Jetzt besprechen wir, wie eine SPS-Motorsteuerung funktioniert. Bevor wir uns mit dem Artikel befassen, nehmen wir einige Bedingungen an.
Eine SPS muss einen Motor starten, wenn die Starttaste gedrückt wird. Sie verfügt über drei Sperren: Hohe Motorvibration, Überlastung und hohe Motortemperatur.
Wenn eine der Sperren aktiviert wird, muss die SPS den Motor sofort stoppen.
Die SPS muss den Motor stoppen, wenn die Stopptaste gedrückt wird.
Die SPS-Auslöselogik oder Sperre darf nur aktiviert werden, wenn sich der Motor im Fernmodus befindet.
SPS-Motorsteuerung
In der obigen Abbildung: Rote LED-Anzeigen auf den Eingangs- und Ausgangskarten der SPS zeigen an, ob die jeweiligen E/A-Kanäle aktiviert sind.
Hinweis:
- In der obigen Abbildung werden die Signale des lokalen Bedienfelds nicht angezeigt. Das lokale Bedienfeld ist direkt mit dem Motorzuführer verbunden.
- 24-V-Gleichstrom direkt angeschlossen (im Allgemeinen werden Sicherungen oder Barrieren verwendet, Strom wird über Sammelschiene verteilt)
SPS-Eingänge
- Start-Druckknopf
- Stopp-Druckknopf
- Hohe Vibration
- Hohe Temperatur
- Überlastungsauslösung
- Laufrückmeldung
- Lokaler/Remote-Status
SPS-Ausgänge
- Startbefehl (Remote-Start)
- Stoppbefehl (Remote-Stopp)
- Startfreigabe (optional)
Der Motor ist ein dreiphasiges, mit 415 V Wechselstrom betriebenes Gerät. Standardmäßig werden Hochspannungsgeräte also von Umspannwerken oder Motorsteuerungszentren (MCC) mit Strom versorgt, die elektrisch betrieben werden.
Daher gehen wir davon aus, dass dieser Motor an einen einfachen Motorzuführer im Umspannwerk angeschlossen ist.
Im Allgemeinen hat der Motorzuführer auch Eingänge vom Feld (lokales Bedienfeld) und von der SPS. Diese sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
Hinweis: Der Motorzuführer kann Start-, Stopp- und andere Auslöseanzeigen wie Überlastung usw. im Motorzuführerfeld haben, die in der Abbildung nicht dargestellt sind. Diese sind (zusätzlich zum LCP) auf dem Motorzuführungspanel montiert.
Wenn der Motorzuführung Start- und Stoppbefehle von der SPS empfängt, bezeichnen wir diese als Fernstart- und Fernstoppsignale.
Wenn der Motorzuführung Start- und Stoppbefehle von einem lokalen Bedienfeld (LCP) empfängt, das im Feld (in der Nähe des Motors) installiert ist, bezeichnen wir diese als lokale Start- und lokale Stoppsignale.
In der Regel verfügt dieses LCP auch über einen Not-Aus- und einen lokalen/ferngesteuerten Auswahlschalter.
Der Motorzuführungsschalter sendet auch einen lokalen/ferngesteuerten Status an die SPS. Wenn sich der lokale/ferngesteuerte Auswahlschalter im lokalen Modus befindet, berücksichtigt der Motorzuführungsschalter nur Signale vom LCP und ignoriert die Befehle der SPS.
Wenn sich der lokale/ferngesteuerte Auswahlschalter im Fernmodus befindet, berücksichtigt der Motorzuführungsschalter Signale von der Fernsteuerung, d. h. der SPS, und ignoriert die Signale vom LCP.
Beispiel: Wenn sich der lokale/ferngesteuerte Auswahlschalter im Fernmodus befindet. Wenn der Feldbediener den Startdruckknopf vom Feld-LCP aus gedrückt hat, wird der Motor nicht gestartet, da die Auswahl im Fernmodus erfolgt.
Abhängig vom Status des lokalen/ferngesteuerten Auswahlschalters entscheidet der Motorzuführer, welche Signale berücksichtigt werden, d. h. entweder PLC- oder LCP-Signale.
Hinweis: Die lokale/ferngesteuerte Auswahl wird nicht für Nothalt- oder Stoppbefehle von PLC oder LCP angewendet. Unabhängig vom Modus werden die Stoppbefehle vom Motorzuführer akzeptiert und der Motor wird sofort gestoppt. Dies ist ein Sicherheitsrisiko.
