Praktické využití modulu Logo! – Logování stavu spotřeby vody

Poměrně příznivá cena v kombinaci s variabilitou a jednoduchostí programování umožňuje použít modul Siemens Logo! nejen pro řízení strojů a podobné trvalé zapojení, ale např. i jako dočasné měření a zaznamenávání naměřených hodnot.
Samozřejmě, že existují specializované zařízení která jsou přímo k tomuto účelu vyrobená. Nicméně cena je často poměrně vysoká a hlavně se jedná o jednoúčelové zařízení, které umí jenom zaznamenávat hodnoty a nic víc. Pokud nejsou potřeba nějaké vyloženě speciální požadavky, extrémně velká rychlost záznamu, nebo podobně, je možné s výhodou použít modul Siemens Logo! Naopak Logo! umožňuje doplnit logování dat o nějakou funkcionalitu – závislost na vstupech, čítače, časovače a podobně…

Tento článek nepřímo navazuje na článek Programování Siemens Logo! #5 – Datalogger, kde je probírána možnost použití Loga jako záznamníku hodnot na paměťovou kartu. Zde již bude ukázka reálné aplikace.

U kolegy nastala klasická situace, kdy přijde účet za vodu o něco vyšší, než by člověk chtěl – spotřebované vody je opravdu více, než v dřívějším období. Nabízí se tedy možnost logovat spotřebu a vyhodnotit, kdy je spotřeba větší = najít příčinu větší spotřeby*. Podobný princip záznamu je možné použít i při měření spotřeby elektřiny i dokonce plynu (!!). Upozorňuji však, že je zakázáno jakkoliv zasahovat do neměřené části, jakkoliv zasahovat do přístrojů, nebo dokonce tahat nějaké elektrické vedení k plynoměru!!

*Co se spotřeby vody týče, doporučuji přečíst si článek na tzb-info.cz, zejména část „Příklad nedodržení uvedených zásad“, kde byl popsán opravdu velký únik vody. Zde vodu propouštěl pojistný ventil bojleru – a jak jde vidět, vody může propustit opravdu velké množství, aniž by si toho někdo všiml.

I u vodoměrů existují přístroje, které mají impulzní výstup – např. 1 imp/litr. Protože měřený vodoměr tento výstup neměl, byl pro použit obyčejný optický snímač se světlovodem. Výhoda světlovodu je možnost umístění čidla do přesné pozice, a v případě třeba plynoměru úplné elektrické oddělení a možnost vytvoření větší vzdálenosti elektroinstalace od měřené části (světlovod může mít řádově metry). Světlovod se tak vodoměru ani nedotýká (vyhoví požadavku – do zařízení se nesmí zasahovat). Optickým snímačem je snímána poslední rafička, u které je přepočet 1 litr = 1 otáčka. Snímač tedy snímá 1 litr = 1 impulz. Signál je veden do modulu Logo!, kde je dále zpracováván…

Protože má rafička dvě strany – špice a „protiváha“, je nutné snímač seřídit tak, aby reagoval pouze na lesklou „protiváhu“. Navíc snímač nesmí „problikávat“, pokud rafička zastaví na rozhraní snímače. Docházelo by k nepřesnému měření.

V Logu! je počet impulzů načítán do čítače, jehož hodnota je jednou za 5 minut ukládána na paměťovou kartu. Vyhodnocení dat proběhne až v Excelu v počítači.

Hlavní část programu je zaznamenávání počtu impulzů z vodoměru. Do čítače B001 jsou přivedeny impulzy z I3 a signál pro reset z I1. U čítače je zatrženo „Retentivity“, takže si blok pamatuje svojí hodnotu i po výpadku napájení. Nicméně je umožněno hodnotu vynulovat. Dále je prahovým spínačem B007 měřen průtok (frekvence) za poslední minutu. Blok má nastavenou časovou základnu na 60 sekund, po které počítá počet impulzů. To je spíš jenom takový „bonus“. Tato hodnota se nikde neukládá, pouze se zobrazuje na displeji.

Kvůli použití paměťové karty mohou nastat některé „poruchy“, které je možné detekovat. Využil jsem toho a hlídám chybu zápisu na kartu, přítomnost karty a zda není karta zaplněna. Pokud je alespoň jeden z těchto signálů v logické jedničce, je displej podsvícen červeně a zobrazena hláška s konkrétní chybou (B005). Ukládání na kartu je při tom blokováno (stejně by nefungovalo).
Nastavení obrazovky s chybovou hláškou je zobrazeno na obrázku níže. Díky Markerům, které kopírují logickou hodnotu chyby je možné zobrazit přímo konkrétní chybu. Stav vodoměru i průtok je načítán i v případě chyby karty – ten je tedy taky zobrazen.

Je-li karta v pořádku a je možné provádět zápis, bíle podsvícený displej (B003) zobrazuje aktuální čas, stav počítadla a průtok. Blok B002 vytváří jednou za 5 minut impulz, který spouští záznamník L1 – ten zaznamenává data na kartu.
Samozřejmostí je mít v modulu správně nastavený datum a čas.

Data jsem pomocí čtečky z karty stáhl (toto by ještě chtělo poladit – třeba stahování dat přes webové rozhraní) a importoval do Excelu. Jedná se o běžný CSV soubor s čárkou jako oddělovačem. Stačí tedy v Excelu kliknout na Data > Načíst a transformovat data > Z textu/CSV. V podstatě není potřeba nic nastavovat. Excel rozpozná oddělovač, sloupec s datem i číslem. V prvním sloupci je datum a čas, v druhém stav počítadla (celkový spotřeba vody v litrech od zapnutí modulu). Zajímavé je samozřejmě vědět spotřebu za pětiminutový interval, přidal jsem tedy další sloupec a jednoduchý vzorec. Ten stačí přidat do jednoho řádku a automaticky se zkopíruje do celého sloupce.

S těmito daty lze samozřejmě vytvořit různé grafy, přehledy a podobně. Vyloženě záleží už na uživateli. Díky použité kontingenční tabulce lze snadno vyfiltrovat konkrétní den, týden, průtok a podobně. Stačí v záhlaví tabulky vybrat patřičný sloupec.
Nejjednodušší graf může zobrazovat nárůst množství spotřebované vody v závislosti na datu. Stačí označit první dva sloupce a vložit XY bodový graf. Osy i samotný graf je samozřejmě možné upravit na míru, podle potřeby. To už je ale záležitost Excelu…

Tento článek měl ukázat možnost i dočasného využití programovatelného modulu k zaznamenávání hodnot. Pokud se člověk pohybuje v automatizaci, většinou něco podobného „má skladem“, stejně tak i běžné čidlo, pár vodičů i zdroj. Pokud je řešení dočasné, je cena takového zařízení v podstatě nulová. Zařízení se po dokončení měření rozmontuje a použije jinde pro úplně jiný účel.