Έιεγρνο ειεθηξνπλεπκαηηθνύ βξαρίνλα κε πξνγξακκαηηδόκελν ινγηθό ειεγθηή (PLC)

Transcript

1 ΠΑΝΔΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΥΑΝΟΛΟΓΩΝ & ΑΔΡΟΝΑΤΠΗΓΩΝ ΜΗΥΑΝΙΚΩΝ Έιεγρνο ειεθηξνπλεπκαηηθνύ βξαρίνλα κε πξνγξακκαηηδόκελν ινγηθό ειεγθηή (PLC) Σπουδαστική Εργασία Γημέαρ Φώηιορ ΑΜ Δπηβιέπσλ θαζεγεηήο: Αζπξάγθαζνο Ν. ΠΑΣΡΑ 2011

2 Πεπίλητη ηελ παξαθάησ εξγαζία γίλεηαη ν πξνγξακκαηηζκόο ελόο ππάξρνληνο ειεθηξνπλεπκαηηθνύ βξαρίνλα κε ρξήζε πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή (PLC). Ο βξαρίνλαο, ν νπνίνο θαηαζθεπάζηεθε ζηα πιαίζηα κηαο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο ζην εξγαζηήξην ξνκπνηηθήο, είλαη ηξηώλ βαζκώλ ειεπζεξίαο, ιεηηνπξγεί κε αέξα πνπ θηλεί ηέζζεξα έκβνια θαη έρεη κηα ζεηξά από ειεθηξνπλεπκαηηθέο βαιβίδεο θαη επαγσγηθά θσηνθύηηαξα πνπ ζπλδένληαη ζε έλα PLC γηα ηνλ έιεγρν ηεο θίλεζεο. θνπόο είλαη λα ηνπνζεηεζεί έλα PLC ηειεπηαίαο ηερλνινγίαο θαη λα πξνγξακκαηηζηεί ώζηε ν βξαρίνλαο λα εθηειεί κηα ζεηξά από θηλήζεηο κε κέγηζηε αθξίβεηα. Αξρηθά πεξηγξάθεηαη ν κεραληζκόο θαη ηίζεληαη νη απαηηήζεηο ηνπ πξνγξάκκαηνο. ηε ζπλέρεηα γίλεηαη ε αλάιπζε ηνπ πξνγξάκκαηνο θαη παξαηίζεληαη ηα απνηειέζκαηα ηεο θίλεζεο. Σέινο γίλεηαη αλάιπζε ησλ απνηειεζκάησλ θαη πξνηείλνληαη ηξόπνη γηα πεξαηηέξσ βειηίσζε ζηε ιεηηνπξγία ηνπ βξαρίνλα. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 2

3 Πεπιεσόμενα 1. Δηζαγσγή Πεξηγξαθή πεηξακαηηθήο δηάηαμεο Πξνγξακκαηηδόκελνο ινγηθόο ειεγθηήο (PLC) Ση είλαη Η δνκή ελόο PLC ύλδεζε ζηνηρείσλ κε ην PLC Αλαιπηηθή παξνπζίαζε ηνπ πξνγξάκκαηνο Πεξηγξαθή ηεο θίλεζεο Πεξηγξαθή πξνγξάκκαηνο Πξόγξακκα Βνεζεηηθά ζηνηρεία πξνγξάκκαηνο Απνηειέζκαηα πκπεξάζκαηα Πξννπηηθέο Βηβιηνγξαθία Παξάξηεκα A Παλεπηζηήκην Παηξώλ 3

