Wstęp
Pracuje jako automatyk w wylęgarni piskląt. Na zakładzie posiadamy specjalistyczne samochody do przewozu piskląt. Od jakiegoś czasu jeden z nich zaczął mocno nam doskwierać i się co chwila psuł. Stan całego sterowania nie dość, że był bardzo leciwy to dość zagmatwany, składał się z 5 regulatorów Carel ir33. Każdy z regulatorów był odpowiedzialny za inną funkcję, jednocześnie działanie poszczególnego regulatora było uzależnione od pozostałych, brak jakichkolwiek instrukcji i schematów do sterowania stwarzał problemy w naprawach oraz doborze dobrych parametrów dla sterowników, poza tym po pewnym czasie sterowanie zaczęło żyć swoim życiem 😉 praktycznie za każdym razem występowało inne zdarzenie, które uniemożliwiało utrzymanie zadanych parametrów i to nie zawsze do końca wiadomo było dlaczego, np: podczas grzania potrafiła się załączyć sprężarka agregatu chłodniczego, wentylatory włączały się również wybiórczo, podejrzewam, że winą tych sytuacji była już dość wyeksploatowana cała instalacja jak i same \”Carelki\”… Po moich namowach zdecydowano o modernizacji całego sterowania wraz z okablowaniem.
Ekran główny panelu
Szyjemy, testujemy, ogólnie bałagan 😉
Na naczepie podczas transportu należy utrzymać następujące warunki: odpowiednio mocny towarzyszący bez względu na wszystko przez całą trasę nadmuch powietrza, które musi posiadać odpowiednie parametry: temperaturę oraz stężenie Co2, może się wydawać, że to tylko dwa warunki do spełnienia, ale ich utrzymanie w dość specyficznym miejscu, jakim jest naczepa przy szybko zmieniających się warunkach, zarówno wewnątrz (120tys piskląt na naczepie potrafi naprodukować:)), jak i na zewnątrz nie jest takie do końca proste.
Zarządzanie procesem
Do zarządzania nad całym procesem postanowiłem wykorzystać sterownik siemens S7-1200; 1214dc/dc/dc, jako HMI w kabinie – Weintek MT8071iP. Na naczepie do realizacji nadmuchu powietrza są zamontowane 4 turbiny nawiewne, wentylatory te akurat pochodzą z oryginalnej zabudowy, były w dobrym stanie więc je pozostawiono, powietrze nawiewane jest poprzez otwory w podłodze na całej powierzchni naczepy, wentylatory są podzielone na 2 sekcje, przed załadunkiem w momencie, gdy na naczepie jest zbyt niska temperatura – włączana jest jedna sekcja turbin nawiewnych, w celu szybszego nagrzania wnętrza, po osiągnięciu zadanego progu automatycznie do pracy dołącza się również druga sekcja i od tej pory pracują nieustannie wszystkie turbiny nawiewne, samo powietrze, które jest przez nie nadmuchiwane- zależnie od warunków panujących aktualnie wewnątrz jest : albo pobierane z zewnątrz świeże albo krąży w obiegu zamkniętym, można się zatem domyśleć, że jest również klapa otwierająca/zamykająca dopływ świeżego powietrza.
W oryginalnej wersji była to dosłownie klapa działania 0-1 czyli zamknięta całkowicie lub zależnie od warunku otwarta w stu procentach, działanie takie jak wiadomo w dużej mierze utrudnia utrzymanie zadanej wartości na odpowiednim poziomie więc postanowiłem ją wymienić na przepustnicę wielopłaszczyznową kontrolowaną siłownikiem belimo 0-10V a więc sterowanym płynnie.
Ogrzewanie powietrza
Do ogrzewania powietrza służy 9szt grzałek 2200W każda, zamontowanych pod klapą, podzielonych na 3 sekcje, grzałki są podłączone poprzez przekaźniki SSR które z kolei są sterowane sygnałem PWM, każda z sekcji włącza się kaskadowo. Chłodzenie jest spełniane poprzez agregat chłodniczy ze sprężarką o mocy 15kw, cały układ chłodzenia również przeszedł mały \”remont\” zostały wymienione wszystkie czujniki ciśnienia czuwające nad bezpieczną pracą układu, została wykryta mikro-nieszczelność, uzupełniono czynnik, sprężarka uruchamiana jest poprzez softstart, parownik jest zamontowany na wlocie świeżego powietrza przed klapą. Niestety w takim układzie latem schładzamy cały czas gorące powietrze wpadające do środka, mam świadomość tego że bardziej ekonomicznie byłoby w wersji gdyby parownik znajdował się za klapą, ponieważ wtedy byłaby możliwość schładzania powietrza w obiegu zamkniętym lecz konstrukcja naczepy już nie pozwoliła na taką zmianę.
