggel fog járni. Ami a PLC program megvalósítását illeti – mely jelen szakdolgozat fő témája – a jól strukturált és kellően átgondolt programozásnak köszönhetően sikerült elkészíteni egy átlátható és könnyen értelmezhető programot, mely képes ellátni minden szükséges vezérlési feladatot, mindezek mellett a vele szemben támasztott követelményeknek is meg tud felelni. A szakdolgozatban bemutatott program szándékosan úgy lett kialakítva, hogy szimulátorban szemléletesen működtethető és kipróbálható legyen. Egyes hardveres egységek és funkciók, melyeket a valóságban a fizikailag is a rendszerbe kapcsolt egység működtet, ebben az esetben virtuálisan volt szükséges kialakítani ahhoz, hogy a program hiba nélkül futtathatóvá váljon a hardverek nélkül is.

Az itt létrehozott program természetesen nincs véglegesen beégetve a PLC memóriájába, így újabb igények felmerülése esetén könnyedén bővíthető és fejleszthető. További fejlesztési lehetőség lehet például, hogy a PLC-t kiegészítve egy kódolvasó egységgel, képessé tehető a rendszer a gyártásban lévő munkadarab azonosítására, illetve a szerelés során mért értékek elküldésével egy központi számítógépen történő rögzítésére, hozzárendelve ezeket az adatokat a kódhoz, ami az adott munkadarabot azonosítja. Így később visszakereshetőek a szerelési adatok, ha a végtermékkel valamilyen problémák adódnak, vagy felmerül a gyanú, hogy a munkadarab gyártása során nem megfelelően lett elvégezve valamelyik szerelési művelet.

63


12. Summary Improvement of manufacturing technology and efficiency at an automotive

part

manufacturer made it necessary to design equipment used in the assembly of steering column units of vehicles. Purpose of the conversion is a higher level of efficiency in production. The topic of this dissertation is creating a programme for the widely used Siemens S7-300 type PLC, based on previously determined parameters. The PLC controls the operations of the newly created assembly equipment.

The purpose of the machine is to mount spherical joint assemblies onto the steering columns until the correct lenght of the steering unit is reached. The process of the screw mounting is done by two high-performance motors. Operation of the motors is made by frequency modulators. The column assembly must be fixed in a stable way during work. Apart from screw mounting, other assembly processes must be done before the workpiece may leave for the next production stage. These are done by an operator using semiautomatic or hand tools. The workpiece must be fixed in the machine during production, also the components used for assembly must be placed respectively. The machine automatically finishes the assembly process, subsequently the operator performs other necessary operations parallelly to this. The task of the control PLC is to operate the automatized tools of the specially constructed assembly bench, finish assembly, in coordination with the operator, in the specified assembly cycle, also to inspect the manual work performed by the operator. Since full automatization of the assembly process, though possible, involves very high costs, human cooperation during the process is still necessary – however, as much as possible within the current conditions must be automatically controlled. Owing to the necessity of human participation the equipment had to fulfil work safety and emergency requirements, therefore the respective safety arrangements have been made. The programme includes a number of security and emergency stop measures, consequently.

During design and construction of the equipment up-to-date engineering, pneumatics and electronics solutions as well as materials and components have been applied.

64


13. Irodalomjegyzék [1]

Karczub Béla – Pneumatikus alapkapcsolások és összetett vezérlések készítése, rajzdokumentációja NSZFI

[2]

Forgó Zoltán – Bevezetés a mechatronikába Erdélyi Múzeum Egyesület 2009

[3]

Dr. Ajtonyi István, Dr. Gyuricza István – Programozható irányítóberendezések, hálózatok és rendszerek Műszaki Könyvkiadó, Budapest

[4]

Dr. Ajtonyi István – PLC és SCADA-HMI rendszerek III. Aut-Info Kft. Miskolc, 2008

[5]

Zsuffa Attila – Abszolút lineáris útmérők Magyar Elektronika folyóirat 2005/12

[6]

Zsuffa Attila – Lineáris útmérők Magyar Elektronika folyóirat 2005/10

[7]

Statement List (STL) for S7-300 and S7-400 Programming Reference manual 03/2006

[8]

Function Block Diagram (FBD) for S7-300 and S7-400 Programming Reference manual 03/2006

[9]

