Ipari automatizálás és PLC programozás – az ipari villanyszerelés következő szintje

Az ipari villanyszerelés ma már jóval többet jelent kábelek, motorok és kapcsolószekrények bekötésénél.
A korszerű gyártóberendezések, gépsorok és technológiai rendszerek működésének központi eleme egyre gyakrabban a
PLC és az ipari automatizálás.

Egy modern ipari rendszerben a villamos kivitelezés, a vezérléstechnika és a programozás szorosan összekapcsolódik.
A PLC fogadja az érzékelők jeleit, feldolgozza azokat, majd a programban meghatározott feltételek alapján vezérli
a motorokat, szelepeket, reléket, frekvenciaváltókat és más végrehajtó elemeket.

Ezért egy automatizálási rendszer megbízható működéséhez nem elég csak egy jól megírt program.
A megfelelő villamos kialakítás és a megfelelő vezérlési logika együtt alkot működő rendszert.

Mi az ipari automatizálás?

Az ipari automatizálás célja, hogy egy gép, gyártósor vagy technológiai folyamat bizonyos
műveleteket automatikusan, előre meghatározott feltételek alapján hajtson végre.

Egy automatizált rendszer például képes:

• motorok automatikus indítására és leállítására,
• szivattyúk és ventilátorok vezérlésére,
• szállítószalagok működtetésére,
• érzékelők jeleinek feldolgozására,
• szelepek és pneumatikus elemek működtetésére,
• hőmérséklet, nyomás, szint vagy egyéb technológiai értékek felügyeletére,
• frekvenciaváltók és motorhajtások vezérlésére,
• hibák és rendellenes működések felismerésére,
• kezelői információk és hibaüzenetek megjelenítésére,
• különböző gépegységek működésének összehangolására.

Az automatizálás egyik legfontosabb eszköze a PLC.

Mi az a PLC és mit csinál?

A PLC az angol Programmable Logic Controller, vagyis programozható logikai vezérlő rövidítése.
Kifejezetten ipari környezetben történő vezérlési feladatokra fejlesztett eszköz.

Egyszerűen megfogalmazva a PLC az automatizált rendszer egyik központi vezérlőeleme.
A bemeneteire érkező jelekből – például nyomógomboktól, végálláskapcsolóktól, fotoérzékelőktől,
hőmérséklet- vagy nyomásérzékelőktől – a program alapján eldönti, hogy milyen kimeneteket kell működtetnie.

Egy leegyszerűsített folyamat például így nézhet ki:

Érzékelő → PLC bemenet → PLC program → PLC kimenet → hajtás / relé / szelep / motor

A valós ipari rendszerek természetesen ennél jóval összetettebbek lehetnek. Egy PLC több száz vagy akár több ezer
jelet is kezelhet, kommunikálhat más vezérlőkkel, HMI kezelőpanellel, frekvenciaváltókkal,
szervohajtásokkal vagy felügyeleti rendszerekkel.

PLC programozás és ipari villanyszerelés – miért tartozik össze?

A PLC önmagában nem működtet egy gépet. Ahhoz szükség van egy megfelelően kialakított
ipari villamos rendszerre is.

A vezérlőszekrényben és a gépen többek között megtalálhatók lehetnek:

• PLC és I/O modulok,
• 24 V DC tápegységek,
• kismegszakítók és egyéb védelmi készülékek,
• kontaktorok és relék,
• motorvédelmi készülékek,
• frekvenciaváltók,
• szervohajtások,
• biztonsági eszközök,
• sorkapcsok,
• ipari kommunikációs eszközök,
• HMI kezelőpanelek.

A terepen pedig ezekhez kapcsolódnak a motorok, érzékelők, szelepek, kapcsolók, jeladók és egyéb
beavatkozó elemek.

Ha ezek közül akár egyetlen elem bekötése vagy konfigurációja hibás, az egész technológiai folyamat működése
megváltozhat vagy leállhat.

Éppen ezért az ipari automatizálás és az ipari villanyszerelés nem két egymástól független terület.
A két oldal ismerete különösen nagy előnyt jelent üzembe helyezésnél és hibakeresésnél.

Az ipari elektromos rendszerek kialakításáról részletesebben az

ipari villanyszerelésről szóló cikkemben

is olvashat.

PLC programozás a gyakorlatban

A PLC program határozza meg, hogyan működjön a gép vagy technológiai rendszer különböző üzemi helyzetekben.

A programozás során többek között meg kell határozni:

• az indulási feltételeket,
• a leállási feltételeket,
• az automatikus működési sorrendet,
• a kézi és automatikus üzemmódokat,
• az érzékelők jeleinek feldolgozását,
• a motorok és beavatkozók vezérlését,
• a technológiai reteszeléseket,
• a hibaállapotokat és hibaüzeneteket,
• az időzítéseket és számlálásokat,
• a más eszközökkel történő kommunikációt.

Egy egyszerű PLC vezérlés példája

Vegyünk példaként egy ipari szállítószalagot.

