Στεγνωτήριο Βαφής Αυτοκινήτων

---

ΣΤΕΓΝΩΤΗΡΙΟ ΒΑΦΗΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ

Περιγραφή του Προβλήματος:
Σε ένα εργοστάσιο παραγωγής αυτοκινήτων θέλουμε να εγκαταστήσουμε ένα PLC στον θάλαμο στεγνώματος της βαφής για να παρέχει κάποιες συγκεκριμένες λειτουργίες. Το σύστημα θα είναι σε θέση να στεγνώνει αυτοκίνητα συγκεκριμένου μήκους σε συγκεκριμένες θέσεις χωρίς απαραίτητα να είναι γεμάτες. Ο αυτοματισμός είναι σε θέση να ελέγχει και να διατηρεί τη θερμοκρασία του θαλάμου στα επιθυμητά όρια και να ανανεώνει τον αέρα του θαλάμου.

Λύση:
Στη συνέχεια περιγράφεται μια πλήρως αναλυτική διαδικασία επίλυσης του παραπάνω οριζόμενου προβλήματος. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τα εξής μέρη: εποπτικό διάγραμμα, προϋποθέσεις λειτουργίας, σκεπτικό-σενάρια επίλυσης, χρησιμοποιούμενες συσκευές και στοιχεία αυτοματισμού και επίλυση με βάση τον κλασικό αυτοματισμό.

Προϋποθέσεις Λειτουργίας:
Η γενική περιγραφή του σεναρίου λειτουργίας του αυτοματισμού όπως αυτό αναφέρεται στην παραπάνω παράγραφο «περιγραφή του προβλήματος» συγκεκριμενοποιείται με τις παρακάτω προϋποθέσεις:

1. Το στέγνωμα της βαφής του κάθε αυτοκινήτου θα διαρκεί 15 λεπτά της ώρας.
2. Θα πρέπει η θερμοκρασία του θαλάμου να είναι σταθερά μεγαλύτερη των 70 και μικρότερη των 80 βαθμών κελσίου.
3. Να μετρώνται τα αυτοκίνητα που έχουν βαφτεί.
4. Να φροντίζεται ο εξαερισμός του θαλάμου (μετά από 5 στεγνώματα πρέπει να αερίζεται ο θάλαμος για 5 λεπτά.
5. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει όχημα στον θάλαμο, να κλείνουν τα θερμοστοιχεία.
6. Ο συναγερμός να παγώνει πλήρως την διεργασία.
7. Σε περίπτωση που δοθεί εντολή τερματισμού να τελειώσει το τρέχον στέγνωμα έτσι ώστε να μην μείνει όχημα στο θάλαμο.
8. Κατά τον εξαερισμό προφανώς η θερμοκρασία πέφτει πολύ κάτω από τους 70 βαθμούς κελσίου οπότε θα πρέπει να φροντίζεται η ανύψωση της θερμοκρασίας πριν μπει το επόμενο όχημα.

Χρησιμοποιούμενες Συσκευές και Στοιχεία Αυτοματισμού:
Για την επίλυση του παραπάνω συστήματος θα απαιτηθούν τα στοιχεία που παρουσιάζονται στον πίνακα:

Λύση του Προβλήματος με Βάση τον Κλασικό Αυτοματισμό:
Για την επίλυση του προβλήματος όπως έχει αναφερθεί χρειαζόμαστε το κύκλωμα ισχύος και το βοηθητικό κύκλωμα (κύκλωμα ελέγχου, κύκλωμα σήμανσης, κύκλωμα προστασίας). Στο σχήμα παρακάτω φαίνεται τα απαιτούμενα για την προτεινόμενη λύση κυκλώματα ισχύος. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των κυκλωμάτων ισχύος είναι ανάλογα της ισχύος του κινητήρα ή αντίστοιχα του ρεύματος που τα διαρρέει. Για τα κυκλώματα αυτά απαιτούνται: τριφασικό δίκτυο τροφοδότησης (L1, L2, L3), ουδέτερος αγωγός (Ν), αγωγός γείωσης (PE), ασφάλειες προστασίας, ηλεκτρονόμοι (Η1-Η6), θερμικοί Η/Ν υπερφορτίσεως (e) και τριφασικοί κινητήρες (M).