4 1. Εηζαγωγή ην εξγαζηήξην ξνκπνηηθήο είρε εθπνλεζεί κηα δηπισκαηηθή εξγαζία πνπ αθνξνύζε ηελ θαηαζθεπή ελόο βξαρίνλα πνπ ζα κπνξνύζε λα αμηνπνηεζεί από ηε βηνκεραλία απνηειώληαο κέξνο κηαο παξαγσγηθήο δηαδηθαζίαο [1]. Η ιεηηνπξγία ηνπ βαζηδόηαλ ζηε κεηαθνξά αληηθεηκέλσλ από έλα ζεκείν ηνπ ρώξνπ ζε έλα άιιν, ε θίλεζε γηλόηαλ κε πεπηεζκέλν αέξα θαη ν έιεγρόο ηνπ κε PLC. Πην ζπγθεθξηκέλα ην ζύζηεκα ήηαλ ηξηώλ βαζκώλ ειεπζεξίαο (έλα έκβνιν γηα θάζε βαζκό) θαη είρε ζρεδηαζηεί έηζη ώζηε ην άθξν εξγαζίαο ηνπ λα κπνξεί λα ζηακαηά ζε ελδηάκεζεο ζέζεηο κεηαμύ ηεο αξρηθήο θαη ηειηθήο ζέζεο ησλ εκβόισλ κε ηε βνήζεηα ειεθηξνπλεπκαηηθώλ βαιβίδσλ. Ο ιόγνο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη PLC ζηε ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε είλαη επεηδή έρνπκε ςεθηαθό έιεγρν δπν θαηαζηάζεσλ ησλ βαιβίδσλ θαη ησλ αηζζεηήξσλ (on-off). Λόγσ πεξηνξηζκέλσλ πόξσλ ηνπ παλεπηζηεκίνπ δελ ήηαλ δπλαηή ε εγθαηάζηαζε ζπζηεκάησλ πνπ ζα έδηλαλ αθξίβεηα θαη ηαρύηεηα ζηνλ βξαρίνλα κε απνηέιεζκα λα ηνπνζεηεζεί έλα ζύζηεκα ειέγρνπ ζέζεο κε θσηνθύηηαξα ε νπνία έδηλε ηθαλνπνηεηηθή αθξίβεηα κόλν γηα ρακειέο ηαρύηεηεο ηνπ βξαρίνλα. Ο πεξηνξηζκόο απηόο έγθεηηαη ζηελ ρακειή ηαρύηεηα επεμεξγαζίαο ηνπ ειεγθηή ν νπνίνο ήηαλ ν Simatic S5-101U ηεο Siemens. ηελ παξνύζα εξγαζία δεηήζεθε λα αληηθαηαζηαζεί ν ειεγθηήο κε λεόηεξν κνληέιν θαη ζπγθεθξηκέλα ηνλ Simatic S7-300 κε ζθνπό λα επηηύρνπκε ηελ ίδηα αθξίβεηα κε ηνλ αξρηθό ζε πςειόηεξεο όκσο ηαρύηεηεο. Αλ αλαινγηζηεί θαλείο ηελ πξόνδν πνπ ζεκεηώλεη ε ηερλνινγία ησλ επεμεξγαζηώλ κέξα κε ηε κέξα, ν ειεγθηήο S7-300 όληαο 15 ρξόληα λεόηεξνο από ηνλ αξρηθό πιενλεθηεί ζεκαληηθά. Δλδεηθηηθά αλαθέξεηαη όηη ν ρξόλνο εθηέιεζεο κηαο εληνιήο bit πιένλ έρεη κεησζεί από ηα 70κs ζηα 0.1κs. Δμίζνπ ζεκαληηθή βειηίσζε έρεη ππάξμεη θαη ζην ινγηζκηθό πνπ ζπλνδεύεη ην PLC πνπ θάλεη πην εύθνιν ηνλ πξνγξακκαηηζκό ηνπ. Νέεο δπλαηόηεηεο όπσο θαηλνύξηεο γιώζζεο πξνγξακκαηηζκνύ, θηιηθό πξνο ην ρξήζηε γξαθηθό πεξηβάιινλ εξγαζίαο θαη πξνζνκνίσζε εηθνληθνύ PLC βνεζνύλ ζηε δεκηνπξγία πην πνιύπινθνπ θώδηθα κε δπλαηόηεηεο εύθνινπ εληνπηζκνύ ζθαικάησλ. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 4

5 2. Πεξηγξαθή πεηξακαηηθήο δηάηαμεο Ο βξαρίνλαο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε όπσο θαίλεηαη θαη ζηηο εηθόλεο είλαη ηξηώλ βαζκώλ ειεπζεξίαο θαη νη θηλήζεηο ηνπ γίλνληαη κε πεπηεζκέλν αέξα κέζσ εκβόισλ. Σα έκβνια ειέγρνληαη από ειεθηξνπλεπκαηηθέο βαιβίδεο 5/3 νη νπνίεο είλαη ζπλδεδεκέλεο ζην PLC. To άθξν εξγαζίαο είλαη κηα αξπάγε πνπ θηλείηαη κέζσ εκβόινπ θαη ειέγρεηαη από βαιβίδα 5/2. ηελ εηθόλα 1 θαίλνληαη ηα ηξία έκβνια. Σα έκβνια 1 θαη 2 εθηεινύλ ηελ νξηδόληηα θαη ηελ θαηαθόξπθε θίλεζε αληίζηνηρα θαη ε κέηξεζε ηεο ζέζεο γίλεηαη κε δπν επαγσγηθά θσηνθύηηαξα δηακέηξνπ 8mm ηεο εηαηξείαο AECO. Tν έκβνιν 3 εθηειεί ηελ πεξηζηξνθηθή θίλεζε κέζσ ζπζηήκαηνο θαλόλα-γξαλαδηνύ πνπ είλαη θαιπκκέλν θαη ε κέηξεζε ηεο ζέζεο γίλεηαη κε κηα παικνγελλήηξηα ηύπνπ ENB ηεο Autonic. To έκβνιν 4 εθηειεί ην άλνηγκα θαη θιείζηκν ηεο δαγθάλαο. Δικόνα 1. Φυηογπαθία βπασίονα 1) Έκβνιν γηα νξηδόληηα θίλεζε ηεο SMC κε κήθνο δηαδξνκήο 250mm 2) Έκβνιν γηα θαηαθόξπθε θίλεζε ηεο SMC κε κήθνο δηαδξνκήο 200mm 3) Έκβνιν γηα πεξηζηξνθηθή θίλεζε ηεο SMC κε κήθνο δηαδξνκήο 200mm 4) Έκβνιν γηα θίλεζε δαγθάλαο ηεο SMC κε κήθνο δηαδξνκήο 5mm 5) Μέηξεζε θαηαθόξπθεο θίλεζεο 6) Μέηξεζε νξηδόληηαο θίλεζεο 7) Γαγθάλα Παλεπηζηήκην Παηξώλ 5

