Programowalne inteligentne przekaźniki

Programowalne przekaźniki inteligentne są rodzajem PLC (programowalnych sterowników logicznych). Zastosowanie inteligentnych przekaźników pozwala znacznie uprościć schematy sterowania urządzeniami elektrycznymi i zwiększyć ich niezawodność.

Programowanie przekaźników programowalnych odbywa się za pomocą przycisków na przednim panelu oraz małego, zwykle jedno- lub dwuwierszowego wyświetlacza LCD. Chociaż istnieją bardziej złożone konstrukcje iw takich przypadkach programy muszą być napisane na komputerze osobistym przy użyciu wyspecjalizowanych języków programowania dla logiki drabinkowej LD, FBD i niektórych innych.

Interfejsy takie jak RS-232, RS-485 czy Industrial Ethernet służą do ładowania (flashowania) gotowych programów do pamięci mikrokontrolera, które umożliwiają również komunikację z ACS wyższego poziomu. Niektóre modele programowalnych przekaźników programowalnych umożliwiają budowanie możliwości komunikacyjnych za pomocą specjalnych modułów rozszerzeń.

Zasada działania PLC

Różnica między inteligentnymi przekaźnikami a pełnoprawnymi sterownikami PLC polega na tym, że mają one niewielką ilość pamięci RAM i pamięci programu, co prowadzi do niemożności przynajmniej niektórych skomplikowanych obliczeń matematycznych. Ponadto liczba kanałów wejścia-wyjścia, zarówno cyfrowych, jak i analogowych, w przekaźnikach programowalnych jest również niewielka, dlatego zakres ich zastosowania jest dość ograniczony. Przede wszystkim jest to automatyzacja poszczególnych jednostek, sterowanie systemami oświetleniowymi, niektórymi urządzeniami w systemie mieszkalnictwa i usług komunalnych, lokalne pętle różnych systemów automatyki, sprzęt AGD.

Cechą charakterystyczną takich urządzeń jest ich lokalne zastosowanie w małych systemach, a program dla nich tworzony jest głównie w języku schematów bloków funkcjonalnych (FBD) lub w języku logiki przekaźnikowej (LD). Języki te są zgodne z międzynarodową normą IEC 61131-3. Oprogramowanie takich przekaźników posiada wygodny i przyjazny interfejs i pozwala w krótkim czasie opracować programy, sprawdzić składnię i poprawność tworzonego programu, a także posiada możliwość debugowania programu w czasie rzeczywistym, co jasno daje wyobrażenie jak administrator zachowa się w tej lub innej sytuacji.

Projektowanie programowalnych inteligentnych przekaźników najczęściej monoblokowych, — jedna mała obudowa zawiera wszystkie węzły. Z reguły są to zasilacze małej mocy, mikrokontroler, wejściowe i wyjściowe kanały informacyjne, zaciski do podłączenia urządzeń wykonawczych. Obudowy tego typu urządzeń są niewielkich rozmiarów i umożliwiają montaż w szafach elektrycznych na szynie DIN spełniającej współczesne standardy. Jednak zasilacz może być również osobnym urządzeniem.

Inteligentne przekaźniki programowalne za granicą

Przekaźniki programowalne są obecnie produkowane przez wiele firm, głównie zagranicznych. Jako przykład możemy przywołać firmę Schneider Electric, która została założona w 1936 roku we Francji. Jej siedziba znajduje się w Rueil-Malmaison Cedex. Firma wytwarza swoje produkty pod markami Telemecanique, Merlin Gerin, Modicon.

Produkty Schneider Electric są bardzo zróżnicowane: od konwencjonalnych wyłączniki automatycznepo złożone urządzenia, takie jak przetwornice częstotliwości, urządzenia sygnalizacyjne i sterujące, softstarty, przekaźniki sterujące, czujniki oraz przekaźniki i sterowniki programowalne. Jako przykład inteligentnego przekaźnika rozważ przekaźniki programowalne Zelio Logic.

