Мой опыт с ОВЕН ПЛК 100 в горно-обогатительной отрасли Оставить комментарий

Шагая в ногу со временем, предприятия горно-обогатительной отрасли не обходятся без АСУ ТП (автоматизированных систем управления технологическим процессом), построенных на ПЛК (программируемый логический контроллер). В зависимости от поставленных задач, в АСУ ТП применяются ПЛК  разных производителей. Поговорим о ПЛК100 от фирмы «ОВЕН» и его конкретном применении на предприятиях в горнодобывающей и обогатительной отраслях.

Согласно примерам использования, указанным на официальном сайте, «ОВЕН ПЛК 100» используется в основном в системах малой автоматизации.

Применение «ОВЕН ПЛК 100» номер раз (№1)

Управление шаровой мельницей в технологии измельчения руды для дальнейшего извлечения из нее полезного ископаемого и является системой малой, локальной АСУ ТП.

Невысокая цена ПЛК 100 и другого необходимого дополнительного оборудования фирмы «ОВЕН» — хорошее технико-экономическое обоснование для модернизации существующих систем управления с заменой на современные АСУ ТП с цифровым ПЛК.

Функции этой АСУ ТП:

• контроль основных параметров оборудования во всех режимах работы (температуры, наличие протока, токов приводного двигателя и т. д.);
• формирование управляющих сигналов для пуска, останова оборудования;
• реализация защит и блокировок, система оповещения и аварийной остановки оборудования;
• визуализация технологического процесса;
• передача информационных сигналов и параметров в сеть предприятия по промышленному протоколу.

Согласимся, что такой набор функций вполне стандартный минимум для малой АСУ ТП. Ничего специфичного решать данному ПЛК100 не приходится.

Итого имеем следующую структурную схему:

Рис.1 – Структурная схема применения ПЛК100

Опрос дополнительных модулей происходит по интерфейсу RS-485 и протоколу ModBus RTU. У аналоговых модулей опрашиваются восемь значений сигналов в формате числа с плавающей точкой одинарной точности (4 байта) согласно стандарту IEEE 754. Причем считываем значение параметра с модуля аналоговых сигналов уже в инженерных единицах (температуру в градусах Цельсия, ток в амперах и т. п.), то есть в ПО ПЛК100 никаких преобразований со считанными значениями делать не приходится. С модулей дискретных вводов/выводов опрашивается по одинарному слову (состояние входов / запись значений выходов). Время опроса в цикле по кольцу с минимально возможным интервалом. То есть, по существу, обмен в цикле с модулями расширения посылками в несколько байт на максимально возможной скорости.

Функциональная загруженность в программируемый логический контроллер минимальна. Никаких сложных математических вычислений, ни ПИД регуляторов непрерывного действия, ни программных нестандартных протоколов с массивами данных в алгоритме ПЛК нет. Самая обычная релейно-контактная логика, работа с таймерами и компараторами, обслуживание интерфейсов связи на аппаратном уровне.

Применение «ОВЕН ПЛК 100» номер два (№2)

Для обеспечения обогатительных фабрик сырьем (рудой) необходимо произвести очистную выемку и транспортировку руды до места переработки. При подземном способе руда поднимается на поверхность  по стволам, шахтными подъемными установками. Стать «сердцем» автоматической системы управления шахтной подъемной установки ПЛК100 не по силам по объективным критериям, а вот собрать на его основе шахтную стволовую сигнализацию вполне можно.

Осуществляемыми функциями в этом случае будут опрос состояния дискретных датчиков, органов управления и формирования индикации режимов работы, направления движения, состояния оборудования и т. д.

Структурная схема имеет следующий вид:

Рис.2 – Структурная схема ШСС на ПЛК100

Здесь всё намного проще. Только дискретные сигналы, релейно-контактная логика, таймеры и, пожалуй, всё. Аппаратное обслуживание интерфейсов связи и протоколов обмена.

Из-за удаленности распределенной периферии (модули дискретного ввода и вывода в шкафах) на интерфейс RS-485 ложится повышенная нагрузка. Приличные расстояния между модулями (до 1 км), так что в такой части необходим повторитель RS-485 интерфейса, чтобы скорость на отдельных ее участках была по возможности вменяемая.

