3. Системы программируемого логического управления ( системы plc )

Основные сведения

Системы PLC ( Programmable logic control – система программируемого логическо

го уравления ) предназначены для управления и контроля электрогидравлической систе-

мой крана.

Такие системы предназначены для выполнения 3-х основных функций:

1. управление краном;

2. контроль параметров крана;

3. быстрое изменение параметров крана ( перенастройка параметров ).

При управлении краном система получает все ( входные ) сигналы управления, об

раатывает их в соответствии с программой, заложенной в PLC, и выдаёт соответствующие сигналы на выходные блоки управления.

Одновременно система контролирует параметры крана, выдавая сигнал о выходе

какого-либо параметра ( параметров ) за установленные пределы.

Система способна к изменению программы, что позволяет при необходимости опе-

ративно изменять какие-либо параметры крана ( перенастраивать параметры ).

Конструктивно система управления выполнена в виде модульной стойки ( шкафа ),

состоящей из модулей управления и модулей «вход- выход».

Модули управления предназначены для получения, переработки и выдачи инфор-

мации.

Модули «вход- выход» выполняют две функции:

1. передают сигналы от первичных датчиков в модули управления;

2. далее передают сигналы из модулей управления к исполнительным органам механизмов крана.

Например, при увеличении веса груза сигнал об этом поступает в модуль управ-

ления, который вырабатывает сигнал на уменьшение скорости перемещения груза и тем самым защищает механизм подъёма от перегрузки.

Кроме того, системы PLC имеют встроенные программы безопасной проверки вхо-

дов системы ( F01 ), безопасной проверки датчиков давления ( F02 ) и другие подобные программы.

Источник питания систем PLC – судовая сеть переменного тока. Однако в систе-

мах есть блоки с автономным питанием от кадмиевых батареек. Их надо заменять новыми каждые 5 лет.

Аппаратные средства системы PLC

Система PLC ( программируемая логическая система ) предназначена для управле-

ния и контроля электрогидравлической системой крана.

При работе крана система PLC получает входные сигналы управления в виде то-

ков , обрабатывает их в соответствии с программой управления, заложенной в PLC, и вы-

даёт соответствующие сигналы на выходные блоки управления.

Напряжение питания cистемы - 24 В постоянного тока.

Система управления состоит из модульной стойки ( шкаф ), трёх размещённых в

середине стойки модулей управления и пяти модулей «вход- выход».

Буквенное или цифровое обозначение модуля можно увидеть через небольшое

окошко в верхней части модуля. Модули расположены в следующем порядке ( слева направо, причём первые два места заняты неиспользуемыми приборными панелями ):

1. PU – буферный модуль

2. S – модуль хранения информации

3. P – процессорный модуль

4. V – модуль питания ( блок питания )

5. 00 – цифровой входной модуль с 32 входами; о состояние каждого входа сигнали

зирует светодиод, который загорается при поступлении сигнала ( 24 В ) на данный вход

6. 01 - цифровой входной модуль с 32 входами такой же, как и 01 )

7. 02 - цифровой выходной модуль с 32 выходами; о состояние каждого выхода сигнализирует светодиод, который загорается при появлении выходного сигнала ( 24 В ) на данном выходе.

В состав этого модуля входят защитные устройства от токов короткого замыкания.

При коротком замыкании в какой-либо выходной цепи, эта цепь автоматически отключает

ся, одновременно загорается сигнальная лампа красного цвета. Защитные устройства можно включить повторно (после устранения причины короткого замыкания ).

8. 03 – аналоговый входной модуль; этот модуль предназначен для ввода в систему

управления сигналов в виде токов ( от 0 до 20 мА ). Четыре входных шнура модуля обозначены «Current» ( I ), т.е. «Ток»

9. 04 – аналоговый входной модуль; этот модуль предназначен для ввода в систему

управления сигналов в виде напряжений ( от 0 до 10 В ). Четыре входных шнура модуля обозначены «Voltage» ( U ), т.е. «Напряжение»

10. 05 – цифровой выходной модуль с 32 выходами.

Четыре основных модуля ( PU, S, Р и V ) должны включаться только в обозначен-

ные установленные места, и нигде более.