A berendezés rendelkezhet:

• indító nyomógombbal,
• leállító nyomógombbal,
• érzékelőkkel,
• hajtómotorral,
• motorvédelemmel,
• frekvenciaváltóval,
• jelzőlámpákkal,
• kezelőpanellel.

A PLC programja figyeli a szükséges bemeneti jeleket, és a technológiai feltételek teljesülése esetén
engedélyezi a működést.

Ha például egy érzékelő hibát jelez, megszűnik egy szükséges engedélyezési feltétel vagy a hajtás
hibajelzést küld, a vezérlés a programnak megfelelően reagál.

A kezelő számára közben egy HMI panelen megjeleníthetők az aktuális állapotok, a működési paraméterek és
a diagnosztikai információk.

Milyen nyelveken programozható egy PLC?

Az ipari PLC-k programozásánál többféle programozási megoldással találkozhatunk.
Az IEC 61131-3 szabvány többek között az alábbi programozási módszereket határozza meg:

• LD – Ladder Diagram: létradiagram,
• FBD – Function Block Diagram: funkcióblokk-diagram,
• ST – Structured Text: strukturált szöveges programozás,
• SFC – Sequential Function Chart: szekvenciális folyamatok strukturálására használható megoldás.

A megfelelő módszer kiválasztása függ a PLC típusától, a fejlesztőkörnyezettől és magától az automatizálási feladattól.
Egy projektben több megoldás kombinációja is előfordulhat.

Siemens, Omron és Schneider PLC rendszerek

Az ipari automatizálásban számos gyártó PLC-rendszereivel találkozhatunk.
A legismertebb gyártók és megoldások közé tartoznak például a
Siemens, az Omron és a Schneider Electric automatizálási rendszerei.

Siemens SIMATIC PLC és TIA Portal

A Siemens SIMATIC PLC-k széles körben alkalmazott ipari vezérlők.
A SIMATIC rendszerek programozásánál és konfigurálásánál gyakran találkozhatunk a
TIA Portal és STEP 7 fejlesztőkörnyezettel.

A Siemens megoldásai lehetővé teszik többek között PLC-k, elosztott I/O rendszerek,
hajtások és más automatizálási elemek integrált kezelését.

Omron PLC és Sysmac

Az Omron szintén jelentős szereplő az ipari automatizálás területén.
A gyártó Sysmac platformja a PLC funkciók mellett mozgásvezérlés, hálózati kommunikáció,
biztonságtechnika és más automatizálási funkciók integrációjára is lehetőséget biztosít.

Az Omron rendszereknél többek között a Sysmac Studio fejlesztőkörnyezettel találkozhatunk.

Schneider Electric Modicon PLC

A Schneider Electric Modicon vezérlői szintén elterjedtek ipari gépekben és
automatizálási rendszerekben.

A Schneider Electric gépautomatizálási megoldásaihoz többek között az
EcoStruxure Machine Expert fejlesztőkörnyezet kapcsolódik, amelyben PLC-k,
I/O-rendszerek, hajtások és más automatizálási eszközök konfigurálhatók és programozhatók.

A Siemens, Omron és Schneider csak három példa: ipari környezetben természetesen számos más gyártó
vezérlőivel és automatizálási eszközeivel is találkozhatunk.

PLC hibakeresés: nem mindig a program a hibás

Az ipari automatizálási hibakeresés egyik fontos alapelve, hogy egy hibajelenségnél
nem szabad automatikusan abból kiindulni, hogy a PLC programja hibás.

Ha például egy motor nem indul, a hiba forrása lehet:

• tápellátási probléma,
• kioldott védelem,
• hibás vagy rosszul beállított érzékelő,
• vezetékezési hiba,
• megszakadt kábel,
• hibás PLC bemenet vagy kimenet,
• kommunikációs probléma,
• frekvenciaváltó-hiba,
• hiányzó technológiai engedélyezési feltétel,
• vagy valóban programozási probléma.

A hibakeresés során ezért célszerű az egész jelutat végigkövetni:

Tápellátás → érzékelő → kábelezés → PLC bemenet → program → PLC kimenet → vezérlőelem → végrehajtó berendezés

Ez az a terület, ahol az ipari villanyszerelési és automatizálási ismeretek különösen szorosan
összekapcsolódnak.

Az általános villamos hibák feltárásáról további információ található az

elektromos hibakeresésről és javításról szóló oldalon
.

Frekvenciaváltók és PLC vezérlés

Modern ipari gépekben nagyon gyakori a frekvenciaváltóval vezérelt villanymotor.
Segítségével nemcsak egyszerűen elindítható vagy leállítható a motor, hanem a fordulatszám és más
üzemi paraméterek is szabályozhatók.

A PLC és a frekvenciaváltó között egyszerű digitális és analóg jelek, illetve ipari kommunikációs hálózat
is biztosíthatja a kapcsolatot.

