Tunely. Bežná súčasť nášho života. Skúšali ste sa ale niekedy zamyslieť nad tým, čo všetko je potrebné na to, aby tunel mohol fungovať? V mojom semestrálnom projekte som sa venoval práci s laboratórnym modelom tunelu poskytnutým spoločnosťou emst s.r.o., vďaka ktorému som mal možnosť zoznámiť sa so základnými súčasťami tunelu, oprášiť si znalosti programovania PLC a zistiť, aké pravidlá a logika za riadením tunela stoja.
Ako vyzeral náš model?
Model vieme v princípe rozdeliť na dve hlavné časti - dopravnú signalizáciu a ventiláciu. Oba tieto systémy je potrebné nezávisle riadiť pre zabezpečenie plynulej cestnej premávky a bezpečnosti v tuneli.
Ventilácia pozostáva zo šiestich osobitných trubíc ventilátorov, ktoré sú schopné fungovať v oboch smeroch. Každý z ventilátorov je ovládaný binárnym signálom (vypnutý/zapnutý). Úlohou ventilácie je predísť akumulácii toxických súčastí výfukových plynov v tuneli, nakoľko takáto akumulácia by mohla predstavovať pre účastníkov cestnej premávky zdravotné riziko. Ventilácia musí taktiež reagovať na aktuálnu úroveň viditeľnosti a stupeň ventilácie sa musí nepriamo úmerne zvyšovať s jej poklesom.
Dopravná signalizácia na druhej strane predstavuje zložitejší systém, čo sa komponentov týka. Dopravná signalizácia je tvorená systémom šestnástich semaforov, šestnástich značiek obmedzujúcich maximálnu rýchlosť, ďalej obsahuje štyri značky signalizujúce nebezpečenstvo v tuneli, dve rampy a taktiež núdzové osvetlenie. Všetky spomenuté prvky sú taktiež ovládané binárnym spínaním signálov.
Okrem vyššie spomenutých prvkov model tunelu obsahuje aj vstupy v podobe spínačov na zadnej strane modelu. Pomocou týchto vstupov vieme simulovať napríklad poruchy jednotlivých ventilátorov alebo požiare v rôznych sekciách tunela. Model tiež obsahuje analógový luxmeter, rôzne stupne osvetlenia a taktiež senzory detekujúce prítomnosť vozidiel v tuneli.
Vyššie spomenuté prvky boli pripojené na vstupno-výstupný modul SIMATIC ET200SP od spoločnosti Siemens, ktorý prostredníctvom Profinet-u prenášal dáta do hlavnej riadiacej jednotky, ktorou bolo PLC rady S7-1200 od spoločnosti Siemens.
Programovanie
Programovanie riadiacich algoritmov tunela prebiehalo v prostredí programu TIA Portal, pričom riadiace algoritmy boli rozdelené na časť ventilácie a dopravnej signalizácie. Pri programovaní sme sa museli popasovať s niekoľkými výzvami. Patril tu napríklad návrh riadiaceho algoritmu ventilácie, pri ktorom bolo potrebné spúšťať ventilátory vždy v poradí od ventilátora s najmenším množstvom odpracovaných hodín, ďalej programovanie oneskorení pri zapínaní a vypínaní ventilátorov a taktiež implementácia riadenia v dvoch rozdielnych stavoch - v normálnom stave a stave požiaru. V oboch stavoch musel náš model reagovať odlišne. Pri programovaní riadenia dopravy zase výzvu predstavovala identifikácia správnych signálov na zopínanie jednotlivých akčných členov. Ako som už spomínal, dopravnú signalizáciu ovládalo viac než 140 binárnych signálov, z ktorých každý mal osobitnú adresu v rámci PLC a vstupno-výstupného modulu. Aj napriek všetkým výzvam sme ale nakoniec naprogramovali systém, ktorý efektívne riadi dopravu a ventiláciu v tuneli na základe aktuálnych podmienok a požiadaviek operátora. K modelu tunela bolo na záver projektu vytvorené aj simulované HMI rozhranie, vďaka ktorému je operátor schopný pozorovať jednotlivé zmeny a časovače na jednom paneli, bez nutnosti jeho prítomnosti v tuneli.
Na záver, ak ste zvedaví ako model nášho tunelu funguje, neváhajte si pozrieť nasledovné video, kde je prakticky demonštrovaná nami naprogramovaná funkcionalita.