Co je jednotka AVR?
V tomto článku se podíváme na algoritmus činnosti přepínače automatického převodu se dvěma vstupy a sekčním přepínačem založeným na PLC Modicon M221 s programem v jazyce žebříkových diagramů – Ladder, dáme vám univerzální obvod pro jakýkoli jističe s motorovým pohonem. Program a seznam komponent jsou na konci článku.
— ATS na PLC — schéma, algoritmus, programování
podíl
6. října 2021 13:54
Blokové schéma ATS pro dva vstupy se sekčním spínačem
úvod
Elektrické zařízení je připojeno k několika zdrojům energie, aby bylo zajištěno nepřetržité napájení. Při výpadku jednoho ze zdrojů je zařízení napájeno ze záložního zdroje. Aby se zajistilo, že přechod z jednoho zdroje na druhý bude proveden automaticky, používají se automatická přenosová zařízení, dále jen ATS. Přepínač automatického přepínání sleduje napětí na zdrojích, stav jističů a na základě těchto údajů vydává povely motorovým pohonům a samostatným spouštím jističů.
V souladu s Pravidly elektrické instalace (PUE 7. vydání) existují tři kategorie spolehlivosti napájení. Nás zajímají první dva.
Výkonové přijímače I. kategorie musí být napájeny elektřinou ze dvou nezávislých, vzájemně redundantních zdrojů napájení a přerušení jejich napájení v případě výpadku napájení z jednoho ze zdrojů lze povolit pouze po dobu automatického obnovení napájení.
Napájecí přijímače kategorie II se doporučuje napájet elektřinou ze dvou nezávislých, vzájemně redundantních zdrojů energie. V případě výpadku napájení z jednoho ze zdrojů jsou povoleny výpadky napájení na dobu potřebnou k zapnutí záložního napájení zásahem obsluhy nebo mobilního operačního týmu.
Všude tam, kde je potřeba zajistit kategorii I, se používá schéma ATS „Dva pracovní vstupy s dělením“. Režim je rovněž použitelný pro kategorii II.
V normálním režimu napájení je napájení přiváděno do dvou sekcí sběrnice, ke kterým je připojena zátěž. Pokud dojde k výpadku napájení na jednom ze vstupů, musí ATS zajistit napájení nouzové sekce přepnutím napájení z nouzového vstupu na pracovní pomocí spínače sekce.
Proč uvažovat o ATS na PLC
Na trhu je mnoho možností implementace ATS, a to jak hotových, tak prefabrikovaných. Abyste si udělali představu, jak rozdílné jsou ceny, připravili jsme malé srovnání. Základní ovladače byly vybaveny vším potřebným: jističe, tlačítka, žárovky a relé. Ceny jsme přebírali z otevřených zdrojů bez zvláštních podmínek.
Hotová rozpočtová řešení
Hotová řešení od předních světových výrobců
ATS na programovatelném relé Zelio Logic
ATS na PLC Modicon M221
Jak vidíme, cenové rozpětí je poměrně široké. Není možné tato řešení přímo porovnávat, protože funkčnost je velmi odlišná. Při výběru hotových řešení je třeba věnovat zvláštní pozornost nejen samotné funkčnosti, ale také spolehlivosti těchto řešení. Řekneme vám o implementaci ATS založené na PLC Modicon M221.
Cenový rozdíl mezi ATS na programovatelném relé Zelio Logic a ATS na PLC Modicon M221 je asi 11 000 rublů, ale to není tak velké množství, pokud mluvíme o celkových nákladech na projekt. PLC zároveň umožňuje flexibilnější funkcionalitu ATS než jiná řešení programovatelných relé.
Použití PLC vyžaduje programování, ale rozšiřuje funkcionalitu: změna provozního algoritmu pro konkrétní řešení, vlastní diagnostika řídicích obvodů, dispečink, připojení dotykového panelu pro vizuální vizualizaci práce a nastavování parametrů. Obvody ATS se mohou změnit, ale PLC zůstává stejné. To je výhodné při navrhování, kdy jsou schémata podobná a pravidelně se opakují. Stačí na to přijít jednou.
PLC lze také plně integrovat do dispečerského systému SCADA nebo systému řízení procesů s podporou rozhraní a protokolů vyšší úrovně. Výhody použití PLC při implementaci systémů automatického řízení jsou tedy zřejmé.
Podívejme se na hlavní prvky ATS a schéma zapojení hlavních obvodů ATS
Schéma zapojení hlavních obvodů ATS
Hlavní prvky
Napěťové relé kontrolovat přítomnost napětí na přípojnicích napájejících pracovní sekce přípojnic. Relé také dávají signál do PLC, když se vyskytnou různé poruchy v napájecí síti, jako je nízké nebo vysoké napětí, asymetrie a narušení rotace fází.
Napěťová relé se vybírají v závislosti na úkolech. Doporučujeme používat relé s nastavitelným nastavením času a řízeným jmenovitým napětím, například RNPP-312 Novatek, 704284002032 Finder, RMNF22TB30 Schneider Electric.
PLC řídí zapínání a vypínání vstupních a sekčních jističů podle naprogramovaného algoritmu, čímž provádí automatické přepínání.
Napájecí zdroj pro PLC snižuje a usměrňuje síťové napětí z 220V na napětí vstupních signálů PLC 24V.
Místní úřady, spínače, indikátory. Slouží pro ruční ovládání, signalizaci stavu a alarmy v okruhu ATS. Ovládací tlačítka duplikují mechanické ovládání automatických jističů a umožňují ovládat zařízení bez otevírání dveří rozvaděče, což zajišťuje vysokou bezpečnost obsluhy. Ruční ovládání musí mít přednost před automatickým ovládáním.
