Hydrofornia, czyli zestaw pomp z płynną regulacją obrotów do utrzymywania stałego ciśnienia wody w rurociągu. Przed pompami wielki zbiornik z wodą, za pompami ogromna (jak mały dom) myjka szklanych butelek – przemysł spożywczy.

Na myjce co chwila pojawia się błąd o niskim ciśnieniu wody i cała maszyneria staje. Telefon, wezwanie, siorbnięcie, lecimy. Najpierw na myjkę, trzeba sprawdzić wiarygodność zgłoszenia, bo bywa tak, że zanim pojawimy się na miejscu to anomalia znika i nigdy więcej się nie pojawia, puff!

Chwilę badam sytuację i faktycznie pojawia się zgłoszony błąd. Hmm niskie ciśnienie… albo czujnik ciśnienia przed myjką, albo czujnik ciśnienia za pompami hydroforowymi, albo czujnik ciśnienia przed pompami hydroforowymi, albo presostat prze.. albo pompa, albo falownik pompy. Przyczyn może być wiele. Najbardziej prawdopodobne miejsce wystąpienia awarii wydawało mi się bezpośrednio przy układzie pomp hydroforowych. Zatem w następnej kolejności udaje się na wewnętrzną stację uzdatniania wody. Jeszcze w tej szafie nie grzebałem więc obeznania jako tako tutaj nie mam.

Pierwsze co robię to zerkam na panel operatorski, który wita mnie dwoma komunikatami:

Awaria falownika U1 – ostrzeżenie

Awaria pompy M3

Jest poszlaka więc powinno być prosto. Otwieram szafę elektryczną celem diagnostyki falownika i jest. Bijąca żółtym blaskiem dioda na falowniku Danfoss i nad napisem HAND ON co daje jasny komunikat, że falownik jest w trybie sterowania ręcznego. Sprawa staje się powoli jasna, gdy na wyjściu pomp spada ciśnienie to powinna dołączyć się druga pompa i pomagać tej pierwszej w utrzymaniu stałego ciśnienia wody zwiększając swoje obroty. Gdy jedna pompa była odstawiona, czyli w trybie ręcznym sama się nie załączy, to druga pompa najzwyczajniej nie dawała rady utrzymać zadanego ciśnienia.

Zanim jednak spróbuję przełączyć ten przemiennik częstotliwości w tryb auto wypadałoby się dowiedzieć i zorientować, czy pompa którą steruje ten falownik jest w porządku. Może ktoś odstawił sterowanie auto celowo – w taki przypadku wypadało by jasno poinformować o tym każdego, kto otworzy szafę. Jakiś lock out lub zwykły napis na taśmie izolacyjnej. A tutaj nic. Może falownik sam przeszedł w tryb HAND, nie wiem. Wypytałem też pobliskiego mistrza i operatorów czy ktoś coś wie o jakiś pracach, awariach tej pompy, cokolwiek? Nic nie wiemy? Nic nie wiemy…

W takich sytuacjach gdy „nic się nie wie” należy zachować szczególną ostrożność. Nie możemy postępować zbyt szybko i pochopnie gdyż można zrobić kuku nie tylko sobie ale i dla sprzętu. Badam więc obwód zasilający od falownika do pompy w celu sprawdzenia czy wszystkie połączenia są na swoim miejscu. Jest OK czyli ludziom nic nie powinno się stać. Teraz sprzęt. Oględziny pompy z zewnątrz – wygląda dobrze, wącham silnik – nie śmierdzi, technologia – zawory otwarte. Cóż wszystko wygląda dobrze – można zatem wcisnąć przycisk AUTO ON.

Klik! Falownik przechodzi w tryb AUTO ON co sygnalizuje mi jego żółta kontrolka nad tym napisem. Czekam na reakcję zachowania się układu, czyli spadek ciśnienia – wtedy powinna dołączyć się druga pompa. Pierwsza cały czas pracuje. Punkt pracy zestawu hydroforowego ustawiony był na 4 bary, czyli układ regulacji powinien tak regulować obrotami silników pomp aby utrzymać stałe ciśnienie na wyjściu hydroforni. Nagle ciśnienie spada z 4 bar na 2 bary! Taki duży skok ciśnienia może oznaczać albo duży pobór wody, albo pęknięty rurociąg, albo… no właśnie – o tym zaraz. Jedna pompa pracuje na maksymalnych obrotach (50Hz). Ciśnienie jest nadal niskie <2bar, mija kilka sekund i dołącza się druga pompa. Dopiero teraz ciśnienie wody na wyjściu pomp się stabilizuje. W takiej sytuacji najprawdopodobniejszą przyczyną jest uszkodzony co najmniej jeden zawór zwrotny. W sytuacji gdy pracuje jedna pompa to część wody „nielegalnie” przepływa z powrotem przez zawór zwrotny i przez pompę drugą na wejście pierwszej. Wtedy woda jest mielona między pompami. Diagnoza do obserwacji, czekam i obserwuję.

