PLC-järjestelmän implementointi GreenLine-testauslinjalle

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena oli suunnitella, toteuttaa ja todentaa sopiva ohjausjärjestelmä taajuusmuuttajille tarkoitetulle testauslinjalle. Työ tehtiin ABB Oy:n tiloissa Helsingin Pitäjänmäen tehtaalla. Opinnäytetyön käytännön toteutus suoritettiin Quality and Reliability -laboratorion sekä GreenLine-testauslinjan tiloissa.

Työn aikana tutustuttiin taajuusmuuttajien, kenttäväylien ja ohjelmoitavien logiikkojen rakenteisiin sekä manuaaliohjeisiin huomioiden niihin liittyvät standardit ja direktiivit. PLC-ohjelman suunnittelu suoritettiin ABB:n Automation Builder -ohjelmalla. Ohjelman toimivuutta testattiin kahdessa eri testausvaiheessa. Ensimmäiseksi ohjelma testattiin kahdella erillisellä pienitehoisella taajuusmuuttajalla, jonka jälkeen ohjausjärjestelmän turvallisuuden testaamista ja virheenkorjauksen helpottamista varten rakennettiin testauslinjaa vastaavaa testauslaitteisto. Testauslaitteistossa konfiguroitiin kenttäväylän ja ohjausjärjestelmän moduulit. Testauslaitteiston taajuusmuuttajien parametrit asetettiin Drive Composer Pro -ohjelmalla. Tämän lisäksi järjestelmän ohjaamista sekä tila-tietojen lukemista varten laadittiin graafinen käyttöliittymä.

Opinnäytetyössä luotiin PLC-ohjelma taajuusmuuttajien kuormittamiseen sekä testauslinjaa vastaavat turvallisuusfunktiot saatiin turvallisesti ja onnistuneesti toteutettu testauslaitteistolla. Opinnäytetyön jatkokehityksen kannalta PLC-ohjelma saatiin valmiiksi testattavaksi testauslinjalla.

The main objective of this Bachelor’s thesis was to design and implement a suitable PLC-system for testing frequency converters at a frequency converter testing line. This thesis was carried out for ABB Oy in the Pitäjänmäki factory. The main purpose of the testing line is to expose the IGBT components of the drives to high stresses in order to evaluate the drives useful lifetime. Manual instructions and standards for ACS880 frequency converters, PLC-systems and fieldbuses were introduced at the beginning of this study.

The PLC-program was created using ABB’s Automation Builder. The drives’ parametrization was coordinated using ABB’s Drive Composer Pro. The testing of the PLC-program was performed in two phases to facilitate debugging and safety testing.

The first testing phase of the PLC-program was performed with two separate low power drives. In the second testing phase, the program was tested in a test rack that was built with features corresponding to the real testing line. A graphical user interface was also created with the Visualization tool in Automation Builder to facilitate the control of the drives and their motors as well as reading status information, both from the testing line as well as from the drives.

As a result, a useful PLC-program was created for power cycling drives. One of the main benefits of the testing line is reduced energy consumption as well as reduction in NOx emissions and CO2 footprint compare to conventional system level power cycling. The created PLC-program’s power cycling functionalities were successfully tested using test rack. Furthermore, the safety functionalities of the PLC-program, which corresponds to the safety functions required at the testing line, were also successfully tested. The test system can be further developed by automating the control of all switches in the test line. In that case, both drives can have the same overall loading cycles.