Drahtlose Sicherheitstaste für SPS-Sicherheit - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Dieses Projekt ist mein Proof of Concept für den Einsatz von IoT und (eventuell) Robotik, um eine zusätzliche Sicherheitsebene für gefährliche Produktionsanlagen zu schaffen. Mit dieser Taste können mehrere Prozesse gestartet oder gestoppt werden, einschließlich der Steuerung von Signalleuchten. Obwohl ich dieses Projekt als Not-Halt-Taste bezeichne, beachten Sie bitte, dass die Installation echter Not-Halt-Steuerungen viele Redundanzen und Vorschriften erfordert. Dieses Projekt soll einfach eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzufügen.

Bitte treffen Sie Sicherheitsvorkehrungen, wenn Sie diesen Stromkreis verdrahten und mit Strom versorgen.

Lieferungen

Elektronik

x2 NODE-MCU-Boards -

x1-SPS mit Netzteil - Allen-Bradley CompactLogix-SPS wird in diesem Instructable verwendet -

x1 5V Elektromechanisches Relais

x1 2N2222A Transistor

x1 1k Ohm Widerstand

x1 Öffner (NC) Drucktaster

x1 Schließer (NO) Drucktaste

x1 9V Batterieanschluss + 9V Batterie

Verschiedene Drähte

Software

Arduino-IDE

Studio 5000

Schritt 1: Verdrahtung des NODE-MCU-Serverschaltkreises

Als Server wird eine NODE MCU-Platine verwendet, die als Mittelsmann zwischen Taster und SPS fungiert. Wenn die Taste gedrückt wird, empfängt der Server ein Signal, das ein Relais aktiviert und das erforderliche Signal an die SPS sendet, um alle Prozesse zu stoppen.

Platinenverkabelung

Um unsere NODE MCU mit Strom zu versorgen, verwenden Sie einfach einen Micro-USB-Wandadapter.

Staffel-Crashkurs

Das Relais besteht aus zwei Teilen; die Spule und der Anker. Die Spule kann erregt werden, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das bewirkt, dass sich der Anker von der normalerweise geschlossenen (NC) Position in die normalerweise offene (NO) Position bewegt.

Um zu bestimmen, welcher Pin NO und welcher NC ist, verwenden Sie ein Multimeter und stellen Sie es auf Widerstandsmessung ein (2k Ohm-Bereich). Berühren Sie das rote Kabel mit dem mittleren Stift und messen Sie dann jeden der gegenüberliegenden Stifte. Der NC-Pin wird elektrisch verbunden, sodass Sie einen kleinen Widerstandswert sehen sollten. Der NO-Pin wird nicht elektrisch verbunden, daher sollte der Messwert außerhalb des Bereichs liegen.

Sobald die NO- und NC-Pins hergestellt wurden, löten oder befestigen Sie zwei Drähte an der Spule (schwarze Drähte im Bild oben), einen Draht an den mittleren Kontaktstift und einen an den NC-Pin (grüne Drähte).

Platine-zu-Relais-Verdrahtung

Wir müssen jetzt unser Relais mit der Platine verbinden. Wir müssen 5 V an die Relaisspule liefern, um den Anker zu aktivieren. Da die NODE-MCU-Platine nur 3,3 V ausgibt, müssen wir einen Transistor verwenden, um das Signal zu verstärken. Die Stromkreisanschlüsse sind dem Schaltplan zu entnehmen. Bitte beachten Sie, dass bei Verwendung eines anderen Pins für das Signal dieser im Code geändert werden muss.

Relais zur SPS-Verkabelung

Verdrahten Sie den mittleren Pin mit der 24-V-Quelle und den NO-Pin mit dem Eingangsanschluss 1 der SPS.

Schritt 2: KNOTEN-MCU-Client-Verkabelung

Diese NODE-MCU-Platine wird als Client programmiert und sendet den Tastenstatus an den Server. Verbinden Sie die 9-V-Batterie mit den Vin- und GND-Pins der NODE-MCU. Löten / befestigen Sie einen Draht von einem beliebigen Pin mit der Bezeichnung 3v3 (3,3 V-Pin) und einen anderen Draht an Pin D8 (GPIO 15). Löten oder befestigen Sie das andere Ende dieser Drähte an beiden Seiten des normalerweise geschlossenen Notruftasters.

Schritt 3: SPS-Verkabelung

Stecken Sie Ihr grünes Kabel vom NC-Relaisschenkel in die Eingangsklemme 0 Ihrer SPS. Stellen Sie sicher, dass Sie über den gemeinsamen (COM) Port, der Ihrem Eingang zugeordnet ist, eine Verbindung zur Masse haben. Die meisten SPS haben separate COM-Ports, stellen Sie also sicher, dass Sie mit dem richtigen Port verbunden sind.

Machen Sie dasselbe mit einem normalerweise offenen Druckknopf, der als Startknopf für unsere SPS dient. Schließen Sie diese Taste an Klemme 1 an.