Między akapitami polecamy zainteresować się kursami wideo:

W między czasie przeglądam ekrany panelu dotykowego siemens, zamykam okno alarmów (bo alarm: Awaria pompy M3 nadal widnieje, zaraz to sprawdzę) wciskam funkcjonalny klawisz F1… i… masakra!

No niby ten układ sterowania jest banalny, więc nie ma co spodziewać się wodotrysków na ekranach panelu HMI. Ale na litość Matki Boskiej Elektrycznej jakiś tytuł ekranu mógłby być, albo opisy klawiszy funkcjonalnych (F1…F4). Przecież gołym okiem widać, że miejsca na takie obowiązkowe elementy w zupełności wystarczy! Wciskam klawisz F2:

Face Palm! Jeb!

Ok jest jakiś tytuł, mamy parametry co powinno oznaczać, że możemy zmieniać jakieś nastawy. Ale czy z panelu HMI można zmienić parametry rurociągu? Gdzie jest logika w tym nazewnictwie? Zmienić parametry można tylko dla konfigurowalnych wartości. Rurociąg jest wspawany, zakotwiczony w twardym betonie i za cholerę nie zmienimy jego parametrów. Może się czepiam, może nie mam racji (wymądrzam się a sam nie jestem polonistą, ale…). W niejednej hydroforni już grzebnąłem więc po pierwszym rzucie oka już wiem, że chodzi o zakres przetwornika ciśnienia który najczęściej występuje właśnie od 0 do 16 bar w takich układach. Miejsca na ekranie wystarczyło by na opis tego czujnika łącznie z numerem katalogowym, parametrami i telefonem do producenta a tutaj programista napisał jedynie „Rurociąg” – i domyślaj się o co mu chodzi. Zamiast tego mogło by być po prostu „Zakres czujnika ciśnienia na wyjściu”. Zobaczcie też na tym ekranie czerwone ostrzeżenie. Nie zmieniamy zakresu ciśnienia rurociągu tylko zakres w jakim mierzy przetwornik pomiarowy. W tym przypadku jest to zakres przetwornika (czujnika) ciśnienia. Ehh. Boję się wcisnąć F3:

Double Face Palm! Jeb, Jeb!

Spokojnie! Ja również jestem za tym, aby budować interfejs użytkownika estetycznie i jak to możliwe, w prosty intuicyjny sposób. Ale na tym ekranie prostota to już przesada :). Możemy domyślić się, że chodzi o jakąś pompę cyrkulacyjną, może z jakimś dozowaniem środka chemicznego, kto wie? Kolor czerwony oznaczałby, że ta pompa jest w stanie awaryjnym, co akurat jest zgodne z funkcją tego koloru w automatyce. Brakuje mi tutaj opisu ekranu plus ewentualnie opisu urządzeń. Wypadało by również dodać tryb sterowania pompy Auto / Wyłączona / Manual. Te wymienione elementy to minimum. Wizualizację można jeszcze rozbudować o dodatkowe parametry odczytane z falownika np. częstotliwość czy pobór prądu (dotyczy pomp hydroforowych). Klikam w czerwoną pompę i wyskakuje mi kolejny ekran.

Tutaj nie jest już tak źle. Dwa liczniki czasu pracy pompy (jeden pewnie globalny, drugi z możliwością kasowania), Tryb pracy (nawet widać jaki jest wybrany – brawo), no i Start / Stop (tutaj brakuje jakiegoś oznaczenia – który tryb jest aktualnie wybrany. Później okazało się, że przycisk start był aktywny w programie PLC a na panelu tego nie było widać. Na panelach HMI musi być informacja zwrotna o uruchomionej funkcji. Efekt tego błędu jest taki, że po dotknięciu przycisku Manual pompa M3 od razu startuje, bez wcześniejszego wciśnięcia START).