Przekaźniki programowalne Schneider Electric Zelio Logic pozwalają na realizację niewielkich układów sterowania, ilość wejść/wyjść mieści się w granicach 10...40 kanałów. W przypadku wymiarów 124,6*90*59 mm istnieje możliwość umieszczenia do 26 kanałów wejścia/wyjścia. Jednocześnie napięcie zasilania urządzenia mieści się w bardzo szerokim zakresie: 24VAC, 100…240VAC, 12VDC, 24VDC, co ułatwia integrację przekaźnika w dowolnych konstrukcjach.

Na przykład przekaźnik serii SR2B201FU ma 12 wejść dyskretnych i 8 wyjść przekaźnikowych, jest przeznaczony na napięcie przemienne 100-240 V i zawiera zegar, wyświetlacz oraz zestaw przycisków.Pokazano widok zewnętrzny inteligentnego przekaźnika w konstrukcji monoblokowej Na rysunku.

Do programowania przekaźnika Zelio Logic można użyć dwóch specjalistycznych języków FBD lub LADDER. Urządzenie jest dostępne zarówno w wersji monoblokowej, jak i modułowej. Ostatnia opcja pozwala na łączenie modułów w celu rozbudowy systemu jako całości.

Zakres przekaźnika Zelio Logic jest wystarczająco szeroki i zapewnia sterowanie sprężarkami lub pompami, zliczanie wyrobów gotowych lub elementów linii automatycznych, sterowanie schodami ruchomymi, oświetleniem i wyświetlaczami elektronicznymi. Może być stosowany w systemach bezpieczeństwa jako urządzenia kontroli dostępu.

Oprócz wspomnianego Schneider Electric, w produkcję przekaźników programowalnych zaangażowanych jest wiele firm zagranicznych: OMRON, Control Techniques, SIEMENS, Mitsubishi Electric, Danfoss, ABB, Moeller, Braun, Allen Bradley, Autonics, Array Electronic, Eaton.

Najpopularniejsze programowalne przekaźniki inteligentne: Siemens LOGO!, Omron ZEN, Schneider Electric Zelo Logic, Easy Moeller, Mitsubishi Alpha XL, Delta Electronics DVP-PM, Eton dasy500, dungeon800, xLogic ELC, Owen Logo, Oni Logo, PRO-relay, BARAN PR110, BARAN PR200.

Elektroniczne programowalne kontrolery logiczne z serii Array FAB z Tajwanu

Do użytku przemysłowego i domowego firma produkuje inteligentne przekaźniki drugiej generacji serii FAB. Urządzenia te są dość łatwe w obsłudze i łatwe do nauczenia się i programowania. Przekaźniki FAB są programowane przy użyciu języka programowania FDB, który jest przeznaczony przede wszystkim dla inżynierów automatyków. Z jego pomocą możliwe jest stworzenie dość złożonego systemu, jednocześnie efektywnego i ekonomicznego.

Język programowania FDB to język bloków, które pojawiają się na wyświetlaczu podczas wprowadzania programu. Bloki funkcjonalne są po prostu układane i łączone w określonej kolejności, zarówno sekwencyjnie, jak i równolegle, co pozwala wizualnie tworzyć dość złożone algorytmy.Nie wymaga znajomości języków programowania. Dla kogoś, kto kiedykolwiek zajmował się konserwacją technologii cyfrowych, na przykład maszyn CNC, ten język nie sprawi trudności.

W sumie język ma 20 bloków, które pełnią różne funkcje. Przede wszystkim są to operacje logiczne, które na zewnątrz wyglądają jak zdjęcia z cyfrowego podręcznika mikroukładów. Na rysunku przedstawiono fragment dwóch bloków.

Oprócz operacji logicznych zestaw bloków zawiera również liczniki, timery, opóźnienia czasowe, znaczniki czasu włączania i wyłączania i wiele więcej.