6 ηελ εηθόλα 2 θαίλεηαη ν ζάιακνο κε ηηο βαιβίδεο πνπ ειέγρνπλ ηα έκβνια. Τπάξρνπλ ηξεηο ειεθηξνπλεπκαηηθέο βαιβίδεο ηύπνπ 5/3 θαη κηα 5/2 ηεο εηαηξείαο SMC. Ο αέξαο παξέρεηαη από έλαλ ζπκπηεζηή θαη πξηλ ηελ είζνδό ηνπ ζηηο βαιβίδεο παξεκβάιιεηαη έλαο ξπζκηζηήο πίεζεο ηεο SMC, ν νπνίνο ήηαλ αλαγθαίνο θαζώο ν ζπκπηεζηήο δελ παξείρε ζηαζεξή πίεζε θαη επεξέαδε ηε ζπκπεξηθνξά ησλ εκβόισλ. Η ηαρύηεηα ησλ εκβόισλ ειεγρόηαλ από νρηώ ζηξαγγαιηζηηθέο βαιβίδεο πνπ παξεκβάιινληαλ αλάκεζα ζηα έκβνια θαη ζηηο ειεθηξνβαιβίδεο. 1) Βαιβίδεο 5/3 θαη 5/2 2) Ρπζκηζηήο πίεζεο αέξα 3) Παξνρή αέξα Δικόνα 2. Φυηογπαθία βπασίονα Σν άθξν εξγαζίαο ην νπνίν θαίλεηαη ζηελ εηθόλα 3 έρεη ηε δπλαηόηεηα λα αξπάδεη θπιηλδξηθά αληηθείκελα δηακέηξνπ 48mm θαη θέξεη έλα θσηνθύηηαξν δηακέηξνπ 30mm ηεο Datalogic πνπ λα ειέγρεη αλ ππάξρεη αληηθείκελν ζηελ δαγθάλα. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 6

7 Δικόνα 3. Άκπο επγαζίαρ πος ζςγκπαηεί ένα ανηικείμενο ηελ εηθόλα 4 θαίλεηαη ην PLC Simatic S7-300 ηεο Siemens πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε καδί κε ηξία κπνπηόλ γηα ηελ εθηέιεζε δηάθνξσλ εληνιώλ θαη ε εμσηεξηθή κνλάδα ηξνθνδνζίαο ησλ ειεθηξνβαιβίδσλ ηζρύνο 90Watt. Δικόνα 4. PLC & μποςηόν λειηοςπγίαρ 1) Σξνθνδνηηθό 24VDC 2) Μπνπηόλ εθθίλεζεο, παύζεο, αξρηθνπνίεζεο 3) S7-300 PLC Siemens Δπηπιένλ εμνπιηζκόο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε ήηαλ έλαο ειεθηξνληθόο ππνινγηζηήο Pentium 4 κε εγθαηεζηεκέλν ην ινγηζκηθό Simatic Step 7 V5.2 γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκό ηνπ PLC θαζώο θαη έλα θαισδηνκεηαηξνπέαο MPI-to-RS232 ηεο Siemens γηα ηελ επηθνηλσλία ηνπ PLC κε ηνλ ππνινγηζηή. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 7

