Botó de seguretat sense fils per a seguretat PLC: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquest projecte és la meva prova de concepte per utilitzar IoT i (eventualment) robòtica per crear una capa addicional de seguretat per a instal·lacions de fabricació perilloses. Aquest botó es pot utilitzar per iniciar o aturar diversos processos, inclòs el control de llums de senyal. Tot i que faig referència a aquest projecte com a botó de parada electrònica, tingueu en compte que la instal·lació de controls de parada electrònica reals requereix moltes redundàncies i regulacions. Aquest projecte està pensat simplement per afegir una capa de seguretat addicional.

Utilitzeu precaucions de seguretat per cablejar i alimentar aquest circuit.

Subministraments

Electrònica

Taules MCU NODE x2:

PLC x1 amb font d'alimentació: el PLC Allen-Bradley CompactLogix s'utilitza en aquest manual instructiu -

Relé electromecànic x1 5v

transistor x1 2N2222A

x1 resistència 1k Ohm

polsador x1 normalment tancat (NC)

polsador normal x1 obert (NO)

connector de bateria x1 9v + bateria de 9v

Filferro variat

Programari

IDE Arduino

Studio 5000

Pas 1: Cablatge del circuit del servidor NODE MCU

S'utilitzarà una placa MCU NODE com a servidor, que és l'intermediari entre el botó i el PLC. Quan es prem el botó, el servidor rebrà un senyal que activarà un relé i enviarà el senyal necessari al PLC per aturar tots els processos.

Cablatge de la placa

Per alimentar la nostra MCU NODE, simplement utilitzeu un adaptador de paret micro usb.

Curs de xoc de relleus

El relleu consta de dues parts; la bobina i l'armat. Es pot activar la bobina, cosa que crea un camp magnètic, que farà que la indústria passi de la posició normalment tancada (NC) a la posició normalment oberta (NO).

Per determinar quin pin és NO i quin és NC, utilitzeu un multímetre i configureu-lo per mesurar la resistència (rang de 2k Ohm). Toqueu el fil vermell al passador central i, a continuació, mesureu cadascun dels passadors oposats. El pin NC estarà connectat elèctricament, de manera que hauríeu de veure una petita lectura de resistència. El pin NO no estarà connectat elèctricament, de manera que la lectura hauria d’estar al marge.

Un cop establerts els pins NO i NC, soldeu o fixeu dos cables a la bobina (cables negres de la imatge superior), un cable al pin de contacte central i un al pin NC (cables verds).

Cablatge de placa per relé

Ara hem de connectar el relé a la placa. Necessitem subministrar 5v a la bobina del relé per poder accionar l’armat. Com que la placa MCU NODE només emet 3.3v, hem d’utilitzar un transistor per amplificar el senyal. Consulteu l'esquema de cablejat per obtenir connexions de circuits. Tingueu en compte que si s’utilitza un pin diferent per al senyal, caldrà canviar-lo al codi.

Relleu al cablejat del PLC

Connecteu el pin central a la font de 24 V i el pin NO al terminal d’entrada 1 del PLC.

Pas 2: Cablatge del client MCU NODE

Aquesta placa MCU NODE es programarà com a client i enviarà l'estat del botó al servidor. Connecteu la bateria de 9v als pins Vin i GND de la MCU NODE. Soldeu / fixeu un cable de qualsevol pin etiquetat com a 3v3 (pin de 3,3 v) i un altre cable al pin D8 (GPIO 15). Soldeu o fixeu l’altre extrem d’aquests cables a banda i banda del botó d’emergència normalment tancat.

Pas 3: Cablatge del PLC

Connecteu el cable verd de la pota del relé NC al terminal d’entrada 0 del vostre PLC. Assegureu-vos que teniu una connexió a terra a través del port comú (COM) associat a la vostra entrada. La majoria dels PLC tenen ports COM separats, així que assegureu-vos que esteu connectat al port correcte.

Feu el mateix amb un polsador obert normalment per actuar com el nostre botó d'inici del nostre PLC. Connecteu aquest botó al terminal 1.

