Tombol Keamanan Nirkabel untuk Keamanan PLC: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Proyek ini adalah bukti konsep saya untuk menggunakan IoT dan (akhirnya) robotika untuk menciptakan lapisan keamanan tambahan untuk fasilitas manufaktur yang berbahaya. Tombol ini dapat digunakan untuk memulai atau menghentikan beberapa proses, termasuk kontrol lampu sinyal. Sementara saya menyebut proyek ini sebagai tombol e-stop, harap perhatikan bahwa memasang kontrol e-stop yang sebenarnya membutuhkan banyak redundansi dan peraturan. Proyek ini hanya dimaksudkan untuk menambahkan lapisan keamanan tambahan.

Harap gunakan tindakan pencegahan keselamatan saat memasang kabel dan memberi daya pada sirkuit ini.

Perlengkapan

Elektronik

x2 NODE papan MCU -

x1 PLC dengan catu daya - Allen-Bradley CompactLogix PLC digunakan dalam Instruksi ini -

x1 5v Relai elektromekanis

x1 2N2222A transistor

resistor x1 1k Ohm

x1 tombol tekan biasanya tertutup (NC)

x1 biasanya terbuka (TIDAK ADA) tombol tekan

x1 konektor baterai 9v + baterai 9v

Berbagai macam kawat

Perangkat lunak

Arduino IDE

Studio 5000

Langkah 1: Pengkabelan Sirkuit Server NODE MCU

Papan MCU NODE akan digunakan sebagai server, dan merupakan perantara antara tombol dan PLC. Ketika tombol ditekan, server akan menerima sinyal, yang akan memberi energi pada relai, dan mengirim sinyal yang diperlukan ke PLC untuk menghentikan semua proses.

Pengkabelan Papan

Untuk memberi daya pada NODE MCU kami, cukup gunakan adaptor dinding micro usb.

Kursus Cepat Relay

Relai terdiri dari dua bagian; kumparan, dan jangkar. Kumparan dapat diberi energi, yang menciptakan medan magnet, yang akan menyebabkan jangkar bergerak dari posisi biasanya tertutup (NC) ke posisi biasanya terbuka (NO).

Untuk menentukan pin mana yang NO dan mana yang NC, gunakan multimeter dan atur untuk mengukur resistansi (rentang 2k Ohm). Sentuh ujung merah ke pin tengah, lalu ukur masing-masing pin yang berlawanan. Pin NC akan terhubung secara elektrik, jadi Anda akan melihat pembacaan resistansi kecil. Pin NO tidak akan terhubung secara elektrik, sehingga pembacaan harus melebihi jangkauan.

Setelah pin NO dan NC terpasang, solder atau pasang dua kabel ke koil (kabel hitam pada gambar di atas), satu kabel ke pin kontak tengah, dan satu ke pin NC (kabel hijau).

Papan ke Relay Wiring

Kita sekarang perlu menghubungkan relai kita ke papan. Kita perlu mensuplai 5v ke koil relai untuk menghubungkan angker. Karena papan MCU NODE hanya menghasilkan 3.3v, kita perlu menggunakan transistor untuk memperkuat sinyal. Lihat diagram pengkabelan untuk koneksi sirkuit. Harap dicatat bahwa jika pin yang berbeda digunakan untuk sinyal, itu perlu diubah dalam kode.

Relay ke Kabel PLC

Hubungkan pin pusat ke sumber 24v, dan pin NO ke terminal input 1 pada PLC.

Langkah 2: NODE Pengkabelan Klien MCU

Papan MCU NODE ini akan diprogram sebagai klien, dan akan mengirimkan status tombol ke server. Hubungkan baterai 9v ke pin Vin dan GND pada NODE MCU. Solder/pasang kabel dari pin mana saja yang berlabel 3v3 (pin 3.3v), dan kabel lain ke pin D8 (GPIO 15). Solder atau pasang ujung lain kabel ini ke kedua sisi tombol darurat yang biasanya tertutup.

Langkah 3: Pengkabelan PLC

Colokkan kabel hijau Anda dari kaki relai NC ke terminal input 0 PLC Anda. Pastikan Anda memiliki koneksi ke ground melalui port umum (COM) yang terkait dengan input Anda. Sebagian besar PLC memiliki port COM terpisah, jadi pastikan Anda terhubung ke port yang benar.