Dobra! Skoro już tu jestem to sprawdzę z czym związana jest awaria pompki M3 – bo jak jest czerwona ikona pompy na panelu to musi być w stanie awaryjnym, tym bardziej że był alarm tekstowy, prawda? Na panelu jedyna poszlaka to napis M3. Rozglądam się po pomieszczeniu i widzę takich małych pompek było chyba z siedem (całe pomieszczenie to stacja uzdatniania wody). Szukam małych, ponieważ pompki w zamkniętym obiegu zazwyczaj są małe. Na żadnej nie było żadnego oznaczenia związanego z M3 ani nawet z samą 3-jką. Cóż, na pewno będzie w dokumentacji technicznej – schemacie elektrycznym. W szafie elektrycznej są dwie cieniutkie książeczki jedna to instrukcja obsługi a druga to schemat elektryczny.

Generalnie cała dokumentacja nie wyglądała źle (mówię o schemacie). Narysowane zgodnie ze sztuką. Jedyne czego mi brakowało w takim prostym układzie to zawarcie w oznaczeniach urządzeń numeru strony, na którym narysowane jest dane urządzenie. Na przykład zamiast wyłącznika -Q1 mogło by być -4Q1 (co znaczy wyłącznik Q1 jest na czwartej stronie). Ale na upartego w tak prostym układzie nie trudno i bez tego szybko się ogarnąć. W tej dokumentacji brakowało jeszcze jednej dość istotnej rzeczy. No właśnie. Brakowało pompki M3 🙂

Nie ma tego złego. Projektant może zapomniał – zdarza się najlepszym albo pompka M3 to po prostu dostawka na obiekcie podczas uruchamiania, nawet na życzenie klienta. Zaraz zobaczymy w instrukcji obsługi może jest jakiś ślad. A skądże! Nawet opisu ekranów nie ma, jedynie krótki defaultowy opis działania tej pompowni wody – częsty standard w branży WOD-KAN.

Trudno, jest jeszcze kilka opcji – nie poddajemy się… :). Może dojdziemy „po kabelkach”. Skupiam się na urządzeniach w szafie elektrycznej:

Jedyne co może sterować pompami w tej szafie to dwa falowniki (ale zajęte przez pompy hydroforowe więc wykluczam), stycznik KM1, któryś przekaźnik (o ile ta pompka jest na prawdę mała) lub w ekstremalnych przypadkach nawet wyjście sterownika PLC. Nie ma nic, co można jakoś bezpośrednio powiązać z pompką M3. Ehh, została ostateczność. Pora wyjąć laptop:

Dobrze, że byłem w posiadaniu jakiejkolwiek wersji projektu TIA PORTAL z tego obiektu. Mimo, że ta wersja nie była aktualna to wystarczyło podłączyć się do sterownika PLC i ściągnąć program ze sterownika. W Siemensach S7-1200 program PLC zapisuje się razem z komentarzami i nazwami zmiennych (tagów). Wcześniej użyłem funkcji flash aby upewnić się że pracuje na odpowiednim sterowniku, bo łącznie było ich w sieci kilka. Krótki film działania funkcji flash możecie zobaczyć TUTAJ.

Szukam bloku OB1 – klikam dwa razy i… :

M3_NEW – jak „NEW” to znaczy, że ta pompa to pewnie dostawka. Kto wie, być może sterowanie tej pompki było „doklejone” do układu parę godzin przed wyjazdem ekipy montującej z obiektu. Tego się już nie dowiem ale ze to, zaraz będę wiedział dlaczego pompa M3 jest w awarii. Otwieram blok funkcyjny M3_NEW:

Pierwsza analiza i wszystko jasne. Jeżeli po wysterowaniu pompy (wyjście Q0.0) przez 5 sekund nie będzie potwierdzenia pracy (wejście I0.3 – pewnie z dodatkowego styku stycznika) to bit opisany jako M3_Data.M3Error zmieni stan na 1. Panel HMI odczytuje wtedy ten bit i jeśli jest 1 to wyświetla komunikat o awarii pompy M3. Proste!

Skoro błąd się pojawia to program musi próbować wysterować pompkę (Q0.0). Z tej myśli urodziły mi się trzy najprawdopodobniejsze przyczyny.

Stycznik (lub przekaźnik) jest uszkodzony i nie uruchamia się, więc nie ma potwierdzenia pracy na wejściu I0.3 w sterowniku PLC. Obwód od wyjścia Q0.0 do cewki stycznika ma gdzieś defekt. Obwód od styku dodatkowego stycznika (potwierdzenie pracy) do wejścia I0.3 ma gdzieś defekt. Oczywiście można wymyślać dalej, błędy w programie, uszkodzone wejście / wyjście sterownika itd. ale te pierwsze trzy to takie, od których powinienem zacząć.

