Instalacje automatyki przemys³owej

czêsto wymagaj¹ modernizacji. 

Przedstawione rozwi¹zanie pokazuje, ¿e 

mikrosterowniki LOGO! firmy Siemens

nadaj¹ siê do tego celu bardzo dobrze.

P

rojekt sterownika opisanego w artykule powsta³ w wyniku wy-

magañ GMP (Good Manufacturing Practice) i HACCP (Ha-

zard Analysis and Critical Control Point). Wymagania te

dotycz¹ wypraktykowanych zasad produkcji bezpiecznej

¿ywnoœci. Wszelkie otwarte zbiorniki, w których przebywa surowiec, pó³-

produkt lub produkt powinny byæ os³oniête pokrywami. 

Po wykonaniu wszelkich zaleceñ audytorów weryfikuj¹cych dzia³anie

systemu HACCAP pojawi³y siê problemy z prawid³owym dzia³aniem

sond przewodnoœciowych, kontroluj¹cych poziomy maksymalne i mi-

nimalne w dwóch zbiornikach. Poniewa¿ procesy przetwarzania owo-

ców i warzyw przebiegaj¹ w temperaturach 50

÷

125

o

C, wiêc paruj¹ce

cz¹steczki o du¿ej przewodnoœci w przestrzeni zbiornika zak³óci³y

dzia³anie sond. Zaistnia³a koniecznoœæ ich wymiany. W ka¿dym zbior-

niku stosowane by³y cztery sondy prêtowe, które wspó³pracowa³y

z dwoma przetwornikami. Na rys.1 zilustrowano treœæ zadania projek-

towego, jakie nale¿a³o rozwi¹zaæ: zast¹piæ zestaw oœmiu sond przewod-

noœciowych i czterech przetworników modu³em LOGO! i szeœcioma son-

dami poziomu w taki sposób aby przekaŸniki P1, P2, P3 i P4 realizo-

wa³y takie same funkcje.

Funkcje przekaŸników s¹ nastêpuj¹ce:

q

P1 _ kontroluje poziom górny w zbiorniku nr 1, w³¹cza przenoœnik

œlimakowy podaj¹cy produkt do m³ynka (rys.2)

q

P2 _ kontroluje poziom dolny w zbiorniku nr 1, w³¹cza pompê nr 1

opró¿niaj¹c¹ zbiornik nr 1

q

P3 _ kontroluje poziom górny w zbiorniku nr 2, w³¹cza pompê nr 2

podaj¹c¹ produkt przez przecieraczkê do zbiornika nr 2

q

P4 _ kontroluje poziom dolny w zbiorniku nr 2, w³¹cza pompê nr 3

opró¿niaj¹c¹ zbiornik _ pompa podaje produkt do homogenizatora.

Koncepcja zastosowania jednego sterownika LOGO! w miejsce czte-

rech przetworników przewodnoœciowych ograniczy³a liczbê punktów kon-

trolnych do trzech w ka¿dym zbiorniku: poziomu maksymalnego, po-

ziomu minimalnego i poziomu poœredniego pomiêdzy maksymalnym

a minimalnym. W zbiorniku nr 1 zastosowano pojemnoœciowe sygna-

lizatory poziomu Minicap FTC 260 firmy Endress+Hauser. S¹ to urz¹-

dzenia przeznaczone g³ównie do sygnalizacji poziomu materia³ów

sypkich takich jak: zbo¿a, m¹ka, mleko w proszku, pasze, cement, gips,

wapno, kawa, kakao. Ze wzglêdu na dobr¹ przewod-

noœæ przecierów owocowych i warzywnych oraz bardzo

cenn¹ w³aœciwoœæ FTC 260, aktywnej kompensacji

osadów, nadaj¹ siê one doskonale do kontroli poziomu

rozdrobnionych owoców lub warzyw. Nawet przy du¿ym

zanieczyszczeniu sondy osadami jej dzia³anie nie zmie-

nia siê. Uk³ad elektroniczny sygnalizatora po ka¿dym

prze³¹czeniu automatycznie zeruje siê uwzglêdniaj¹c

pozosta³oœci jakie znajd¹ siê na sondzie. Urz¹dzenie ma

zespó³ trzech prze³¹czników do ustawiania czu³oœci

sondy w zale¿noœci od sta³ej dielektrycznej 

ε

r

kontro-

lowanego medium. Wersja sta³opr¹dowa Minicap FTC

260 produkowana jest z wyjœciem typu open colector

23

UK£AD STEROWANIA

POZIOMAMI W ZBIORNIKACH

r

ELEKTRO

NIKA W PRZEMYŒLE i LABORATORIACH

co  umo¿liwia  bezpoœrednie  po³¹czenie  ze  sterownikami   LOGO!.

