Zusammenfassung: Die herausfordernde Aufgabe von Grupo Electrotecnia Galiana: Einen hochleistungsfähigen Prüfstand zum Testen von HLK-Kompressoren über einen weltweiten Spannungs- und Frequenzbereich zu entwickeln und gleichzeitig die Ferninbetriebnahme und -bedienung über Webbrowser und VNC zu ermöglichen.
Ihre Wahl: Die UniStream Controller von Unitronics.
Projektbeschreibung
Der Steuerungsingenieur David Bragado von Grupo Electrotecnia Galiana in Madrid hatte ein anspruchsvolles Projekt zu bewältigen: Ein Kunde benötigte einen Hochleistungsprüfstand, mit dem HLK-Kompressoren für den globalen Markt über einen breiten Spannungs- und Frequenzbereich getestet werden können. Der Kunde wünschte sich auch Fernzugriffsfunktionen: Anwender sollten in der Lage sein, aus der Ferne auf den Testprozess zuzugreifen und ihn zu steuern.
Herr Bragado hatte in den vergangenen Jahren für eine Reihe von Projekten in der Wasserindustrie die programmierbaren Vision-Controller von Unitronics verwendet. Für diese komplexe Maschine integrierte er jedoch eine UniStream® USP-104-B10 SPS mit HMI, eine UniStream® USC-P-B10 SPS und eine Auswahl an Uni-E/A®, um sich die Vorteile der erweiterten Funktionen zunutze zu machen.
Projektziele
Für die HLK-Kompressoren wurde ein Hochleistungsprüfstand benötigt: eine Maschine, mit der jeder Kompressor getestet werden kann, bevor er das Werk verlässt. Die HLK-Kompressoren werden für den globalen Markt hergestellt – wobei zu beachten ist, dass sich die Normen der Stromversorgung je nach Land unterscheiden. Weil die Kompressoren also am Einsatzort mit einer Vielzahl unterschiedlicher Spannungen und Frequenzen arbeiten, musste der Prüfstand in der Lage sein, jede Stromversorgung der Welt zu simulieren.
Es gibt bereits ähnliche Prüfstände mit identischem Zweck, die aber nicht denselben Automatisierungsgrad und einer vergleichbare Leistung aufweisen. Hierbei handelte es sich um eine neue Anwendung, ein von Grund auf neu entwickeltes Projekt.
„Ich glaube nicht, dass ich dieses Projekt mit seinen vielfältigen Anforderungen mit einem anderen System hätte realisieren können.“ „Die Funktionalität und Vielseitigkeit der UniStream Controller-Familie ist beeindruckend und spart viel Zeit. Auch die Einrichtung des Webservers und des VNC-Servers ist verblüffend einfach. Das Letztgenannte ist ein erstaunliches Hilfsmittel für die Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb. Die Einrichtung der Kommunikation geht ebenfalls schnell und einfach!“
Unser Prüfstand musste die folgenden Anforderungen erfüllen:
- Stromversorgung: Um die Stromversorgungen rund um den Globus zu simulieren, musste der Prüfstand in der Lage sein, 12 V DC bis 460 V AC bei 50 oder 60 Hz mit einer maximalen Leistung von 250 kVA zu erzeugen.
- Spannungssteuerung: Drei Stromleitungen mussten gleichzeitig geregelt werden.
UniStream musste für eine genaue Spannung an jedem Ausgang sorgen, indem jede einzelne Leitung durch separate Sequenzen geführt wurde, um die Drehzahlantriebe, Schalter, Schütze, Variacs und viele andere Komponenten anzusteuern.
Der Bediener leitet eine Sequenz ein, indem er die Leitung (250 kVA AC, 5 kVA AC oder 5 kVA DC), die Frequenz (50 oder 60Hz) und die am Ausgang einzustellende Spannung auswählt.
Danach führt UniStream eine Reihe von Schritten aus: Schließen einige Schütze, bedarfsabhängiges Anfahren die Antriebe und Schließen des entsprechenden Ausgangs des Transformators.
