Nedávno jsem potřeboval vyřešit automatické přepínání dvou impulsních signálů dvou pásových vah podle toho, jaký je aktuální dopravní výkon dopravníku převážejícího uhlí nebo štěpky. Nakonec jsem navrhl jednoduchý systém s PLC Crouzet Millenium 3, který mi ze všech jiných variant vyšel jako technicky nejelegantnější, nejjednodušší a zároveň se líbil i mému kolegovi obchodníkovi po stránce co nejnižších nákladů na realizaci.

A proč zrovna padla volba na malé PLC Millenium 3? Jednoduše, protože je i pro méně zkušeného elektrotechnika jednoduché na programování, má binární i analogové vstupy, z mé praxe již vím, že je i spolehlivé, cenově výhodné a svým výkonem a vlastnostmi plně postačuje pro mnoho jednoduchých průmyslových aplikací.

Více informací o PLC Millenium 3 CD 12 najdete v článcích "TEST - horká novinka na trhu - levné francouzské PLC Millenium3" a "Praktické zkušenosti - PLC Millenium 3 CD12 a jednoduchý program časování".

Zadání a úvod do problému

Kde se objevily, tu se objevily na jednom dopravníku pro přepravu uhlí dvě pásové váhy. Pásové váhy slouží ke kontinuálnímu průběžnému měření / vážení množství přepraveného sypkého nebo hrudkového materiálu, kde výsledkem je nasčítané celkové množství po dopravníku přepraveného materiálu v kilogramech nebo tunách za určitý časový úsek. Protože každá pásová váha má omezený vážící rozsah bylo pro potřeby přesného vážení ve velmi širokém rozsahu dopravního výkonu nutné za sebe na jeden dopravník umístit dvě různé pásové váhy, každou vážící v jiném vážním rozsahu. Aby však výsledkem ze dvou vah byl jen jeden výstup, bylo nutné navrhnout krabičku, která by automaticky přepínala výstup dvou vah na jeden podle aktuálního dopravního (vážícího) výkonu. Základními výstupy pásové váhy vždy byly tzv. impulsy množství, což je časová posloupnost obvykle 24 V impulsů, kde vyslání jednoho impulsu odpovídá určitému množství prošlého materiálu (např. 100 kg). Projdou-li přes dopravník například 2 tuny za 10 minut (tj. dopravní výkon 12 t/h), pásová váha vyšle za těch 10 minut 20 impulsů.

Právě dva takové výstupy dvou vah bylo nutné napojit na jeden kabel a tedy zrealizovat automatické přepínání podle dopravního výkonu. Ten je monitorován také pásovou váhou a udáván jako analogový signál 0 až 10 V, kde 0 V = 0 t/h a 10 V = max. výkon. Toho lze využít pro rozhodnutí v jakém vážním rozsahu té které váhy se pohybujeme. V mém případě byla rozhodovací úroveň 50 t/h. Pro nižší výkony se na výstup přepojila váha 1, pro vyšší výkony zase váha 2.

Realizace automatického přepínání pomocí PLC Millenium 3

Pro realizaci bylo potřeba použít nějaký jednoduchý systém, který však umí snímat a zpracovávat i analogové napětí v rozsahu 0 až 10 V, není drahý, ale zároveň dobře dostupný. Volba tak padla na malé jednoduché francouzské PLC Crouzet Millennium 3 ve verzi CD12, prodávané v ČR společností EIG-OEM AUTOMATIC s.r.o. To poskytuje 4 binární 24 V vstupy a 4 smíšené binární / analogové vstupy 0 až 10 VDC společně se 4 spínanými výstupy. Ty se chovají podle toho, jaká funkce se jim určí v programu. To pro danou aplikaci právě stačí. Napájení je také 24 VDC. Navíc obsahuje grafický displej a tlačítka, které lze softwarově libovolně používat, resp. jim přiřadit libovolné funkce. Více informací o PLC Millenium 3 CD 12 najdete v článcích TEST - horká novinka na trhu - levné francouzké PLC Millenium3 a Praktické zkušenosti - PLC Millenium 3 CD12 a jednoduchý program časování.

Základní struktura programu pro PLC

Program je vcelku jednoduchý, i když podle následujícího obrázku vypadá složitě. Jak lze vidět program jsem udělal v grafickém blokovém režimu, místo liniového (reléového) diagramu, který je v programovacím softwaru jako druhá možnost zápisu programu. Mě ovšem jako elektronikovi hardwaristovi je bližší ten zápis z funkčních bloků. Vypadá jako schéma zapojení z diskrétních součástek, což je pro mě osobně srozumitelnější než liniové „reléové“ schéma - zdrojový kód (schéma) pro PLC Millenium 3 CD12 lze zde stáhnout.