Два цифровых входных модуля ( 00 и 01 ) взаимозаменяемы.

Два аналоговых входных модуля ( 03 и 04 ) имеют одинаковое устройство, но нель-

зя путать шнуры «Ток» и «Напряжение».

Дисплеи системы PLC

Дисплей ( от англ. display – показывать, демонстрировать ) – устройство для визу-

ального контроля и управления работой системы.

Система PLC имеет 3 дисплея:

1. дисплей нагрузки механизма подъёма. Этот дисплей показывает нагрузку лебёд-

ки крана ( т.е. механизма подъема груза );

2. дисплей перегрузки;

3. многофункциональный дисплей MFD.

Дисплей нагрузки находится на правой панели управления, перегрузки – на левой

панели управления, а многофункциональный дисплей – на двери кабины крана.

Первые два дисплея переключаются автоматически между механизмами главного и вспомогательного подъёмов.

При появлении сбоев в работе системы, искать их надо, в первую очередь, вне са-

мой системы, т.к. опыт показал, что чаще всего сбои возникают в периферийных устройст

вах PLC ( первичных датчиках ), а не в самой системе PLC.

Многофункциональный дисплей ( multifunctional display MFD ). Режимы

работы

Многофукциональный дисплей предназначен для визуального контроля работы

системы.

Этот дисплей - трёхзначный семисегментный. Он может показывать цифровые и буквенные знаки от 0 до F. Наличие 7 сегментов позволяет отображать на дисплее цифры от «0» до «9».

Дисплей работает в трёх режимах:

1. сообщение о неисправности

2. сообщение о рабочих параметрах

3. дополнительные сообщения.

В нормальном режиме работы сообщение «000» означает:

1. рабочее состояние крана;

2. температура масла в системе гидравлики выше 0ºС.

На экране дисплея сообщение о неисправности выдается в виде буквенно-цифрово

го кода, состоящего из буквы «F» и двух цифр.

Появление буквы «F» свидетельствует о неисправностях или сбоях, которые преры

вают работу крана или ограничивают выполнение его отдельных технологических опера-

ций.

Например, появление сообщения F01 означает, что на одном из входов появляется

постороннее ( нестандартное ) напряжение ( причиной этого может быть касание провод-

ников или ползучее изменение напряжения из-за влажности ).

Сообщения F01…F06 означают неисправности, обнаруженные при проверке систе

мы безопасности до начала работы крана.

Сообщения, начиная с F11, означают неисправности, возникшие во время работы крана.

Например, сообщение F11 означает, что давление в системе гидравлики ниже мини

мального допустимого, а именно – ниже 15 бар ( 1 бар = ,0218 кгс/см = 1,0219 техн. атм ), в то время как рабочее давление составляет 25 бар.

Сообщение F21 означает, что отключился автоматический выключатель бустерного насоса мощностью 11 кВт.

Сообщение F31 означает, что отключился выключатель безопасности регулирова

ния производительности гидравлического мотора Trimot, и т.д.

Эти сообщения имеют преимущество перед другими сообщениями и поэтому заме-

няют ( удаляют ) на экране дисплея предыдущие сообщения.

Сообщение о неисправности может быть удалено нажатием кнопки «RESET».

Сообщения о рабочих параметрах начинаются с буквы «С».

Появление буквы «С» не означает появление неисправности, но свидетельствует о том, что произошло предусмотренное системой прерывание функций.

Например, сообщение «С45» означает, что подъём груза прекращён ( блокирован ) вследствие срабатывания предельного выключателя механизма подъёма из-за того, что.

вес поднимаемого груза не соответствует выбранному диапазону вылета стрелы ( пере-

грузка ) . Данный кран имеет три диапазона весовой нагрузки: 200, 185 и 60 Т при выле-

тах стрелы крана соответственно 16, 20 и 30 м.

При нормальной работе дополнительные сообщения не появляются на дисплее, они должны быть вызваны отдельно.

При таком вызове сообщения о нормальной работе удаляются..

Для перехода от режима рабочих сообщений к режиму дополнительных сообще

ний используются кнопки N0, N1 и N2.