Connecteu qualsevol dispositiu de sortida que pugui gestionar 24v als terminals de sortida. Per a aquest exemple, estem utilitzant un llum pilot únic al terminal de sortida 0. Assegureu-vos d'afegir una connexió a terra a COM.

Pas 4: Programació del servidor i client MCU NODE

Si és la primera vegada que utilitzeu les plaques MCU NODE, utilitzeu aquesta guia de configuració:

Un cop hàgiu configurat, baixeu els fitxers del servidor i del client. Els canvis necessaris s’enumeren a continuació, així com als fitxers.ino.

1. Canvieu l'SSID al nom de la vostra xarxa tant per al servidor com per al client

2. Canvieu la contrasenya a la contrasenya de xarxa tant per al servidor com per al client. Si és una xarxa oberta, deixeu-la com a "".

3. Per al servidor, incloeu la IP, la passarel·la i la màscara de subxarxa.

4. Per al client, incloeu l'adreça IP que s'utilitza per al servidor.

5. Si ambdues taules estan connectades com es mostra als passos anteriors, simplement pengeu els fitxers als taulers respectius. Si s’utilitzen pins diferents, canvieu la variable respectiva i, a continuació, pengeu-la.

Pas 5: programa el PLC

PLC Crash Course

Els PLC fan servir un llenguatge d'E / S bastant senzill conegut com a lògica d'escala. El codi es llegeix de dalt a baix i d’esquerra a dreta. Durant cada cicle del programa, s'actualitzen les dades d'entrada veritable / falsa i aquesta informació s'utilitza per controlar les sortides. Les entrades i sortides del programa lògic d’escala estan lligades a terminals discrets del PLC, que es connecten a dispositius de camp.

Els símbols utilitzats són els següents:

- | | - Examineu si està tancat (XIC). Es tracta d’un contacte d’entrada i serà cert si hi ha un senyal ALTA al terminal d’entrada corresponent.

- | / | - Examineu si està obert (XIO). Es tracta d’un contacte d’entrada i serà cert si hi ha un senyal BAIX al terminal d’entrada corresponent.

- () - Sortida. Es tracta d’un contacte de sortida i es convertirà en HIGH mentre tots els contactes d’entrada del graó siguin CERT.

Explicació del codi

Al primer esglaó, el primer contacte XIC és la nostra comanda d’aturada d’emergència. Utilitzem un XIC juntament amb un botó de parada E normalment tancat. Atès que el botó NC proporciona un senyal HIGH, el XIC retornarà TRUE, permetent que la resta del graó s’energitzi. En prémer el botó E-stop es trencarà el senyal HIGH i es forçarà l’esglaó a desactivar-se, de manera que s’aturarà tota la maquinària perillosa que pugui funcionar.

La següent part del circuit és un esglaó paral·lel que forma un circuit de tancament amb la bobina de sortida. Els esglaons paral·lels actuen com una porta OR: si qualsevol dels dos és cert, l’esglaó pot ser cert. El contacte superior està connectat al nostre botó d’inici i el contacte inferior és l’estat del contacte de sortida. Un cop premut el botó d'inici, la sortida s'activarà, cosa que farà que el contacte inferior sigui CERT. De manera que l'usuari pot deixar anar el botó d'inici i la sortida es mantindrà energitzada fins que es prem el botó E-stop.

Per programar el PLC

Assegureu-vos que teniu Studio 5000 descarregat i instal·lat. Enceneu el PLC i connecteu-lo a l'ordinador mitjançant una connexió USB. Obriu el codi adjunt. Seleccioneu Comunicació <Qui està actiu. El vostre PLC hauria de figurar al port sèrie USB. Assegureu-vos que el vostre PLC estigui configurat a "prog" per descarregar. Seleccioneu el vostre PLC i descarregueu el codi. Un cop llest, configureu el PLC a "executar" per executar el vostre programa.

Pas 6: executeu-lo

Connecteu una bateria de 9v al tauler de client. Connecteu la placa del servidor i el PLC. Executeu el programa PLC i premeu el botó d'emergència. Hauríeu de veure la llum pilot (o qualsevol dispositiu de sortida utilitzat) desactivada.

Segon classificat del IoT Challenge