Sehen wir uns an, wie eine PLC einen Motor steuert.
Jetzt ist der lokale/ferngesteuerte Auswahlschalter im Remote-Modus.
Hier senden wir ein Freigabesignal (Startfreigabe) an den Motorzuführer. Zum Starten des Motors muss die Freigabe in Ordnung sein, andernfalls wird der Motorzuführer stromlos gemacht oder startet den Motor nicht.
In PLC wird die Startfreigabe als zusätzliche Sicherheit und zur Überprüfung des Verriegelungsstatus verwendet. Wenn alle Verriegelungen in Ordnung sind, wird nur das Freigabesignal an den Motorzuführer gesendet.
Im Allgemeinen nennen wir dies „Start Permissive“, da es, wie der Name schon sagt, nur zum Starten des Motors erforderlich ist. Nach dem Starten des Motors wird der Status dieses Permissive-Signals vom Motorzuführer nicht berücksichtigt (nur zum Starten des Motors erforderlich).
Dies ist ein optionales Signal. Für Motoren mit hoher Kapazität werden Start-Permissive-Signale verwendet. Für Motoren mit normaler oder geringer Kapazität werden diese sehr selten verwendet, was wiederum von unseren Anwendungen, der Branche, den Anforderungen usw. abhängt.
Nehmen wir an, alle Verriegelungen sind in Ordnung, also sendet die SPS das Permissive-Signal an den Motorzuführer.
Jetzt wird der Start-Druckknopf gedrückt.
Zuerst prüft die SPS den lokalen/Remote-Status. Wenn er sich im Remote-Status befindet, fährt sie fort.
Wieder prüft sie, ob aktive Auslösungen/Verriegelungen vorhanden sind. Wenn keine Verriegelung vorhanden ist oder alles normal funktioniert, sendet die SPS einen Startbefehl an die Unterstation, in der der Motorzuführer installiert ist.
In diesem Beispiel haben wir drei Verriegelungen: Motorvibration hoch, Motortemperatur hoch und Überlastauslösung.
Im Allgemeinen sind Motoren mit hoher Kapazität mit Vibrations- und Temperatursensoren ausgestattet.
In unserem Beispiel betrachten wir Vibrationssignale als ausfallsicher, daher ist der Standardstatus normalerweise geschlossen. Wenn eine starke Vibration auftritt, wird der Kontakt normalerweise offen und die SPS löst den Motor aus bzw. stoppt ihn.
Wir haben eine weitere Verriegelung, nämlich die Überlastauslösung. Dieser Eingang wird vom Motorzuführer übernommen. Das Signal des Temperatursensors ist normalerweise offen und wird bei hoher Temperatur normalerweise geschlossen und die SPS schaltet den Motor aus/stoppt ihn.
Hinweis: Der ausfallsichere oder standardmäßige Kontaktstatus (NC oder NO) hängt von unserer Anwendung oder den Logikanforderungen ab. Hier diskutieren wir nur ein Beispiel zum Verständnis des Konzepts.
Nach Erhalt des Startbefehls von der SPS wird der Motorzuführer aktiviert und schaltet den Motor ein. Nach dem Motorstart sendet der Motorzuführer die Laufrückmeldung an die SPS. Die Laufrückmeldung wird in der Grafik angezeigt.
Bei einigen SPS oder Sicherheits-SPS sendet die SPS automatisch ein Stoppsignal an den Motorzuführer, wenn die Laufrückmeldung nicht innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (z. B. innerhalb von 5 Sekunden) empfangen wird. Dies ist eine optionale Funktion in normalen SPS-Anwendungen (ein Muss bei Sicherheits-SPS).
Wenn beispielsweise jetzt eine hohe Vibration auftritt, sendet die SPS einen Stoppbefehl an den Motorzuführer und dieser stoppt den Motor sofort. Der Laufrückmeldungsstatus wird ebenfalls entsprechend aktualisiert.
Der Motor wird gestartet, wenn der Füllstandstransmitter hoch ist, und wird wieder gestoppt, wenn der Füllstandstransmitter niedrig ist.
Abkürzungen:
MCC: Motor Control Center oder Unterstation, wo der Motor mit Strom versorgt wird.
PLC/DCS: Steuerungssystem, wo der Motor logisch (automatisch) oder durch Bedienhandlung (manuell) gesteuert werden kann.
LCP: Lokales Bedienfeld, das vor Ort in der Nähe des Motors installiert wird und Start- und Stopp-Druckknöpfe enthält.