Hlavní části programu

Hlavními bloky celého zapojení jsou časovače (TIMER A-C), které zde slouží hlavně jako ventil pro propuštění nebo zadržení obdélníkového (impulsního) signálu díky spouštěcími signálu „enable“. Časovače jsou v režimu opakování hran a úrovní, tzn. že výstup s malinkým zpožděním sleduje vstupy a kopíruje je, pokud je signál na vstupu Enable v log. 1. n

Dalším důležitým blokem je TRIGGER, který zde slouží k porovnávání hodnoty napětí na analogovém vstupu se zadanou porovnávací hodnotou, kterou je možné nastavovat hrubě po jednotkách voltů stisky tlačítek „+“ nebo „-“ na panelu PLC pod displejem. Blok TRIGGER navíc umí aplikovat na spínání i hysterezi. Ta se definuje druhým číslem přivedeným na další vstup bloku. Aby se však dala trvale udržet hystereze 2 V, i když nastavené napětí měníme, je nutné, aby se spolu s ním měnilo i to druhé číslo (tvořící spodní spínací hranici). To jsem nakonec vyřešil sčítacím/odčítacím blokem, kde vždy od právě nastavené spínací hranice odečtu 2 a získám tak druhou hodnotu pro druhý vstup bloku TRIGGER, nižší právě o pevně zvolenou hysterezi. Nebyl by však problém, klidně měnit i tu. Myslím, že toto je dost zajímavá část zapojení, která se může hodit i v mnoha dalších aplikacích s PLC Millenium, kde je nutné měřit analogové napětí.

Bloky obousměrných čítačů (Counter) zde slouží pro samotnou realizaci nastavení hodnoty pro porovnání analogového napětí. Spodní a horní omezení 0 a 10 V, kdy nelze dalšími stisky tlačítek tyto hodnoty přelézt a tak se dostat do nedefinovaných hodnot, realizují bloky porovnávání hodnot (Compare), na jejichž jeden vstup je přivedena trvalá hodnota a na druhý výstup z čítačů. Ostatní věci už řeší jen prachobyčejná logika (hradla AND, NAND, OR, NEGACE apod.). Nakonec jsou tu ještě bloky displejů, realizující zobrazení a změnu textu při různých stavech vstupů PLC.

Pak již lze v zapojení prakticky nalézt jen možnost pevné volby, který ze vstupů má jít na výstup - u mě prakticky realizovaná otočným přepínačem BACO připojených na dva další binární vstupy (viz článek Podsvícené 3místné otočné přepínače BACO) a sdružení dvou signálu „váha ready“ (váha v pořádku) do jednoho výstupního.

Binární vstupy jsou jednoduché nefiltrované, protože v mém případě jsou přivedené obdélníkové signály již stabilní nezakmitávající.

Ukázka funkce programu na simulaci

Pomocí vývojového softwaru pro PLC Millenium 3 je možné vytvořený program nejen simulovat bez připojeného PLC, ale i provádět krásné reální ladění. Při něm po propojení PLC s PC přes ISP / USB programovací kabel, připojené napájení 24 V k PLC a nahrání programu do PLC, je možné připojovat na vstupy signály a sledovat vybarvující se cestičky, kde signál putuje a jaké logické stavy v různých místech jsou, nebo naopak lze kliknutím myši na obrazovce změnit v momentě jakýkoliv parametr v programu a sledovat jak se to ve reálu projeví na displeji PLC nebo na jeho výstupech.

Na následujících obrázcích jsou ukázky 4 základních stavů programu:

1. Když hodnota na analogovém napěťovém vstupu IB je větší než navolená hodnota = na výstup se kopíruje logický signál ze vstupu I1. Pokud je tedy na vstupu log.1 je na výstupu log.0 (viz obrázek) a obráceně, protože na výstupu probíhá ještě negace (pouze čistě dle mé potřeby, resp. potřeby navazujících vstupů zařízení).
   


2. Když hodnota na analogovém vstupu je menší než nastavená = na výstup se kopíruje signál ze vstupu I2. Tj. když zůstal stav log.1 na vstupu I1 a stav log. 0 na vstupu I2, dojde vlivem poklesu napětí k přepnutí výstupu z log. 0 na log.1
   


3. Pokud se tedy změní stav na I2 na log.1, změní se zpožděním 0.1 ms i výstup na log.0.

Závěr

Myslím, že tato jednoduchá aplikace, i když byla původně vyvinutá pro dost specifický úkol, může po drobných úpravách najít své uplatnění i v mnoha dalších aplikacích. Minimálně vás to může třeba inspirovat k tomu, jak něco vyřešit.

Jen pro informaci o zájemce: zdrojový kód pro vývojové prostředí dodávané k PLC Millenium naleznete ke stažení níže, stejně jako odkaz na pražskou společnost EIG-OEM AUTOMATIC s.r.o., která tyto francouzská PLC i s doplňkovými komponentami a softwarem a USB programátorem pro PC s OS Windows prodává i po jednotlivých kusech. Navíc na první tzv. úvodní kit PLC + CD + USB programátor se dává sleva.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka firmy Crouzet v angličtině - www.crouzet.com, www.crouzet-usa.com
• Český distributor, firma EIG s.r.o, Praha 4 - www.eig.cz
• Zdrojový kód pro PLC Crouzet Millenium 3 - Kladno_v14.zip
  
• Článek "TEST - horká novinka na trhu - levné francouzké PLC Millenium3" na stránkách automatizace.HW.cz
• Článek "Praktické zkušenosti - PLC Millenium 3 CD12 a jednoduchý program časování" na stránkách automatizace.HW.cz
• Další články o Embedded PC, systémech PLC a PAC na stránkách automatizace.HW.cz