W zbiorniku nr 2 zastosowane zosta³y sondy wibracyjne. Na tym eta-

pie przetwórczym (rys. 2) produkt jest bardzo rozdrobniony, gdy¿ prze-

by³ drogê przez niewielkie otwory sita przecieraczki. Umo¿liwia to u¿y-

cie tañszych sygnalizatorów poziomu Liquiphant T firmy Endress+Hau-

ser, które znajduj¹ zastosowanie do kontroli cieczy. 

Zasada dzia³ania tych urz¹dzeñ oparta jest na wykorzystaniu zjawiska

rezonansu (rys. 3). Wide³ki sygnalizatora Liquiphant s¹ wprawiane

w drgania w powietrzu z czêstotliwoœci¹ rezonansow¹ ok. 400 Hz. Pod-

czas zanurzania ich w cieczy zmienia siê czêstotliwoœæ oscylacji. Czê-

stotliwoœæ drgañ wide³ek w cieczach wynosi od 120 do 350 Hz. Zmia-

na czêstotliwoœci stanowi podstawê pomiaru poziomu cieczy. Zmiana

czêstotliwoœci drgañ podczas zanurzania nastêpuje z powodu zmiany

gêstoœci oœrodka przy przechodzeniu z powietrza do cieczy. Gwaran-

towane jest prawid³owe dzia³anie przyrz¹du, je¿eli minimalna gêstoœæ

cieczy jest wiêksza od 0,7 g/cm

3

, a lepkoœæ nie przekracza 10 tys.

mm

2

/s. Sygna³ wyjœciowy pochodzi ze wzmacniacza tranzystorowego,

który mo¿e byæ w³¹czony do sygnalizacji MIN lub MAX za pomoc¹ we-

wnêtrznego prze³¹cznika.

Opis uk³adu

Sondy LS1 i LS4 s¹ w³¹czone w tryb sygnalizacji MAX, co oznacza, ¿e

dla sondy odkrytej na wyjœciu DC-PNP wystêpuje napiêcie +24 V. Po

zakryciu sondy napiêcie na wyjœciu spada do zera. Pozosta³e sondy LS2,

LS3, LS5 i LS6 realizuj¹ tryb sygnalizacji MIN, w którym dla sondy od-

krytej stan wyjœciowy równa siê 0 V. Dzia³anie uk³adu (rys. 4) jest na-

stêpuj¹ce: po w³¹czeniu napiêcia zasilaj¹cego modu³ LOGO!, gdy

zbiorniki s¹ puste, na wejœciach i wyjœciach wyst¹pi¹ napiêcia: 

Radioelektronik Audio-HiFi-Video  2/2003

Rys. 1. Schemat uk³adu:   a _  przed modernizacj¹, 

b _  po zastosowaniu LOGO!, P1, P2, P3, P4 _ przekaŸniki wykonawcze

a)

b)

Rys. 2. Schemat linii technologicznej przerobu owoców i warzyw

q

wejœcia: I1 = I4 = +24 V             

q

wejœcia: I2 = I3 = I5 = I6 = 0 V

q

wyjœcia: Q1 = Q4 _ w³¹czone   

q

wyjœcia: Q3 = Q4 _ wy³¹czone

Zanegowany bramk¹ NOT B04 sygna³ z czujnika LS2 (wejœcie I2) pobu-

dza blok opóŸnionego w³¹czenia B03. Po up³ywie zaprogramowanego

na nim czasu, wysoki stan na jego wyjœciu ustawia przekaŸnik zatrzasko-

wy RS w stanie wysokim (H). Wysoki stan wyjœciowy przekaŸnika B02

uruchamia blok wyœwietlania informacji B01. Na wyœwietlaczu pojawia siê

komunikat ”Silnik napêdowy œlimaka”. Jednoczeœnie styk wyjœciowy na

wyjœciu Q1 zostaje zwarty i napiêcie +24 V pobudza cewkê przekaŸni-

ka P1. Styki przekaŸnika P1 w³¹czaj¹ stycznik przenoœnika œlimakowe-

go i produkt nape³nia zbiornik nr1.