Формирование дополнительных сообщений и специальных операционных систем в системе PLC

Под многофункциональным дисплеем MFD расположены несколько кнопок.

Для введения в систему PLC дополнительных сообщений и специальных операци-

онных систем ) надо выполнить следующие действия:

1. нажать кнопку «RESET» ( «СБРОС» ) и удерживать ее в таком положении на вре

мя программирования.

После нажатия этой кнопки дисплей покажет последнюю ( предыдущую ) програм

му, введенную перед этим.

Если не введены специальные функции, дисплей показывает «000».

2. изменить значение величины в месте расположения надписи «LOW DIGIT» ( «Малая цифра» ) при помощи кнопок «N0» и “N1”. Кнопка «N0» увеличивает значение величины, а кнопка “N1” уменьшает, при этом изменяется только одна цифра значения величины

3. в случае ошибочного набора цифры ее можно удалить при помощи кнопки «N2».

Для удаления левой цифры надо нажать кнопку «N2» два раза подряд, а затем при помощи кнопки N1 или N2 ввести нужную цифру.

Для удаления средней цифры надо нажать кнопку N2 один раз, а затем при помощи кнопки N1 или N2 ввести нужную цифру.

Для удаления правой цифры надо нажать кнопку «N2» три раза подряд, а затем при помощи кнопки N1 или N2 ввести нужную цифру.

4. Для ввода в систему необходимой программы, например, А87 или F14, использу

ют кнопки «N0», “N1” и «N2».

5. после набора кода необходимо повторно нажать кнопку «RESET», т.е. вернуть ее в исходное состояние. После этого набранный код программы сохраняется в памяти PLC,

а сама программа активизируется ( вводится в действие ).

Дополнительные способы создания сообщений в системе PLC

Система PLC предусматривает создание дополнительных сообщений тремя спосо-

бами:

1. способ показа;

2. способ ввода команды;

3. аварийный ( чрезвычайный ) способ.

Первый способ применяется, если числовое значение какой-либо величины долж-

но быть показано на экране дисплея.

Для вызова экран этой величины надо набрать нажать кнопку «RESET», а затем набрать код, состоящий из буквы «А» и двух цифр.

Например, при наборе кода А91 ( «давление в механизме подъёма» ) на дисплее по

является числовое значение давления.

После этого кнопку «RESET» надо нажать второй раз, что приведет к сохранению

числового значения на экране.

Второй способ применяется, если надо создать новую функцию в программе PLC, которая обновляет ( удаляет ) прежнюю программу.

Эта функция вводится в программу набором кода, состоящего из буквы «В» и двух чисел, например, В21 = включение уменьшения скорости.

Третий способ. Чтобы ввести новую программу, надо сначала ввести цифровой код, разрешающий оператору изменить программу PLC путем снятия сообщений о неис-

правностях.

Для такого снятия вводят код, состоящий из буквы «Е» и двух цифр, например, Е34 = преобразователь температуры.

Стандартные сообщения о неисправностях и параметрах крана в системе PLC

Эти сообщения выводятся на экран многофункционального дисплея MFD и имеют следующие значения:

000 = ошибок нет ( система свободна от неисправностей )

АСС = батарейки блока памяти RAM надо заменить

F01 = программа безопасной проверки входов системы

F02 = программа безопасной проверки выключателей давления

F03 = контроль напряжения управления

F04 = контроль главного выключателя

F05 = приводной двигатель насоса не в «треугольнике»

F06 = рукоятки управления не в нулевом положении

F11 = контроль давления масла

F12 = контроль давления в приводе поворота

F13 = контроль давления в приводе стрелы

F14 = контроль давления в приводе подъёма

F15 = контроль перегрева масла ( сверхтемпературы )

F21 = перегрузка фидера масляного насоса

F22 = перегрузка главного двигателя ( 90 кВт )

F23 = перегрузка гидр. охладителя масла ( масляный холодильник )

F24 = повышенное давление в фильтре

F25 = управление давлением грузового привода

F26 = неисправность в системе управления грузовым приводом

F27 = неисправность оборудования грузового привода

F28 = стопор хода

F31 = контроль блока Trimot ( выключателя безопасности регулирования подачи гидравлического мотора )