8 3. Πξνγξακκαηηδόκελνο ινγηθόο ειεγθηήο (PLC) 3.1 Τη είλαη Έλαο πξνγξακκαηηδόκελνο ινγηθόο ειεγθηήο (Programmable logic controller PLC) είλαη έλαο ειεθηξνληθόο ππνινγηζηήο πνπ πξννξίδεηαη γηα βηνκεραληθέο εθαξκνγέο. ε αληίζεζε κε ηνπο θνηλνύο ειεθηξνληθνύο ππνινγηζηέο ηα PLC έρνπλ ζρεδηαζηεί γηα πνιιαπιέο δηαηάμεηο εηζόδσλ/εμόδσλ, πςειό εύξνο ζεξκνθξαζηώλ ιεηηνπξγίαο, αλνζία ζε ειεθηξηθνύο ζνξύβνπο θαη αληνρή ζε ηαιαληώζεηο θαη θξνύζεηο [2] [3]. Έθαλαλ ηελ εκθάληζή ηνπο ηε δεθαεηία ηνπ 1960 γηα ηηο αλάγθεο απηνκαηνπνίεζεο ηεο ακεξηθαληθήο βηνκεραλίαο απηνθηλήησλ. Από εθείλε ηελ επνρή κέρξη ζήκεξα έρνπλ αλαπηπρζεί ηόζν πνιύ πνπ έρνπλ γίλεη αλαπόζπαζην θνκκάηη θάζε κνξθήο βηνκεραλίαο από κεκνλσκέλεο κεραλέο κέρξη θαη νιόθιεξεο δηεξγαζίεο. Βαζίδνληαη ζε κηθξνεπεμεξγαζηή θαη νη ιεηηνπξγίεο ηνπο θαζνξίδεηαη από έλα πξόγξακκα απνζεθεπκέλε ζε κλήκε. Σν πξόγξακκα είλαη έλα ζύλνιν νδεγηώλ πνπ θαζνξίδνπλ ηε ιεηηνπξγία ηνπ PLC θαη απνζεθεύεηαη ζηε κλήκε ηνπ. Έρεη θαιή ζρέζε θόζηνπο-απόδνζεο, θαη επίζεο ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε ηα παξαδνζηαθά ζπζηήκαηα ειέγρνπ πνπ βαζίδνληαη ζε ξειέ. Πιενλεθηήκαηα: ην ζηάδην ηεο κειέηεο δελ ππάξρεη ην πξόβιεκα ηνπ αλ επαξθνύλ νη επαθέο ησλ ξειέ, ησλ ρξνληθώλ ή ησλ εμσηεξηθώλ ηεξκαηηθώλ. Η ιεηηνπξγία ηνπ απηνκαηηζκνύ κπνξεί λα αιιάμεη πνιύ εύθνια ζε νπνηνδήπνηε ζηάδην. Ο εληνπηζκόο βιαβώλ δηεπθνιύλεηαη γηαηί γηα θάζε εμσηεξηθή εληνιή ππάξρεη αληίζηνηρν LED. Δπίζεο, ε ξνή ηνπ απηνκαηηζκνύ κπνξεί λα παξαθνινπζεζεί άλεηα κε ηε βνήζεηα κηαο ζπζθεπήο πξνγξακκαηηζκνύ. Τπάξρεη ζεκαληηθή νηθνλνκία ζην ρώξν, ηε ζπληήξεζε (δελ ππάξρνπλ κεραληθέο επαθέο) θαη ηελ θαηαλάισζε ελέξγεηαο. Η ηνπνζέηεζε κπνξεί λα γίλεη ρσξίο θίλδπλν θαη κέζα ζε πεδία ηζρύνο. ύλδεζε κε πεξηθεξεηαθέο κνλάδεο γηα επηηήξεζε έιεγρν ηεο εγθαηάζηαζεο. Η γιώζζα πξνγξακκαηηζκνύ είλαη πξνζαξκνζκέλε ζην βηνκεραληθό απηνκαηηζκό. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 8

9 3.2 Η δνκή ελόο PLC Σν PLC ιεηηνπξγεί κε ηε κέζνδν ηεο επεμεξγαζίαο ηεο πιεξνθνξίαο θαη ε δνκή ηνπο βαζίδεηαη ζηελ αξρηηεθηνληθή ελόο ειεθηξνληθνύ ππνινγηζηή. Οη θύξηεο βαζκίδεο από ηηο νπνίεο απνηειείηαη θαίλνληαη ζρεκαηηθά ζηελ εηθόλα 5. Απηέο είλαη: Δικόνα 5. Βαθμίδερ ενόρ PLC Η κνλάδα ηξνθνδνζίαο Η θεληξηθή κνλάδα (CPU) κε ηνλ κηθξνεπεμεξγαζηή θαη ηε κλήκε γηα ην πξόγξακκα Οη κνλάδεο εηζόδσλ Οη κνλάδεο εμόδσλ Σν πιαίζην γηα ηελ ηνπνζέηεζε ησλ κνλάδσλ Πην αλαιπηηθά, νη κνλάδεο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζηελ πεηξακαηηθή δηάηαμε ηνπ βξαρίνλα είλαη ν παξαθάησ. Μονάδα ηποθοδοζίαρ (Power supply unit PSU): Η κνλάδα ηξνθνδνζίαο ζθνπεύεη θαηά πξώηνλ λα δεκηνπξγήζεη από ηελ ηάζε ηξνθνδνζίαο ηνπ δηθηύνπ ηηο εζσηεξηθέο ηάζεηο πνπ ρξεηάδνληαη γηα ηε ιεηηνπξγία ησλ ειεθηξνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ ειεγθηή θαη θαηά δεύηεξνλ λα δηαηεξήζεη ην πεξηερόκελν ηεο κλήκεο RAM ζε κηα δηαθνπή ηάζεο κε ηε βνήζεηα κπαηαξίαο πνπ έρεη ελζσκαησκέλε. Η κνλάδα ηξνθνδνζίαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη ε Simatic PS307 2A ηεο Siemens ε νπνία θαίλεηαη ζηελ εηθόλα 6. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 9

