کنترل پمپ آب با لوگو 8

امروزه پمپ ها در اکثر منازل، ساختمان های مسکونی و تجاری و صنعت کاربرد دارد. پمپ ها دو کاربرد اساسی دارد اول به حرکت در آوردن مایعات و دوم سیستم های خنک کننده. به منظور حفاظت از پمپ و بهره برداری صحیح نیاز به کنترل عملکرد پمپ داریم. بحث کنترل پمپ در دو مورد مطرح می­شود اول خاموش و روشن کردن و دوم کنترل سرعت یا دور پمپ.

لوگو 8 زیمنس کنترل کننده صنعتی کوچک و پرکاربردی است که مناسب استفاده در اتوماسیون فرآیندهای کوچک و متوسط است. یکی از کاربردهای لوگو8 ، کنترل عملکرد پمپ آب است.

در این محتوا ابتدا مسئله افت فشار آب در یک ساختمان را مطرح می کنیم . سپس به حل مسئله کنترل پمپ آب با لوگو 8 می پردازیم. در ادامه به جزئیات بیشتری در مورد این مساله خواهیم پرداخت.

مسئله افت فشار آب در آپارتمان های بزرگ

یک آپارتمان چند طبقه را در نظر بگیرید. یک مخزن در مسیر آب مصرفی ساختمان در نظر می­گیریم. آب ورودی ساختمان وارد این مخزن می­شود و آب مصرفی طبقات از این مخزن تامین می­شود. برای اینکه آب در تمام طبقات با یک فشار ثابت در دسترس باشد از یک پمپ آب استفاده میکنیم. این پمپ در مسیر خروجی آب مخزن و ورود آب به ساختمان قرار میگیرد.

پس پمپ بخشی از سیستم کنترل پمپ آب با لوگو 8 است. در این سیستم  ابتدا یک سنسور سطح آب موجود در مخزن را اندازه گیری می­کند. اگر مخزن خالی شود سنسور سطح به کنترلر پیغام میفرستد. سپس کنترلر فرمان باز شدن شیر برقی (سلونوئیدی) را صادر می کند و آب به مخزن وارد می شود.

 حال اگر مصرف کننده ای در طبقات شیر آب را باز کند، پمپ آب به کمک LOGO 8 فشار داخل لوله ها را کنترل کرده و در یک رنج مشخص ثابت نگه میدارد. در این شرایط مستقل از تعداد مصرف کننده و مقدار مصرف، فشار آب در لوله اصلی ساختمان همواره ثابت است.  بدین صورت که فشار آب داخل لوله توسط سنسور فشار اندازه گیری میشود چنانچه سنسور متوجه افت مقدار فشار آب شود به کنترلر پیغامی برای تغییر وضعیت پمپ ارسال میکند. در این شرایط پمپ روشن میشود و فشار داخل لوله های آب ساختمان را بالا میبرد.

 روش و تجهیزات کنترلی در  کنترل پمپ آب با لوگو 8

پس از طرح مسئله کنترل پمپ آب با لوگو 8 نوبت انتخاب روش حل مسئله است. به طور کلی در بحث کنترل پمپ  روش های مختلفی وجود دارد. LIMIT CONTROL یا کنترل بر اساس محدودیت ها یکی از این روش هاست. در این روش حد بالا و پایینی را برای روشن و خاموش کردن پمپ در نظر میگیریم. در صنایع مختلف روش های پیچیده تری مانند کنترل خطی و یا کنترل PID  پمپ هم وجود دارد. اما در مسئله کنترل پمپ آب با لوگو 8 روش لیمیت کنترل پاسخ کافی به خواسته های ما را تامین می کند.
بعد از مشخص شدن روش کنترل پمپ آب نوبت به انتخاب تجهیزات کنترلی مورد نیاز میرسد. در ادامه با این تجهیزات آشنا می شویم.

پمپ آب

 پمپ انتخاب شده باید با روش کنترلی که مد نظر داریم سازگار باشد. در روش LIMIT CONTROL پمپ تک سرعت کفایت میکند. در این روش پمپ طبق خروجی یک سنسور فشار یا دبی دیجیتال در صورت نیاز خاموش و یا روشن می­شود.  پمپ در هر بار خاموش و روشن شدن با حداکثر ظرفیت توان خود در مدار قرار میگیرد. این روش مناسب سیستم های تامین فشار آب در تاسیسات کوچک و یا دستگاه تزریق پلاستیک است. پمپ تک سرعته می تواند تک فاز AC و یا DC  باشد. در این مثال به منظور کنترل پمپ آب با لوگو 8 از پمپ تک فاز AC استفاده می کنیم. 

کنترلرLOGO! 8 زیمنس

کنترلر  LOGOزیمنس یک انتخاب هوشمندانه در کنترل پمپ آب است. این مینی پی ال سی ابعاد کوچکی دارد که آن را مناسب استفاده در فضاهای محدود می­کندضمن اینکه  ماژولار بودن این کنترلر امکان متناسب سازی آن را با نیازهای برنامه به ما میدهد.
بدنه اصلی لوگو ورژن 8 در سری های  RCE,230 RCE,12/24 RCE ,12/24,به بازار عرضه می­شود. در پروژه کنترل پمپ آب با لوگو 8 ما از بدنه اصلی مینی پی ال سی زیمنس با نام LOGO! 8.2 12/24 RCE و با کد فنی دیتا شیت به شماره 6ED1052-1MD08-0BA0 استفاده کرده ایم.

هر کدام از حروفی که در نام LOGO! 8.2 12/24 RCE آورده شده است بیانگر یک مشخصه است:

• 12/24 : منبع تغذیه VDC 12/24
• : R خروجی رله ای
• : C کلاک داخلی
• : E رابط اترنت
  این سری از می نی پی ال سی لوگو دارای 8 ورودی دیجیتال و 4 خروجی دیجیتال رله ای است. حداکثر جریان خروجی برای بار القایی 3 آمپر (در بار مقاومتی حداکثر جریان خروجی رله ای 10 آمپر) است. در این نسخه می توان از ورودی های L1,L2,L7 و L8 به عنوان ورودی آنالوگ ولتاژی از 0 تا 10 ولت استفاده کرد.

در هنگام انتخاب سنسور ها و کلید ها برای کنترل پمپ آب با لوگو 8 از تطبیق شان با ورودی و خروجی کنترلر اطمینان حاصل نمایید.

بعد از انتخاب ماژول اصلی نوبت به انتخاب تغذیه و نرم افزار برنامه نویسی می رسد.

نمایشگر LOGO! TDE

 بر روی برخی کنترلر های لوگو یک نمایشگر تعبیه شده است. این نمایشگر برای پیکر بندی، برنامه نویسی و عیب یابی کنترلر استفاده می­شود. علاوه بر آن خروجی های برنامه را نیز می توان بر روی آن نمایش داد.
 اما گاهی نیاز داریم نمایش خروجی به جایی دور تر از محل نصب کنترلر منتقل شود. مثلا در برنامه کنترل پمپ آب با لوگو 8 برای نمایش وضعیت و پیغام های خطا بر روی تابلو میتوانیم از یک نمایشگر مجزا به عنوان رابط کاربری استفاده کنیم. با این نمایشگر هم امکان برنامه نویسی با FBD یا فانکشن بلاک دیاگرام را داریم.
علاوه بر این امکان نمایش خروجی ها بر روی وب و یا کنترل از طریق اپلیکیشن تلفن هوشمند را فراهم می آورد.

کنتاکتور

کنتاکتور یک کلید الکترومکانیکی است که امکان کنترل جریان خط از راه دور را به ما میدهد. در پروژه در پروژه کنترل پمپ آب با لوگو 8 ما از این کلید برای روشن و خاموش کردن پمپ آب طبق فرمان لوگو 8 استفاده می­کنیم.