Применение «ОВЕН ПЛК 100» номер три (№3)

На каждом крупном горно-обогатительном предприятии есть ремонтно-механический цех. Его главная задача — изготовление оснастки или запасных частей к оборудованию из металла путем обработки резанием, ковкой или отливкой. В таких цехах имеются станки различного профиля и назначения. Основная масса таких станков — наследие советского периода. Главные узлы станка (механическая часть) находятся в рабочем состоянии, но вот релейно-контактная электрическая схема уже исчерпала свой ресурс и утратила ремонтопригодность. Здесь в качестве модернизации выступает ПЛК100. Задачи на него ложатся несложные: контролировать состояние датчиков исполнительных механизмов, управление силовым и вспомогательным оборудованием через дискретные сигналы. Обработка перемещения рабочего органа при необходимости по сигналам квадратурного энкодера.

Функциональная схема таких решений очень проста. ПЛК100 с дискретной обвязкой в одном лице. В редких случаях требуется расширение дискретных входов.

Рис.3 – Структурная схема станка на ПЛК10

Резюме по опыту применения

По всему вышесказанному можно сделать вывод: на «ОВЕН ПЛК100» ложились обыденные задачи в области малой локальной автоматизации. Функциональное применение было простое. Но есть некоторые нюансы, проявившие себя в разной степени тяжести  в период промышленной эксплуатации.

По интерфейсу RS-485 и протоколу ModBus RTU опрос происходит стабильный (судя по индикации и отсутствия кодов ошибок по связи), но вот реакция на нажатия кнопок и/или включения реле заметна на глаз, примерно 0,5–1 с. И от изменения настроек порта, времени опроса, минимального цикла выполнения программы, установки оконечных резисторов на шину, количества абонентов в сети и т.д. ощутимой разницы не ощущается. Чувствуется задержка — и всё тут. Причем количество абонентов в сети влияет наименьшим образом. Так что все критические по времени и важности сигналы лучше вешать на входы ПЛК100. Дискретные выходные сигналы, управляющие основным оборудованием, критичные к состоянию в случае отказа ПЛК, тоже необходимо вешать на выходы ПЛК100.

В комплекте к ПЛК100 идет кабель для программирования через порт RS-232 Debug с ответным разъемом DB9, который так и просит соединить панель оператора ИП320 с ПЛК100. Даже разобрав разъем DB9, удалив все лишние перемычки, стабильной скоростной связи добиться будет сложно. Для CodeSys это, может, не критично и не так заметно, а вот для панели оператора это бросается в глаза. Так что порт RS-232 Debug использовать, по возможности, только по прямому назначению. А связь с панелью оператора любого производителя организовывать через порт RS-232 DB9. Он быстрый, стабильный, работает на ура. Если панелей оператора две или больше, находятся на разном удалении от ПЛК100, то тут только или RS-485, или Ethernet.

При подключении энкодера к ПЛК 100 есть нюанс такого рода. Аппаратное ограничение максимальной частоты входных сигналов энкодера 10 кГц. И выделение всего одного слова для хранения значения счетчика энкодера, то есть 65 000 дискрет, — для некоторых случаев непреодолимое ограничение, делающее применение ПЛК100 невозможным.

Программа пользователя, исполняющаяся на «ОВЕН ПЛК100», может содержать критические ошибки (обращение к несуществующей ячейке памяти, неправильное использование коммуникационных задач и т. д.). При их наличии и срабатывании ПЛК100 будет ресетится (перезагружаться), выводя выходы в безопасное состояние. Но понять с ходу, почему ПЛК100 перезагружается, будет сложно. Это тоже неудобство, и дабы обезопасить оборудование от аварийных ситуаций при зависании программы и перезагрузки «ОВЕН ПЛК100» во время работы, необходимо аварийное отключение оборудования путем перевода выходов в безопасное состояние, контакты которого размыкали бы цепи и останавливали оборудование. Для большей надежности можно использовать внешний сторожевой таймер. Выход настраивается на генерацию постоянного сигнала с определенной частотой, сторожевой таймер оценивает это и в случае зависания ПЛК100 (отсутствия частотного сигнала) размыкает цепь для аварийной остановки оборудования.

Про положительные моменты тоже стоит упомянуть.

Если шкафы с автоматикой (ПЛК100, модули расширения и т. д.) эксплуатируются в нормальных условиях, отсутствие токопроводящей пыли в воздухе и сильного ее осаждения в шкафу, отсутствие рядом силового оборудования, распространяющего электромагнитные помехи как вокруг себя, так и на кабельные линии, надежность и низкий процент выхода из строя оборудования радуют. Цена содержания ЗИП для оборудования «ОВЕН» невелика, сроки поставок невысокие, что будет приличным плюсом при обслуживании во время эксплуатации.

Возможность освоения программирования ПЛК100, включение в работу модулей расширения и т. д. находятся на приемлемом для среднестатистического инженерного состава горных предприятий уровне.

Ссылки

Обзор ОВЕН ПЛК100. Достойный для импортозамещения или нет?