2. Tehtävät: Automaatiojärjestelmä

1. Tutustu yhteen omalla työpaikallasi olevaan tuotantolaitteeseen tai –prosessiin ja selvitä, mitä eri ohjausyksiköitä tuossa laitteessa tai prosessissa on ja miten ne toimivat. Selvitä myös se, miten ohjausyksikkö tai -yksiköt on liitetty laitteen tai prosessin toimintaa ohjaaviin toimilaitteisiin, kuten moottoreihin ja ohjausventtiileihin. Selvitä myös, miten ohjausyksikkö saa oloarvotiedot ohjaamastaan laitteesta tai prosessista.
   

   • Esimerkkinä on pakkauskone, jossa on logiikkaohjaus
   • Ohjausyksikkönä toimii keskus, jossa on releitä ja yksi logiikkayksikkö joka ohjaa ja valvoo laitteen toimintaa digitaalisesti.
   • Anturit ja toimilaitteet on liitetty ohjausyksikköön kentältä tulevien ohjaus- ja syöttökaapeleiden kautta. Kontaktoreiden ja ohjausreleiden kaapelit on kytketty suoraan logiikkayksikköön, ja moottoriyksiköiden päävirtakaapelit on kytketty ryhmäkeskuksessa olevien ohjauskontaktoreiden kautta rakennuksen sähköverkkoon.
   • Moottoriohjauksissa käytetään erillisiä apureleitä, joita ohjataan suoraan logiikkayksiköltä.
   • Koneen oloarvotietoja kerätään mekaanisten, induktiivisten ja optisten antureiden avulla keskusyksikköön.
   • Anturit ovat toimintamalliltaan digitaalisia on/off-tyyppisiä antureita.
   • Antureiden kytkentä on toteutettu kaksijohtimisena.

   
   

2. Tutki siihen ohjausyksikköön, johon edellä perehdyit, liitettyjen antureiden kytkentää ja selvitä, miten anturit on kytketty ohjausyksikköön. Tee kytkennästä tarvittavat kytkentäkuvat ja selvitä samalla, minkä tyyppisiä antureita nämä anturit ovat.
   

   • Antureiden toimitamallit: mekaaninen , induktiivinen ja kapasitiivinen rajakytkin sekä yksi optinen rajakytkin, joka toimii lähetin/vastaanotin periaatteella.
   • Mekaaninen raja aktivoituu tuotteen koskettaessa anturin tunnistuspäätä. Induktiivinen rajakytkin reagoi puristinosassa toimivan sylinterin plus- ja miinusliikkeen äärirajoihin. Optisen anturin tekemä tuotteen tunnistus tapahtuu, kun lähettimen ja vastaanottimen välinen valonsäde katkeaa. Kapasitiivinen rajakytkin reagoi tuotteen läsnäoloon pakkauskoneen poistopäässä.
   • Kytkennät mekaanisissa ja induktiivisissa antureissa on toteutettu ns. kaksijohdinkytkentänä, eli toinen kytkentäjohdoista liitetään +24 VDC ja toinen logiikkayksikön tuloliitäntään.
   • Kapasitiiviset anturit kolmijohdinkytkennällä:
     

   
   

3. Miten toimilaitteet on liitetty ohjausjärjestelmään, jota tutkit? Miksi logiikkaohjatuissa moottorikytkennöissä käytetään erillistä ohjausrelettä?
   

   • Liitäntä on toteutettu apureleen ja ohjauskontaktorin avulla.
   • Logiikkayksikön lähtöliitäntää ei voi kuormittaa kovinkaan suurilla kuormitusvirroilla; puolijohdetoimintaisissa logiikkaohjausyksiköissä puhutaan käytännön tilanteissa alle 1 A:n ohjausvirroista.

   
   

4. Tiedetään, että tutkittavanasi olevan ohjausyksikön yksi tulonasta ei toimi. Tähän nastaan on kiinnitettynä kapasitiivinen rajakytkin. Selvitä lyhyesti läpikäytävät työvaiheet ja niiden järjestys. Mitä eri mittausapuvälineitä voit käyttää apuna vikaa selvittäessäsi? Mitä asioita mainitsemiesi mittausapuvälineiden käytössä tulee huomioida?
   

   • Kokeile ensin jollakin tunnistettavalla materiaalilla, toimiiko rajakytkin: palaako anturissa mahdollisesti oleva toiminnan merkkivalo, kun tunnistettava materiaali on anturin tunnistuspään kohdalla.
   • Testaa jännitemittarilla, onko rajakytkin ylipäätään virrallinen (käyttöjännitemittaus).
   • Seuraaa logiikkayksikön kyseisen tulonastan merkkivaloa ja koesta kytkentäjohtimien toimintakunto esimerkiksi yleismittarin "piippari"-toiminnolla.
   • Tarkista kaikki liittimet ja kytkentärimat sekä kaapeleiden mahdolliset jatkoliitoskohdat.
   • Vaihda mahdollisesti vikaantunut anturi, kaapeli tai logiikkalaitteen tuloyksikkö uuteen toimivaan yksikköön. Testaa kytkennän toiminta.
   • Mittalaitteena voidaan käyttää yleismittaria (jännite-, virta- ja "piippari"-mittaus).

   
   

5. Selvitä, onko laitteen tai prosessin ohjaukseen käytetty ohjausyksikkö liitetty johonkin tuotannon ohjaukseen käytettävään tehdasväylään tai ylemmän tason ohjauslaitteeseen. Jos tällainen ylemmän tason ohjauskytkentä on tehty, mitä yhteyskäytäntöä tiedonsiirtoyhteydellä käytetään ja miten eri yksiköt keskustelevat keskenään?
   

   • Ohjauskytkentä on tehty: profibus DP ja kytkentä parikaapeliyhteydellä toteutettuna.
   • Yksiköt käyttävät sarjamuotoista tiedonsiirtoa.

   
   

6. Mitä asioita kenttälaitteiden kaapeloinnissa on otettava huomioon?
   

   • Ympäristön olosuhteet (lämpötila, kosteus, pöly, sähkömagneettiset häiriöt ym.).
   • Kuormitusteho (virta, jännite).
   • Mahdolliset mekaaniset rasitukset (asennuspaikka, kaapeliin kohdistuvat vetorasitukset ym.)

   
   

7. Selvitä, miten tutkittavanasi olevan laitteen tai prosessin hätäpysäytyspiiri toimii ja mitä tapahtuu hätäpysäytyspainikkeen painamisen jälkeen. Miten laite saadaan uudestaan toimintatilaan?
   

   • Hätäpysäytyspiiri keskeyttää toimilaitteiden toiminnan välittömästi katkaisemalla syöttövirrat ja asettamalla mekaaniset lukitukset tarvittaviin paikkoihin (esim. nostimiin).
   • Laitteen uudelleenkäynnistys vaatii koneen ohjauspiirin uudelleen aktivoimisen (Reset-toiminto). Koneen käyttäjän on oltava ehdottoman varma siitä, että koneen tai laitteen voi turvallisesti käynnistää uudelleen.
   • Ohjauslaite pyrkii ohjaamaan käyttäjää niin, että hätäpysäytyksen aiheuttanut tekijä aivan varmasti huomataan ja eliminoidaan (esim. liian korkea lämpötila).