10 Δικόνα 6. Μονάδα ηποθοδοζίαρ Simatic PS307 3A 1) Έλδεημε εμόδνπ 24VDC 2) Δπηινγέαο ηάζεο εηζόδνπ 3) Γηαθόπηεο On-Off 4) Σεξκαηηθά παξνρήο 230V AC 5) Σεξκαηηθά ηάζεο εμόδνπ 24VDC 6) πγθξάηεζε θαισδίσλ Κενηπική μονάδα (CPU): Η θεληξηθή κνλάδα είλαη ην ζπνπδαηόηεξν θνκκάηη θάζε πξνγξακκαηηδόκελνπ ειεγθηή. ηε CPU ν κηθξνεπεμεξγαζηήο επεμεξγάδεηαη ζπλερώο θπθιηθά ην πξόγξακκα, πνπ είλαη γξακκέλν ζηε κλήκε. Ρσηάεη ζπλερώο αλ νη δηάθνξεο είζνδνη έρνπλ ή δελ έρνπλ ηάζε, επεμεξγάδεηαη ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο θαη βάζεη απηώλ εμαλαγθάδεη ηηο εμόδνπο λα δηεγεξζνύλ ή όρη. Σν Simatic S7-300 απνηειείηαη από ηελ θεληξηθή κνλάδα CPU314C-2 PtP ε νπνία θαίλεηαη ζηελ εηθόλα 7 (2) θαη ελζσκαηώλεη δπν κνλάδεο αλαινγηθώλ (3) θαη ςεθηαθώλ (4) εηζόδνπ εμόδνπ. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 10

11 Δικόνα 7. CPU 314C-2 PtP Πνην αλαιπηηθά ηα εζυηεπικά ζηοισεία ηα νπνία ζπλαληάκε ζε κηα θεληξηθή κνλάδα είλαη: Ο κηθξνεπεμεξγαζηήο, πνπ είλαη ππεύζπλνο γηα ηελ επεμεξγαζία θαη εθηέιεζε ησλ εληνιώλ κία πξνο κία πνπ είλαη γξακκέλεο κέζα ζηε κλήκε. Καη ε κλήκε, πνπ απνηειείηαη από δηάθνξεο πεξηνρέο όπσο ηελ πεξηνρή ηνπ πξνγξάκκαηνο ρξήζηε πνπ πεξηέρεη ηηο εληνιέο, ηελ πεξηνρή κλήκεο απεηθόληζεο πνπ απεηθνλίδεη ηα ζήκαηα εηζόδσλ-εμόδσλ, ηελ πεξηνρή κε ην ιεηηνπξγηθό πξόγξακκα ηνπ θαηαζθεπαζηή πνπ είλαη κόληκα απνζεθεπκέλν θαη ηελ πεξηνρή γηα ηα ρξνληθά, ηνπο απαξηζκεηέο θαη ηα βνεζεηηθά. Σα πξνζσξηλά δεδνκέλα απνζεθεύνληαη ζε κλήκε ηύπνπ RAM ε νπνία ράλεη ηα δεδνκέλα ηεο ζε πεξίπησζε δηαθνπήο ηξνθνδνζίαο, ελώ ηα κόληκα όπσο ην ιεηηνπξγηθό πξόγξακκα απνζεθεύνληαη ζε κλήκε ηύπνπ ROM. Απαξαίηεηα ζε θάζε CPU είλαη θαη ηα εμήο εξυηεπικά ζηοισεία: Γηαθόπηεο Run/Stop. Όηαλ ν δηαθόπηεο είλαη ζε ζέζε Stop ζεκαίλεη όηη ν κηθξνεπεμεξγαζηήο παύεη λα επεμεξγάδεηαη ην πξόγξακκα θαη όιεο νη έμνδνη απνθηνύλ ζήκα 0. Αληηζέησο όηαλ είλαη ζε ζέζε Run είλαη ζε θαλνληθή επεμεξγαζία. Δλδεηθηηθέο ιπρλίεο LED. Δίλαη θσηεηλέο ελδείμεηο γηα ηε ζέζε πνπ βξίζθεηαη ν ειεγθηήο θαη επίζεο εηδνπνηνύλ γηα ηπρόλ ζθάικαηα. Θύξα ζύλδεζεο ζπζθεπήο πξνγξακκαηηζκνύ. ε απηή ηε ζύξα ζπλδέεηαη ε ζπζθεπή πξνγξακκαηηζκνύ πνπ ζπλήζσο είλαη έλαο ειεθηξνληθόο ππνινγηζηήο γηα λα γίλεη ν πξνγξακκαηηζκόο. ηε ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε ε ζύξα είλαη ηύπνπ MPI/PROFIBUS. Αλαγλώζηεο πξόζζεηεο κλήκεο. ηε ζέζε απηή ηνπνζεηνύληαη ειεθηξηθά δηαγξαθόκελεο θαη επαλαπξνγξακκαηηδόκελεο κλήκεο ηύπνπ FLASH-EPROM πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα απνζήθεπζε ή κεηαθνξά ελόο πξνγξάκκαηνο. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 11