F32 = преобразователь давления привода подъёма

F33 = преобразователь давления привода стрелы

F34 = преобразователь температуры

F35 = рукоятка управления механизма поворота

F36 = рукоятка управления механизма стрелы

F36 = рукоятка управления механизма подъёма

F41 = ошибка в системе механизма поворота

F42 = ошибка в системе механизма стрелы

F43 = ошибка в системе механизма подъёма

F44 = слабина троса механизма подъёма

F45 = перегрузка по току главного двигателя

F46 = нет тока ( амперы ) главного двигателя

F47 = счётчик часов работы

F48 = предельный выключатель безопасности

Сообщения F11…F15 означают неисправности в гидравлической системе,

которые представляют опасность для крана. При появлении таких сообщений отключают

ся все виды движения крана.

Сообщения F21…F29 означают неисправности, которые могут привести к аварии через небольшой промежуток времени. При появлении этих сообщений система преду-

сматривает возможность закончить движение механизмов стрелы и поворота крана, но подъём груза будет запрещен.

Сообщения F31…F45 означают неисправности в механизмах движения крана и запрещают их работу.

Дополнительная информация, уточняющая значения сообщений F 42 и F 43

в системе PLC

Сообщения F42 = неисправность в системе механизма стрелы и F43 = неисправ-

ность в системе механизма подъёма относятся к механизмам крана, работающим с наи-

большей интенсивностью и могут быть вызваны довольно большим числом причин.

Для уточнения характера такой причины в системе PLC предусмотрены такие до

полнительные сообщения:

FAA = неисправность проверки давления

FbA = контроль импульсов в работе

Fbb = замена пульсоров

Fbc = равнозначность ( одинаковость ) счётчиков

Fbd = управление изменением импульсов 1

FbЕ = управление изменением импульсов 2

FСА = ошибочное направления вращения

Fbb = cверхскорость ( полная нагрузка )

FСС = cверхскорость ( холостой гак)

FСd = контроль бездействия ( остановки )

FdA = ошибка сравнения давлений

FdВ = контроль счётчика

FВF = переустановка счётчиков

Условия работы

dEF = перегрев масла в системе гидравлики

CCC = введена в действие система проверки

С51 = включён предельный выключатель механизма стрелы

С52 = выключён предельный выключатель механизма стрелы

С53 = предограничение механизма стрелы

С54 = предельный выключатель подъёма

С55 – предельный выключатель спуска

С56 = предограничение механизма подъёма

С57 = ход гака

С61 = предельный выключатель механизма поворота при движении по часовой стрелке

С62 = предельный выключатель механизма поворота. Счётчик поворотов по часовой стрелке

С63 = предограничение механизма поворота

С64 = защита по взаимному положению гака и нока стрелы

С65 = SEA-GOING LASHING

С71 = ограничение вращающего момента механизма стрелы

C72 = защита от перегрузки

С73 = уменьшение мощности

С74 = контроль крена ( наклонения крана )

Дополнительные сообщения о параметрах крана в системе PLC

Помимо обычных ( стандартных ) сообщений, дополнительная информация

может быть вызвана набором кода, состоящего из буквы А и последующих двух цифр.

Может быть выведена на дисплей следующая дополнительная информация:

А 10 = число часов работы, главный двигатель

А 11 = число часов работы, главный двигатель , х 100

А 12 = число часов работы, механизм поворота

А 13 = число часов работы, механизм поворота, х 100

А 14 = число часов работы, механизм стрелы

А 15 = число часов работы, механизм стрелы, х 100

А 16 = число часов работы, механизм подъёма

А 17 = число часов работы, механизм подъёма, х 100

А35 = тест ручки управления, механизм поворота

А36 = тест ручки управления, механизм стрелы

А37 = тест ручки управления, механизм подъёма

А70 = запредельный отсчёт ( метры )

А71 = отсчёт нагрузки ( механизма лебёдки, т.е подъёма , в тоннах)

А72 = скорость, механизм стрелы

А73 = скорость, механизм подъёма

А74 = счётчик часов работы, механизм стрелы

А75 = счётчик часов работы, механизм подъёма

А81 = температура в градусах фактическая

А82 = температура в градусах минимальная

А83 = температура в градусах максимальная

Диапазон показаний дисплея: от - 50ºС до + 150ºС ; отрицательные значения

температуры обозначаются числом с добавлением буквы «d» перед числом ( первый знак слева ). После отключения системы управления значения надо переустановить.