Automatické přepínače, nebo pojistky pro ochranu v silových obvodech PLC a napěťových relé, protože automatizace také vyžaduje ochranu.
Požadavky na vstupní a sekční jističe
Pro ovládání vstupních a sekčních jističů musí být vybaveny dalšími dálkovými ovládacími zařízeními – motorovými pohony, nezávislými nadproudovými spouštěmi, kontakty signalizace stavu, kontakty signalizace nouzového vypnutí.
Schéma ovládacích prvků jističe zahrnutého v automatickém přepínači
AVR program a algoritmus
K programování a konfiguraci PLC Modicon M221 je nutný bezplatný software EcoStruxure Machine Expert Basic. Nejnovější verze je volně dostupná na oficiálních stránkách se.com.
EcoStruxure Machine Expert (dříve SoMachine) zkracuje dobu vývoje pomocí intuitivních nástrojů. Software obsahuje programovací jazyky, jako je „Instruction List“ IL, „Ladder Diagram“ LD, „Sequential Function Chart“ SFC, „Function Block Diagram“ FBD.
Pro tento článek jsme připravili program pro PLC Modicon M221 v programovacím jazyce univerzálních funkčních diagramů Ladder Diagram. Tento jazyk jasně ukazuje provozní algoritmus ve formě obvodů kontakt-relé a je velmi vhodný pro vizualizaci práce programu. Samotný program s komentáři je uveden níže. K dispozici také ke stažení na konci článku a zcela připraven k načtení do PLC.
Algoritmus ovládání vstupního spínače
Podívejme se na algoritmus činnosti programu pro automatické přepínače založené na regulátoru Modicon M221 v obvodu se dvěma vstupy a sekčním zařízením.
Řídicí algoritmus prvního vstupního jističe 1QF a druhého vstupního jističe 2QF jsou podobné, proto budeme uvažovat pouze příklad prvního. Začněme uzamykacím mechanismem.
Zámek napájení
Aktivace vstupního spínače musí být zablokována při jeho vypnutí z důvodu přetížení nebo zkratu, při zapnutí druhého vstupu a sekčních spínačů a také v režimu „Ruční ovládání“. Generujeme blokovací signál pro zapnutí vstupního spínače 1QF.
Povolení
Signál pro zapnutí vstupního spínače bude generován za předpokladu, že je na vstupu napětí a není k dispozici signál, který by tento spínač zablokoval. Časové zpoždění pro dobu stabilizace napětí na vstupu se nastavuje na napěťovém regulačním relé. Spínací signál musí být pulzní, aby nedošlo ke spálení spínací cívky, po zapnutí spínače se tedy odstraní.
Odpojení
Signál vypnutí bude generován, když dojde ke ztrátě napájecího napětí na vstupu spínače a je přítomen signál „Automatický režim“. Signál bude odstraněn po vypnutí spínače. Zpoždění vypnutí zabraňuje vypnutí vstupního zařízení při krátkodobém poklesu napětí.
V případě nouze bude bez zpoždění nebo odstranění signálu generován signál vypnutí. V tomto režimu vypínací cívka nedovolí zapnutí spínače v žádném z režimů a bude fungovat jako elektrické blokování.
Řídicí algoritmus pro sekční spínač 3QF
Algoritmus neumožňuje zahrnutí vstupních jističů pro paralelní provoz transformátorů.
Zámek
Zapnutí sekčního spínače musí být zablokováno při spuštění nouzového odblokování některého ze spínačů, při sepnutí spínačů obou vstupů a také v režimu „Ruční ovládání“. Generujeme blokovací signál pro zapnutí sekčního spínače 3QF.
Povolení
Podmínky pro zapnutí sekčního spínače budou splněny při výpadku napětí na jednom ze vstupů a také při absenci blokovacího signálu. Signál pro zapnutí sekčního spínače bude generován s časovým zpožděním, aby bylo zajištěno bezpečné zapojení kontaktů vstupních spínačů při jejich vypnutí. Spínací signál musí být pulzní, aby nedošlo ke spálení spínací cívky, po zapnutí spínače se tedy odstraní.
Odpojení
Signál vypnutí sekčního spínače bude generován, když se na obou vstupech objeví stabilní napětí v přítomnosti signálu „Automatický režim“.
V případě nouze bude bez zpoždění nebo odstranění signálu generován signál vypnutí. V tomto režimu vypínací cívka neumožní zapnutí spínače v žádném z režimů a bude fungovat jako elektrické blokování.
Níže je schéma přiřazení vstupů a výstupů PLC k ATS podle výše uvedeného programu.
Přiřazení vstupů a výstupů PLC k ATS, podle programu z tohoto článku
Závěr
V tomto článku jsme zkoumali hlavní prvky implementačního obvodu ATS na konkrétním příkladu PLC Modicon M221, analyzovali jsme hlavní prvky obvodu a strukturu programového algoritmu. Zjistili jsme, že nejen samotné PLC, ale i další komponenty ATS jsou důležité.
Pro spolehlivý provoz ATS je nutné používat kvalitní komponenty, protože PLC provádí pouze algoritmus v něm zabudovaný a řízení parametrů sítě a spínání zátěže zajišťují napěťová regulační relé a výkonové jističe.
Doporučujeme použít napěťová relé: RNPP-312 Novatek, 704284002032 Finder, RMNF22TB30 Schneider Electric. Odpojovače – držáky pojistek: OEZ:43685 OPVP10-3-S 3p, 32A, s vložkami OEZ:40760 PV, 1A 10x38mm. Jističe řady NSX Schneider Electric.