Παρακάτω φαίνονται τα κυκλώματα ισχύος της κάθε μηχανής.

Παρακάτω θα αναλυθεί ο τρόπος λειτουργίας του αυτοματισμού και θα παρουσιαστεί το σχέδιο του βοηθητικού κυκλώματος (Κύκλωμα ελέγχου, κύκλωμα σήμανσης, κύκλωμα προστασίας.

Όταν πατήσουμε το μπουτόν START ο αυτοματισμός μας ειδοποιεί ότι πρόκειται να τεθεί σε λειτουργία το σύστημα με ένα φωτοηχητικό μήνυμα (L9 , K2) για 10 δευτερόλεπτα. Μετά το πέρας αυτού του χρόνου ενεργοποιείται μία λυχνία (L7) η οποία μας ειδοποιεί ότι το σύστημα λειτουργεί. Έπειτα ξεκινάει να κινείται ο διάδρομος που υπάρχει για την είσοδο του αυτοκινήτου στο στεγνωτήριο. ΄Όταν αυτό φτάσει στην θέση του αισθητήρα LS1 τότε ελέγχεται εάν ο θάλαμος είναι στην κατάλληλη θερμοκρασία. Εάν ο θάλαμος δεν είναι στην κατάλληλη θερμοκρασία τότε ο διάδρομος σταματάει να κινείται και ο θάλαμος θερμαίνεται. Αυτή η κατάσταση του συστήματος αλλάζει μόλις η θερμοκρασία στον θάλαμο γίνει ίση με 70°C. Στην συνέχεια η μηχανή Μ2 μπαίνει σε λειτουργία και ανοίγει η πόρτα εισόδου του στεγνωτηρίου όπως και η μηχανή Μ1 η οποία είναι υπεύθυνη για την κίνηση του διαδρόμου. Μόλις το αυτοκίνητο φτάσει στην θέση του αισθητηρίου LS4 σταματάει η λειτουργία της μηχανής Μ1 δηλαδή η κίνηση του διαδρόμου.

Το αυτοκίνητο παραμένει σε αυτή την θέση για 15 λεπτά της ώρας κατά την διάρκεια της οποίας στεγνώνει. Μετά το πέρας του απαιτούμενου χρόνου το όχημα οδηγείται προς την έξοδο του στεγνωτηρίου. Ο διάδρομος ενεργοποιείται και όταν φτάσει το όχημα στον αισθητήρα LS3 ανοίγει η πόρτα εξόδου της οποίας υπεύθυνη είναι η μηχανή Μ3. Μόλις το αυτοκίνητο περάσει ολόκληρο μέσω της πόρτας εξόδου τότε η μηχανή Μ3 κατεβάζει την πόρτα εξόδου του στεγνωτηρίου.

Το θερμοστοιχείο παίρνοντας τις κατάλληλες πληροφορίες από τα θερμόμετρα LS6, LS7 και LS8 έχει την δυνατότητα να κρατήσει την θερμοκρασία του θαλάμου μεταξύ των 70 και 80 βαθμών κελσίου όταν υπάρχει αυτοκίνητο εντός του θαλάμου. Επίσης έχει την δυνατότητα σε συνεργασία με άλλα αισθητήρια ( φωτοκύτταρα) να προθερμάνει τον θάλαμο όταν πλησιάσει κάποιο αυτοκίνητο. Τα θερμόμετρα LS6, LS7 και LS8 δίνουν λειτουργούν ως NO διακόπτες. Τα αισθητήρια αυτά δίνουν σήμα μόνο στις προκαθορισμένες θερμοκρασίες τους 70, 80, 68 βαθμοί κελσίου αντίστοιχα.

Όταν έχουν περάσει 5 αυτοκίνητα και ο θάλαμος είναι άδειος τότε το στεγνωτήριο μπαίνει στην κατάσταση του εξαερισμού. Σε αυτή την κατάσταση ενεργοποιείται η μηχανή Μ5 ενώ παράλληλα απενεργοποιούνται όλες οι υπόλοιπες. Καθ’ όλη την διάρκεια της λειτουργίας του συστήματος οι λαμπτήρες L12, L13, L14 ,L15,L16 μας ειδοποιούν ότι λειτουργούν οι μηχανές M1, M2, M3 ,M4 ,M5 αντίστοιχα.

Όταν το σύστημα είναι σε λειτουργία και πατήσουμε STOP ο αυτοματισμός είναι σε θέση να επιτρέψει την ολοκλήρωση του στεγνώματος του αυτοκινήτου που υπάρχει ήδη μέσα στο θάλαμο. Από την στιγμή που πατηθεί το μπουτόν STOP μέχρι να τεθεί εκτός λειτουργίας το σύστημα είναι ενεργοποιημένο ένα φωτοηχητικό μήνυμα ( L10, K3 ). ΄Όταν τελικά παύσει την λειτουργία του το σύστημα ανάβει η λυχνία L11.

Σε περίπτωση που υπάρχει πρόβλημα με τα θερμικά της εκάστοτε μηχανής ή πατήσουμε το μπουτόν ALARM τότε το σύστημα τίθεται σε κατάσταση συναγερμού. Όλες οι μηχανές ακινητοποιούνται και ενεργοποιείται το φωτοηχητικό μήνυμα L6, K1 αλλά και η λυχνία L8. Το L6 μας ειδοποιεί ότι το σύστημα είναι εκτός λειτουργίας εξαιτίας του συναγερμού έως ότου ξαναπατήσουμε το START. Το ηχείο K1 στέλνει ένα προειδοποιητικό μήνυμα έως ότου πατήσουμε το μπουτόν SOUND OFF ή το START. Ο αυτοματισμός είναι σε θέση μετά την επαναφορά του από έναν συναγερμό να κάνει reboot. Με τον όρο reboot εννοούμε την διαδικασία κατά την οποία το αυτοκίνητο που είναι εντός του θαλάμου να εξέλθει από αυτόν άμεσα παρακάμπτοντας οποιαδήποτε άλλη διεργασία. .Στην περίπτωση που πέσει κάποιο θερμικό των μηχανών M1, M2, M3 M4, M5 ανάβουν και οι αντίστοιχες λυχνίες L1,L2,L3,L4,L5. Ακόμα και αν ξαναπατήσουμε START μετά από κάποιο συναγερμό που οφείλεται σε πτώση θερμικού το σύστημα θα ξαναμπεί στην κατάσταση συναγερμού την ίδια ακριβώς στιγμή που θα αφήσουμε το χέρι μας από το button START.

ΔΙΕΥΚΡΙΝΙΣΕΙΣ
Θεωρούμε ως δεδομένο ότι το αυτοκίνητο κινούμενο από την μηχανή Μ1 προλαβαίνει να περάσει από τις πόρτες εισόδου εξόδου (η οποίες λειτουργούν από τις Μ2 και Μ3 αντίστοιχα) χωρίς να συγκρουστεί με αυτές.
Το αισθητήριο LS4 από ηλεκτρολογικής απόψεως είναι περιττό. Όμως από χωροταξικής απόψεως είναι απαραίτητο για να προσδιοριστεί η σωστή θέση για την βέλτιστη λειτουργία του στεγνωτηρίου. Παράγοντες που επηρεάζουν την θέση αυτή είναι η ροή του αέρα, η θέση των θερμοστοιχείων, η γεωμετρία του χώρου κ.τ.λ.
Για τον κλασσικό αυτοματισμό χρησιμοποιήθηκαν ηλεκτρονόμοι ισχύος, βοηθητικοί ηλεκτρονόμοι, φωτεινοί και ηχητικοί σηματοδότες, μπουτόν, φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες, θερμόμετρα, ψηφιακός μετρητής και τριφασικές μηχανές (κινητήρες, θερμοστοιχείο, εξαερισμός).

Παρακάτω φαίνεται το βοηθητικό κύκλωμα της προτεινόμενης λύσης.