Zanegowany bramk¹ NOT B14 sygna³ z czujnika LS5 (wejœcie I5) pobu-

dza blok opóŸnionego w³¹czenia B13. Po up³ywie zaprogramowanego

na nim czasu wysoki stan na jego wyjœciu ustawia przekaŸnik zatrzasko-

wy B12 w stanie wysokim (H). 

Wysoki stan wyjœciowy przekaŸnika B12 uruchamia blok wyœwietlania in-

formacji B11. Na wyœwietlaczu pojawia siê komunikat ”Za³¹czona prze-

cieraczka”. Jednoczeœnie styk na wyjœciu Q3 zwiera siê w³¹czaj¹c prze-

kaŸnik P3. Styki przekaŸnika P3 w³¹czaj¹ cewkê stycznika pompy 2 i pro-

dukt przez przecieraczkê nape³nia zbiornik nr 2.

W chwili w³¹czenia napiêcia zasilania LOGO! sygna³y +24 Vna wejœciach

I1 i I4 nie zmieni¹ stanów przekaŸników zatrzaskowych B02 i B12, po-

niewa¿ bloki B05 i B15 reaguj¹ na poziom wysoki H. PrzekaŸniki zatrza-

skowe B07 i B17 pozostaj¹ wy³¹czone, gdy¿ wejœcia S s¹ na potencja-

le zerowym. Natomiast wejœcia R pocz¹tkowo s¹ równie¿ w stanach ni-

skich, a po chwili pojawia siê na nich stan wysoki H. Taka kombinacja na

wejœciu przekaŸników zatrzaskowych pozostawia je w stanie wy³¹cze-

nia. Trwa to do momentu nape³nienia zbiornika nr 1 do poziomu sondy

LS2, a zbiornika nr 5 do poziomu sondy LS5. Wówczas po up³ywie usta-

lonych czasów, które realizuj¹ bloki B08 i B18 na wyjœciach B07 i B17 po-

jawiaj¹ siê stany wysokie (H). Bloki meldunków tekstowych B06 i B16 wy-

œwietlaj¹ komunikaty ”Za³¹czona pompa zbiorn.nr 1” i ”Za³¹czona pompa

zbiorn. nr 2”. Styki wyjœciowe LOGO! Q2 i Q4 w³¹czaj¹ odpowiednie stycz-

niki silników pomp nr 1 i nr 3. Bloki opóŸnieñ czasowych umo¿liwiaj¹ do-

regulowanie funkcjonowania uk³adu do zmiennych prêdkoœci obrotowych

silników pomp i przenoœnika. Gdy poziom w zbiorniku nr 1 wzroœnie do

poziomu sondy LS1, a w zbiorniku nr 2 do poziomu sondy LS4, to po up³y-

wie czasu opóŸnienia w³¹czenia wygenerowanego przez B05 i B15

przekaŸniki zatrzaskowe zostan¹ wy³¹czone. Spowoduje to wy³¹czenie

przekaŸników Q1 i Q3. Przenoœnik œlimakowy i pompa nr 2 zatrzymuj¹

siê. Gdy poziom substancji w zbiornikach opadnie do poziomu œrednie-

go w³¹cz¹ siê ponownie. Je¿eli sondy LS3 i LS6 zostan¹ odkryte, to po-

mpy nr 1 i nr 3 opró¿niaj¹ce zbiorniki wy³¹cz¹ siê. Powodowane jest to

sygna³ami o poziomie logicznym ”0” na wyjœciach sond LS3 i LS6, które

poprzez bloki negatorów B10 i B20 oraz bloki opóŸnionego w³¹czenia B09

i B19 kasuj¹ przekaŸniki zatrzaskowe B07 i B17. Na rys. 5 przedstawio-

no okablowanie modu³u LOGO!.

n

Bogdan Radziszewski 

24

Radioelektronik Audio-HiFi-Video  2/2003

Rys. 3. Schemat dzia³ania czujnika Liquiphant

Rys. 4. Program uk³adu kontroli 

poziomów

Rys. 5. Okablowanie 

uk³adu kontroli poziomów 

w zbiornikach