Ladder Logic (LAD) for S7-300 and S7-400 Programming Reference manual 03/2006

[10] Szente Viktor – Pneumatikus teljesítmény-átviteli rendszerek áramlástani jellemzői Ph.D. értekezés Budapest, 2008 [11] Festo Didactic – Pneumatika alapjai Festo Kft. 2001 [12] Frekvenciaváltók alkalmazása http://szirty.uw.hu/Hajtasok/Alkalmazas/Alkalmazas1.html [13] PLC frekvenciaváltók és fékmotorok http://szirty.uw.hu/VLT1/index.html [14] Mire jó a frekvenciaváltó? http://szirty.uw.hu/Alapfokon/Frekivalto/frekivalto.html [15] Mozgatás, útmérés, referencia pont http://szirty.uw.hu/Hajtasok/Referenciapont/Referenciapont.html [16] Danfoss frekvenciaváltó vezérlése S7-300/400 PLC-vel, profibuszon keresztül http://szirty.uw.hu/VLTLeiras/index.html

65


[17] Bendekovics Zoltán – Pneumatikus vezérlések tervezése Széchenyi István Főiskola Győr, 1995 [18] Kéri János – Pneumatikai oktatási tréning segédlet [19] Dr. Hordossy László – Programozott vezérlések I. Győr, 2006 [20] Siemens zRt. A&D - A STEP7 programozás alapjai Kivonatos alkalmazási segédlet az S7-300 PLC családhoz Budapest, 2008 [21] Siemens zRt. A&D - Az S7-300 PLC rendszer hardver felépítése és üzembe helyezése Kivonatos alkalmazási segédlet az S7-300 PLC családhoz Budapest, 2008 [22] Siemens zRt. A&D - A STEP 7 programozás alapjai LAD (létradiagram) Budapest, 2010 [23] S7-300 CPU 31xC and CPU 31x: Technical specifications Manual, Siemens AG. 2011

66


14. Ábrajegyzék 1. ábra A kormánymű tengely felépítése ............................................................................... 9 2. ábra 5/2-es útszelep ......................................................................................................... 14 3. ábra 5/3-as útszelep ......................................................................................................... 14 4. ábra Sűrített levegő elosztó.............................................................................................. 18 5. ábra Frekvenciaváltó blokkvázlata .................................................................................. 19 6. ábra Nyomatékkulcs ........................................................................................................ 21 7. ábra Oetiker fej ................................................................................................................ 22 8. ábra HMI ......................................................................................................................... 23 9. ábra Szerelő asztal 3D-s terve ......................................................................................... 24 10. ábra Siemens S7-300-as CPU ........................................................................................ 34 11. ábra Hardver konfiguráció ............................................................................................. 35 12. ábra Frekvenciaváltók csatlakoztatása........................................................................... 35 13. ábra Reflexiós szenzor ................................................................................................... 36 14. ábra Induktív érzékelő ................................................................................................... 37 15. ábra Danfoss VLT5000 ................................................................................................. 37 16. ábra Simatic HW config ................................................................................................ 38 17. ábra A program hívás szerkezete ................................................................................... 44 18. ábra Végrehajtási ciklus felépítése ................................................................................ 50 19. ábra Frekvenciaváltó vezérlési típusai ........................................................................... 52 20. ábra Ajtók lezárásának érzékelése ................................................................................. 56 21. ábra Típus kiválasztása .................................................................................................. 57 22. ábra Indítási feltételek teljesültek .................................................................................. 57 23. ábra Az indítási feltételek nem teljesültek ..................................................................... 57 24. ábra Indítható a szerelés ................................................................................................ 57 25. ábra Utolsó fázis indítása............................................................................................... 59 26. ábra Szerelési folyamat képernyője ............................................................................... 60 27. ábra Feltételek ellenőrzése............................................................................................. 61 28. ábra Vészleállítás képernyője ........................................................................................ 62

67


15. Mellékletek 15.1. Melléklet A gép 3D nézeti képe

68


15.2. Melléklet A pneumatikus rendszer rajza.

69


15.3. Melléklet A gömbcsuklót és kontraanyát befogó csavarozó fejek nyitott és zárt állapotban. Jobb oldalt, lent látható az alkatrészfészek kinyitását végző munkahenger, ami éppen kitolt helyzetben áll.

70


15.4. Melléklet A képen a szelepszár rögzítő munkahenger látható, illetve jól látszanak a felső, középső és alsó állást figyelő helyzetérzékelők.

71

MISKOLCI EGYETEM. GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR AUTOMATIZÁLÁSI ÉS KOMMUNIKÁCIÓ- TECHNOLÓGIAI TANSZÉK H-3515 Miskolc-Egyetemváros

Recommend Documents