А84 = ток мотора в амперах, текущее значение

А85 = ток мотора в амперах, минимальное значение

А86 = ток мотора в амперах, максимальное значение

Новые значения токов можно ввести ( переустановить ) посредством кнопки «START»

А87 = давление в приводе перемещения по горизонтали 0-600 бар ( текущее

значение ). Примечание : 1 бар = 1,019 кгс/см = 1,019 техн. атм.

А88 = давление в приводе перемещения по горизонтали 0-600 бар ( мини-

мальное )

А89 = давление в приводе перемещения по горизонтали 0-600 бар ( макси

мальное )

Новые значения давлений можно ввести ( переустановить ) посредством кнопки «START»

А91 = давление в приводе механизма подъёма 0-600 бар (текущее значение )

А92 = давление в приводе механизма подъёма 0-600 бар ( минимальное зна

чение )

А93 = давление в приводе механизма подъёма 0-600 бар ( максимальное

значение )

Новые значения давлений можно ввести ( переустановить ) посредством кнопки «START»

А94 = напряжение управления

А95 = номинальное напряжение, механизм поворота

А96 = номинальное напряжение, механизм перемещения по горизон

тали

А97 = номинальное напряжение, механизм подъёма

Для получения числа часов работы какого-либо привода вводят коды

А10…А17.

Пример: число часов работы главного мотора = 2574 часа

При вводе А10 на дисплее = 574 ( часа )

При вводе А11 на дисплее = 025 ( но надо умножить на 100 ).

Индикаторы параметров системы PLC

Состояние сигналов на входных и выходных цепях системы обозначается соответст

вующими светодиодами ( в английском тексте светодиоды обозначены «LED» - lighting emission diode – cветоизлучающие диоды ), включенными в эти цепи.

При появлении сигнала ( в виде напряжения + 24В ) на входе или выходе загорает

ся соответствующий диод.

Подробная информация о соответствии состояния лампочки ( горит – не горит ) и контролируемого параметра приводится в судовом описании системы PLC.

Например, светодиод с адресом на схеме МО6-S21 горит при рабочем положении рукоятки управления поворотом башни крана по часовой стрелке.

Светодиод с адресом на схеме МО6-S16 гаснет при срабатывании предельного

выключателя нижнего положения стрелы, и т.д.

При появлении неисправности загорается красная лампочка обобщенного сигнала неисправности в шкафу управления, а также цифровой код на многофункциональном дис

плее MFD.

После того, как участок системы, вызвавший неисправность, был проверен и, при необходимости, отремонтирован, кран может быть введен в работу нажатием кнопки «RESET» ( «СБРОС»)

Если состояние сигналов не соответствует судовому описанию ( например, погас светодиод с приведенным выше адресом МО6-S21,а стрела не достигла предельного ниж-

него положения ), дефект находится или в электрической цепи между конечным выключа-

телем и лампочкой ( обрыв ) или вызван плохим контактом в контактных соединениях.

При коротком замыкании или перегрузке выходных цепей системы PLC загорается красная LED-лампа ( светодиод ) «FAULT» ( “Неисправность») на выходном модуле, и все выходы отключаются.

Выходной модуль может быть повторно введен в действие путем его отключения на короткое время.

Количество параметров, контролируемых системой PLC – более сотни, поэтому

в дополнение к LED-лампам, показывающим состояние выходных сигналов, служит си-

стема сигнализации о более сложных несправностях

Эта система сигнализирует об ошибках сообщением, состоящим из буквы «F» и двух последующих цифр.

Появление буквы «F» свидетельствует о неисправностях или сбоях, которые преры

вают работу крана или ограничивают выполнение его отдельных технологических опера-

ций.

После получения сообщения о неисправности и её устранения, система сигнализа-

ции может быть возвращена в рабочее состояние нажатием кнопки “RESET» («СБРОС»).