Nad odpowiednim stężeniem Co2 czuwa przetwornik CF8-D/W-IN, dwutlenek mierzony jest w zakresie 0-10000ppm, zakres można sobie swobodnie zmienić poprzez HMI – na wypadek uszkodzenia czujnika i chęci zastąpienia go innym, funkcja redukcji Co2 ma najwyższy priorytet i nie zależnie co regulator chce robić, grzać czy chłodzić zawsze najpierw redukuje Co2 ale jednocześnie starając się utrzymać pozostałe warunki. Redukcję zbyt wysokiego stężenia Co2 realizuje 14 szt wentylatorów wyciągowych zamontowanych w suficie pojazdu, wentylatory podzielone są na dwie sekcje, które włączają się jedna po drugiej w zależności od wysokości przekroczenia stężenia dwutlenku węgla. Wentylatory wyciągowe realizują też zadanie schładzania temperatury na naczepie, w momencie sekwencji schładzania wentylatory również działają w 2 sekcjach i tak samo jak ma się to przy redukcji Co2 załącza się jedna sekcja po drugiej oczywiście progi włączeń 1 i 2 sekcji zarówno dla funkcji chłodzenia, jak i zbijania Co2 swobodnie można ustawić poprzez HMI, gdy same wentylatory nie dają rady schłodzić i temperatura powietrza nadal rośnie załączana jest sprężarka jednocześnie w momencie podjęcia pracy przez sprężarkę, jedna z sekcji wentylatorów wyciągowych w celu ochrony przed przeciążeniem agregatu oraz przegrzaniem silnika jest wyłączana.
Pomiar temeratury
Pomiar temperatury realizują czujniki PT100 czteroprzewodowe, są one rozmieszczone w trzech punktach na naczepie: przód, środek oraz tył. Wartości z nich są wyświetlane jako każda z osobna, ale jest również wyliczana średnia, w zależności od wyboru opcji załadunku: pełna naczepa lub połowa, średnia wyliczana jest z trzech lub dwóch czujników – na podstawie tej średniej jest realizowany algorytm działania programu pod względem grzanie/chłodzenie.
Kontrola temperatury zachowana jest też w kanale powietrza nawiewanego, ma to na celu utrzymać powietrze nadmuchiwane w odpowiednim przedziale temperatury- nie może być za zimne w momencie schładzania, za gorące w przypadku grzania, to samo ma się do momentu zbijania Co2, mierzona jest również temperatura powietrza zewnętrznego.
Od temperatury zewnętrznej uzależnione jest to czy układ ma w momencie chłodzenia załączyć agregat czy może temperatura na zewnątrz jest tak niska, że schłodzi samym powietrzem, temperatura zewnętrzna ogranicza też maksymalne otwarcie przepustnicy, aby zniwelować zagrożenie wpadania zbyt dużej ilości zimnego powietrza podczas redukcji Co2, wspomnę tu też, że agregat chłodniczy nie zależnie od tego, jak wysoka jest temperatura zewnętrzna nie załączy się, gdy przepustnica nie przekroczy nastawionego progu otwarcia. Mierzona jest również temperatura samego silnika agregatu, pomiar wyświetlany jest na panelu a powyżej 90 stopni celcjusza jest wyświetlany komunikat ostrzegawczy.
Zasilanie
Elementy wykonawcze układu są zasilane 400VAC poprzez agregat prądotwórczy, typ sieci TT, dla bezpieczeństwa jest zastosowany monitor stanu izolacji kabli, w momencie wykrycia potencjalnego uszkodzenia izolacji silnik gaśnie i jest wyświetlany odpowiedni komunikat na HMI. Cała aparatura kontrolno pomiarowa zasilana jest napięciem 24VDC z akumulatorów, umożliwia to podgląd parametrów również w przypadku uszkodzenia agregatu, akumulatory ładowane są poprzez przetwornice 230vac-24vdc, w przypadku awarii silnika bądź agregatu jest możliwość podłączenia się z zasilaniem bezpośrednio do sieci 400V poprzez gniazdo i przedłużkę (dołączona do zestawu).
Alarmowanie Usterek
Każda usterka wszystkich elementów obecnych na naczepie czyli wentylatorów, sprężarki, grzałki, czujników, ładowania 24v, uszkodzenia czujnika temperatury bądź Co2, wyrzucenie zabezpieczenia, przekroczenie zadanych parametrów lub też ich zbyt niska wartość jest alarmowana w postaci komunikatu na HMI. Włączenie się wentylatorów, załączenie grzania, chłodzenia jest wizualizowane na ekranie poprzez grafiki.
Na pendrivie jest też zapisywane wiele informacji z trasy np: temperatury, awarie, załączenie komponentu wraz z datą i godziną . W hmi posiadamy możliwości nastaw regulatorów PID, korekty temperatur, Co2 itp. Wymieniona została też cała instalacja elektryczna.
By dokonać zmian w niektórych pozycjach, konieczne jest zalogowanie się
Ekran z dostępnymi opcjami
Test panelu sterowania awaryjnego
Co w przypadku awarii ?
Jak wiadomo różnie może się zdarzyć i zarówno jak plc tak i HMI też mogą ulec uszkodzeniu, dlatego konieczne było wykonanie sterowania awaryjnego, potocznie mówiąc sterowanie ręczne, poprzez które kierowca może załączyć wszystkie komponenty w celu zachowania warunków na naczepie, oraz mieć na nie podgląd, w tym celu zamontowałem dodatkowo dwa kontrolne czujniki temperatury: jeden w kanale drugi na środku naczepy.
Na panelu ręcznego sterowania są te temperatury wyświetlane, jest również potencjometr umożliwiający otwarcie przepustnicy wraz z wyświetlaczem informującym o stopniu otwarcia, włączenie/wyłączenie wentylatorów, turbin, grzałek, agregatu realizowane jest przełącznikami on/off. Naczepę można swobodnie odpinać od ciągnika i podpiąć do drugiego dzięki dodatkowemu panelowi przenośnemu.
Koniec
Dzięki zastosowaniu opisanych rozwiązań naczepa jeździ już dłuższy jakiś czas przewożąc pisklaki bez żadnych problemów. 🙂 (wszystkie zdjęcia były wykonywane podczas prac, wszystkie elementy oczywiście zostały uzupełnione o opisy :))