Sobald eine Spannung am Ausgang anliegt, nimmt UniStream automatisch eine Feinabstimmung vor und regelt die Spannung so nahe wie möglich auf den Sollwert. Je nach Last und Art der Prüfung kann diese Spannung während des Verfahrens variieren, so dass die SPS die Variacs kontinuierlich regelt, um so nahe wie möglich am Sollwert zu bleiben.
- Daten: Es gab auch Anforderungen für die Erfassung von Daten, die nach dem Test analysiert werden. Ich habe die integrierten Datenfunktionen von UniLogic verwendet, um Datenprotokolle der Tests mit Zeitstempel zu erstellen und sie dann zur Analyse in .csv-Dateien zu exportieren.
- Fernzugriff: Wir mussten dem Bediener die Möglichkeit geben, Tests von seinem Sitzplatz im Büro aus durchzuführen – oder auch von zu Hause aus. Die integrierte Serverfunktion von UniStream machte das zu einem Kinderspiel, eischließlich der Inbetriebnahme der Maschine von einem externen Standort aus über VNC.
Die größte Herausforderung bestand darin, mit einem einzigen Controller diese lange Liste sehr unterschiedlicher Anforderungen und Aufgaben zu erfüllen. Zusätzlich zur Steuerung der eigentlichen Prüfaufgaben musste die SPS auch die Kommunikation mit ModbusRTU und ModbusTCP, die Datenprotokollierung und die Dateiverwaltung übernehmen sowie den Fernbetrieb ermöglichen.
Bestimmte Herausforderungen löste ich einfach durch die Erstellung eigener Funktionen – was mit der UDFB-Funktion von UniLogic (User Defined Function Blocks) sehr einfach zu bewerkstelligen ist.
Beispielsweise musste ich den Variac regulieren. Ich konnte die integrierte PID-Funktion nicht verwenden, weil der Variac kein analoges Stellglied ist – er funktioniert, indem er einen digitalen Befehl zur Erhöhung oder zur Senkung der Spannung sendet.
Mit UniLogic konnte ich aber ganz einfach meine eigene PID-Funktion erstellen, die in Abhängigkeit der Differenz zwischen Sollwert und Ausgangsspannungswert Impulse an den Variac sendete. Wenn die Differenz zwischen dem Sollwert und der Spannung abnimmt, verringert sich die Impulsbreite. Wenn die Differenz groß ist, erhöht sich die Impulsbreite und regelt die Spannung kontinuierlich, um den Sollwert zu erreichen.
Außerdem richteten sie Funktionen ein, mit denen der Bediener einzelne Systemkomponenten bedienen kann, um die Wartung des Systems zu erleichtern. Ich schrieb Funktionsblöcke für die Schütze und die Variacs und integrierte dabei Funktionen für Automatik/Manuell, Verriegelungen und Fail-to-Start-Funktionen. Danach erstellte ich eine HMI-Bildschirmvorlage für alle diese Objekte-So konnte ich eindeutige Instanzen erstellen, indem ich einfach die Struktur indizierte, die auf dem Bildschirm angezeigt werden sollte.
Ich war mit einer weitere Herausforderung in Bezug auf den Modbus konfrontiert, die die Reaktionsgeschwindigkeit der 5 Modbus RTU-Slaves in unserer Anwendung betraf. Das löste ich schnell, indem ich die drei auf Modbus TCP umstellte. Danach arbeiteten Modbus RTU und TCP zusammen, was sich als eine gute Lösung erwies. Durch diese kleinen Änderungen in der SPS konnten wir die Netzwerkleistung erheblich steigern. Die Konfiguration der Kommunikation ist mit UniLogic sehr einfach.
Vorzüge von Unitronics
Der größte Vorteil ist der hohe Funktionalitätsgrad. Herr Bragado meint immer wieder: „Ich glaube nicht, dass ich mit einem anderen Gerät so viele verschiedene Anforderungen hätte erfüllen können – und ich brauchte weder Lizenzen noch zusätzliche Hardware.“
- Die Konfiguration der Kommunikation ist mit UniLogic sehr einfach. Ich konnte über Modbus RTU kommunizieren und einige Slaves problemlos auf TCP umstellen, und beides funktioniert mit hervorragender Leistung.
