Αυτόματος κλιμακοστασίου με τη χρήση PLC Automation stairway lighting using PLC

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Αυτόματος κλιμακοστασίου με τη χρήση PLC Automation stairway lighting using PLC ΑΡΒΑΝΙΤΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΤΟΥ ΣΤΑΥΡΟΥ Α.Ε.Μ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: Τραμαντζάς Κωνσταντίνος και Κόγια Φωτεινή ΚΑΒΑΛΑ ΣΕΠΤΕΒΡΙΟΣ 2014

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΥΣ ΛΟΓΙΚΟΥΣ ΕΛΕΓΚΤΕΣ (PLC) 1.1 Ιστορική ανασκόπηση Τι είναι το PLC Αρχή λειτουργίας του PLC Προγραμματισμός P.L.C Υλικά Για Τον Έλεγχο Μιας Εγκατάστασης Κεντρικη μονάδα επεξεργασίας Δομή ενός PLC PLC για ποιο σύνθετες περιπτώσεις Πλεονεκτήματα PLC Μειονεκτήματα της τεχνικής PLC Πλεονεκτήματα PLC συγκριτικά με τον κλασικό αυτοματισμό Γλώσσες προγραμματισμο...17 Κεφάλαιο 2 SOFTWARE ΚΑΙ HARDWARE 2.1Εισαγωγή Εγκατάσταση του λογισμικού GMWin Εισαγωγή στο GMWin Ξεκινώντας ένα καινούριο project στο GMWin Περιήγηση στο GMWin Προετοιμασία της σύνδεσης στον υπολογιστή για τον προγραμματισμό Μενού του GMWin Μενού Σχεδίασης (Project Menu)

3 2.7.2 Μενού για την Σύνταξη (view menu) Μενού για την Σύνταξη (Compile Menu) Μενού για Απευθείας Σύνδεση (Online Menu) Μενού Εργαλείων (Tools Menu) Μενού Παραθύρου (Window Menu) Μενού Βοήθειας (Help Menu) Διευθυνσιοδότηση στα PLC της σειράς G Κατανομή μνήμης στο PLC της σειράς G Bits και Bytes Κανόνες προγραμματισμού στη γλώσσα Ladder Δήλωση μεταβλητών (Variable Declaration) Χρονικές μεταβλητές (Time Variables) Βασική λογική της Ladder (Basic Ladder Logic) Ελεγχος GMWin Είσοδοι και Έξοδοι (Inputs and Outputs) Λογική της Bool Κύκλωμα Flip/Flop...57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΚΛΙΜΑΚΟΣΤΑΣΙΟΥ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ PLC 3.1 Θεωρητικό μέρος Περιγραφή του προβλήματος Εξοπλισμός Προδιαγραφές Πειραματικό μέρος Υλικά που χρησιμοποίησα...62 BIΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της πτυχιακής μου είναι η μελέτη και η κατασκευή κλιμακοστασίου με την χρήση PLC. Συγκεκριμένα αναφέρω τι είναι το PLC, τα πλεονεκτήματα, τη δομή και την αρχή λειτουργίας του PLC. Επίσης εστιάζω στον Προγραμματισμό του PLC, στη συνδεσιμότητα με Η/Υ και στις συσκευές προγραμματισμού. Στη συνέχεια αναφέρω την ανάπτυξη του προγραμματισμού σε γλώσσα ηλεκτρολογικού σχεδίου (LADDER) με τη χρήση του προγράμματος GMWin και τον τρόπο λειτουργίας του αναλυτικά καθώς την ανάπτυξη προγράμματος σε ακολουθιακά κυκλώματα αυτοματισμού. Συγκεκριμένα για το κλιμακοστάσιο περιγράφω τι περιλαμβάνει μια λειτουργία αυτοματοποίησης του φωτισμού. Η Πτυχιακή αυτή Εργασία συγκεκριμένα εστιάζεται στο σχεδιασμό ενός αυτόματου τεχνητού φωτισμού στον κοινόχρηστο χώρο μιας πολυκατοικίας που αποτελείται από ισόγειο, πρώτο όροφο, δεύτερο όροφο και απόληξη κλιμακοστασίου. Επίσης κάθε επίπεδο της πολυκατοικίας έχει από ένα φωτιστικό ενώ οι δύο ημιώροφοι στις σκάλες διαθέτουν δύο φωτιστικά. Σε κάθε επίπεδο της πολυκατοικίας αντιστοιχεί ένας πιεστικός διακόπτης. Με το πάτημα οποιουδήποτε διακόπτη ενεργοποιείται το αντίστοιχο χρονικό κύκλωμα ορόφου και όλα τα φωτιστικά του κοινόχρηστου χώρου θα ανάβουν/κλείνουν μόνο έπειτα από εντολή του ελεγκτή. 4

5 ABSTRACT The purpose of my project is the study and construction of the staircase using PLC.Where I mention what is the PLC and the advantages, structure and working principle of the PLC inputs and outputs. I also focus the PLC Programming,, connectivity with PC and programming devices. Subsequently the development of the program in electrical design language (LADDER) with the use of the program GMWin and how it works in detail as the development program in sequential circuit s automation. Specifically for the staircase describes what includes a lighting automation operation and automatic operation. This work in particular is the design of an automatic artificial lighting in the common room of a building that consists of ground floor, first floor, second floor and staircase endpoint. Each level of the building also has a light fixture, in both mezzanines on the stairs has two light. At each level of the building corresponds a pressure switch. At the press of any switch every light of the shared space will be turned on corrensponding, and will shut down/turn off only after the controller s command. 5

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΥΣ ΛΟΓΙΚΟΥΣ ΕΛΕΓΚΤΕΣ (PLC) 1.1 Ιστορική ανασκόπηση Ο Βιομηχανικός έλεγχος είναι η αναζήτηση βιομηχανικών αυτοματισμών που αρχίζουν με τη βιομηχανική επανάσταση δηλ. με το ξεκίνημα της «αποσύμπλεξης b» του ανθρώπινου παράγοντα από τις διαδικασίες βιομηχανικής παραγωγής. Μέχρι και τις δεκαετίες ο έλεγχος που γινόταν ήταν αναλογικός και αφορούσε μόνο την παρακολούθηση και τη ρύθμιση των μεταβλητών στις ονομαστικές τους τιμές. Η όλη διαδικασία μαζί με τα κάθε λογής αισθητήρια και μετατροπείς, ενδεικτικά-καταγραφικά, μπουτόν ενεργοποιήσεως κ.λ.π. απαιτούσαν στην κυριολεξία χιλιόμετρα καλωδιώσεων τα οποία κατέληγαν σε ένα κεντρικό πίνακα-χειριστήρια με την παρεμβολή εκατοντάδων ανθρώπων στο ενδιάμεσο. Εάν κάτι πήγαινε στραβά απαιτούνταν η επανεκκίνηση και ενεργοποίηση όλου του άψυχου και έμψυχου δυναμικού ξανά με τον παράγοντα κούραση να έχει πρωταγωνιστικό ρόλο. Φυσικά ο άνθρωπος έπαιζε ταυτόχρονα και το ρόλο του «καταγραφικού» προσπαθώντας σε κάθε διεργασία να καταγράφει την εξέλιξη κάποιων μεταβλητών με την ανθρώπινη δειγματοληψία, που όπως γίνεται αντιληπτό με τα σημερινά δεδομένα μάλλον προς το χειρότερο ήταν αυτή η συμβολή παρά προς το καλύτερο. Στην περίοδο κυριαρχούσε η κλασική θεωρία του αυτομάτου ελέγχου με τους Ziegler-Nichols να προτείνουν ως βιομηχανικούς ελεγκτές τους PID (Proportional-Integral-Derivative) τον υπολογισμό των οποίων συστηματοποίησαν με συνεχείς και ενδελεχείς παρατηρήσειςκαταγραφές της συμπεριφοράς συστημάτων σε διάφορες βιομηχανικές παραγωγέςδιεργασίες. Μετά το 1950 αρχίζει η περίοδος των εφαρμογών του Σύγχρονου Ελέγχου με την ανάπτυξη των αναλογικών υπολογιστών για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς διαφόρων συστημάτων πολλών μεταβλητών, κυρίως με εφαρμογές στην αεροδιαστημική για τον έλεγχο των δορυφόρων και των διαστημικών ακάτων. Στη Βιομηχανία συνήθως εφαρμογές με τη χρήση αναλογικών υπολογιστών περιορίζονταν σε 6

7 συστήματα μίας εισόδου-μίας εξόδου και αφορούσε τη βελτιστοποίηση διαφόρων επιμέρους διαδικασιών. Η μορφή των βιομηχανικών αυτοματισμών μεταξύ περιλάμβανε πνευματικά ή υδραυλικά στοιχεία, ηλεκτρονόμους, αναλογικούς υπολογιστές και PID ελεγκτές βασισμένους στα παραπάνω στοιχεία. Μετά το 1970 με την ταχύτατη ανάπτυξη των ψηφιακών συστημάτων και ιδιαίτερα μετά το 1990 με την ταχεία βελτίωση των εφαρμογών στο πεδίο της «Επιστήμης των Υλικών», παρουσιάστηκαν καινούργια υλικά, νέα επαναστατικά ημιαγωγικά (όπως τα thyristors, τα IGBT κ.λ.π.,) και προϊόντα αναπτυγμένα με τεχνικές VLSI όπως οι ψηφιακοί υπολογιστές, τα P.L.C.,(Programmable Logic Controllers-Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές) κ.λπ. που ο βιομηχανικός έλεγχος και οι σχετικοί αυτοματισμοί άλλαξαν ριζικά στο 90% των περιπτώσεων. Έτσι ο σύγχρονος βιομηχανικός έλεγχος βασίζεται σε συστήματα SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition-Εποπτικός Έλεγχος και σύστημα συλλογής δεδομένων) ή DCS (Distributed Control System(s)-Κατανεμημένα Συστήματα Ελέγχου) που έχουν ως στόχο τον πλήρη εποπτικό έλεγχο ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας. Παράλληλα μετά το 1970 βελτιώθηκε πάρα πολύ και η θεωρία του Αυτομάτου Ελέγχου με την εισαγωγή καινούργιων τύπων ελέγχου βασισμένων στη θεωρία της ασαφούς λογικής (Fuzzy logic) και των νευρωνικών δικτύων (neural networks). Όμως παρ όλα αυτά σε πολλές εφαρμογές συνεχίζουν να υπάρχουν κλασσικού τύπου ελεγκτών κυρίως για την αξιοπιστία την οποία παρουσιάζουν ακόμα και σήμερα. Εν κατακλείδι αυτό που πρέπει να τονιστεί είναι ότι το P.L.C. συμβάλλει στην αυτοματοποίηση μίας Βιομηχανικής Διεργασίας, με αποτέλεσμα καλλίτερη εποπτεία, ταχύτερη εκτέλεση διαφόρων λειτουργιών, ελαχιστοποίηση κινδύνων λόγω απαίτησης λιγότερων χειρισμών από το Ανθρώπινο Δυναμικό, ελαχιστοποίηση φθορών στον Ηλεκτρομηχανολογικό Εξοπλισμό λόγω ομαλότερης λειτουργίας κ.λπ. Σε αυτό που διαφέρει όμως το P.L.C. σε σχέση με τους άλλους ελεγκτές που αναφέρθηκαν παραπάνω, είναι το γεγονός ότι δεν συμβάλλει στη βελτίωση αυτής καθ αυτής της συμπεριφοράς ή του αποτελέσματος διαφόρων διεργασιών-συστημάτων παραγωγής (π.χ. ζύμωση, εναζώτωση, διέλαση, χημικές επεξεργασίες, συστήματα ηλεκτροπαραγωγής κ.λπ.) που όπως είναι φυσικό εξαρτώνται από τις μεταβλητές κατάστασης που περιγράφουν και διέπουν τα διάφορα συστήματα παραγωγής-διεργασίες. 7