12 Η εθηέιεζε ησλ δηαθόξσλ ελεξγεηώλ ζην CPU γίλεηαη θπθιηθά θαη κε ζπγθεθξηκέλε ζεηξά. Η αθνινπζία πεξηιακβάλεη ηξεηο θάζεηο πνπ απεηθνλίδνληαη ζην ζρήκα ζηελ εηθόλα 8. Αλάγλσζε εηζόδσλ Δλεκέξσζε εμόδσλ Δθηέιεζε πξνγξάκκαηνο Δικόνα 8. σημαηική αναπαπάζηαζη λειηοςπγίαρ CPU Αξρηθά, πξηλ ηελ έλαξμε ηεο θπθιηθήο εθηειεζηηθήο πνξείαο, γίλεηαη κεδεληζκόο ηεο κλήκεο ησλ εμόδσλ. ε θάζε θύθιν γίλεηαη αλάγλσζε ηεο θαηάζηαζεο ησλ εηζόδσλ θαη κεηαηξνπή ησλ ιακβαλόκελσλ ζεκάησλ ζε ςεθηαθή πιεξνθνξία ε νπνία απνζεθεύεηαη ζε ηκήκα ηεο κλήκεο αθηεξσκέλν ζηηο κνλάδεο εηζόδνπ. Έπεηηα ν κηθξνεπεμεξγαζηήο δηαβάδεη ηελ πιεξνθνξία απηή από ηε κλήκε θαη εθηειεί ην πξόγξακκα «βήκα-βήκα». Αλάινγα κε ην πξόγξακκα θαη ηελ θαηάζηαζε ησλ εηζόδσλ, ελεξγνπνηνύληαη από ηε CPU ζέζεηο κλήκεο πνπ είλαη αθηεξσκέλεο ζηηο κνλάδεο εμόδνπ. Σέινο νη κνλάδεο εμόδνπ δηαβάδνπλ ηε κλήκε απηή θαη δεκηνπξγνύλ ηα αληίζηνηρα ζήκαηα ελεξγνπνίεζεο ησλ ζπζθεπώλ εμόδνπ. Μονάδερ ειζόδος: Λακβάλνπλ ηα ζήκαηα από ηα εμσηεξηθά ζηνηρεία εηζόδνπ (δηαθόπηεο, αηζζεηήξεο θ.α.), ηα πξνζαξκόδνπλ ζε ζήκαηα πνπ δέρεηαη ε CPU θαη ελεξγνπνηνύλ ηα αληίζηνηρα LED εηζόδνπ ζηελ πξόζνςε ηνπ PLC γηα επνπηεία. Σα ζήκαηα απηά απνζεθεύνληαη πξώηα ζε ζπγθεθξηκέλεο ζέζεηο κλήκεο θαη από εθεί κεηαθέξνληαη πξνο επεμεξγαζία. Οη είζνδνη δηαθξίλνληαη ζε δπν θαηεγνξίεο, ηεο ςεθηαθέο θαη ηηο αλαινγηθέο. Οη ςεθηαθέο είζνδνη δέρνληαη ζήκαηα δπν θαηαζηάζεσλ 0 θαη 1 θαη ζε απηέο θπξίσο ζπλδένληαη δηαθόπηεο. Σν PLC αληηιακβάλεηαη όηη έλαο δηαθόπηεο έρεη παηεζεί, από ην γεγνλόο όηη ζηελ αληίζηνηρε θιέκα εηζόδνπ εκθαλίδεηαη ηάζε. Η ηάζε απηή νλνκάδεηαη ηάζε εηζόδνπ θαη δελ παξέρεηαη από ηε κνλάδα ηξνθνδνζίαο ηνπ PLC αιιά από εμσηεξηθή. Οη αλαινγηθέο είζνδνη δέρνληαη ζήκαηα πνπ ζπλήζσο πξνέξρνληαη από αηζζεηήξεο (κήθνπο, πίεζεο, ζεξκνθξαζίαο θ.α.) νη νπνίνη κεηαηξέπνπλ ηελ ηηκή ηνπ θπζηθνύ κεγέζνπο ζε πξόηππα ζήκαηα ηάζεο ή ξεύκαηνο ώζηε λα ηα αληηιακβάλεηαη ε CPU. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 12

13 Μονάδερ εξόδος: Μεηαθέξνπλ ηα ζήκαηα εμόδνπ από ηε CPU ζηνπο αθξνδέθηεο όπνπ ζπλδένληαη ηα εμσηεξηθά ζηνηρεία εμόδνπ (ιπρλίεο, ειεθηξνβαιβίδεο, ξειέ θ.α.) θαη ελεξγνπνηνύλ ην αληίζηνηρν LED ζηελ πξόζνςε ηνπ PLC. Οη έμνδνη δηαθξίλνληαη νκνίσο ζε ςεθηαθέο θαη αλαινγηθέο. Σν PLC Simatic S7-300 ηεο πεηξακαηηθήο δηάηαμεο, όπσο θαίλεηαη ζηελ εηθόλα 9, ελζσκαηώλεη ζηε CPU δπν modules εηζόδνπ-εμόδνπ θαη ζπγθεθξηκέλα: Σν πξώην module (X1) έρεη 8 ςεθηαθέο εηζόδνπο 24V κε γαιβαληθή απνκόλσζε ζε κηα νκάδα ησλ 8, 5 αλαινγηθέο εηζόδνπο 12bit θαη δπν αλαινγηθέο εμόδνπο 12bit Σν δεύηεξν module (X2) έρεη 16 ςεθηαθέο εηζόδνπο 24V θαη 16 ςεθηαθέο εμόδνπο 24V κε γαιβαληθή απνκόλσζε ζε νκάδεο ησλ 8. Δικόνα 9. Ππόζοτη S7-300 συπίρ ηα καλύμμαηα και με ηα καλύμμαηα ανηίζηοισα 3.3 Σύλδεζε ζηνηρείωλ κε ην PLC Σα ζηνηρεία πνπ ζα ζπλδεζνύλ ζην PLC θαη κε ηα νπνία ζα επηηειείηαη ν έιεγρνο ηνπ βξαρίνλα δηαθξίλνληαη ζε ζηνηρεία εηζόδνπ θαη εμόδνπ. Απηά ζα ζπλδεζνύλ αληίζηνηρα ζηηο επαθέο εηζόδνπ θαη εμόδνπ ηνπ PLC. Σα ζηνηρεία εηζόδνπ είλαη δπν θπιηλδξηθά επαγσγηθά θσηνθύηηαξα γηα ηε κέηξεζε νξηδόληηαο θαη θαηαθόξπθεο ζέζεο, κηα παικνγελλήηξηα γηα ηε κέηξεζε ηεο πεξηζηξνθήο, έλα θπιηλδξηθό θσηνθύηηαξν γηα λα ειέγρεηαη αλ ε δαγθάλα έρεη πηάζεη ζσζηά ην αληηθείκελν θαη ηξία κπνπηόλ γηα λα επηιέγνληαη δηάθνξεο ιεηηνπξγίεο ηνπ PLC. Οη αηζζεηήξεο είλαη ηύπνπ NPN ηξηώλ αθξνδεθηώλ ελώ νη δηαθόπηεο είλαη απινί δύν ζέζεσλ θαη δπν αθξνδεθηώλ. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 13

14 Σα ζηνηρεία εμόδνπ είλαη νη ειεθηξνπλεπκαηηθέο βαιβίδεο θαη είλαη ηύπνπ πελίνπ. Η δηάηαμε απνηειείηαη από 4 βαιβίδεο πνπ ε θάζε κία έρεη δπν πελία, νπόηε έρνπκε ζπλνιηθά 8 πελία σο έμνδν. Όια ηα παξαπάλσ ζα ζπλδεζνύλ ζην δεύηεξν module (Υ2) ηνπ PLC όπνπ βξίζθνληαη νη ςεθηαθέο είζνδνη-έμνδνη κηαο θαη όια ηα ζηνηρεία δίλνπλ ςεθηαθά ζήκαηα (πεξλάεη - δελ πεξλάεη ξεύκα). Αλαιπηηθά ε ζπλδεζκνινγία θαίλεηαη ζηελ εηθόλα 10. Οη αξηζκνί από 0 έσο 7 πνπ θαίλνληαη ζην module αληηζηνηρνύλ ζε ζέζεηο κλήκεο ζύκθσλα κε ηνλ πίλαθαο 1. Πίνακαρ 1. Ανηιζηοίσηζη διεςθύνζευν μνήμηρ Αρίθμηςη module DI+0 DI+1 Διεύθυνςη μνήμησ Αρίθμηςη module Διεύθυνςη μνήμησ 0 I Q I Q I Q I Q DO+0 4 I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q I Q DO+1 4 I Q I Q I Q I Q Παλεπηζηήκην Παηξώλ 14