پمپ آب را به دو دلیل نمی توانیم مستقیما به خروجی کنترلر متصل کنیم. اول اینکه جریان خروجی رله ای لوگو 8 برای بار القایی 3 آمپر(در بار مقاومتی حداکثر10 آمپر ) است.  که این مقدار برای راه اندازی پمپ هایی که قدرت بیشتر از نیم اسب بخار دارند کم است و دوم به دلیل محافظت از مدار داخلی کنترلر .

در انتخاب کنتاکتور مشخصات بوبین باید با سیگنال فرمان کنترلر مطابقت داشته باشد. به طور مثال سیگنال فرمان کنترلر DC است پس تغذیه بوبین را باید DC انتخاب کنیم.
 از طرفی مشخصات کنتاکت ها باید با مشخصات پلاک روی پمپ مطابقت داشته باشد. مثلا اینکه پمپ تک فاز است یا سه فاز .

سنسور اندازه گیری سطح

سنسور اندازه گیری سطح یکی دیگر از تجهیزات مورد نیاز در پروژه کنترل پمپ آب با لوگو 8 است. این سنسور برای جلوگیری از عملکرد پمپ در حالتی که مخزن خالی است به کار می رود. خروجی سنسور اندازه گیری سطح دیجیتالی است و مقدار حداقل سطح آب  مخزن را مشخص می کند. در زمانی که سطح آب مخزن از یک حدی پایین تر باشد لوگو 8 شیر برقی ورود آب به مخزن را باز می­کند.

سنسور اندازه گیری فشار آب لوله

در انتخاب سنسور فشار یا ترنسمیتر فشار به رنج اندازه گیری و دمای محیطی که در آن سنسور عملکرد صحیحی دارد باید دقت داشته باشیم.

خروجی سنسور باید با نوع ورودی کنترلر مطابقت داشته باشد. در مثال کنترل پمپ آب با لوگو 8 ما از یک سنسور فشار از نوع  آنالوگ استفاده می کنیم که این سنسور مقدار 0 تا 4000 میلی بار را با ولتاژ 0 تا 10 ولت متناظر می کند.

نرم افزار و برنامه نویسی  

برای برنامه نویسی لوگو 8 از نرم افزار لوگو سافت یا LOGO! Soft Comfort V8.2  استفاده میکنیم.

لوگو سافت برای بالا بردن سرعت و آسان کردن روند برنامه نویسی توابع آماده ای را در اختیار کاربر قرار میدهد.

این توابع شامل اتصالات ورودی و خروجی، فلگ ها ،توابع منطقی مانند OR، NAND، AND  و یا توابع تایمر و کانتر می­شود.  زبان های برنامه نویسی LAD و FBD در لوگو 8 پشتیبانی می­شود.

پیکربندی و راه اندازی برنامه کنترل پمپ آب با لوگو 8

در این قسمت اطلاعات پایه ای در رابطه با پیکر بندی و راه اندازی لوگو 8 ارائه میشود. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با سیم بندی و محاسبات می توانید به کتابچه راهنمای لوگو 8 مراجعه نمایید.

اتصال ورودی و خروجی LOGO 8  

به منظور کنترل پمپ آب با لوگو 8 ورودی و خروجی های لوگو 8 به صورت زیر متصل می شوند:

اولین ورودی دیجیتال با نامL1   بر روی بدنه اصلی لوگو 8 مشخص شده است که  به سنسور اندازه گیری سطح متصل می شود.

دومین ورودی دیجیتال با نام L2 را به یک پوش باتن متصل میکنیم. از این دکمه برای  تامین آب بدون در نظر گرفتن وضعیت سطح آب مخزن استفاده میکنیم.

بعد از روشن شدن پمپ آب دستگاه تا زمان پر شدن لوله ها و رسیدن به فشار کافی به کار خود ادامه می دهد. L3  جهت اتصال سنسور اندازه گیری فشار در نظر گرفته شده است.

حال اگر این فرآیند با هر گونه اختلالی روبرو شود، یعنی پمپ آب نتواند هیچ آبی را پمپاژ کند، سیگنال خطا یا ” Failure ” از پمپ آب صادر می شود.

قسمت خروجی با حرف  Q بر روی بدنه اصلی ماژول لوگو8 مشخص شده است. در برنامه کنترل دور پمپ با لوگو 8 از Q1 برای روشن و خاموش کردن پمپ استفاده میکنیم.  در سری هایی از لوگو 8 که خروجی رله ای  است و پمپ کوچک است و با جریان کمتر از 3 آمپر راه اندازی می شود می توانیم مستقیم خروجی را به پمپ متصل کنیم. در غیر اینصورت این خروجی به بوبین کنتاکتور و یا رله متصل میشود. (در مواردی که خروجی لوگو 8 از نوع ترانزیستوری باشد استفاده از رله یا کنتاکتور الزامی است.)

Q2 به شیر برقی آب ورودی به مخزن متصل می شود. این شیر با فرمان پی ال سی و در صورت تشخیص پایین بودن سطح آب توسط سنسور باز می شود.
Q3 به یک لامپ 24 ولت  DC برای نمایش بروز خطا در روند برنامه متصل می شود.

اتصال نمایشگر به لوگو 8

LOGO TDE دارای تغذیه  12V DC یا 24V AC/V DC  است که به صورت مجزا نصب می شود. برای حفاظت از این نمایشگر یک فیوز 0.5 آمپر در نظر گرفته می شود.

همانطور که در تصویر مشخص است تغذیه LOGO TDE به صورت دو طرفه است و نیازی به در نظر گرفتن پایه مثبت یا منفی DC وجود ندارد. پین 1 و 2 می تواند پایه مثبت یا منفی منبع تغذیه باشد ولی پین 3 حتما باید به زمین متصل شود.

مدهای کاری برنامه راه اندازی پمپ آب با لوگو 8

همانطور که در قسمت تجهیزات توضیح داده شد ارتباط بین تجهیزات مختلف از طریق نرم افزار برنامه برقرار می شود.
در تصویر زیر تکه برنامه کنترل پمپ آب با لوگو 8 آورده شده است. با استفاده از کلید هایی که بر روی نمایشگر قرار دارد و یا با استفاده از توابعی که LOGO! Soft Comfort دارد برنامه نوشته می شود.

با دنبال کردن خطوطی که به رنگ قرمز نمایش داده می شوند می توانید روند سوئیچ کردن برنامه را دنبال کنید. مد های کاری موتور بدین شرح است.

• فشار خط لوله آب در محدوده 3 تا 3.5 بار است :: اتفاقی نمی افتد

اگر فشار آب در لوله های ساختمان بین 3 تا 3.5 بار باشد، اتفاقی نمی افتد و پمپ نیازی به تغییر وضعیت ندارد. مثلا اگردر برنامه کنترل پمپ آب با لوگو  8 فشار اندازه گیری شده لوله در رنج 3.2 بار است، در این حالت فرمانی صادر نمی شود و سوئیچی اتفاق نمی افتد.

(On: 3500; Off: 3000)

• فشار خط لوله آب به کمتر از مقدار آستانه فشار یعنی 3000 میرسد :: پمپ روشن می شود

فشار در لوله آب سرویس کاهش می یابد و به مقدار کمتر از 3 بار میرسد.  در این شرایط  پمپ روشن می شود تا فشار آب افزایش پیدا کند. روشن بودن پمپ تا رسدین به فشار 3.5 بار ادامه پیدا می کند.

• اگر مخزن خالی است یا اگر لوله آب مشکلی داشته باشد :: پمپ خاموش می شود

اگر مخزن خالی است یا اگر لوله آب  مشکلی داشته باشد، در یک دوره ی کاری برنامه مشخص می شود. در این شرایط موتور به صورت اتوماتیک خاموش می­شود و بعد از گذشت 1 دقیقه پیغام خطا بر روی نمایشگر مشاهده می شود.

 برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با کنترل پمپ آب با لوگو 8 می توانید به اسناد فنی زیر مراجعه نمایید.