Nadal nie wiem jakie urządzenie jest załączane przez wyjście Q0.0 ale teraz wiem przynajmniej od czego zacząć szukać „po kabelkach”. Sprawdzam od sterownika:

Do wejścia I0.3 (potwierdzenie pracy pompki M3) podłączony jest przewód oznaczony potencjałem 101 – chwała za oznaczniki, może nie trzeba będzie rozpruwać przewodów w korytkach. Stycznik w szafie jest tylko jeden więc następnego połączenia szukam od razu na nim:

No i znajduję kolejny przewód o oznaczeniu 101, który podłączony jest do styku 13,14 stycznika KM1. Biorę szczypce, lekko pociągam i przewód swobodnie opuszcza za słabo dokręcony zacisk na styczniku:

Takie sytuacje czasami się zdarzają, gdy monterzy w firmach integrujących automatykę są nowicjuszami. Przychodzi młody, niewiele wie, przestraszony jeszcze biedny że niewiele wie. Starszy kolega, dajmy projektant, rzuca mu na stół schemat elektryczny pozostawiając za sobą suche „montuj młody, montuj. Terminy gonią!”. No ale nie wszędzie tak jest – tutaj musiało coś być ale można jedynie gdybać. Każdy „Świeżak” szybko zapamiętuje, że należy odpowiednio odizolować przewód, dobrze zacisnąć tulejkę no i mocno dokręcić zacisk na urządzeniu ale dopiero gdy dostanie soczysty opierdziel o starszego kolegi, mentora czy kierownika.

Wracając do naszej pompki M3. Dokręciłem wszystkie przewody, nie tylko stycznika bo na wszystkich urządzeniach wkrętak robił jeszcze pełny obrót na zaciskach – o zgrozo! Analizuję obwody dalej. Zabezpieczenie pompki to wyłącznik termiczny obok stycznika Q4. Natomiast od stycznika doszedłem do pompki oznaczonej jedynie na przewodzie jako:

Podsumowanie

Na panelu dotykowym HMI mam pompę M3,

Zabezpieczenie pompki to Q4,

Pompkę załącza stycznik KM1,

Pompka nie ma żadnego oznaczenia jedynie WP4 na przewodzie.

Gdzie tutaj jakaś analogia? Podejrzewam, że sterowanie tej pompki to była dostawka podczas instalacji całej szafy i osoby instalujące zrobili to na odczepnego. Wybierając oznaczenia urządzeń zapewne sugerowali się pierwszymi wolnymi. Jak mogło to wyglądać lepiej? Można było skoczyć w numeracji chociaż trochę wyżej albo dodać dodatkową literę i zachować analogię co by znacznie ułatwiło serwisującym analizę, na przykład:

Na panelu pompa M3,

Zabezpieczenie QM3

Stycznik KM3

Na przewodzie WPM3

I już byłby jakiś porządek.

Kasuje błąd w programie PLC i czekam. Za chwilę stycznik robi „KLAP” i pompka M3 rusza. Pracuje ponad 5 sekund, brak alarmu na panelu – powinno być dobrze.

A co z pompami hydroforowymi? Po załączeniu drugiej pompy w tryb auto, problem nie występował już tak często ale jednak. Stawiam na zawory zwrotne – do wymiany.

Przyczyn takiego, jakby to ująć „niechlujstwa” może być wiele. Być może ekipa montująca dokładała dodatkowe elementy na życzenie klienta lub przez swoje niedopatrzenie ale dopiero ostatniego dnia montażu i kilka godzin przed wyjazdem. Być może ekipie montującej brakowało doświadczenia aby całość wykonać zgodnie ze sztuką. Być może ktoś miał już kompletnie wszystkiego dość i chciał jak najszybciej wracać do domu, bo nie wiem, żona mu rodzi. Być może komuś za mało płacą, tutaj cytat mojego kolegi:

„Ja mogę to zrobić, ja umiem to zrobić, ja nawet chce to zrobić ale nie mogę! Stawka godzinowa mi nie pozwala!”

Nie mniej jednak na szafie wisi tabliczka z nazwą producenta całej instalacji (nie pytajcie o producenta bo i tak nie powiem, nie o to w tym chodzi) i to przez pryzmat całej instalacji taki producent jest oceniany.

Być może pracodawca ekipy montującej nie zasługiwał na ich starania. Jednak jako automatycy jakiś poziom musimy trzymać. To jakim Ty jesteś inżynierem można poznać jedynie po ukończonej przez Ciebie pracy i podejścia do tematu.

Zobacz zestaw 6 kursów wideo, w tym o wizualizacji paneli HMI: