Szkolenie programowania PLC dla branży wod-kan różni się od zwykłego kursu sterowników jednym: przy każdym ćwiczeniu pada pytanie, co stanie się z pompą, rurociągiem i siecią. W październiku 2026 przeprowadziliśmy takie szkolenie dla przedsiębiorstwa wodociągowo-kanalizacyjnego: 5 dni online po 6 godzin, na sterowniku SIMATIC S7-1200 w TIA Portal. Pokazujemy, jak wyglądał ostatni dzień, w całości poświęcony regulacji PID w stacji pomp.
Jak wyglądało szkolenie programowania PLC dla wod-kan
Program ustawiliśmy pod codzienną pracę uczestników, a nie pod ogólny podręcznik. Dzień 5 miał prosty cel: od pustego bloku PID_Compact dojść do stacji, w której dwie pompy z falownikami trzymają zadany poziom.
| Parametr | Szkolenie |
|---|---|
| Forma | zamknięte, online, na żywo |
| Czas | 5 dni po 6 godzin |
| Sterownik | S7-1200 G2, CPU 1212FC, w symulatorze PLCSIM |
| Środowisko | TIA Portal |
| Prowadzący | Kamil Biedulski, Paweł Wołczek |
Każdy uczestnik budował program we własnym projekcie. Gdy coś nie ruszało, udostępniał ekran i szukaliśmy przyczyny razem. W ten sposób ćwiczyliśmy też diagnostykę, bo błędy i kasowanie ich przez ErrorAck zdarzały się jak na prawdziwym uruchomieniu.
Dlaczego symulator stacji pomp, a nie żywa sieć
Pompowni z rozbiorem wody nie zamodelujesz w pełni na biurku, a na obiekcie nie wolno eksperymentować z nastawami. Dlatego przygotowaliśmy symulator pod to szkolenie. Program działał w PLCSIM, a proces pokazywała wizualizacja w przeglądarce.
Model obejmuje dwie pompy z falownikami i komorę o wysokości 3 m. Pobór wody można ustawić ręcznie, schodkami lub sinusem, a przyciskami da się też wywołać awarię pompy. Suwaki wizualizacji zapisują te same zmienne, które uczestnicy widzą w TIA Portal, więc jedna zmiana jest od razu widoczna w obu miejscach.
Od uchybu do częstotliwości falownika
Zaczęliśmy od skalowania. Wyjście regulatora pracuje w zakresie 0-100%, a falownik potrzebuje 0-50 Hz, więc dwie linijki w sieci SCL dzielą wyjście przez 2. Poziom też podajemy w procentach, co ułatwia analizę. Mechanizm działania członów P, I i D opisaliśmy osobno we wpisie regulator PID - jak działa i jak go ustawić.
Potem przyszły rachunki. Przy pustym zbiorniku i zadanym poziomie 50% uchyb wynosi 50%. Wzmocnienie 1 daje na wyjściu 50%, czyli 25 Hz. Pompa się kręci, ale nie tłoczy, bo w tym modelu zaczyna podawać wodę dopiero od około 32 Hz. Takie policzenie sygnału ręcznie to pierwszy krok każdego strojenia.
Przy wzmocnieniu 2 stacja już pracuje, a dopływ równa się poborowi. Poziom zatrzymuje się jednak daleko pod wartością zadaną. To stały uchyb regulatora P, który usuwa dopiero człon całkujący. Na czas tego ćwiczenia ustawiliśmy czas zdwojenia na 20 000 s, żeby całka praktycznie nie działała.
Członu D nie używaliśmy. Pobór w sieci zmienia się wolno, a pompownie mają skłonność do oscylacji, więc w takich układach zwykle wystarcza regulator PI.
Decyzje programisty PLC, które w wodociągach mają znaczenie
Najcenniejsza część dnia to rozmowy o konfiguracji. Te same pola w TIA Portal w maszynie i w pompowni ustawia się inaczej:
- Tryb po starcie CPU. Domyślnie bezpieczny jest tryb nieaktywny. Stacja bezobsługowa musi jednak ruszyć sama po zaniku napięcia, więc tutaj lepszy jest Automatic mode i przełącznik serwisowy.
- Wartość przy błędzie regulatora. Zero na wyjściu oznacza zatrzymanie pomp. Często lepiej zadać wartość zastępczą, na przykład 30-50%, albo obsłużyć błąd w programie i przejść na tryb ręczny.
- Częstotliwość minimalna. Uczestnicy ustawiają u siebie 35-38 Hz, aby uniknąć obcego chłodzenia silnika.
- Przestrzelenie. Wolniejsze dojście do wartości zadanej jest lepsze niż skok ciśnienia, którego rurociąg może nie wytrzymać.
- Kryterium jakości. Liczy się spokojna praca falownika. Wahania 35-50 Hz prędzej czy później odbiją się na łożyskach pompy.
- Czas wywołania. PID_Compact uruchamiamy w bloku Cyclic interrupt, u nas OB30 co 100 ms. Ten sam czas musi być zgodny z parametrem Sampling time, inaczej regulator może nie wystartować.
Zmianę trybu też warto przećwiczyć, bo nie ma tu prostych bitów włącz i wyłącz. Do wejścia Mode wpisujemy liczbę (0 nieaktywny, 1 pre-tuning, 2 fine tuning, 3 automatyczny, 4 ręczny), a zmianę zatwierdza zbocze na ModeActivate. Aktualny stan odczytujemy z wyjścia State. Szczegóły opisuje podręcznik Siemensa SIMATIC S7-1200, S7-1500 PID control.
Autotuning czy strojenie ręczne pompowni
Uczestnicy najpierw stroili regulator ręcznie, potem porównali wyniki z automatem PID_Compact. Symulacja jest przyspieszona, więc liczby nie przenoszą się na obiekt. Istotna jest zależność między nimi.
| Sposób | Gain | Ti [s] | Efekt na falowniku |
|---|---|---|---|
| Ręcznie, ostro | 30 | 4 | wahania około 1,5 Hz |
| Ręcznie, spokojniej | 15-20 | 16 | wahania około 0,7 Hz |
| Ręcznie, docelowo | 10 | 30 | wahania 0,3-0,5 Hz |
| Pre-tuning | 18 | 13 | łagodniejsza regulacja |
| Fine tuning | 36-50 | 2-2,2 | poziom trzymany ściśle, wahania kilku Hz |
Fine tuning zoptymalizował poziom cieczy, a nie pracę pompy. Dla zbiornika to wynik zbyt ostry, choć przy szybkim procesie, takim jak ciśnienie w układzie, autotuning może sprawdzić się lepiej. Kryterium trzeba jednak znać przed uruchomieniem automatu. Tuning wymusza skoki wyjścia, więc fine tuningu na sieci nie zalecamy. Pre-tuning uruchamiaj dopiero wtedy, gdy rurociąg jest napełniony, na przykład po ustawieniu pompy w trybie ręcznym na 40 Hz.
Na szkoleniu przećwiczyliśmy taką kolejność strojenia ręcznego:
- Ustaw Ti na bardzo dużą wartość, żeby wyłączyć wpływ całki.
- Policz ręcznie, ile Hz daje uchyb razy wzmocnienie, i dobierz Gain tak, aby falownik trafiał w zakres pracy.
- Podbijaj Gain. Dwukrotnie większe wzmocnienie to mniej więcej dwukrotnie mniejszy stały uchyb.
- Dodaj człon całkujący, zaczynając od dużego Ti.
- Gdy układ się buja, zmniejsz Gain o 10-30% i wydłuż Ti dwukrotnie.
- Zapisz nastawy: przenieś wartości online do projektu przez snapshot i wykonaj Download.
- Nagraj Trace i dodaj go do Measurements, żeby po czasie porównać pracę stacji.
Punkt 6 łatwo pominąć. Nastawy zmienione online są w sterowniku, ale w projekcie zostają stare, więc kolejny download może je nadpisać.
Druga pompa bez szarpnięcia w dopływie
Ostatnim tematem był staging, czyli dołączanie i odstawianie pompy. Jedna pompa w modelu daje około 312 m³/h, więc przy wyższym poborze musi dołączyć druga. Logikę realizuje blok FB_PumpStaging napisany w SCL jako maszyna stanów: stop, jedna pompa, przejęcie, dwie pompy, oddanie.
Przejęcie przebiega tak:
- Pompa wiodąca osiąga 90% (45 Hz), czyli próg dołączenia drugiej.
- PID_Compact przechodzi na tryb ręczny z zamrożonym wyjściem, a druga pompa rusza na rampie około 5 s.
- Od około 32 Hz druga pompa zaczyna tłoczyć. Wiodąca schodzi w dół, a druga idzie w górę, z ograniczeniem prędkości zmian przez funkcję z biblioteki LGF.
- Częstotliwości spotykają się w okolicach 35-40 Hz, a PID wraca do automatu i dalej prowadzi obie pompy razem.
Oddanie działa odwrotnie, poniżej 70% (35 Hz).
Na trendzie widać cenę tego rozwiązania: gdy PID jest zamrożony, uchyb chwilowo rośnie. Na obiekcie takie przebiegi dostraja się długo, a charakterystyka prawdziwych pomp wymaga własnych progów. Jest też drugi haczyk. Dwie pompy dają około 500 m³/h, czyli 1,6 raza więcej niż jedna, więc nastawy dobrane do jednej pompy nie muszą pasować do dwóch. Można wybrać kompromis albo przy przejęciu ładować drugi zestaw parametrów.
Co uczestnicy cenili najbardziej
Obie ankiety, które dostaliśmy po szkoleniu, mają najwyższą ocenę we wszystkich kategoriach: od sposobu prowadzenia po proporcję teorii do ćwiczeń. Na pytanie o to, co przyda się od razu w pracy, padły odpowiedzi „Regulator PID” i „Możliwość symulacji”. Jeden z uczestników uzasadnił polecenie szkolenia krótko: „Skrojone na potrzeby uczestnika”.
Szkolenie programowania PLC wod-kan - najczęściej zadawane pytania
Czy szkolenie PLC dla wod-kan można zrobić online?
Tak, to szkolenie odbyło się w całości online. Uczestnicy pracowali na własnych komputerach w TIA Portal i PLCSIM, a w razie problemu udostępniali ekran prowadzącym.
Czy na szkoleniu potrzebny jest fizyczny sterownik?
Do ćwiczeń z regulacji wystarczył symulator. PLCSIM razem z modelem stacji pomp pozwala testować nastawy, których nie sprawdzisz bezpiecznie na działającej sieci.
Czy nastawy z symulacji można przenieść na prawdziwą pompownię?
Nie wprost. Symulacja uczy metody i pokazuje zależności, a nastawy trzeba dobrać na obiekcie. Uczestnicy szacowali, że wyłapanie różnych stanów pracy pompowni może zająć nawet tydzień.
Czy program da się dopasować do naszego zakładu?
Tak, szkolenie było zamknięte, a przykłady ustawiliśmy pod pompownie i regulację poziomu, z odniesieniem do ciśnienia w sieci. Zakres ustalamy przed szkoleniem pod sprzęt i zadania zespołu.
Podsumowanie
Dobre szkolenie programowania PLC dla branży wod-kan nie kończy się na bloku PID_Compact. Automatyk musi wiedzieć, co zrobi stacja po zaniku napięcia, jak strojenie wpływa na pompę i jak dołączyć drugą bez uderzenia w sieci. Do tego potrzebny jest realistyczny symulator i czas na przeklikanie wszystkiego samodzielnie.
Jeśli chcesz najpierw nadrobić podstawy we własnym tempie, sprawdź kurs programowania PLC w języku SCL i kurs programowania falowników i serwonapędów. Program dla całego zespołu ustalimy indywidualnie.
