Projekt: Kompressor – Programmierung Siemens Logo!

Irgendwie ist unsere Kompressorsteuerung doch etwas größer geworden als gedacht… Da es mein erstes SPS / Siemens Logo! Projekt ist möchte ich die Steuerung bzw. deren Umsetzung mal etwas genauer vorstellen.

Aufbau

Der Übersicht halber hier die Visualisierung der Anlage. In der folgenden Erläuterung des Steuerungsprograms werden wir entsprechend auf die Komponenten referenzieren. [KH1-Q2] ist z.B. das Magnetventil zur Anlaufentlastung auf dem Logo! Ausgang Q2.

Alle grau bezeichneten Komponenten sind passiv, d.h. weder Sensoren noch Aktoren (z.B. federgesteuertes Überdruckventil oder Luftfilter).

Bei der Bezeichnung haben wir uns an die DIN EN 81346 (“Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte – Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung“) gehalten. Hier wird geregelt, wie die einzelnen Komponenten zu Referenzieren sind.

Beispiele: Temperatursensor BT 1

• Klasse B = Umwandeln einer Eingangsvariablen in ein zur Weiterverarbeitung bestimmtes Signal
• Unterklasse T = Temperatur
• Fortlaufende Nummer = 1

Kompressor Funktionen

Regelkreislauf

Die eigentliche Kompressorsteuerung. Für die Ein- und Ausschaltbedingung gibt es jeweils einen eigenen Schwellenwertschalter (B003/B004). Damit das Aggregat nicht permanent ein- und ausgeschaltet wird gibt es einen Schwellenwert (Hysterese), welche wir zwischen 1-2 bar einstellen. Erst wenn der Druck um diesen Wert unter Solldruck liegt startet der Verdichter wieder.

Aktuell ist der Sollwert (AI1) noch ein Analogeingang, wird aber im finalen Programm durch einen Festwert ersetzt.

• Vergleich SOLL mit IST-Wert (Drucksensor)
• Bei IST – 1,5 bar < SOLL, dann Motorstart
• Bei IST > SOLL Motor halt

Im Programm:

Anlauf

Zur Entlastung des Motors beim Anlauf wird das Leitungsstück zwischen Tank (bzw. Rücklagventil) sowie Verdichter entlüftet. Damit wird verhindert, dass der Motor gegen den Restdruck anlaufen muss. Dies geschieht nach jedem Halt des Motors sowie sicherheitshalber nochmal vor jedem Start.

Wenn Startbedingungen erfüllt, dann…

• Entlastungsventil für 2 Sekunden öffnen [KH1-Q2]
• Nach 2 Sekunden Verdichter starten [GQ1-Q1]
• Start des Betriebsstundenzählers

Im Program:

Abschaltung

Damit wir das Leitungssystem bei Nichtverwendung entlasten und Druckluftverluste durch eventuelle Leckagen einsparen können, erhält die Anlage eine automatische Absperrung.

• Wenn letzter Lauf vor > 1h, dann
• Abschaltung
• Absperren des Kompressors von der Ringleitung

Last/Kurzbetrieb

Manchmal wird nur eine geringe Menge Druckluft benötigt, dafür aber schnell (z.B. Autoreifen befüllen). Damit wir nicht warten müssen bis der 300 l Tank befüllt ist (1,7 bar pro Minute) bekommen 2 Tanks eine Absperrung. Somit kann zwichen 100 und 300 l gewählt werden.

• Wenn Lastbetrieb, dann elektrischen Kugelhahn öffnen [QM1-Q5]
• Wenn Kurzbetrieb, dann elektrischen Kugelhahn schließen

Damit der Füllstand des gesamten Tankvolumens überwacht werden kann muss der zur Zeit der Absperrung anliegende Systemdruck in eine Variable gespeichert werden.

Im Programm:

Zeitgesteuerte Aktionen

Kondensatablass

Die beiden Tankkreise müssen regelmäßig entwässert werden. Der Entwässerungsintervall ist dabei abhängig von der Nutzungsdauer. Ein weiterer Faktor wäre die Umgebungstemperatur bzw. die Temperatur der angesaugten Luft… wir wollen es aber mal nicht übertreiben 😉

• Aktiviert durch mitlaufenden Betriebsstundenzähler (B027 / B035) alle 15 Minuten
• Schalten des Magnetventils [KH3-Q3] /[KH4-Q4] für 3 Sekunden
• Zurücksetzen des Zählers

Innerhalb des Programs nutzen wir zwei Betriebsstundenzähler sowie eine Ausschaltverzögerung. Nach Ablauf der 4 Sekunden wird der Betriebsstundenzähler wieder zurückgesetzt und die nächsten 15 Minuten fangen an.

Im Programm:

Da wir zwei getrennte Tankabschnitte haben nutzen wir zwei unabhängige Betriebsstundenzähler. Dadurch wird verhindert, dass aus dem abgesperrten Bereich unnötigerweise Druck abgebaut wird.

Entsprechend läuft der Zähler für den zweiten Tank nur dann, wenn der 2. Tank “aktiv” ist und der Verdichter läuft (“UND” Block B029)

Meldungen/Überwachung

Überschreitung Wartungsintervall

Im Betriebsstundenzähler ist der Wartungsintervall-Parameter gesetzt (z.B. für den Ölwechsel sowie eine Sichtkontrolle). Bei Überschreitung des Intervalls passiert das folgende:

• Anlage stopp
• Meldetext “Wartung fällig”
• Wiederanlauf erst nach Quittierung

Pegelsensor Kondensattank

Zur Pegelüberwachung nutzen wir einen einfachen Pegelschalter mit I/0 Schaltzustand.

Wenn Pegelschalter [BG1] = 1, dann…

• Anlage stopp
• Meldung “Kondensattank voll”
• Wiederanlauf erst nach Quittierung

Im Programm:

Überschreitung Temperaturschwellenwert

Hier überwachen wir die Oberflächentemperatur des Verdichters und sperren die Anlage bis zur Abkühlung.

Wenn Temperatursensor [BT1] mehr als 80°C meldet, dann…

• Anlage stopp
• Meldung “Temperatur zu hoch”
• Wiederanlauf erst nach Quittierung mit TDE Funktionstaste F1 möglich

Im Programm:

Mit dem Analogverstärker B011 wird der Sensorwert (0-10V) angehoben um eine Nachkommastelle in der Anzeige zu haben. Für den Schwellenwertschalter B012 ist das nicht nötig.

Überschreitung Maximaldruck

Im System sind Überdruckventile mit 12 bar Nenndruck verbaut. Das entspricht auch dem maximalen Betriebsdruck unserer Tanks.

Ist der IST-Druck bei Sensor [BP1-AI2] > 12 bar, dann…

• Anlage stopp
• Meldung “Druck > 12 bar”
• Wiederanlauf erst nach Quittierung

Parallel zur Ausschaltbedingung B003 im Regelkreis gibt erfolgt die Maximaldrucküberwachung. Diese Schaltet den Motor aus und zeigt Meldetext B015 am Display an.

Im Programm

Visualisierung im Web

Eigentlich eine Spielerei… Wir verwenden bereits ein TDE Textdisplay für Statusmeldungen, eine volle Visualisierung der Anlage nach Industrievorbild ist eigentlich unnötig. Doch die neue Siemens Logo! bietet einen eingebauten Webserver und der Spieltrieb war groß.

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Was wird hier eigentlich angezeigt

• Aktueller Betriebszustand
• Zustand Magnetventile/Kugelhahn
• Füllzustand (Druck) der Tanks
• Alarmmeldungen für Überdruck, Temperatur und Pegel Kondensattank
• Betriebsstunden heute und insgesamt
• Wartungsintervall / Nächste Wartung

Umsetzung

Das Anlagendiagramm ist in Microsoft PowerPoint entstanden. Mangels eines CADs für Pneumatiksysteme habe ich die Schaltsymbole einfach selber zusammen geklickt.

Für die Aufbereitung gibt es von Siemens den Web Editor LWE als kostenlosen download.

Damit das zuvor erstellte Diagramm nutzbar wird, habe ich aus dem Hintergrund sowie den Blockelementen jeweils separate PNG Bilder exportiert. Je nach Schaltzustand können im LWE unterschiedliche Grafiken angezeigt werden.