Ziel: Das Grundkonzept der SPS-Ventilsteuerungs-Kontaktplanlogik verstehen.
Zielgruppe: Studenten, Techniker, Berufsanfänger, Ingenieure in Ausbildung.
Hinweis: Barriere oder Relais sind in der obigen Abbildung nicht dargestellt.
Listen wir die erforderlichen digitalen SPS-Eingänge und digitalen Ausgangssignale auf:
Digitale SPS-Eingänge:
- Rückmeldung Ventil öffnen
- Rückmeldung Ventil schließen
Digitale SPS-Ausgabe:
- Befehl Ventil aktivieren
Programmierung der SPS-Ventilsteuerungs-Kontaktplanlogik
Jedes pneumatische Ventil benötigt für seinen Betrieb eine Instrumentenluftzufuhr. Ein Luftfilterregler wird verwendet, um Flüssigkeiten oder Partikel aus der Instrumentenluftzufuhr zu entfernen und die erforderliche Luftzufuhr zum Ventil einzustellen.
Der Ausgang des Luftfilterreglers ist über ein Magnetventil mit dem Ventilantrieb verbunden. Dieses Magnetventil wird verwendet, um die Instrumentenluftzufuhr zum Ventilantrieb zu steuern, d. h. ein- und auszuschalten.
Beachten Sie, dass das Magnetventil (SOV) vom Typ „normally close“ (NC) ist. In der normalen Position ist das SOV in der Aus-Position oder im stromlosen Zustand, sodass die Instrumentenluftzufuhr blockiert wird, da das SOV normalerweise geschlossen ist. Wenn das SOV aktiviert wird, d. h. die SPS das Signal sendet, wird das SOV aktiviert und wird normalerweise offen (NO), sodass die Instrumentenluftzufuhr durch es hindurch möglich ist.
Manche Leute verwechseln oft Magnetventil und Ventilantrieb. Diese beiden sind unterschiedlich, das SOV steuert (AN/AUS) die Instrumentenluftzufuhr und der Ventilantrieb steuert die Position des Ventils, entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen.
AN/AUS-Ventile sind entweder mit Näherungsschaltern oder Endschaltern ausgestattet, um die Ventilposition entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen zu erfassen. Diese sind also mit den digitalen Eingängen der SPS verbunden. So kann die SPS den Ventilstatus im Feld entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen erkennen und dem Bediener über Grafiken anzeigen.
Beachten Sie, dass unser AN/AUS-Ventil vom Typ „normally open“ ist, d. h. das Ventil ist in der offenen Position. also wird standardmäßig eine offene Rückmeldung an die SPS gesendet oder wir können sagen, dass der offene Rückmeldungsendschalter oder Näherungsschalter aktiviert wird und der geschlossene Rückmeldungsschalter sich im deaktivierten Zustand befindet.
Nehmen wir an, die SPS sendet einen digitalen Ausgabebefehl an das EIN/AUS-Ventil (über eine Barriere oder ein Relais). Nehmen wir an, wir haben ein mit 24 V Gleichstrom betriebenes Magnetventil, das am EIN/AUS-Ventil montiert ist.
Im Allgemeinen wird entweder eine Barriere oder ein Relais nach dem digitalen Ausgabemodul der SPS platziert. Nehmen wir an, wir haben eine Barriere, zuerst empfängt die Barriere den Befehl des digitalen Ausgabemoduls der SPS (der SPS-Befehl ist Barriereeingang), dann aktiviert die Barriere ihren Ausgang (Barriereausgang) und die Barriere sendet die 24 V Gleichstromleistung an das jeweilige EIN/AUS-Ventil.
Der Zweck der Barriere oder des Relais besteht darin, die SPS- und Feldsignale zu isolieren oder aus Sicherheitsgründen oder um die Strom-/Spannungssignale zu verstärken.
Jetzt empfängt das EIN/AUS-Ventil den SPS-Befehl, d. h. es hat die 24 V Gleichstromleistung für das Magnetventil von der Barriere erhalten. also wird das Magnetventil jetzt aktiviert und wechselt in den normalerweise offenen (NC) Zustand. Jetzt leitet das Magnetventil die Instrumentenluftzufuhr an den Ventilantrieb weiter, da dieser normalerweise geöffnet wird.