Lakukan hal yang sama dengan tombol push yang biasanya terbuka untuk bertindak sebagai tombol start kami untuk PLC kami. Pasang tombol ini ke terminal 1.

Colokkan sejumlah perangkat keluaran yang dapat menangani 24v ke terminal keluaran. Untuk contoh ini, kami menggunakan lampu pilot tunggal di terminal keluaran 0. Pastikan untuk menambahkan koneksi ke ground di COM.

Langkah 4: Pemrograman NODE MCU Server dan Klien

Jika ini adalah pertama kalinya Anda menggunakan papan NODE MCU, gunakan panduan pengaturan ini:

Setelah Anda menyiapkan, unduh file server dan klien. Perubahan yang diperlukan tercantum di bawah ini, serta di file.ino.

1. Ubah SSID menjadi nama jaringan Anda untuk server dan klien

2. Ubah kata sandi menjadi kata sandi jaringan untuk server dan klien. Jika ini adalah jaringan terbuka, biarkan sebagai "".

3. Untuk server, sertakan IP, gateway, dan subnet mask.

4. Untuk klien, sertakan alamat IP yang digunakan untuk server.

5. Jika kedua papan disambungkan seperti yang ditunjukkan pada langkah sebelumnya, cukup unggah file ke papan masing-masing. Jika pin yang berbeda digunakan, ubah variabel masing-masing, lalu unggah.

Langkah 5: Program PLC

Kursus Singkat PLC

PLC menggunakan bahasa I/O yang cukup sederhana yang dikenal sebagai logika tangga. Kode dibaca dari atas ke bawah, dan dari kiri ke kanan. Selama setiap siklus program, data input benar/salah diperbarui, dan informasi tersebut digunakan untuk mengontrol output. Input dan output dalam program logika tangga dihubungkan ke terminal diskrit pada PLC, yang disambungkan ke perangkat lapangan.

Simbol yang digunakan adalah sebagai berikut:

--| |-- Periksa apakah tertutup (XIC). Ini adalah kontak input, dan akan benar jika ada sinyal TINGGI di terminal input yang sesuai.

--|/|-- Periksa apakah terbuka (XIO). Ini adalah kontak input, dan akan benar jika ada sinyal RENDAH pada terminal input yang sesuai.

--()-- Keluaran. Ini adalah kontak keluaran, dan akan menjadi TINGGI sementara semua kontak masukan pada anak tangga adalah TRUE.

Penjelasan Kode

Pada anak tangga pertama, kontak XIC pertama adalah perintah berhenti darurat kami. Kami menggunakan XIC bersama dengan tombol E-stop yang biasanya tertutup. Karena tombol NC memberikan sinyal TINGGI, XIC akan mengembalikan TRUE, memungkinkan sisa anak tangga diberi energi. Menekan tombol E-stop akan memutus sinyal TINGGI, dan memaksa anak tangga untuk menghilangkan energi, sehingga menghentikan mesin berbahaya yang mungkin sedang berjalan.

Bagian rangkaian selanjutnya adalah anak tangga paralel yang membentuk rangkaian seal-in dengan kumparan keluaran. Anak tangga paralel bertindak seperti gerbang OR - jika salah satunya benar, anak tangga itu bisa benar. Kontak atas terhubung ke tombol mulai kami, dan kontak bawah adalah status kontak keluaran kami. Setelah tombol start ditekan, output akan menyala, yang akan membuat kontak bagian bawah menjadi BENAR. Sehingga pengguna dapat melepaskan tombol start dan output akan tetap berenergi sampai tombol E-stop ditekan.

Untuk memprogram PLC

Pastikan Anda telah mengunduh dan menginstal Studio 5000. Nyalakan PLC dan sambungkan ke komputer Anda menggunakan koneksi USB. Buka kode terlampir. Pilih Komunikasi < Siapa yang Aktif. PLC Anda harus terdaftar di bawah port serial USB. Pastikan PLC Anda diatur ke 'prog' untuk mengunduh. Pilih PLC Anda dan unduh kodenya. Setelah siap, atur PLC ke 'run' untuk menjalankan program Anda.

Langkah 6: Jalankan

Pasang baterai 9v ke papan klien Anda. Colokkan papan server dan PLC Anda. Jalankan program PLC, lalu tekan tombol darurat. Anda akan melihat lampu pilot (atau perangkat keluaran apa pun yang digunakan) dinonaktifkan.

Runner Up dalam Tantangan IoT