8 1.2 Τι είναι το PLC Τα P.L.C. είναι «μίνι» ψηφιακοί υπολογιστές οι οποίοι προορίζονται για βιομηχανικές εφαρμογές και αντικαθιστούν το κομμάτι του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού ή αυτοματισμού που ονομάζεται βοηθητικό κύκλωμα. Αυτό το κομμάτι το οποίο αντικαθίσταται είναι οι βοηθητικοί ηλεκτρονόμοι (auxiliary relays), οι βοηθητικές επαφές, τα χρονικά και οι απαριθμητές. Παραμένουν τα κομβία χειρισμού (μπουτόν) και γενικά οι διακόπτες, οι τερματικοί διακόπτες, τα διάφορα αισθητήρια. Αυτή η κατηγορία αποτελεί τις εισόδους του PLC. Επίσης παραμένουν οι ηλεκτρονόμοι ισχύος (power relays), οι σειρήνες, οι κάθε λογής ενδείξεις, οι ηλεκτροβάνες και ηλεκτροβαλβίδες όπως και άλλα κυκλώματα ισχύος. Αυτή η κατηγορία αποτελεί τις εξόδους του PLC. Περιγραφή Τα PLC. διακρίνονται σε δύο τύπους, τα compact και τα modular. Στα Compact όλα τα μέρη του PLC. βρίσκονται σε μία συσκευή, ενώ στα modular ανεξάρτητες μονάδες (είσοδοι, έξοδοι, κλπ.) μπορούν να συνδεθούν κατ επιλογήν στο πλαίσιο στήριξης. Κάθε PLC. αποτελείται από τη C.P.U., τις μονάδες εισόδων και εξόδων, και την τροφοδοσία. Η C.P.U. αποτελείται από τον επεξεργαστή, τις μνήμες RAM, ROM, και EPROM. Στην EPROM υπάρχουν τα προγράμματα χρήσεως. Στη RAM βρίσκονται οι καταστάσεις των εισόδων, εξόδων, των ενδιάμεσων πληροφοριών (markers), των χρονικών, των απαριθμητών κλπ. Στη μνήμη ROM βρίσκεται αποθηκευμένο το λειτουργικό σύστημα του PLC. Οι είσοδοι σε αυτές τις σημειώσεις συμβολίζονται και αριθμούνται ως (I0.0,I0.1 I0.10 ή I1.0,I1.1, I1.10 κλπ.) και οι έξοδοι ως (Q0.0,Q0.1 Q0.10 ή Q1.0,Q1.1, Q1.10 κλπ.) 1.3 Αρχή λειτουργίας του PLC Το PLC μπορεί να βρίσκεται σε μία από τις παρακάτω καταστάσεις λειτουργίας: Δεν εκτελείται καμία λειτουργία (STOP). Το PLC λειτουργεί αλλά δεν μπορεί να γίνει καμία παρέμβαση στο πρόγραμμα που ελέγχει μία διαδικασία ή έναν αυτοματισμό (RUN). Το PLC λειτουργεί αλλά ταυτόχρονα μπορούν να γίνουν και τροποποιήσεις στο πρόγραμμα που ελέγχει μία διαδικασία ή έναν αυτοματισμό (RUNP). 8

9 Το PLC εκτελεί κυκλική λειτουργία ως ακολούθως: Ελέγχει την κατάσταση των εισόδων ( 1 ή 0 ) και την αποθηκεύει σε μία περιοχή της μνήμης RAM που ονομάζεται «εικόνα εισόδων» Εκτελεί το πρόγραμμα προσδιορίζοντας την κατάσταση των εξόδων ( 1 ή 0 ) και την αποθηκεύει σε μία περιοχή της μνήμης RAM που ονομάζεται «εικόνα εξόδων» Αντιστοιχεί την «εικόνα των εξόδων» στις αντίστοιχες εξόδους και ξαναρχίζει τη διαδικασία από το πρώτο βήμα ξανά. Δηλαδή εν συντομία το PLC κάνει ένα διαρκές update στην κατάσταση των εξόδων με βάση την αλλαγή στην κατάσταση των εισόδων. Ο χρόνος μέσα στον οποίο εκτελεί τα παραπάνω βήματα της κυκλικής λειτουργίας λέγεται «χρόνος κύκλου λειτουργίας», και εξαρτάται από το μέγεθος της C.P.U. του PLC, και από το μέγεθος του προγράμματος (δηλ. ουσιαστικά από το μέγεθος της διαδικασίας που ελέγχει). 1.4 Προγραμματισμός PLC Υπάρχουν τρεις τρόποι προγραμματισμού ενός PLC. Με μία γλώσσα λίστας εντολών προγραμματισμού (STL), ή με λίστα λογικών διαγραμμάτων (FBD), ή με λίστα διαγραμμάτων επαφών (ή κλίμακας, LAD). Οι εντολές της STL στην πλειοψηφία τους είναι τα ακρωνύμια των λογικών πράξεων, έτσι όπως ορίζονται στην Άλγεβρα Boole και περιγράφουν τη λογική λειτουργία ενός ηλεκτρομηχανολογικού κυκλώματος-αυτοματισμού. Η λίστα διαγραμμάτων επαφών (LAD) προκύπτει από τα συνήθη ηλεκτρομηχανολογικά σχέδια ενός αυτοματισμού τα οποία είναι προσαρμοσμένα σε ένα προγραμματιστικό περιβάλλον. Τα σύμβολα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι της αμερικάνικης τυποποίησης.. Στη λίστα λογικών διαγραμμάτων (FBD) περιγράφεται ένας αυτοματισμός με λογικά διαγράμματα βαθμίδων (Block diagrams). Σε αυτές τις σημειώσεις η ανάλυση θα περιοριστεί στην STL και σε LAD. Λογικές Πράξεις σε STL oι λογικές πράξεις εκτελούνται ανάμεσα σε Bits. Αυτά παίρνουν δύο τιμές 1 ή 0. Στα κυκλώματα των αυτοματισμών τους οποίους μελετούμε αυτές οι τιμές αντιστοιχούν σε κλειστούς διακόπτες ( 1 ) ή ανοικτούς διακόπτες ( 0 ), ή ενεργοποιημένους ηλεκτρονόμους (Relays) δηλ. 1, ή απενεργοποιημένους ηλεκτρονόμους δηλ. 0. Τα αποτελέσματα των πράξεων είναι πάλι Bits. 9

10 1.5 Υλικά Για Τον Έλεγχο Μιας Εγκατάστασης Μέσω PLC Η δομή την οποία πρέπει να έχουμε σε μια εφαρμογή ελέγχου μέσω PLC είναι : ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΡΙΑ: Είναι το μέσο με το οποίο ο άνθρωπος επικοινωνεί με το PLC. ΠΑΚΕΤΟ SOFTWARE: Είναι το πρόγραμμα (γλώσσα) με το οποίο ο άνθρωπος επικοινωνεί με την προγραμματίστρια ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΟ: Ο ρόλος του είναι να δημιουργεί τις αναγκαίες τάσεις που χρειάζεται το PLC για την τροφοδοσία του. CPU: Είναι ο εγκέφαλος του συστήματος εδώ περιέχονται και εκτελούνται τόσο το λειτουργικό πρόγραμμα του PLC όσο και το πρόγραμμα του χρήστη. ΚΑΡΤΕΣ ΕΙΣΟΔΟΥ: Είτε ψηφιακές, είτε αναλογικές, αυτές έχουν τον ρόλο να μετατρέπουν τα σήματα της εγκατάστασης σε σήματα τα οποία μπορεί να επεξεργαστεί η CPU. ΚΑΡΤΕΣ ΕΞΟΔΟΥ: Είτε ψηφιακές, είτε αναλογικές, αυτές έχουν τον ρόλο να μετατρέπουν τα σήματα που έχει ήδη επεξεργαστεί η CPU σε κατάλληλες τάσεις τις οποίες στέλνουμε προς την εγκατάσταση. Σε εφαρμογές με χρήση των PLC η παρουσία της καλωδίωσης περιορίζεται μόνο στα περιφερειακά εξαρτήματα (αισθητήρια, διακόπτες, λυχνίες, ). Ένα από τα πιο απλά αλλά πολύ σημαντικό σημείο που πρέπει να κατανοήσουμε είναι ο λεγόμενος κύκλος λειτουργίας μιας CPU. Ο κύκλος αυτός ( scan cycle ) παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα. 10

11 Εικόνα 1.1 Κύκλος λειτουργίας CPU 1.6 Κεντρική μονάδα επεξεργασίας Σ αυτήν αποθηκεύεται και εκτελείται κυκλικά το πρόγραμμα του χρήστη. Με βάση τις τιμές που διαβάζονται από τις εισόδους καθώς και τις από πριν αποθηκευμένες άλλες τιμές,παράγονται οι αποφάσεις που θα εκτελέσουν για να υλοποιηθεί ο αυτοματισμός της εγκατάστασης. Τα σημαντικότερα στοιχεία που υπάρχουν σε μια CPU είναι: Ο μικροεπεξεργαστής, ο όποιος εκτελεί το πρόγραμμα που έχει μέσα στη μνήμη του και ελέγχει τη σωστή λειτουργιά όλων των μονάδων που είναι συνδεδεμένες σ αυτόν. Η μνήμη η οποία λογικά χωρίζεται σε διαφορές περιοχές εκ των οποίων οι σημαντικότερες είναι: Μνήμη του χρήστη, όπου αποθηκεύεται το πρόγραμμα που εμείς έχουμε γράψει για τον αυτοματισμό της εγκατάστασης. Μνήμη για το λειτουργικό σύστημα,όπου τρέχει το πρόγραμμα για τη λειτουργιά του ιδίου του PLC. Μνήμη για τα χρονικά, απαριθμητές, βοηθητικά. Μνήμη απεικόνισης της περιφέρειας,όπου καταχωρείται η κατάσταση των σημάτων εισόδου και εξόδου, το τι γίνεται δηλαδή εκτός του PLC. 11

12 Η μνήμη του PLC χωρίζεται σε δύο μέρη. -Μνήμη RAM (προσωρινή) -Μνήμη EEPROM (μόνιμη επανεγράψιμη) Και η δύο μνήμες μετρούνται σε bytes όπως ακριβώς και στα PC. -RAM Όπως και σε ένα PC έτσι και στο PLC, κάθε πρόγραμμα που εκτελείται από την CPU, εκτελείται με την βοήθεια της μνήμης όπου το πρόγραμμα και τα δεδομένα (DATA) αποθηκεύονται εκεί προσωρινά. Το πρόγραμμα δεν χάνεται άμεσα με την.η τροφοδοσία του PLC, γιατί συνήθως υπάρχει: είτε ειδική μπαταρία λιθίου είτε ειδικός πυκνωτής που αποθηκεύουν ενέργεια να συντηρούν τα δεδομένα για κάποιο χρονικό διάστημα. Με την λήξη της ενέργειας και της.η τροφοδοσίας του PLC το πρόγραμμα και τα δεδομένα χάνονται. -EEPROM Η EEPROM είναι μία μνήμη BACKUP σε ένα ειδικό ολοκληρωμένο όπου το πρόγραμμα που είναι αποθηκευμένο εκεί δεν χάνεται ποτέ. Αν χαθεί από την RAM για οποιοδήποτε λόγο, τότε μπορούμε με μία διαδικασία να ανακτήσουμε το πρόγραμμα από την EEPROM στην RAM. ΠΡΟΣΟΧΗ : Μόνο ένα πρόγραμμα μπορεί να αποθηκευτεί στην RAM η στην EEPROM. Αν θελήσουμε να αλλάξουμε πρόγραμμα θα πρέπει να γνωρίζουμε πως το παλιό,αν δεν το σώσουμε, θα χαθεί όταν αρχίζουμε να <<κατεβάζουμε>> (download) το καινούργιο στην μνήμη. 1.7 Δομή ενός PLC Η επιλογή ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή εξαρτάται κυρίως από το πλήθος των στοιχείων που δίνουν εντολή σε αυτόν (είσοδοι) λίθος των στοιχείων που δέχονται εντολή από αυτόν (έξοδοι), καθώς και από το πλήθος των λειτουργιών που απαιτείται να κάνει ο αυτοματισμός. Ανεξάρτητα όµως από τον τύπο και το μέγεθος σε κάθε ελεγκτή συναντάτε τα εξής στοιχεία : 12

13 Πλαίσιο για τοποθέτηση των μονάδων. Σε αυτό είναι ενσωματωμένο το σύστιμα ζυγών µέσω των οποίων επικοινωνούν οι διάφορες μονάδες μεταξύ τους για την ανταλλαγή πληροφοριών και για την τροφοδοσία τους. Μονάδα τροφοδοσίας. Χρησιμεύει για να δημιουργηθούν από την τάση του δικτυού οι απαραίτητες εσωτερικές τάσεις για την τροφοδοσία αποκλειστικά των ηλεκτρικών στοιχείων που υπάρχουν μέσα στον ελεγκτή. Κεντρική μονάδα (CPU) µε τον μικροεπεξεργαστή και την μνήμη για το πρόγραμα. H CPU έχει τα εξής χαρακτηριστικά: ενσωματωμένη RAM εργασίας, ενσωματωμένη RAM φορτώματος και εξωτερική FLASH EPROM φορτώματος που επεκτείνει την ενσωματωμένη. Μονάδες εισόδων. Μονάδες εξόδων. Τα καλώδια που έρχονται από τα αισθητήρια της παραγωγικής διαδικασίας (τερματικοί, μπουτόν, διακόπτες) συνδέονται στις υποδοχές των μονάδων εισόδων του ελεγκτή. Αντίστοιχα, τα καλώδια που πηγαίνουν προς τα ρελέ ισχύος, βαλβίδες, λυχνίες συνδέονται στις υποδοχές των μονάδων εξόδου του ελεγκτή. ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ PLC Κάθε PLC μπορεί να δομηθεί από επιμέρους μονάδες ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία θα χρησιμοποιηθεί. Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται βασικά στοιχεία μιας απλής εφαρμογής. Εικόνα 1.2 Βασικά στοιχεία μιας απλής εφαρμογής PLC 13

14 Εικόνα 1.3 βασική δομή του PLC 14

15 1.8 PLC για ποιο σύνθετες περιπτώσεις Οι δυνατότητες που µας παρέχουν οι σημερινοί προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές είναι απεριόριστες και ταυτόχρονα καταπληκτικές. Στην συνέχεια παρουσιάζονται μερικές πιο σύνθετες καταστάσεις. Μέσω ενός πίνακα ελέγχου, μπορεί κανείς να ελέγχει διάφορες λειτουργίες και να δίνει τιμές σε μεταβλητές για τον τρόπο λειτουργίας του φωτισμού, την ρύθμιση της θερμοκρασίας, την ώρα απενεργοποίησης του εξωτερικού φωτισμού κτλ. Με συνδυασμό αισθητήρων φωτεινότητας και ανιχνευτών κίνησης, μπορούμε να ελέγξουμε τον φωτισμό ενός χώρου. Φυσικά, οι ίδιοι ανιχνευτές κίνησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την λειτουργία του συναγερμού. Δυνατότητας οπτικοποίηση και ελέγχου της εγκατάστασης µέσω ενός PC. Οι λειτουργίες μίας εγκατάστασης μπορούν να παρακολουθούνται από το μόνιτορ ενός υπολογιστή, ενώ µε την βοήθεια του πληκτρολογίου και του ποντικιού μπορούμε να επεμβαίνουμε στο τρόπο που δουλεύει. Σήματα από συναγερμό ή ανιχνευτή φωτιάς, ή άλλων ανεπιθύμητων συμβάντων, μπορούν να στέλνονται µέσω modem σε συγκεκριμένο τηλεφωνικό νούμερο, ή να εκτυπώνονται σε ένα εκτυπωτή, ή να απεικονίζονται σε πίνακα ελέγχου ή να ενεργοποιούν ανάλογα συστήματα πχ. πυρασφάλεια. 1.9 Πλεονεκτήματα PLC Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των PLC είναι : Μειωμένο κόστος υλοποίησης του αυτοματισμού Χρόνος υλοποίησης του αυτοματισμού Ελαχιστοποίηση κόστους συντήρησης Μεγάλη ευελιξία σε τροποποιήσεις του αυτοματισμού Μεγάλες δυνατότητες επέκτασης του αυτοματισμού Ευκολία δημιουργίας έξυπνων/πολύπλοκων διεργασιών Δυνατότητα σύνδεσης µε κεντρικό υπολογιστικό σύστημα ή το εταιρικό δίκτυο Καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο Εύκολος προγραμματισμός/έλεγχος λειτουργίας 15

16 Γρηγορότερη παράδοση αυτοματισμού Οικονομία στην κατανάλωση ενέργειας 1.10 Μειονεκτήματα της τεχνικής PLC Ο προγραμματισμός μπορεί να γίνει µόνο από άτομα µε γνώσεις προγραμματισμού PLC, πχ. ηλεκτρολόγους μηχανικούς, και είναι πιο σύνθετος σε σχέση µε αυτόν που απαιτεί η τεχνική bus. Δεν υπάρχουν συσκευές στο εμπόριο που να συνεργάζονται άμεσα µε τα PLC. Για τον σκοπό αυτό απαιτούνται ειδικά interfaces. Τα μπουτόν τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της Ε.Η.Ε. δεν είναι εύκολο να διαθέτουν LED τα οποία θα δείχνουν πότε ένα κύκλωμα είναι ενεργοποιημένο και πότε όχι. Δεν υπάρχουν στο εμπόριο, σε μεγάλη ποικιλία, απλά μπουτόν χειρισμού µε διπλά, τετραπλά και οκταπλά σημεία ελέγχου µε μοντέρνα γραμμή. Ο έλεγχος της εγκατάστασης δεν μπορεί να γίνει µόνο µε ένα καλώδιο bus µε δύο αγωγούς, αλλά µε χρήση τηλεφωνικού καλωδίου που αποτελείται τουλάχιστον από n+1 αγωγούς. Θα πρέπει σε κάθε σημείο ελέγχου της Ε.Η.Ε. να υπάρχει εφεδρεία αγωγών, για να μπορεί η εγκατάσταση στο μέλλον να δεχθεί αλλαγές ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ PLC ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝΚΛΑΣΙΚΟ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟ Είναι συσκευές γενικές χρήσης (δεν είναι κατασκευασμένα για ένα συγκεκριμένο είδος εφαρμογής). Δεν ενδιαφέρει ο συνoλύκος αριθμός των επαφών, χρονικών, απαριθμητών (δεν είναι φυσικά στοιχεία, αλλά στοιχεία μνήμης) Η λειτουργία του αυτοματισμού μπορεί να αλλάξει σε οποιοδήποτε στάδιο θελήσουμε. Εύκολος οπτικός έλεγχος της λειτουργίας ή μη στοιχείων της εγκατάστασης με την βοήθεια των LED που υπάρχουν σε όλες τις κάρτες. 16

17 Με την βοήθεια της προγραμματίστριας μπορούμε να παρακολουθήσουμε την ροή της εκτέλεσης του προγράμματος και μέσω διαγνωστικών να εντοπίσουμε τυχόν βλάβες. Κάθε αλλαγή στο πρόγραμμα του χρήστη Αποθηκεύεται στην μνήμη του PLC, έτσι ο τεχνικός δεν βρίσκεται απρόοπτος να διαβάζει ένα σχέδιο και άλλο να βρίσκεται πραγματικά στην εγκατάσταση. Τα PLC καταλαμβάνουν πολύ μικρό χώρο απ ότι ένα αντίστοιχος πίνακας αυτοματισμού. Μπορούν να τοποθετηθούν και μέσα σε πεδίο ισχύος χωρίς πρόβλημα εφ όσον τηρήσουμε τις οδηγίες του κατασκευαστή. Έχουμε την δυνατότητα να συνδέσουμε επάνω τους οθόνες, εκτυπωτές, πληκτρολόγια και ΗΜΙ συστήματα. Οι γλώσσες προγραμματισμού καλύπτουν όλο το φάσμα των ανθρώπων που καλούνται να ασχοληθούν με την τεχνολογία αυτή. Είναι επεκτάσιμα. Έχουν μεγάλες δυνατότητες δικτύωσης με πρότυπα βιομηχανικά δίκτυα. Μας δίνουν δυνατότητα αντιγραφής εφαρμογών. Απαιτούν ελάχιστη συντήρηση. Συμπέρασμα Η τεχνική που αναφέρθηκε είχε σαν σκοπό να αναδείξει την χρήση των PLCs και μέσα στον χώρο των Ε.Η.Ε., που δυστυχώς έχει περιοριστεί από τα πρώτα χρόνια της εμφάνισης του μέχρι και σήμερα, κυρίως, στον χώρο της αυτοματοποίησης της βιομηχανικής διαδικασίας. Η χρήση ενός PLC μέσα σε µία Ε.Η.Ε. θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί µε εξαιρετικά αποτελέσματα και µε σημαντική μείωση του κόστους κατασκευής παρά τα μειονεκτήματα που αναφέρθησαν Γλώσσες προγραμματισμού Η επιλογή της γλώσσας προγραμματισμού καθορίζεται από την εμπειρία και τις γνώσεις του χρήστη σε ψηφιακά ηλεκτρονικά, σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, σε ηλεκτρολογικά, σε συστήματα αυτοματισμού καθώς και στη φύση του προβλήματος που έχει να αντιμετωπίσει. Ανάλογα με το είδος των στοιχείων και με την τεχνική που, οι γλώσσες προγραμματισμού μπορούν να ταξινομηθούν σε γραφικές και μη γραφικές. Οι γραφικές περιέχουν σύμβολα, 17

18 σχήματα, γραμμές για εντολές και οι μη γραφικές χρησιμοποιούν εντολές παρόμοιες με αυτές των γλωσσών μηχανής. Γλώσσα LADDER DIAGRAM (LAD) ή Διάγραμμα Επαφών. Είναι η πρώτη γλώσσα που αναπτύχτηκε και η λειτουργία της είναι η πιστή αντιγραφή του ηλεκτρολογικού σχεδίου μέσω τον εργαλείων και των συμβόλων που μας δίνονται. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί τα αμερικανικά σύμβολα των επαφών. Ο όρος LADDER (σκάλα) χρησιμοποιείται επειδή οι γραμμές ενός συμπληρωμένου διαγράμματος μοιάζουν με βαθμίδα μιας σκάλας. Γλώσσα STATEMENT LIST (STL) ή Λίστα Εντολών. Περιέχει εντολές προγράμματος που αντιστοιχούν σε λογικές πύλες (AND,OR,NOT κτλ)σε μορφή δομημένου κειμένου με λατινικούς χαρακτήρες. Επίσης η γλώσσα STL μοιάζει αρκετά με την γλώσσα προγραμματισμού BASIC.Έχει την ικανότητα της βέλτιστης αξιοποίησης της μνήμης και εκτέλεσης του προγράμματος. Γλώσσα Δομημένου Κειμένου. Έχει πολλές ομοιότητες με την γλώσσα C και συνεπώς απαιτεί ειδικευμένες γνώσεις προγραμματισμού και γι αυτό τον λόγο δεν χρησιμοποιείται συχνά σε σημείο που τείνει να εξαφανιστεί. Γλώσσα Λογικών Γραφικών (FBD) ή Λογικού Διαγράμματος. Προτιμάται από χρήστες που έχουν εξοικείωση με την ψηφιακή σχεδίαση καθώς ο κώδικας αναπαριστάται με διαγράμματα λογικών πυλών ( AND,O,NOT κτλ) και γίνεται χρήση της άλγεβρας Boole. Ακλουθούν ενδεικτικά και απλά παραδείγματα των τριών βασικών γλωσσών προγραμματισμού ενός PLC. 18

19 Κεφάλαιο 2 SOFTWARE ΚΑΙ HARDWARE 2.1Εισαγωγή Τα PLC της σειράς G της εταιρίας IMO καλύπτουν το πλήρες φάσμα των αυτοματισμών. Ανάμεσα στα PLC αυτής της σειράς υπάρχουν 3 επίπεδα. Γενικά αυτό που καθορίζει τα επίπεδα είναι οι απαιτήσεις των χρηστών για την εφαρμογή όπως ο αριθμός των εισόδων/εξόδων που απαιτούνται. Αυτή η γκάμα των PLC ξεκινάει με την επεκτάσιμη μορφή του PLC (τύπου τούβλο) της σειράς G7. Επίσης υπάρχουν PLC της σειράς G6 και της σειράς G4 τα οποία έχουν περισσότερες δυνατότητες καλύπτοντας έτσι όλες τις εφαρμογές. Ολόκληρη η σειρά G έχει προγραμματιστεί μέσω λογισμικού συμβατό με IEC Αυτό είναι πρόγραμμα βασισμένο στο λειτουργικό σύστημα των Windows και επιτρέπει στον χρήστη να προγραμματίσει σε Σχέδιο επαφών (LAD - Ladder Diagram), Λίστα εντολών (IL - Instruction List) και Διάγραμμα λογικών πυλών (SFC - Sequential Function Chart). Το λογισμικό αυτό είναι το GMWin. 2.2 Εγκατάσταση του λογισμικού GMWin Το λογισμικό GMWin μπορεί κάποιος να το αποκτήσει από την εταιρία IMO μαζί με το PLC ή μπορεί να το κάνει download από την ιστοσελίδα χωρίς χρέωση. Για την εγκατάσταση του λογισμικού στον υπολογιστή μας κάνουμε διπλό κλικ στο εικονίδιο GMWIN4.exe και ακολουθούμε τις οδηγίες. 19

20 Αφού ολοκληρωθεί η εγκατάσταση και κάνουμε επανεκκίνηση τον υπολογιστή μας, κάνουμε κλικ στο εικονίδιο GMWin για να αρχίσουμε να προγραμματίζουμε. 2.3 Εισαγωγή στο GMWin To GMWin είναι ένα εργαλείο προγραμματισμού και διόρθωσης λαθών για όλη τη γκάμα των PLC της σειράς G (G7, G6 και G4). Πρόκειται για ένα πρότυπο IEC προγραμματισμού συμβατό περιβάλλον και μαζί με τρεις διαφορετικές γλώσσες προγραμματισμού Ladder, STL και SFC. Ladder SFC STL Εικόνα 2.4 γλώσσες προγραμματισμού Τα προγράμματα μπορούν να δημιουργηθούν με σαφή σύμβολα για την εύκολη κατανόηση και να ακολουθήσει εύκολα τα μενού για να δημιουργήσετε συναρτήσεις και μεταβλητές. Εικόνα 2.5 σύμβολα 20

21 Στο GMWin οι άμεσες μεταβλητές εκφράζονται με τα αρχικά I, Q, M (Input, Output, Memory). Η κατανομή των μεταβλητών του προγράμματος στην μνήμη πραγματοποιείται αυτόματα ή με την ονομασία που δίνει ο χρήστης. Διαφόρων τύπων δεδομένα και είδη μπορούν να επιλεγούν για να ταιριάζουν με τις απαιτήσεις των μεταβλητών. Εικόνα 2.6 ονομασία & περιγραφή κάθε λειτουργίας Είναι επίσης δυνατόν να ρυθμίσετε την αρχική τιμή, και να προσθέσετε περιγραφή σε κάθε λειτουργία, λειτουργικό μπλοκ, σταθερό και μεταβλητό. Η σειρά G της εταιρείας IMO είναι συστήματα PLC που βασίζονται σε κάποιο project. Στο GMWin είναι δυνατόν να δημιουργήσουμε πολλά διαφορετικά προγράμματα σε διάφορες γλώσσες για να εκτελέσουμε συγκεκριμένες ρουτίνες και να σχετίζονται όλα με κάποιο project. Όπως και στα προγράμματα υπάρχει η επιλογή των εργασιών, η οποία οδηγείται από τον χρόνο ή κάποιο συμβάν. Εικόνα 2.7 λεπτομέρειες για όλες τις βιβλιοθήκες, τις εργασίες και τα προγράμματα τα οποία περιέχονται στο project 21

22 Ένα διάγραμμα project φαίνεται παραπάνω ότι περιέχει λεπτομέρειες για όλες τις βιβλιοθήκες, τις εργασίες και τα προγράμματα τα οποία περιέχονται στο project. Τα προγράμματα τα οποία βασίζονται σε κάποιο project κάνουν την αναπαραγωγή και επαναχρησιμοποίηση των προγραμμάτων γρήγορη και εύκολη. Είναι δυνατόν όχι μόνο να κατεβάσουμε και να παρακολουθήσουμε προγράμματα που συνδέονται απευθείας στον υπολογιστή αλλά επίσης και PLC τα οποία είναι συνδεμένα στο διαδίκτυο. Όταν υπάρχει σύνδεση με PLC είναι δυνατόν να παρακολουθούμε την λειτουργία, να αλλάζουμε τον τρόπο και να κάνουμε επεξεργασία όποια στιγμή θέλουμε. Η επεξεργασία με σύνδεση, επιτρέπει στο PLC να παραμείνει σε λειτουργία και το πρόγραμμα να αλλάξει. Η πλήρης λειτουργία του PLC, η κατάσταση σφάλματος και οι παράμετροι μπορούν επίσης να διαβαστούν όταν είναι συνδεθεί. Είναι επίσης δυνατόν να δημιουργηθούν λειτουργίες που ορίζονται από τον χρήστη και μπλοκ λειτουργιών. Αυτό επιτρέπει για συχνά χρησιμοποιούμενα bits του κώδικα που γίνονται σε ένα εύκολο στη χρήση και επαναχρησιμοποιήσιμο μπλοκ γραφικών λειτουργιών. Υπάρχει επίσης το βοηθητικό πρόγραμμα για να δημιουργήσετε πρωτόκολλα επικοινωνίας οριζόμενα από το χρήστη, επιτρέποντας έτσι αδιευκρίνιστες και κατά παραγγελία συσκευές να επικοινωνούν 2.4 Ξεκινώντας ένα καινούριο project στο GMWin Για να ξεκινήσουμε ένα καινούργιο πρόγραμμα κάνουμε κλικ στο εικονίδιο GMWin. Εικόνα 2.8 προετοιμασία GMWin Αυτό το εικονίδιο εμφανίζετε όταν το πρόγραμμα GMWin προετοιμάζεται 22

23 Αυτό τοποθετείται στην διαδρομή που έχει καθοριστεί στην διάρκεια της εγκατάστασης ή μπορεί να έχει δημιουργηθεί και συντόμευση στην επιφάνεια εργασία Εικόνα 2.9 διαδρομή ανοίγματος GMWin Το GMWin θα εμφανιστεί, με το τελευταίο project πάνω στο οποίο εργαζόμασταν, αν δεν είχαμε κλείσει το πρόγραμμα. Από την στιγμή που το GMWin δεν θα έχει κάποιο project και θα μοιάζει άδειο, σαν να είναι η πρώτη φορά που εκτελείται το λογισμικό στον υπολογιστή. Εικόνα 2.10 New Project Για να ξεκινήσουμε ένα νέο project, είτε κάνουμε κλικ στο εικονίδιο New Project ή το 23

24 επιλέγουμε από το μενού Project. Σε αυτό το πρώτο μενού μπορούμε να εισάγουμε τις λεπτομέρειες του project και που πρόκειται να δημιουργηθεί ο φάκελος αυτού του project. Πρέπει να επιλέξουμε το PLC που πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε και έχουμε την επιλογή κάποιων επεξηγηματικών εγγράφων. Εικόνα 2.11 τοποθεσία προγράμματος & επιλογή μοντέλου PLC Το επόμενο στάδιο είναι να ορίσουμε το πρώτο πρόγραμμα. Αυτό μπορεί να τροποποιηθεί αργότερα ακόμα και να διαγραφεί αλλά αρχικά πρέπει να στηθεί. Το πρόγραμμα αρχικά θα ονομαστεί no name. Src, αλλά για να το μορφοποιήσουμε απλά επιλέγουμε την περιοχή που φαίνεται και εισάγουμε ένα όνομα το οποίο έχει περισσότερο νόημα για την εφαρμογή μας. Εικόνα 2.12 ορισμός πρώτου προγράμματος 24

25 Μετά έχουμε να επιλέξουμε σε τι γλώσσα θα γράψουμε το πρόγραμμά μας. Η προεπιλεγμένη είναι η Ladder. Η SFC, LD και STL θα συζητηθούν με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα να προσθέσουμε επιπλέον επεξηγηματικές σημειώσεις. Κάνοντας κλικ στο Finish θα έχουμε ολοκληρώσει την διαδικασία στησίματος και θα επιστρέψουμε στο κύριο παράθυρο με ένα πιο ολοκληρωμένο project για να αρχίσουμε τον προγραμματισμό. 2.5 Περιήγηση στο GMWin Το GMWin είναι ένα προγραμματιστικό περιβάλλον βασισμένο στο λειτουργικό σύστημα των Windows και μπορεί να είναι αποθαρρυντικό την πρώτη φορά με τον όγκο των πληροφοριών που προσφέρει. Το προγραμματιστικό περιβάλλον μπορεί να προσαρμόζεται στις δικές σου επιθυμίες, με παράθυρα και προαιρετικά κουμπιά τα οποία μπορούν να επιλεχθούν. Εικόνα 2.13 ορισμός γλώσσα προγραμματισμού 25

26 Εικόνα 2.14 αναλυτική περιγραφή προγράμματος 2.6 Προετοιμασία της σύνδεσης στον υπολογιστή για τον προγραμματισμό Το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να κάνετε πρώτα για να εξασφαλίσετε ότι είναι επιλεγμένη η σωστή θύρα επικοινωνίας στο GMWin για την σύνδεση με το PLC. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό αν χρησιμοποιείτε USB σε σειριακό μετατροπέα. Είναι δυνατό να εντοπίσετε τις θύρες επικοινωνίας του υπολογιστή σας χρησιμοποιώντας την διαχείριση συσκευών στον Πίνακα Ελέγχου των Windows. (Πίνακας Ελέγχου: Σύστημα, Υλικό; Διαχείριση Συσκευών). 26

27 Εικόνα 2.15 συριακή θύρα Για να εξασφαλίσετε ότι έχει επιλεγεί η σωστή θύρα, στο GMWin πηγαίνετε στο option menu που βρίσκεται στην λίστα της καρτέλας project. Η σταθερή μέθοδος σύνδεσης είναι το RS-232C. Αυτό είναι καλώδιο σύνδεσης με 3 σταθερά σύρματα και 9 καρφιά τύπου D (KIC-50A). Επιλέγετε την θύρα επικοινωνίας που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε από την λίστα που εμφανίζεται Εικόνα επιλογή θύρας 27

28 Εικόνα 2.17 μεταφορά προγράμματος εγκατάστασης 2.7 Μενού του GMWin Μενού Σχεδίασης (Project Menu) Το σχεδιαστικό μενού περιέχει τις επιλογές που χρειάζονται για να διαχειριστείτε όλο το project. Εικόνα 2.18 μενού σχεδίασης 28

29 Το μενού αυτό περιέχει τις επιλογές που απαιτούνται για τα προγράμματα σε ένα project. Ένα project στο GMWin φτιάχνεται από δύο τύπους αρχείων. Ένα αρχείο project το οποίο περιέχει τις πληροφορίες τοθ σχεδίου και ακόμα ένα αρχείο προέλευσης το οποίο περιέχει τις πληροφορίες του προγράμματος 29

30 Εικόνα 2.19 Σε αυτό το μενού υπάρχουν επιλογές για την επεξεργασία των προγραμμάτων συντομεύσεις και αναλυτικά τα εργαλεία τις γλώσσας ladder 30

31 2.7.2 Μενού για την Σύνταξη (view menu) Το μενού αυτό χρησιμοποιείται για την δημιουργία και σύνταξη για να μπορούμε να το κάνουμε download στο PLC Εικόνα 2.20 μενού για σύνταξη Μενού για την Σύνταξη (Compile Menu) Το μενού αυτό χρησιμοποιείται για την δημιουργία και την σύνταξη του προγράμματος που έχετε γράψει, ώστε να είναι έτοιμο για το κάνετε download μέσα στο PLC. Υπάρχει επίσης η επιλογή να ελέγξετε το πρόγραμμα για διπλότυπα πηνία, μνήμη και τοποθεσίες εισόδων/εξόδων που χρησιμοποιήθηκαν. 31

32 2.7.4 Μενού για Απευθείας Σύνδεση (Online Menu) Αυτό το μενού έχει τις επιλογές για σύνδεση με το PLC. Σε αυτό το μενού μπορείτε να διαβάσετε και να γράψετε προγράμματα στο PLC. Μπορείτε να ελέγξετε την κατάσταση του PLC, να ενεργοποιήσετε τις επικοινωνίες και να επαναφέρετε τα λάθη Μενού Εργαλείων (Tools Menu) Το εργαλείο προσομοίωσης μπορείτε να το εργαλείο για να δοκιμάσετε το project χωρίς βρείτε σε αυτό το μενού. Είναι ένα χρήσιμο να συνδέσετε το PLC Εικόνα μενού εργαλείων

33 2.7.6 Μενού Παραθύρου (Window Menu) Αυτό το παράθυρο σας επιτρέπει να δείτε τα διαφορετικά παράθυρα προγραμματισμού με διαφορετικούς τρόπους. Εικόνα 2.22 window menu Μενού Βοήθειας (Help Menu) Στο μενού βοήθειας μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στη λειτουργία βοήθειας και στην ιστοσελίδα της IMO. Παρακαλώ σημειώστε ότι οι ρυθμίσεις γλώσσας απαιτούν παράθυρα που έχουν αρχεία της Άπω Ανατολής και της Ασίας εγκατεστημένα. (Control Panel: Regional and Language Settings; Languages; Supplemental Language Support). Εικόνα 2.23 μενού βοήθειας 33

34 2.7.8 Διευθυνσιοδότηση στα PLC της σειράς G Η μορφή της διευθυνσιοδότησης συμμορφώνεται με το πρότυπο IEC για την πλήρη γκάμα PLC της σειράς G, από το G7 μέχρι το G4. Στο IEC , η διευθυνσιοδότηση είναι τυποποιημένη για όλους τους κατασκευαστές PLC. Ισχύει ότι για να διευθυνσιοδοτήσεις μια είσοδο πρέπει να χρησιμοποιήσεις το πρόθεμα I. Ομοίως για μια έξοδο, το πρόθεμα Q και για την μνήμη, το πρόθεμα M. Στα PLC της σειράς G μπορούμε να διευθυνσιοδοτήσουμε ξεχωριστά bits, bytes, λέξεις και διπλές λέξεις και αυτό γίνεται στην δομή της διεύθυνσης. Όταν διευθυνσιοδοτούμε απευθείας Ι/Ο ή μνήμη το σύμβολο τοις εκατό πρέπει να τοποθετηθεί πριν από την δομή της διεύθυνσης %, αυτό σημαίνει ότι έχετε την πρόθεση να διευθυνσιοδοτήσετε κατευθείαν μια είσοδο, έξοδο ή θέση μνήμης και όχι μια μεταβλητή. Το επόμενο σύμβολο είναι για να δηλώνει αν πρόκειται για είσοδο, έξοδο ή θέση μνήμης και στην συνέχεια το δεύτερο σύμβολο δείχνει αν είναι bit, byte, λέξη ή διπλή λέξη. Τέλος είναι η διεύθυνση τοποθεσίας και αυτή η μορφή μπορεί να διαφέρει, ανάλογα με το αν πρόκειται για είσοδο/έξοδο ή θέση μνήμης.στο μενού επεξεργασίας (Edit Menu) υπάρχει η επιλογή που βοηθάει στον υπολογισμό των θέσεων μνήμης Εικόνα Απλά εισάγετε την διεύθυνση και μετά κάντε κλικ στο Execute. Στη συνέχεια το M Calculator θα διασπάσει τη διεύθυνση μνήμης και πως μπορεί να διευθυνσιοδοτηθεί διαφορετικά. 34

35 2.8 Κατανομή μνήμης στο PLC της σειράς G Για την καλύτερη κατανόηση της διευθυνσιοδότησης και του προγραμματισμού στο GMWin είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πώς είναι οργανωμένη η μνήμη του PLC. Η μνήμη χωρίζεται σε δύο βασικούς τομείς: 1 Η μνήμη του προγράμματος Αυτό είναι όπου είναι αποθηκευμένο το πρόγραμμα που δημιουργήθηκε από τον χρήση. 2 Το Ι/Ο, η εσωτερική μνήμη και η συμβολική μνήμη Σε αυτό το μέρος της μνήμης, το Ι/Ο που έχει σχέση ιδιαίτερα με τον τύπο του PLC, αποθηκεύεται μαζί με την προσωρινή μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση μεταβλητών δεδομένων. Τέλος, η συμβολική μνήμη χρησιμοποιείται για την αποθήκευση λειτουργιών και μπλοκ λειτουργιών που χρησιμοποιούνται στο πρόγραμμα. Όταν εισάγετε ένα μπλοκ λειτουργιών, θα σας ζητηθεί να δώσετε ένα όνομα εμφάνισης. Αυτό απαιτείται για την αποθήκευση στην περιοχή συμβολικής μνήμης του PLC και μπορεί να αναφέρεται ξανά και ξανά, αλλά χρησιμοποιεί το όνομα εμφάνισης. Μνήμη Είσοδος Έξοδος Προγράμματος {I} Περιοχή Μ (Q) Συμβολική Εικόνα 2.25 κατανομή μνήμης στο PLC 35

36 Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως είναι δυνατόν να διευθυνσιοδοτήσουμε την μνήμη σε πολλά διαφορετικά κομμάτια: Bits, Bytes, λέξεις κτλ. Η περιοχή Μ της μνήμης θα πρέπει να θεωρείται ως ένα λευκό φύλλο χαρτί και χρησιμοποιώντας συντεταγμένες να εντοπίσετε την περιοχή μνήμης που απαιτείται. Ωστόσο, η ίδια τοποθεσία μπορεί να βρεθεί εύκολα που βρίσκεται με διαφορετικούς τρόπους χρησιμοποιώντας ένα διαφορετικό σύστημα συντεταγμένων. π.χ. %MB 1.0 = %MX8 = %MW0.8 Επομένως είναι μια καλή ιδέα να χρησιμοποιήσετε (όπου είναι δυνατόν) την μία σταθερή δομή διευθυνσιοδότησης. Αυτό σημαίνει ότι αν χρησιμοποιείτε περισσότερο λέξεις για την διευθυνσιοδότηση τότε χρησιμοποιήστε την δομή: %MW_ (και το._ αν χρειάζεται να διευθυνσιοδοτήσετε ένα bit σε λέξη).περιοχή M (ανεπτυγμένη προβολή) Eικόνα 2.26 αναλυτική περιγραφή δεδομένων G-Series 36

37 2.8.1 Bits και Bytes Διαφορετικοί τύποι των μεταβλητών πληροφοριών απαιτούν ένα διαφορετικό αριθμό bits για να το αποθηκεύσετε. Παρακάτω είναι ένας οδηγός για αυτό που χρησιμοποιείται για διάφορους τύπους των μεταβλητών πληροφοριών. Εικόνα 2.27 bits & bytes 37

38 2.9 Κανόνες προγραμματισμού στη γλώσσα Ladder Πριν από τον προγραμματισμό, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε μερικούς βασικούς κανόνες της δομής του διαγράμματος της Ladder. Σε αυτή την ενότητα θα συζητήσουμε τους βασικούς κανόνες προγραμματισμού της λογικής της Ladder. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε τον κύκλο σάρωσης ενός PLC. Αυτή είναι η σειρά της επεξεργασίας που εκτελεί το PLC. Ο κύκλος σάρωσης ενός έργου του GMWin έχει ως εξής: 1. Στην αρχή της λειτουργίας οι μεταβλητές μηδενίζονται και γίνεται μια αυτοδιάγνωση. 2. Τότε οι καταστάσεις εισόδου διαβάζονται και αποθηκεύονται. 3. Τότε το πρόγραμμα του χρήστη διαδοχικά εκτελείται 4. Η επικοινωνία με τις μονάδες ελέγχεται και τα δεδομένα ανταλλάσσονται, οι μεταβλητές είναι ενημερωμένες και μια αυτοδιάγνωση ξαναεκτελείται. 5. Επιστρέφει για να διαβάσει τις καταστάσεις εισόδου και να ανανεώσει τα δεδομένα μνήμης. 38

39 Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως κύκλος σάρωσης και διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν το πόσο γρήγορη είναι. Δηλαδή μεγαλύτερα και πιο πολύπλοκα προγράμματα έχουν μεγαλύτερους χρόνους κύκλου σάρωσης. Η ροή του προγράμματος GMWin είναι διαδοχική από την πρώτη γραμμή μέχρι την τελευταία. Αυτό σημαίνει ότι ο κώδικας στη γραμμή 1 θα λειτουργεί πριν την γραμμή 2. Η διαφορά του χρόνου θα είναι κλασματική, ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί όταν χρησιμοποιούνται τα κυκλώματα μανδάλωσης και οι επιμέρους ρουτίνες. Μέχρι και 30 επαφές μπορούν να τοποθετηθούν σε μια ροή, αλλά μόνο ένα πηνίο. Εικόνα 2.28 σύγκριση χρόνου γραμμής 1 με γραμμή 2 Στο προγραμματιστικό περιβάλλον του GMWin οι επαφές και τα πηνία μπορούν να εισαχθούν χωρίς να έχουν ονομαστεί. Αυτό σημαίνει ότι η δομή του προγράμματος μπορεί να σχεδιαστεί πλήρως πριν από τον προσδιορισμό των μεταβλητών. Εικόνα 2.29 εισαγωγή εισόδων & εξόδων πριν την ονομασία 39

40 Όλες οι σειρές που έχουν ξεκινήσει πρέπει να είναι ολοκληρωμένες, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει πλήρης οριζόντια σύνδεση μεταξύ των κατακόρυφων γραμμών αλλιώς το πρόγραμμα δεν θα συνταχθεί. Εικόνα 2.30 λάθει σύνδεσης Μια λειτουργία έχει μόνο μία έξοδο και απαιτεί ένα σήμα ενεργοποίησης, ενώ το μπλοκ λειτουργίας δεν απαιτεί ενεργοποίηση και μπορεί να έχει πολλές εξόδους και εσωτερικά δεδομένα. Κατά την εισαγωγή ενός μπλοκ λειτουργίας ο χρήστης πρέπει να ορίσει ένα όνομα εμφάνισης. Κάθε Λειτουργία/Λειτουργικό μπλοκ απαιτεί μια επαφή στην πρώτη είσοδο που ονομάζεται μεταβλητή ή σταθερά στις άλλες εισόδους. Είναι δυνατόν να δημιουργήσετε Λειτουργίες και Λειτουργικά μπλοκ οριζόμενα από τον χρήστη. Εικόνα 2.31 παραδείγματα Είναι δυνατόν να επαναλάβετε πηνία και αυτό δεν θα φέρει επιφέρει σφάλμα. Αυτό θα μπορούσε να έχει άλλο σκοπό, ωστόσο, είναι ένα εύκολο λάθος που γίνεται. Με μια διπλή σπείρα ποτέ δεν θα είναι ενεργή μέχρι να εκπληρωθούν όλες οι προϋποθέσεις. 40

41 Για παράδειγμα στην λογική της ladder παρακάτω, τα Α και Β είναι ανοιχτά και ο διακόπτης Ζ είναι ανοιχτός. Όμως ο Ζ έχει αντιγραφεί και έτσι απαιτούνται όλες οι προϋποθέσεις (A,B,C και D) για να είναι ανοιχτός πριν γίνει ο διακόπτης θετικός Δήλωση μεταβλητών (Variable Declaration) Οι μεταβλητές μπορούν να εκφράζονται με έναν από τους δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι να δώσετε ένα όνομα σε ένα στοιχείο δεδομένων χρησιμοποιώντας ένα αναγνωριστικό και ο δεύτερος είναι να εκχωρήσετε απευθείας μια διεύθυνση μνήμης / είσοδο ή έξοδο σε ένα στοιχείο δεδομένων. Οι μεταβλητές μπορούν να εισαχθούν είτε ως επαφές/πηνία/λειτουργίες ή μπλοκ λειτουργίας που εισάγονται ή σε πίνακα μεταβλητών. Κάντε δεξί κλικ στο ποντίκι όταν το βέλος βρίσκεται στην περιοχή του πίνακα στο Πίνακα μεταβλητών με τις μεταβλητές που εκχωρούνται στο πρόγραμμα. Εικόνα 2.32 δήλωση μεταβλητών 41

42 Για άμεση διευθυνσιοδότηση χρησιμοποιείτε το σύμβολο % ακολουθούμενο από το πρόθεμα τοποθεσία. Το πρόθεμα τοποθεσία περιέχει ένα αναγνωριστικό τοποθεσίας (I, Q, Μ), ακολουθούμενο από ένα πρόθεμα μεγέθους (X, Β, W, D, L) και ολοκληρώνεται με ένα δείκτη έκφρασης (για I και Q, βάση δεδομένων (base), υποδοχή (slot), Δεδομένα. Για M, δεδομένα (ανάλογα με το μέγεθος του προθέματος). bit των δεδομένων). π.χ. % I X : Input, Bit size, Base 0, Slot 2, Bit 6. % M W 32. 7: Memory, Word size, word 32, bit 7 42

43 Όταν ονομάζετε μια μεταβλητή υπάρχουν λίγο περισσότερες πληροφορίες που πρέπει να εισαχθούν. Εικόνα 2.33 Add/edit variables VAR: Γενικά ανάγνωσης/εγγραφής μεταβλητή VARCONSTANT: Μόνο για διάβασμα, συνεχή VARRETAIN: Διάβασμα/εγγραφή αλλά κρατά την τιμή κατά την αποσύνδεση του ρεύματος VAREXTERNAL: Χρησιμοποιείται για να δηλώσει την μεταβλητή σαν VARGLOBAL (παγκόσμια μεταβλητή) Ο τύπος δεδομένων μιας μεταβλητής εξαρτάται από τον τύπο των δεδομένων που η μεταβλητή αντιπροσωπεύει. π.χ. ακέραια τιμή, χρόνος, δυαδικό, κτλ. Αυτό είναι επίσης 43

44 σημαντικό, όπως τα διάφορα είδη των δεδομένων απαιτούν διαφορετικές ποσότητες το μεγέθους μνήμης για να τις αποθηκεύσετε. Εδώ μπορείτε να κάνετε κατανομή της μεταβλητής σε μια τοποθεσία μνήμης. Αυτό είναι σαν την άμεση διευθυνσιοδότηση Τα δεδομένα μπορούν να ρυθμιστούν με αρχική τιμή αντί για μηδέν Σχόλια για επεξήγηση 44

45 Χρονικές μεταβλητές (Time Variables) Οι χρονικές μεταβλητές χρησιμοποιούνται στους χρονοδιακόπτες (timers) για την προκαθορισμένη τιμή και χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή. Τα δεδομένα που πρόκειται να εισαχθούν στους χρονοδιακόπτες πρέπει να χρησιμοποιούν προηγμένες λειτουργίες για να μετατρέπονται σε χρονική μεταβλητή. Οι χρονικές μεταβλητές έχουν το πρόθεμα: t# Η εισαγόμενη τιμή είναι πριν το τέλος της μεταβλητής σύμφωνα με το διάγραμμα του χρόνου. π.χ. Η εισαγόμενη τιμή των δυο ημερών, επτά ωρών, τριών λεπτών, είκοσι δευτερολέπτων και δεκαέξι χιλιοστών του δευτερολέπτου, θα γίνει : t# 2 d 7 h 3 m 20 s 16 ms Ο μέγιστος χρόνος που επιτρέπεται είναι: T#49d17h 2m47s295ms (32 bits της μονάδας ms). Αυτό είναι μια καθυστέρηση 5 δευτερολέπτων για το άνοιγμα (5 s Ton) Εικόνα 2.33 καθυστέρηση 5s Ton για την έξοδο 2.11 Βασική λογική της Ladder (Basic Ladder Logic) Όλα τα προγράμματα σε Ladder περιέχουν την βασική λογική της Bool και την συναρμολόγηση των κυκλωμάτων. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζετε τέλεια τα βασικά καθώς τα περίπλοκα προγράμματα φτιάχνονται από αυτά τα απλά προγράμματα. Θεωρητικό μέρος Γενικά Είναι αυτονόητο ότι ο προγραμματιζόμενος ελεγκτής δεν μπορεί να κάνει τίποτα χωρίς ένα πρόγραμμα. Για να γίνει η εγγραφή του προγράμματος χρειάζεται μια τεχνίτη γλώσσα που μπορεί να γίνει αντιληπτή από το PLC. Όπως αναφέρθηκε και στην προηγούμενη άσκηση θα ασχοληθούμε με την LADDER DIAGRAMM, κοινός LAD. H γλώσσα αυτή 45

46 διαφέρει από τις συνηθισμένες γλώσσες προγραμματισμού (BASIC, FORTRAN, C++, κ.τ.λ.). Η γλώσσα που θα εξετάσουμε είναι πιθανότατα άγνωστη στους περισσότερους σπουδαστές. Παραθέτοντας ένα παράδειγμα. Αναλογιστείτε έναν άνθρωπο μεγάλο σε ηλικία, που δεν έμαθε να γράφει πότε στην ζωή του και ένας δάσκαλος κάποια στιγμή φιλοτιμήθηκε να του μάθει να γράφει. Ξεκινώντας, στο πρώτο μάθημα άρχισε να του αναλύει τις έννοιες και τα βασικά σύμβολα στο office word. Αφού περάσουν πολλά μαθήματα το πιο πιθανό είναι ο άνθρωπος να παραμείνει αγράμματος και να μην μάθει ποτέ word. Έπειτα από το παράδειγμα σκεφτείτε ότι βρίσκεστε στην θέση του ανθρώπου αλλά η γλώσσα που δεν ξέρετε να γράφετε είναι η LAD. Θα ήταν παράδοξο λοιπόν να αρχίσετε πρώτα να μαθαίνετε το ''αντίστοιχο word της LAD''. Για τον λόγο αυτό αρχικά θα αναφερθούμε διεξοδικά ώστε να μάθετε πρώτα να προγραμματίζεται πρόχειρα, δηλαδή στο χέρι και έπειτα τις βασικές έννοιες συμβόλων του λογισμικού GMWIN ώστε να μπορεί να συνταχθεί τπ πρόγραμμα εκεί και έπειτα να μεταφερθεί στο PLC. Προγραμματισμός Έστω ότι έχουμε ένα λαμπτήρα που ελέγχεται από δύο διακόπτες Α και Β και θέλουμε να ανάβει μόνο όταν και οι δύο διακόπτες είναι κλειστοί. Σύμφωνα με τις γνώσεις που έχουμε από ηλεκτρικά κυκλώματα θα φτιάχναμε την εξής συνδεσμολογία. Εικόνα2.34 Κύκλωμα λαμπτήρα που ανάβει μόνο όταν και οι δύο διακόπτες είναι κλειστοί Μπορεί εύκολα να καταλάβει κανείς ότι το παραπάνω παράδειγμα είναι το παράδειγμα της λογικής AND που μάθαμε από τα ψηφιακά ηλεκτρονικά. Πιο αναλυτικά ισχύει lamp = A B. Δηλαδή ο λαμπτήρας θα ανάψει μόνο αν ικανοποιηθούν αυτές οι συνθήκες: ο διακόπτης Α είναι κλειστός ΚΑΙ o ο διακόπτης B είναι κλειστός. Αν αντικαταστήσουμε το Α με Ι.1 (Input 1) τo B με Ι.2 (Input 2) και την λάμπα με Ο.1 (Output 1) η πράξη AND σε LADDER θα έχει ως εξής: 46

47 Με τη ίδια λογική ισχύει: Για τρείς διακόπτες που θα πρέπει να είναι ΚΑΙ οι τρεις κλειστοί Για τέσσερεις διακόπτες που θα πρέπει να είναι ΚΑΙ οι τέσσερεις κλειστοί Για n διακόπτες που θα πρέπει να είναι όλοι κλειστοί Έστω ότι έχουμε ένα λαμπτήρα που ελέγχεται από δύο διακόπτες Α και Β και θέλουμε να ανάβει όταν τουλάχιστον ένας διακόπτης είναι κλειστός. Σύμφωνα με τις γνώσεις που έχουμε από ηλεκτρικά κυκλώματα θα φτιάχναμε την εξής συνδεσμολογία. Εικόνα 2.35 Κύκλωμα λαμπτήρα που ανάβει όταν τουλάχιστον ένας από τους δύο διακόπτες είναι κλειστοί Μπορεί εύκολα να καταλάβει κανείς ότι το παραπάνω παράδειγμα είναι το παράδειγμα της λογικής OR που μάθαμε από τα ψηφιακά ηλεκτρονικά. Πιο αναλυτικά ισχύει lamp = A+B. 47

48 Δηλαδή ο λαμπτήρας θα ανάψει μόνο αν ικανοποιηθούν αυτές οι συνθήκες: ο διακόπτης Α είναι κλειστός Ή o B είναι κλειστός. Αν αντικαταστήσουμε το Α με Ι.1 (Input 1) τo B με Ι.2 (Input 2) και την λάμπα με Ο.1 (Output 1) η πράξη OR σε LADDER θα έχει ως εξής: Με τη ίδια λογική ισχύει: Για τρείς διακόπτες που θα πρέπει να είναι τουλάχιστον ένας κλειστός. Για τέσσερεις διακόπτες που θα πρέπει να είναι να είναι τουλάχιστον ένας κλειστός. Για n διακόπτες που θα πρέπει να είναι να είναι τουλάχιστον ένας κλειστός. 48

49 Λυμένο παράδειγμα Έστω ότι έχουμε ένα λαμπτήρα που ελέγχεται από τρεις διακόπτες Α, Β, Γ και θέλουμε να ανάβει όταν ο (Α ή ο Β) και ο Γ είναι κλειστοί. Σύμφωνα με τις γνώσεις που έχουμε από ηλεκτρικά κυκλώματα θα φτιάχναμε την εξής συνδεσμολογία. Εικόνα 2.36 Κύκλωμα λαμπτήρα που ανάβει όταν ένας από τους δύο διακόπτες Α ή Β είναι κλειστοί και ο Γ είναι κλειστός Μπορεί εύκολα να καταλάβει κανείς ότι το παραπάνω παράδειγμα είναι ο συνδυασμός της λογικής AND και της λογικής OR που μάθαμε από τα ψηφιακά ηλεκτρονικά. Πιο αναλυτικά ισχύει lamp = (A+B) Γ. Δηλαδή ο λαμπτήρας θα ανάψει μόνο αν ικανοποιηθούν αυτές οι συνθήκες: ο διακόπτης (Α είναι κλειστός Ή o B είναι κλειστός) ΚΑΙ ο Γ είναι κλειστός. Αν αντικαταστήσουμε το Α με Ι.1 (Input 1) τo B με Ι.2 (Input 2) τo Γ με Ι.3 (Input 3) και την λάμπα με Ο.1 (Output 1) συνδυασμός ΑND με OR σε LADDER θα έχει ως εξής: 49

50 Στα παραπάνω παραδείγματα είδαμε ότι για να ανάψει η λάμπα πρέπει να είναι μερικές από τις εισόδους η και όλες κλειστές. Πως θα προγραμματίζαμε όμως αν θέλαμε μια επαφή να είναι να είναι ανοικτή. Το φαινόμενο αυτό μας θυμίζει την πάνω παύλα από τα ψηφιακά ηλεκτρονικά. Παράδειγμα η λογική εξίσωση Α + Β Γ έχει ως εξής σε διάγραμμα LAD: Στο πάνω διάγραμμα ενεργοποιείται η έξοδος Ο1 όταν o Ι1 Ή o I2 είναι κλειστός ΚΑΙ ο Ι3 είναι ανοικτός. Εικόνα 2.37 Συμβολισμός κλειστής και ανοικτής επαφής Έστω ότι έχουμε ένα λαμπτήρα που ελέγχεται από τρεις διακόπτες Α, Β και θέλουμε να ανάβει όταν ο Α και ο Β είναι κλειστοί, αλλά με την προϋπόθεση λίγο χρόνο μετά αφού ικανοποιηθούν οι παραπάνω συνθήκες. Το διάγραμμα θα είναι ίδιο με το αυτό του πρώτου παραδείγματος με μόνη διαφορά ότι προστίθεται ακόμα μία εντολή, η εντολή DELAY ONN και όπου Τ βάζουμε πάντα την τιμή του χρόνου που θέλουμε σε d για μέρες, h για ώρες m για λεπτά, s για δευτερόλεπτα και ms για χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αν θέλαμε 50

51 για παράδειγμα ο χρόνος να ήταν 3,5 ώρες και 20 δευτερόλεπτα όπου Τ βάζουμε 3h30m20s. Στην ίδια διαδικασία αν θέλαμε να είχαμε τάση στην έξοδο αλλά μόνο για μερικό χρόνο ισχύει η εντολή DELAY OFF Κλείνοντας, υπάρχουν δύο διακριτές περιοχές σε ένα διάγραμμα LADDER. Στη δεξιά πλευρά τοποθετούμε τα σύμβολα για ενέργειες (όπως την ενεργοποίηση εξόδων, ηλεκτρονόμων κ.τ.λ.). Στην αριστερή πλευρά τοποθετούμε τα σύμβολα των συνθηκών που θέλουμε να συνδέσουμε με τις ενέργειες. Οι δύο κύριες περιοχές του διαγράμματος φαίνονται σε αντιπαραβολή. Στην περιοχή των συνθηκών μπορούμε μόνο να ελέγξουμε ή να ''κάνουμε ερωτήσεις''. Στην περιοχή ενεργειών λέμε στον ελεγκτή να κάνει κάτι. Εικόνα 2.38 Οι δύο διακριτές περιοχές του διαγράμματος LADDER. 51

52 Εικόνα2.39 Εικονική λειτουργία PLC Έλεγχος GMWin Συμβουλή! Αφού κάνουμε compile, εάν υπάρχουν λάθη για ευκολία του προγραμματιστή το λογισμικό μας παρέχει ένδειξη με μια κόκκινη γραμμή το σημείο που υπάρχει σφάλμα. Μόλις είναι έτοιμο το πρόγραμμα πατάμε την εντολή Start simulation και ανοίγει ένα νέο παράθυρο με σκοπό να προσομοιώσουμε την λειτουργία για να δούμε αν όλα λειτουργούν σύμφωνα με την λύση του επιθυμητού αυτοματισμού. 52

53 Σημείωση! Η χρήση του προσομοιωτή είναι πολύ σημαντική! Για παράδειγμα αν ένα έργο προϋποθέτει μια λύση ενός μεγάλου αυτοματισμού θα ήταν καταστρεπτικό να μην δούμε αν όλα πάνε σωστά σε εικονικό περιβάλλον πριν στήσουμε όλους τους αυτοματισμούς (καλώδια, ρελέ, αισθητήρες, μπουτόν, δίκτυο υπολογιστών κ.τ.λ.). Καταλαβαίνει κανείς το κόστος και τον χρόνο που να θα αποφέρουν μερικά λάθη σχετικά με την λύση του προβλήματος, τα οποία μπορούσαν να είχαν αποφευχθεί με την προσομοίωση. Η λειτουργία προσομοίωσης έχει ως εξής (βλέπε και Εικόνα 2.40).Με την CPU του ελεγκτή να βρίσκεται στο stop επιλέγουμε τις επιθυμητές εισόδους που θέλουμε να ενεργοποιήσουμε (βρίσκονται στα τετράγωνα μαύρα κουτάκια) με την σειρά που υποδεικνύεται στο παρακάτω σχήμα (από πάνω προς τα κάτω και από τα αριστερά προς τα δεξιά). Έπειτα πατάμε την αντίστοιχη θέση RUN του CPU Στις ενεργοποιημένες εισόδους και εξόδους σημειώνεται μπλε χρώμα στο διάγραμμα LADDER και στον προσομοιωτή με πράσινο και κόκκινο χρώμα αντίστοιχα. 53

54 Εικόνα 2.40 Λειτουργία προσομοίωσης GLOFA PLC.Παρατηρούμε ότι η έξοδος %QΧ0.0.0 (Ο1) ενεργοποιείται όταν είναι κλειστή η επαφή %ΙΧ0.0.0(Ι1) ΚΑΙ η %ΙΧ0.0.2(Ι3). Άρα σύμφωνα με τα δεδομένα του προβλήματος (θέλουμε να ενεργοποιηθεί η έξοδος Ο1 όταν (Ι1 Ή Ι2) ΚΑΙ Ι3 είναι κλειστοί) είναι σωστό το πρόγραμμα Είσοδοι και Έξοδοι (Inputs and Outputs) Οι είσοδοι και οι έξοδοι μπορούν να εισαχθούν χρησιμοποιώντας την γραμμή εικονιδίων (Icon bar) και κάνοντας κλικ στο επιθυμητό εικονίδιο ή χρησιμοποιώντας ένα πλήκτρο συντόμευσης. 54

55 Οι είσοδοι και οι έξοδοι είναι τον τύπο της Bool και λειτουργούν είτε ως ανοιχτές (ΟΝ) Είσοδοι ή ως κλειστές (OFF). -Κανονικά ανοιχτή επαφή -Κανονικά κλειστή επαφή -γέφυρας θετικής έναυσης -γέφυρας αρνητικής έναυσης Έξοδοι 55

56 2.13 Λογική της Bool Η λογική της Bool ασχολείται με δυαδικά δεδομένα, (ON και OFF), με γνώση ορισμένων βασικών κυκλωμάτων της λογικής της Bool τα περισσότερα συμβάντα μπορούν να εξηγηθούν και να ελέγχονται. Πύλη AND: Z = A AND B Πύλη OR: Z = A OR B Πύλη NOT: Z = NOT A Κυκλώματα Μανδάλωσης Ένα κύκλωμα μανδάλωσης συγκρατεί μια υψηλή απόδοση όταν η είσοδος έχει αφαιρεθεί. Υπάρχουν δύο τρόποι για την μανδάλωση ενός κυκλώματος: Κύκλωμα μανδάλωσης και 56

57 πηνία Set/Reset. Το κύκλωμα μανδάλωσης χρησιμοποιεί την έξοδο σαν αλληλοσύνδεση. Χρησιμοποιώντας πηνία Set/Reset Κύκλωμα Flip/Flop Ένα κύκλωμα flip-flop εναλλάσσει την έξοδο. Ο πρώτος παλμός εισόδου θα ρυθμίσει την υψηλή απόδοση και ο δεύτερος παλμός εισόδου θα μηδενιστεί. Διάγραμμα κυκλώματος flip-flop. 57

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Αυτόματος κλιμακοστασίου με τη χρήση PLC Εδώ περιγράφω τι περιλαμβάνει μια λειτουργία αυτοματοποίησης του φωτισμού, θα γνωρίζω την αυτόματη λειτουργία του αυτόματου φωτισμού κλιμακοστασίου, τα πλεονεκτήματα έναντι με άλλους τρόπους λειτουργίας, το αντίστοιχο διάγραμμα LADDER και τη συγγραφή του στο λογισμικό. 3.1 Θεωρητικό μέρος Ο φωτισμός όντας μία από τις πιο σημαντικές συνέπειες ανάπτυξης του ηλεκτρισμού κατατάσσεται ως άρρηκτος συνδεδεμένος με τον ηλεκτρισμό. Η αυτοματοποίηση δεν θα μπορούσε να αφήσει ανεπηρέαστο τον φωτισμό. Η χρήση του φωτισμού είναι η πιο συχνή χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας. Η διάθεση του φωτισμού σαν να λέγαμε ότι ''ακολουθεί'' τον άνθρωπο, λόγο του ότι διασταυρώνεται ανάμεσα σε όλου του είδους τα μέρη που συχνάζει ο άνθρωπος λ.χ. κατοικίες, εργοστάσια, ξενοδοχεία, πλατείες, δρόμους κ.τ.λ. Σκοπός της αυτοματοποίησης εκτός από την ανθρώπινη ευκολία είναι, η σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας, εύκολος έλεγχος φωτισμού, και δυνατότητα αρχιτεκτονικού φωτισμού με φωτεινές σκηνές, όπως αλλαγή χρωμάτων, αλλαγή φωτεινής έντασης και μερικές φορές ίσος την θέση των φωτιστικών. Η πρώτη ανάγκη αυτοματοποίησης του φωτισμού παρουσιάστηκε στα κλιμακοστάσια, λόχου χάρη στους κοινόχρηστους χώρους. Παλιότερα η κατασκευή για τον φωτισμό κλιμακοστασίου γινόταν με την βοήθεια κυκλώματος αλλέ-ρετούρ. Η δυσκολία του επιθυμητού ελέγχου παραήταν δύσκολη και κατά την εγκατάσταση αλλά και κατά την χρήση, διότι ενόσω ανεβοκατέβαινε ο κάτοικος τις σκάλες, ή προτιμούσε να αφήσει ανοικτό τον διακόπτη κατά την είσοδο-αποχώρηση από την πολυκατοικία, ή πρόκρινε πολλές φορές να κινείται μέσα στο σκοτάδι. Το πρόβλημα αυτό λύθηκε με την χρήση του αυτόματου κλιμακοστασίου που διδάχτηκε στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις Ι. Η διαδικασία του αυτόματου κλιμακοστασίου εκτός από μερικούς τύπους συσκευών που υπάρχουν στο εμπόριο μπορεί να γίνει και με την χρήση PLC. Τα πλεονεκτήματα είναι τα εξής. Πιο εύκολη εγκατάσταση και πιο λίγες απαιτήσεις σε ηλεκτρολογικά υλικά, ειδικότερα σε πολυώροφα κτίρια. Ακόμη, εκτός από τον απλό έλεγχο μπορούν πολύ εύκολα να προστεθούν και άλλες λειτουργίες όπως π.χ. με το πάτημα κάποιου από τα μπουτόν για κάποια δευτερόλεπτα να παραμένουν τα φώτα μόνιμα 58

59 ανοικτά μέχρι να ξαναπατήσουμε κάποιο από τα μπουτόν για να κλείσουν, ή και μη χρησιμοποίηση του φωτισμού όταν υπάρχει επαρκής φυσικός φωτισμός για να πετύχουμε εξοικονόμηση ενέργειας. Στην εργαστηριακή αυτή άσκηση θα εξετάσουμε την πιο απλή χρήση, δηλαδή τα άνοιγμα και το κλείσιμο μετά από κάποια δευτερόλεπτα. Οι φοιτητές εφόσον κατανοήσουν την απλή λειτουργία παροτρύνονται να εξετάσουν και επιπρόσθετες λειτουργίες σαν τις παραπάνω. 3.2 Περιγραφή του προβλήματος Οι απαιτήσεις του προβλήματος είναι ο σχεδιασμός ενός αυτόματο τεχνητού φωτισμού στον κοινόχρηστο χώρο μιας πολυκατοικίας που αποτελείται από ισόγειο, πρώτο όροφο, δεύτερο όροφο και απόληξη κλιμακοστασίου. Κάθε επίπεδο της πολυκατοικίας έχει από ένα φωτιστικό και από ένα φωτιστικό επίσης θα έχουν και οι δύο ημιώροφοι στις σκάλες. Σε κάθε επίπεδο της πολυκατοικίας αντιστοιχεί ένας πιεστικός διακόπτης. Με το πάτημα οπουδήποτε διακόπτη θα ενεργοποιούνται όλα τα φωτιστικά του κοινόχρηστο χώρου και θα κλείνουν μόνο έπειτα από εντολή του ελεγκτή μετά από κάποιο χρονικό διάστημα τόσο, ώστε να μην εμποδίζει την εύκολη μετακίνηση των κατοίκων. Η διάταξη της εγκατάστασης φαίνεται στην εικόνα Εξοπλισμός Η διαδικασία θα αυτοματοποιηθεί με την χρήση ενός προγραμματιζόμενου ελεγκτή. Τα έξι στοιχεία φωτισμού είναι συνδεδεμένα στην ίδια γραμμή του κοινόχρηστου πίνακα και ανήκουν στην ίδια ομάδα ελέγχου που της αντιστοιχεί σε εξόδους Q00 Q01 Q02 Q03. Κάθε επίπεδο θα έχει τον δικό τoυ πιεστικό διακόπτη S1, S2, S3, και S4. Μόλις ο ελεγκτής αντιληφθεί ότι πατήθηκε ένας διακόπτης θα ενεργοποιεί όλα τα φωτιστικά σημεία που θα είναι συνδεδεμένα παράλληλα μεταξύ τους μέσο του PLC. (βλέπε και εικόνα 3.2 ). 59

60 Εικόνα 3.1 Τομή κλιμακοστασίου 60

61 Εικόνα 3.2 αυτόματου κλιμακοστασίου με χρήση ladder 3.4 Προδιαγραφές ΕΙΣΟΔΟΙ ΕΛΕΓΚΤΗ ΕΞΟΔΟΙ ΕΛΕΓΚΤΗ S1 %IX0.0.0 ΠΙΕΣΤΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ %QX0.0.0 ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ S2 %IX0.0.1 ΠΙΕΣΤΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ %QX0.0.1 ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ S3 %IX0.0.2 ΠΙΕΣΤΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ %QX0.0.2 ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ S4 %IX0.0.3 ΠΙΕΣΤΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ %QX0.0.3 ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΗ (ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ Η ΓΛΩΣΣΑ LADDER ΜΕ ΤΙΣ ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΜΟΥ) Όταν πατώ το μπουτόν του πρώτου ορόφου ή του τέταρτου ορόφου ανοίγουν όλοι οι λαμπτήρες για 50 sec Όταν πατώ το μπουτόν του δευτέρου ορόφου θα ανοίγουν όλοι οι λαμπτήρες για 30 sec Όταν πατώ το μπουτόν του τρίτου ορόφου θα ανοίγουν όλοι οι λαμπτήρες για 40 sec 3.5 Πειραματικό μέρος 1. Ανοίξτε τον ηλεκτρονικό υπολογιστή. 2. Ανατρέξτε στην επιφάνεια εργασίας και τρέξτε το λογισμικό GMwin