Środowisko programistyczne jest dostarczane wraz z urządzeniami i jest również dostępne do pobrania ze strony internetowej producenta. Inteligentne przekaźniki serii FAB zastępują dużą liczbę urządzeń przełączających: przekaźniki, tachometry, liczniki, timery itp. przy dość niskiej cenie. Programowalny inteligentny przekaźnik może zastąpić całą szafę zmontowaną z konwencjonalną przekaźniki elektromechaniczne… Jednocześnie zwiększa się niezawodność całego obwodu, maleje liczba elementów dyskretnych, zmniejszają się wymiary i maleje pobór mocy.

Obszary zastosowań inteligentnych przekaźników FAB są dość szerokie. Są to systemy inteligentnego domu; automatyczne otwieranie drzwi, szlabanów i bram; kontrola oświetlenia zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne; kontrola wentylacji i kontrola temperatury w przedsiębiorstwach i pomieszczeniach mieszkalnych, w szklarniach i szklarniach. I zarządzanie systemem zaopatrzenia w wodę, zarządzanie liniami produkcyjnymi i poszczególnymi maszynami, zastosowanie w systemach alarmowych, w systemach ostrzegania o sytuacjach awaryjnych i wiele innych.

Krótka charakterystyka techniczna inteligentnych przekaźników FAB

Przekaźnik wyposażony jest w wyświetlacz LCD o 4 liniach po 10 znaków, posiada wbudowany kalendarz oraz zegar czasu rzeczywistego. Możliwe jest zdalne sterowanie liniami telefonicznymi oraz możliwość przesyłania komunikatów głosowych. W zestawie dostarczanym bezpłatnie prosty program SCADA umożliwiający komunikację z komputerem na odpowiednio dużą odległość, co umożliwia zdalny monitoring i konfigurację. W przypadku zastosowania interfejsu RS — 485 do jednego komputera można podłączyć 255 przekaźników FAB. Takie połączenie pozwala na tworzenie bardziej funkcjonalnych systemów niż przy użyciu pojedynczych przekaźników FAB.

Wyjścia urządzenia mają dużą obciążalność: wyjścia przekaźnikowe — 10A, wyjścia tranzystorowe — 2A.

Mimo, że pamięć programu jest niewielka — tylko 64K, program może zawierać 127 bloków funkcyjnych, 127 liczników, 127 interwałów RTC (czasu rzeczywistego), 127 timerów, co pozwala na tworzenie dość skomplikowanych programów funkcyjnych. Wprowadzanie programu odbywa się za pomocą przycisków i wyświetlacza LCD lub za pomocą komputera. Aby zabezpieczyć program przed nieautoryzowanym dostępem, możliwa jest ochrona hasłem.

Wewnętrzne programowalne przekaźniki

W Rosji producent programowalnych przekaźników współpracuje z firmą Woroneż «Piekarnik» i Niżny Nowogród «KontraAvt». Firma «Aries» wprowadza na rynek swoje przekaźniki pod nazwą Aries PLC ***.

Voronezh CJSC „Ekoresurs” produkuje serię kontrolerów „Basic”, która obejmuje kilka modyfikacji urządzenia. W czasopismach „Automatyka przemysłowa”, „Instrumental Engineering and Automation Tools” oraz „Industrial Automation Systems and Controllers” ukazała się cała seria artykułów na temat zastosowania sterowników serii Bazis.

Niektóre firmy zajmują się dystrybucją i sprzedażą importowanych marek w Rosji. Na przykład Intechnics, partner handlowy angielskiej firmy Invertek Drives, która produkuje takie popularne napędy o zmiennej częstotliwości, dostawy do Rosji i programowalnych inteligentnych przekaźników, które są tak niezbędne do tworzenia systemów automatyki.

Przykłady zastosowań przekaźników

Kontrola schodów ruchomych. Zapewnienie ciągłej pracy tylko w dni powszednie od 8:00 do 18:00. · Od 18:00 do 20:00 schody ruchome są uruchamiane tylko wtedy, gdy pojawi się osoba.

