Tematy

WAGO ACR w praktyce

6/2/2022

Redundancja, czyli zwiększona niezawodność działania układów sterowania i monitoringu

W poprzedniej części artykułu przedstawiliśmy rozwiązanie redundancji WAGO. Opisaliśmy powody, dla których powstał ACR oraz przedstawiliśmy sposób wykorzystania standardowych komponentów WAGO-I/O-SYSTEM do budowania redundantnych systemów sterowania. W tej części szerzej omówimy proces uruchomienia i podamy przykłady praktycznych zastosowań ACR.

Układ redundancji WAGO (ACR) – jak wygląda uruchomienie

Uruchomienie masterów przebiega w czterech krokach.

Przy założeniu, że mamy już zainstalowany CODESYS, czyli oprogramowanie narzędziowe do sterowników WAGO. Po rejestracji pobraliśmy ze strony WAGO pakiet application-based-controller-redundancy. W pierwszym kroku uruchamiamy e!COCPIT i instalujemy bibliotekę WagoAppRedundancyMaster. Następnie otwieramy w CODESYS udostępniony w pakiecie program. Dodajemy licencję DRM. Klucz licencyjny odblokowuje bibliotekę WagoAppRedundancyMaster. (Ta biblioteka jest pozycją cennikową. Bez licencji nasz układ będzie w pełni funkcjonalny przez 30 dni, co pozwala swobodnie ocenić i przetestować dostępne w ACR mechanizmy). W ostatnim kroku w środowisku CODESYS rozwijamy naszą własną aplikację, która jest następnie wgrywana do masterów.

Framework z pakietu kopiujemy na kartę microSD i umieszczamy kartę w sterowniku. Następnie uruchamiamy sterownik i kopiujemy zawartość karty na sterownik PFC100. Ustawiamy DIP switchem adres sterownika. Wywołujemy stronę www konfiguracyjną Smart-Couplera. Poniżej przykład strony konfiguracyjnej.

Za pomocą strony wskazujemy adresy IP sterowników master i od tego momentu Smart-Coupler automatycznie nawiązuje komunikację z masterami.Konfiguracyjna Strona www Smart-Couplera pozwalana nam także na podejrzenie stanów wejść/wyjść na poszczególnych kartach I/O sterownika. Te karty są automatycznie przez Smart-Coupler wykrywane. Poniżej przykład strony od wzorującej bieżące stany wejść cyfrowych na karcie 16DI.

Dla porządku warto dodać, że także sterowniki master udostępniają użytkownikom własne, diagnostyczne strony www.Jest to spore ułatwienie w trakcie uruchamiania i później, także w trakcie eksploatacji układu. Na jednym ekranie – jednej stronie www – mamy czytelny przegląd statusów/trybów pracy masterów, jak i informację o statusach komunikacji ze Smart-Couplerami. Bardzo szybko, bez dodatkowych narzędzi możemy zorientować się jak pracuje cały rozproszony układ.

Układ redundancji WAGO (ACR) przykłady realizacji, referencje

Istnieje obszerny katalog wdrożeń których sercem jest układ ACR. Niestety z uwagi na poufność projektów nie o wszystkich da się opowiedzieć tak szczegółowo, jak byśmy chcieli.
Możemy jednak przedstawić kilka ogólnych przykładów.

Zacznijmy od opisanej szerzej w materiałach WAGO referencji. Jest to jeden z pierwszych - w pełni elektryczny statków na świecie. Projekt uniwersytetu w Narviku - katamaran długości blisko 14 m i prawie 8m szerokości. Na nim elektryczne układy napędowe, pakiety akumulatorów, sterowanie i monitoring oraz zaawansowany system Energy Management. Jednym z wyzwań dla projektantów i budowniczych w tej realizacji było wypełnienie wymagań klasyfikatora DNV-GL – zapewnienie odporności systemów na SPOF (Single Point of Failure). W zakresie automatyki z pomocą przyszło rozwiązanie dostępne „z półki” - czyli właśnie ACR. Ułatwił on spełnienie wymagań i ukończenie projektu z sukcesem. Jako ciekawostkę warto dodać, że z uwagi na zwarta kubaturę jednostki zastosowano topologię układu SINGLE-LAN.

Są też instalacje w których ACR odpowiada za bardzo odpowiedzialny obszar - sterowanie hydrauliką siłową. Na ilustracji widzimy przykład. Jest to układ stabilizatorów. Są to dynamicznie sterowane płetwy boczne statku. W czasie rejsu po wzburzonym morzu układ niweluje przechyły i poprawiają komfort i bezpieczeństwo pasażerów na promach.

Idąc dalej i przeglądając katalog realizacji, nie można pominąć układów związanych z zabezpieczeniami p.poż. W tych aplikacjach konkretnie sterowanie elementami wykonawczymi – zaworami.

Kolejnym przykładem niech będą realizowane układy monitoringu, układy alarmowania oraz zintegrowane systemy automatyki na statkach. Są to instalacje, od których wymaga się zwiększonej dostępności.

Następny przykład, o którym warto jest wspomnieć, są systemy napędowe. Na statkach z silnikami Dual Fual występują układy zasilania paliwem LNG i w nich właśnie sprawdza się ACR. W układzie automatyki, przy zasilaniu LNG, mamy do czynienia z sygnałami pochodzącymi ze strefy Ex. Być może Państwo pamiętacie - w systemie WAGO-I/O-750 dostępne są niebieskie, certyfikowane karty wejść/wyjść. Są to karty, które mają zabudowane w sobie bariery Ex. Właśnie te niebieskie moduły I/O we wspomnianej realizacji uzupełniły ACR i stanowiły użytkową wartość dodaną. Z jakiego powodu – raz, że zajęły mało miejsca, dwa - są konkurencyjne cenowo, trzy - wymagają dużo mniej pracy związanej z okablowaniem i uruchomieniem.

Powyższe przykłady związane były głównie z morzem, ale ACR - to także realizacje związane z infrastrukturą, budownictwem i przemysłem.

W segmencie lądowym wśród zrealizowanych układów warto wskazać te związane z gospodarka wodną i ściekową. Mamy tu do czynienia z ważnymi układami pompowymi.

W przypadku infrastruktury - z wrażliwymi projektami – m.in. z tunelami.

Autor: Mariusz Pacan
Menedżer ds. rozwoju sprzedaży automatyki przemysłowej
w WAGO ELWAG Sp. z o.o.