Így a PLC például:

• indíthatja és leállíthatja a hajtást,
• fordulatszám-alapjelet adhat,
• ellenőrizheti az üzemállapotot,
• feldolgozhatja a hibajelzéseket,
• technológiai feltételek alapján változtathatja a működést.

HMI – amikor a kezelő is látja, mi történik

A korszerű automatizált berendezések fontos eleme lehet a HMI – Human Machine Interface,
vagyis az ember és a gép közötti kezelőfelület.

A HMI kijelzőn megjeleníthetők például:

• a gép aktuális állapota,
• motorok és hajtások működése,
• érzékelők állapota,
• hőmérséklet- és nyomásértékek,
• beállított paraméterek,
• üzemmódok,
• hibák és figyelmeztetések,
• karbantartási információk.

Egy jól kialakított diagnosztikai rendszer jelentősen megkönnyítheti az üzemeltetők és karbantartók munkáját.

Régi gépek automatizálása és korszerűsítése

Az ipari automatizálás nem csak új gépek építéséről szól.
Sok esetben egy meglévő berendezés vezérlésének korszerűsítése is gazdaságos megoldás lehet.

A korszerűsítés – az adott gép állapotától és kialakításától függően – jelentheti például:

• régi relés vezérlés PLC-alapú vezérlésre történő átalakítását,
• elavult PLC cseréjét,
• vezérlőszekrény korszerűsítését,
• új érzékelők beépítését,
• frekvenciaváltó telepítését,
• HMI kezelőpanel kialakítását,
• hibadiagnosztika fejlesztését,
• új automatikus funkciók kialakítását.

Egy ilyen átalakítást minden esetben a meglévő gép, a villamos dokumentáció,
a biztonsági követelmények és a technológiai folyamat ismeretében kell megtervezni.

Vezérlőszekrény és PLC – innen indul az automatizálás

Egy automatizált gép egyik legfontosabb villamos egysége a vezérlőszekrény.
A megfelelő szekrénykialakításnál nemcsak azt kell figyelembe venni, hogy az eszközök fizikailag elférjenek.

Fontos többek között:

• a megfelelő túláram- és zárlatvédelem,
• a vezérlő- és teljesítményáramkörök kialakítása,
• a megfelelő vezetékezés,
• a sorkapcsok és jelölések áttekinthetősége,
• a PLC és I/O modulok elhelyezése,
• a tápegységek kialakítása,
• a hajtások és motorvezérlések elhelyezése,
• az elektromágneses zavarok csökkentése,
• a későbbi karbantarthatóság és bővíthetőség.

A rendezett, dokumentált és átgondolt villamos kialakítás a későbbi hibakeresés idejét is jelentősen csökkentheti.

Ipari automatizálás és PLC programozás Nagykanizsán és Zala vármegyében

Az ipari villanyszerelés egyre szorosabban kapcsolódik a
PLC vezérlésekhez, ipari automatizáláshoz és vezérléstechnikához.

Legyen szó egy meglévő berendezés hibakereséséről, gép villamos csatlakoztatásáról,
vezérlés korszerűsítéséről vagy új automatizálási feladatról, fontos, hogy
a villamos és vezérléstechnikai oldal egységes rendszerként legyen kezelve.

Kapcsolódó ipari villanyszerelési és automatizálási feladatok

• ipari villanyszerelés,
• ipari gépek és berendezések villamos bekötése,
• vezérléstechnikai rendszerek kialakítása,
• PLC rendszerek vizsgálata és programozási feladatok,
• PLC I/O bekötések és ellenőrzés,
• érzékelők és beavatkozók bekötése,
• motorvezérlések kialakítása,
• frekvenciaváltók bekötése és illesztése,
• vezérlő- és kapcsolószekrények kialakítása,
• ipari villamos és vezérléstechnikai hibakeresés,
• meglévő berendezések korszerűsítése,
• üzembe helyezési feladatok.

Mikor érdemes automatizálási szakembert bevonni?

Nem csak akkor, amikor már megállt a gép.

Érdemes már a tervezési vagy átalakítási szakaszban egyeztetni, ha:

• új gép vagy technológiai berendezés telepítése történik,
• egy meglévő gép vezérlését szeretné korszerűsíteni,
• gyakori vagy nehezen azonosítható villamos hibák jelentkeznek,
• automatizálni szeretne egy jelenleg kézzel végzett folyamatot,
• új motorokat, érzékelőket vagy frekvenciaváltókat szeretne beépíteni,
• a meglévő vezérlőrendszer bővítésére van szükség.

Ipari villanyszerelési vagy automatizálási feladat előtt áll?

Vegye fel velem a kapcsolatot, és egyeztessük az adott gép vagy rendszer műszaki feladatát.

Elsősorban Nagykanizsán, Zala vármegyében és a környező térségben vállalok
villanyszerelési munkákat.

Telefon:
+36 20 430 5247

E-mail:
winklerjanos@a-villanyszerelo.hu

Ipari villanyszerelés – vezérléstechnika – automatizálás – PLC. Egy rendszerben gondolkodva.