Kontrola wentylacji. Włączaj wentylację co 30 minut na 10 minut. Włącz wentylację na 10 minut po przekroczeniu ustawionego poziomu CO2.

Zarządzaj automatycznym transferem rezerw. Automatyczne wejście rezerwowe z 2 lub więcej wejściami. Separacja. Włączanie / wyłączanie użytkowników. Włącz/wyłącz DGS i inne źródła.

Przykład opracowania programu sztafetowego

Załóżmy, że konieczne jest opracowanie programu sterującego mikserem dla programowalnego inteligentnego przekaźnika ZelioLogic w języku FBD, zadanie jest następujące.

Ciecz nr 1 podaje się do pionowego naczynia o wysokości 7 m do poziomu 2,8 m. Następnie zatrzymuje się dopływ pierwszej cieczy i podaje ciecz nr 2 do całkowitego poziomu 4,2 m. Następnie zatrzymuje się dopływ drugiej cieczy i włącza silnik mieszadła, który pracuje przez 30 minut. Po upływie tego czasu silnik jest wyłączany i otwierany jest zawór spustowy gnojowicy.

Aby rozwiązać problem, należy przede wszystkim przeliczyć wartości poziomu na dane zrozumiałe dla sterownika, tj.wartość na poziomie 2,8 m, oparta na pojemności ADC pokładowego, będzie odpowiadała wartości wejściowej sterownika równej 102, a na poziomie 4,2 m wartości 153.

Ponadto, w zależności od warunków problemowych, wyjścia sterownika muszą współdziałać z trzema zaworami odcinającymi — dopływem płynu nr 1, dopływem płynu nr 2, spustem zawiesiny i jednym silnikiem mieszadła. Podczas rozwiązywania tego problemu zaleca się podłączenie przycisku do wejścia sterownika, co zapewni uruchomienie całego systemu.

Tworzenie programu odbywa się przy użyciu komputera, na którym zainstalowane jest oprogramowanie ZelioSoft 2.

Graficzny język programowania sterowników FBD wykorzystuje różne bloki funkcyjne. Każdy blok jest częścią kompletnego programu, który zapewnia specyficzną zależność funkcjonalną między zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi.

Połączenie bloków prowadzi do unifikacji poszczególnych modułów w jeden program sterujący, który zgodnie z wartościami zmiennych wejściowych czujników podłączonych do wejść przekaźnika programowalnego generuje sygnały sterujące dla podłączonych elementów wykonawczych do wyjść.

Tym samym proces programowania sprowadza się do wyboru różnych bloków funkcyjnych, umieszczenia ich w oknie edycyjnym i połączenia ich w określonej kolejności, co daje rozwiązanie konkretnego problemu z automatycznym sterowaniem procesem lub obiektem.

Aby rozwiązać problem, wybrano i połączono niezbędne bloki oraz ustalono ich parametry, które zapewniają zadaną logikę działania.

Na rysunku przedstawiono graficzną reprezentację programu w środowisku ZelioSoft2 z wykorzystaniem FBD, który implementuje rozwiązanie tego problemu.

Naprawiono problem z językiem FBD

Sprawdzenie poprawności konfiguracji poszczególnych bloków oraz ich połączeń odbywa się w trybie symulacyjnym. Po upewnieniu się, że program działa poprawnie, jest on przenoszony z komputera przyrządu do pamięci przekaźnika programowalnego.

Wyjście

Inteligentne przekaźniki programowalne, pomimo swoich wad, mogą realizować szereg zadań w obszarach przemysłowych i nieprzemysłowych, gdzie nie ma potrzeby stosowania programowalnych sterowników logicznych (PLC).

Są również znacznie tańsze niż sterowniki PLC, co pozwala na oszczędności w procesie modernizacji lub automatyzacji procesu ręcznego lub automatycznego. Aby zaprogramować inteligentny przekaźnik programowalny, użytkownik nie musi posiadać umiejętności programistycznych, można posłużyć się zestawem typowych programów. Inteligentne przekaźniki są łatwe do zaprogramowania.