Der Ventilantrieb erhält die Instrumentenluftzufuhr und bewegt den Ventilschaft entsprechend, und die Ventilposition ändert sich vom vollständig geöffneten in den vollständig geschlossenen Zustand. Wenn das EIN/AUS-Ventil die Schaftbewegung beginnt, wird die Öffnungsrückmeldung sofort gelöscht (der Näherungsschalter erkennt keine auf dem Schaft montierten Objekte).
Nach Beginn der Ventilschaftbewegung und vor Erreichen der Schließposition sind weder Öffnungs- noch Schließrückmeldungen für die SPS verfügbar, und wir bezeichnen dies als Übergangszustand. Nachdem das EIN/AUS-Ventil vollständig geschlossen ist, wird der Schließrückmeldungsschalter (Näherung oder Begrenzung) aktiviert und das Schließrückmeldungssignal wird an die SPS gesendet und dem Bediener angezeigt.
Hinweis: Manchmal kann das EIN/AUS-Ventil dazwischen hängen bleiben, sodass der Bediener keine Rückmeldung auf der Grafik erhält, da sowohl Öffnungs- als auch Schließrückmeldungsschalter nur entweder vollständig geöffnete oder vollständig geschlossene Zustände des Ventils erkennen. Es ist nicht möglich, einen Zwischenzustand des Ventils zu erkennen.
Nehmen wir an, die SPS zieht jetzt den Ausgangsbefehl an das EIN/AUS-Ventil zurück, d. h. der Barriereneingang wird ausgeschaltet, sodass die Barriere stromlos wird oder der Barrierenausgang AUS ist, die 24-V-Gleichstromversorgung wird zum Magnetventil getrennt/entfernt.
Wenn die Stromversorgung des Magnetventils entfernt wird, ändert das SOV seinen Zustand von NO zu NC. Das Magnetventil wird normalerweise geschlossen, d. h. die Instrumentenluftzufuhr zum Ventilantrieb wird gestoppt oder getrennt. Daher kehrt das EIN/AUS-Ventil auch in seinen ursprünglichen Zustand zurück, d. h. in den geöffneten Zustand.
Die SPS kann basierend auf einigen Logiken oder Echtzeit-Eingangssignalen ein Ausgangsbefehlssignal senden. Beispiel: Wenn der Füllstand eines Fasses einen hohen Alarm erreicht, muss das EIN/AUS-Ventil für die Fasszufuhr geschlossen werden.
Details zum EIN/AUS-Ventil:
In unserem Beispiel haben wir ein pneumatisches EIN/AUS-Ventil betrachtet. Zuerst sehen wir uns die Liste der Komponenten im Ventil und ihren Zweck an.
a. Luftfilterregler:
Luftfilter werden verwendet, um flüssiges Wasser und Partikel aus Druckluftquellen zu entfernen. Dies sind „mechanische Filter“ und entfernen keine Öldämpfe oder chemischen Verunreinigungen in Dampfform. Klicken Sie hier für Prinzip und Animation.
b. Magnetventil:
Ein Magnetventil ist ein elektromechanisch gesteuertes Ventil. Das Ventil verfügt über einen Magneten, eine elektrische Spule mit einem beweglichen ferromagnetischen Kern in der Mitte. Dieser Kern wird als Kolben bezeichnet.
In Ruhestellung verschließt der Kolben eine kleine Öffnung. Ein elektrischer Strom durch die Spule erzeugt ein Magnetfeld. Das Magnetfeld übt eine Kraft auf den Kolben aus. Dadurch wird der Kolben zur Mitte der Spule gezogen, sodass sich die Öffnung öffnet. Dies ist das Grundprinzip, das zum Öffnen und Schließen von Magnetventilen verwendet wird.
Magnetventilanimation
Magnetventiltypen und -prinzipien
c. Rückmeldung öffnen und Rückmeldung schließen:
Ein Näherungsschalter erkennt die Nähe eines Objekts.
Per Definition sind diese Schalter berührungslose Sensoren, die kapazitive, induktive, magnetische, elektrische oder optische Mittel verwenden, um die Nähe der Ventilposition (offen oder geschlossen) zu erfassen.
d. Ventilantrieb:
Ein Ventilantrieb ist ein Gerät, das mithilfe einer Stromquelle Kraft zum Öffnen oder Schließen des Ventils erzeugt. Diese Stromquelle kann manuell (Hand, Zahnrad, Kettenrad, Hebel usw.) oder elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch sein.
e. Instrumentenluftversorgung:
Druck- und Trockenluftversorgung für das Ventil.