Schließen Sie eine beliebige Anzahl von Ausgabegeräten, die 24 V verarbeiten können, an die Ausgangsanschlüsse an. In diesem Beispiel verwenden wir eine einzelne Kontrollleuchte in Ausgangsklemme 0. Stellen Sie sicher, dass an COM eine Verbindung zur Masse hinzugefügt wird.

Schritt 4: Programmierung von NODE-MCU-Server und -Client

Wenn Sie die NODE-MCU-Boards zum ersten Mal verwenden, verwenden Sie diese Einrichtungsanleitung:

Laden Sie nach der Einrichtung die Server- und Clientdateien herunter. Die notwendigen Änderungen sind unten sowie in den.ino-Dateien aufgeführt.

1. Ändern Sie die SSID für Server und Client in Ihren Netzwerknamen

2. Ändern Sie das Kennwort für Server und Client in das Netzwerkkennwort. Wenn es sich um ein offenes Netzwerk handelt, belassen Sie es bei "".

3. Geben Sie für den Server die IP, das Gateway und die Subnetzmaske an.

4. Geben Sie für den Client die für den Server verwendete IP-Adresse ein.

5. Wenn beide Boards wie in den vorherigen Schritten gezeigt verdrahtet sind, laden Sie einfach die Dateien auf die entsprechenden Boards hoch. Wenn verschiedene Pins verwendet werden, ändern Sie die jeweilige Variable, dann hochladen.

Schritt 5: Programmieren Sie die SPS

SPS-Crashkurs

SPS verwenden eine ziemlich einfache E/A-Sprache, die als Kontaktplanlogik bekannt ist. Code wird von oben nach unten und von links nach rechts gelesen. Während jedes Programmzyklus werden die Wahr/Falsch-Eingangsdaten aktualisiert, und diese Informationen werden verwendet, um die Ausgänge zu steuern. Ein- und Ausgänge im Kontaktplanlogikprogramm sind mit diskreten Klemmen an der SPS verbunden, die mit Feldgeräten verdrahtet sind.

Die verwendeten Symbole sind wie folgt:

--| |-- Untersuchen, ob geschlossen (XIC). Dies ist ein Eingangskontakt, und er ist wahr, wenn am entsprechenden Eingangsanschluss ein HIGH-Signal anliegt.

--|/|-- Untersuchen, ob offen (XIO). Dies ist ein Eingangskontakt, und er ist wahr, wenn am entsprechenden Eingangsanschluss ein LOW-Signal anliegt.

--()-- Ausgabe. Dies ist ein Ausgangskontakt, und er wird HIGH, während alle Eingangskontakte im Strompfad WAHR sind.

Erklärung des Codes

Auf der ersten Sprosse ist der erste XIC-Kontakt unser Not-Aus-Befehl. Wir verwenden ein XIC in Verbindung mit einem normalerweise geschlossenen Not-Halt-Knopf. Da die NC-Taste ein HIGH-Signal liefert, gibt der XIC TRUE zurück, sodass der Rest des Strompfads aktiviert werden kann. Das Drücken der Not-Aus-Taste unterbricht das HIGH-Signal und erzwingt die Abschaltung der Sprosse, wodurch alle gefährlichen Maschinen, die möglicherweise in Betrieb sind, gestoppt werden.

Der nächste Teil der Schaltung ist eine parallele Sprosse, die mit der Ausgangsspule eine Seal-In-Schaltung bildet. Parallele Strompfade verhalten sich wie ein ODER-Gatter – wenn einer von beiden wahr ist, kann der Strompfad wahr sein. Der obere Kontakt ist mit unserem Startknopf verdrahtet und der untere Kontakt ist der Status unseres Ausgangskontakts. Sobald die Starttaste gedrückt wird, wird der Ausgang erregt, wodurch der untere Kontakt WAHR wird. So kann der Benutzer die Starttaste loslassen und der Ausgang bleibt eingeschaltet, bis die Not-Aus-Taste gedrückt wird.

So programmieren Sie die SPS

Stellen Sie sicher, dass Sie Studio 5000 heruntergeladen und installiert haben. Schalten Sie die SPS ein und verbinden Sie sie über eine USB-Verbindung mit Ihrem Computer. Öffnen Sie den beigefügten Code. Wählen Sie Kommunikation < Wer aktiv. Ihre SPS sollte unter USB Serial Port aufgeführt sein. Stellen Sie sicher, dass Ihre SPS zum Herunterladen auf „prog“eingestellt ist. Wählen Sie Ihre SPS aus und laden Sie den Code herunter. Wenn Sie fertig sind, stellen Sie die SPS auf „Ausführen“, um Ihr Programm auszuführen.

Schritt 6: Führen Sie es aus

Schließen Sie eine 9-V-Batterie an Ihr Client-Board an. Stecken Sie Ihr Serverboard und Ihre SPS ein. Führen Sie das SPS-Programm aus und drücken Sie dann die Notfalltaste. Sie sollten sehen, dass die Kontrollleuchte (oder das verwendete Ausgabegerät) deaktiviert wird.

Zweiter Platz bei der IoT-Challenge