- Funktionsblöcke: Sie waren in diesem Projekt unverzichtbar und lassen sich leicht erstellen und wiederverwenden.
- HMI-Bildschirme: Es war sehr einfach, eine einzige Bildschirmvorlage für meine Funktionsblöcke zu entwickeln, so dass jede Komponente einzeln bedient werden kann.
- Daten, die protokolliert und dann in CSV-Dateien mit Uhrzeit und Datum der Tests für den Bediener exportiert wurden – ein separater Datenlogger war nicht erforderlich.
- Fernzugriff und -steuerung – einer der wichtigsten Vorteile. Ich konnte den VNC-Server von UniStream so einstellen, dass ich die Inbetriebnahme aus der Ferne durchführen konnte und dass der Anwender die Tests problemlos vom Büro oder von zu Hause aus steuern kann.
Das ist ein extrem wertvoller Aspekt!
Direkte Rückmeldungen von Kunden
Der technische Support von Unitronics
Ich habe das Unitronics Support-Forum genutzt.
Die Leute in diesem Forum sind einfach großartig. Sie sind sehr aktiv und immer hilfsbereit. Und sie verfügen über ein unglaubliches technisches Wissen. Ich bin sehr dankbar für ihre Hilfe. Ich habe Fragen zu meinen Modbus-Problemen gestellt und das Forum auch nach anderen Informationen durchsucht – sehr häufig hat jemand das gleiche Problem wie man selbst und die Lösung ist im Forum zu finden.
Kontakt zu Unitronics
Bei meinem vorherigen Arbeitgeber habe ich viel mit Vision SPS gearbeitet. Wir haben Dutzende von V120 in Kläranlagen und Wasserpumpstationen in ganz Spanien eingesetzt, um die Betreiber bei Alarmen per SMS zu warnen. Wir haben auch ein Fernsteuerungsprojekt mit acht Vision SPS an verschiedenen Orten und Indusoft Web Studio durchgeführt. Als ich zu meinem heutigen Unternehmen kam, wurde dort bereits mit Unitronics gearbeitet.
Entscheidung für Unitronics
Ich glaube, sie sind die perfekte Lösung für Projekte dieser Art. Unitronics-Controller sind erschwinglich, schnell und sauber, und man kann sich nach dem Projektende beruhigt zurücklehnen, weil man sicher sein kann, dass alles funktioniert. Auch die Haltbarkeit der Unitronics SPS ist erstaunlich. Ich habe V120 viele Jahre lang unter allen möglichen rauen Umweltbedingungen und Behandlungen im Betrieb beobachtet. Ich habe auch Erfahrung in der Arbeit mit Produkten anderer Hersteller – die einfach zu kompliziert sind, mit verschiedenen Versionen, unterschiedlicher Firmware, Kompatibilitätsproblemen, Lizenzen, Kommunikationskarten usw.
UniStream war perfekt für dieses Projekt: Man hat ein All-in-One-Gerät, die Programmierung ist sehr einfach, die Kommunikation ist einfach, der Support ist großartig und der Funktionsumfang ist groß.
Davids persönliche Bemerkung und Fazit
Ich bin wirklich stolz auf das Ergebnis dieses Projekts. Wir haben diese großartige, weltweit einzigartige Maschine gebaut, und das Unitronics-Team hat ebenfalls zu unserem Erfolg beigetragen. Also vielen Dank dafür!
Ich glaube nicht, dass ich dieses Projekt mit seinen vielfältigen Anforderungen mit einem anderen einzigen Gerät hätte realisieren können.
Die Funktionalität und Vielseitigkeit der UniStream Controller-Reihe ist beeindruckend – und sie spart viel Zeit. Auch die Einrichtung des Webservers und des VNC-Servers ist verblüffend einfach. Der Letztgenannte ist ein erstaunliches Hilfsmittel für die Inbetriebnahme und den Betrieb. Und die Einrichtung der Kommunikation geht ebenfalls schnell und einfach!“
