Případy pro poučení
Vždy se najde situace, se kterou se buď nepočítalo, nebo se ignoroval některý provozní předpis. Každá nová zkušenost jen potvrzuje fakt, že nikdo si nikdy nemůže říct, že nikdy nelze program prohlásit za hotový a bez nutnosti dalších změn.

Případ: ...
Regulace hladiny ve vodorovné nádrži ovládala vstupní ventil vody, který se předehříval ve výměníku parou, a dále se dohřívala sama nádrž pomocí parního polštáře. Pro stabilní průtok bylo po čase dosaženo parametrů v teplotách, ale i malá změna průtoku se okamžitě projevila buď nebezpečným přehřátím výměníku, nebo podchlazením parního polštáře s efektem tlakových rázů v potrubí. Nejprve vzniklo podezření na chybnou regulaci, ale pomocí naměřených průběhů teplot a tlaků při přesně definovaných změnách vstupních podmínek (průtok a poloha ventilu) se ukázaly tyto špatné předpoklady:

• malé kolísání přísunu vody do nádrže,
• pára nestačí dodat teplo pro korekci teploty ve výměníku a ventil nestačí včas zavřít před přehřátím,
• parní polštář zmizí při ochlazení dřív, než stihne ventil zareagovat.

Co bylo hlavním problémem ve skutečnosti?
Levnější teploměr měl zpoždění měření hodnoty skrz stěnu jímky, do které je uložen. Oba ventily pak již nestihly zareagovat na změnu teploty včas. Po výměně teploměru a nahrazení regulace hladiny za pomalou regulaci změny průtoku se zajistila jak funkčnost, tak bezpečnost provozu zdroje vody pro teplárnu.

Při realizaci rotačního stroje pro vyřezávání kartonů řízením měniče pomocí digitálních výstupů PLC nebylo možné udržet požadované otáčky setrvačníku stroje. Navíc se stroj neustále zastavoval od signálu "Nedostatek vstupních kartonů", které z výšky padaly do vstupního zásobníku. Po vyražení tvaru se mechanicky odděloval zbytek plochy kartonu, ale docházelo k zahlcování mezizásobníku odpadu.

Použitý měnič při digitálním povelu jen změnil požadavek na výstupní výkon, nikoliv na otáčky, které ale určovaly plynulý chod všech částí stroje. Při prvním zapnutí lisu na vyřezávání se tedy značně zpomalil a trvalo příliš dlouho, než se otáčky vrátily nad minimální mez. Změnou řízení na analogový výstup a nastavením sledování otáček byl tento problém vyřešen. Zkoumáním funkce vstupního detektoru kartonů byl nalezen rozpor ve verzi stroje a dokumentace k němu, takže algoritmus musel být doprogramován podle skutečného chování stávajícího detektoru. Stejný problém byl i s chybějícím detektorem pro oddělování zbytku kartonu, kdy se časováním od existujících pulsů načasoval povel pro výklep a tím se nezahlcoval mezizásobník.

Nejvíce podceňovanou vlastností stroje je setrvačnost vlastní hmoty a nestálost zaměření osového pohybu při podélném pohybu, jako je to u zakladačových skladů nebo jeřábků. Každý sklad vyžaduje zjištění pozice. Pokud se použije impulsní poziční systém, je nutné pravidelně nulovat hodnotu polohy kvůli prokluzům. U pozic odvozených od sloupečků se po určité době nepodaří některý zachytit nebo se přejede, v horším případě se setrvačností po dobrzdění vrátí zpět na pozici. Všechny tyto vlivy je nutné odfiltrovat v programu PLC, aby se nedostal stroj s materiálem do nevhodné nebo nebezpečné situace. Tato rizika mají být v popisu projektu zmíněna.

Modernější metoda pro zjištění pozice je například infračervený měřič pozic, ale paprsek se zvlněním koleje nebo cuknutím motoru občas "ustřelí" a vyhodnotí chybnou pozici. Tato vada se špatně detekuje a není snadné ji eliminovat pouhým ignorováním prudké změny – hrozí přejezd skutečné pozice. Citlivé nastavení parametrů měřiče a držba kritického úseku kolejnice je základem bezchybné funkce.

V jednom případě se jako ochrana proti střetu dvou zakladačů na jedné linii používalo zrcátko pro vrácení světelného paprsku. Po znečištění zrcátka nebo zdroje paprsku docházelo ke střetům zakladačů. Bohužel lze tuto ochranu použít jen jako doplňkovou a oba stroje se musí vzájemně informovat o poloze jinou cestou.

Velmi drahý a citlivý přístroj pro měření průtoku lihu byl dodán zákazníkem, takže jeho funkce byla prověřena až po namontování na stavbě. Testovací průtok vody a měření na analogové smyčce bylo v souladu s ukazatelem na přístroji. Pak byla zapojena celá technologie, ale první pokus o čerpání z auta do nádrže se nezdařil vinou neexistence zpětné klapky v potrubí mezi mnohametrovou nádrží a autem. Po vypnutí čerpadla tak mnoho litrů lihu vyteklo na volné prostranství a vzniklo velké nebezpečím požáru.

Druhý pokus o regulované čerpání byl přerušen pro nevysvětlitelné kolísání průtoku. Samotné měření průtokoměru bylo opět bez závad, jen když na vedlejším kanálu analogové karty byl další měřený údaj. Proměřením svorek průtokoměru byl prokázán vnitřní spoj mezi uzemněním těla a stínící svorkou. Stínění a nulová svorka smyčky do PLC byla propojena také,  takže hodnotu ovlivňoval vyrovnávací proud mezi dvěma zdroji napájení – pro PLC a pro průtokoměr. Jemná pilka nebo oddělovací obvod pro analogy takový problém vyřeší.

Seznam případů ke studiu je velmi rozsáhlý a pro bezpečný provoz zařízení je základním studijním materiálem zkušenost ze života. Splnění požadavků projektanta se znalostí podstaty zařazení stroje do bezpečnostní kategorie (EN 954-1, EN 60204-1) a realizace kategorie zastavení zajišťuje jistotu maximální ochrany lidí i majetku. Samotné uvádění do provozu nebo revize je nejnebezpečnější fází před předáním stroje obsluze do běžného užívání. Vždy je ale nutno brát zřetel na to, že i nejkomplexnější test neodhalí vše, čeho je (ne)schopný člověk schopen dosáhnout.

Luděk Zimmermann COLSYS - AUTOMATIK, a.s.

Tato přednáška je ukázkou sborníku přednášek č. 40.

Sborník je již jen v elektronické podobě

Cena sborníku v elektronické podobě je 140,-Kč, pro členy Clusteru 100,-Kč

Pokud máte o sborník zájem, můžete si ho objednat níže uvedeným formulářem!