15 Δικόνα 10. ςνδεζμολογία ζηοισείυν ειζόδος-εξόδος ζηο PLC Παλεπηζηήκην Παηξώλ 15

16 4. Αλαιπηηθή παξνπζίαζε ηνπ πξνγξάκκαηνο 4.1 Πεξηγξαθή ηεο θίλεζεο Ο βξαρίνλαο ηεο πεηξακαηηθήο δηάηαμεο έρεη θπιηλδξηθή δηακόξθσζε θαη ε δαγθάλα έρεη ηε δπλαηόηεηα λα ζηακαηάεη ζε ελδηάκεζεο ζέζεηο. πλεπώο ν ρώξνο εξγαζίαο ηνπ ξνκπόη είλαη έλα ηκήκα θπιίλδξνπ όπσο θαίλεηαη ζηελ εηθόλα 11. Η θίλεζε ζην ρώξν απηό εθηειείηαη από ηξία έκβνια. Κάζε έκβνιν ειέγρεηαη από κηα ειεθηξνβαιβίδα ε νπνία είλαη ζπλδεδεκέλε ζην PLC. Άξα ν έιεγρνο ηεο θίλεζεο ζην ρώξν κπνξεί λα γίλεη κε θπιηλδξηθέο ζπληεηαγκέλεο θαη ζπγθεθξηκέλα θαηαθόξπθε ζπληεηαγκέλε, νξηδόληηα θαη πεξηζηξνθή. [4] Δικόνα 11. Κάηοτη σώπος επγαζίαρ βπασίονα ηελ παξνύζα εξγαζία ην PLC ηνπ βξαρίνλα ζα πξνγξακκαηηζηεί ώζηε λα εθηειέζεη κηα δηαδηθαζία παιεηαξίζκαηνο όπνπ ζα ηξνθνδνηείηαη κε αληηθείκελα από έλα ζεκείν θαη ζα ηα ηνπνζεηεί ζε πξνθαζνξηζκέλεο ζέζεηο. Με απηόλ ηνλ ηξόπν ζα κπνξεί λα κεηξεζεί ε επαλαιεςηκόηεηα θαη αθξίβεηα ζηελ θίλεζή ηνπ. Δπηιέγεηαη λα γίλεη πξνγξακκαηηζκόο γηα παιεηάξηζκα ηεζζάξσλ θπιηλδξηθώλ αληηθεηκέλσλ. Σα αληηθείκελα ζα κπνξνύλ λα εηζέξρνληαη ζηνλ ρώξν εξγαζίαο ηνπ βξαρίνλα κέζσ ελόο ηαηληόδξνκνπ αιιά ζηελ πεξίπησζή καο γηα απινπνίεζε ζα ηνπνζεηνύληαη ρεηξνθίλεηα ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ζεκείν. ηε ζπλέρεηα ν βξαρίνλαο ζα ηα παίξλεη θαη ζα ηα ηνπνζεηεί ζηηο ζέζεηο πνπ θαίλνληαη ζην ζρήκα ζηελ εηθόλα 12. Η ζεηξά πνπ επηιέρζεθε γηα ηελ ηνπνζέηεζε ησλ αληηθεηκέλσλ είλαη απηή ηνπ ζρήκαηνο θαη πεξηνξίδεηαη από ηελ θαηαζθεπή ηεο αξπάγεο. Πξέπεη Παλεπηζηήκην Παηξώλ 16

17 δειαδή ε ηνπνζέηεζε λα γίλεηαη από ηελ πεξηθέξεηα πξνο ην θέληξν ηνπ βξαρίνλα θαη ε ζεηξά ησλ αληηθεηκέλσλ ζα είλαη ε αξίζκεζε πνπ θαίλεηαη ζηελ εηθόλα. Δικόνα 12. Θέζειρ ανηικειμένυν ζε ζσέζη με ηο βπασίονα Παλεπηζηήκην Παηξώλ 17

18 4.2 Πεξηγξαθή πξνγξάκκαηνο Ο πξνγξακκαηηζκόο ηνπ PLC ζα γίλεη ζε γιώζζα STEP 7 ζηνλ ειεθηξνληθό ππνινγηζηή κέζσ ηνπ ινγηζκηθνύ Simatic Manager v5.3 ην νπνίν αλαιακβάλεη επίζεο ηε κεηαγιώηηηζε θαη ηε κεηαθνξά ηνπ θώδηθα ζην PLC. Με ηελ εθαξκνγή Simatic Manager δίλεηαη ε δπλαηόηεηα πξνγξακκαηηζκνύ ζε ηξεηο κνξθέο. Απηέο είλαη ε ιίζηα εληνιώλ (Statement List - STL), ην ινγηθό δηάγξακκα (Function Block Diagram - FBD) θαη ην ζρέδην επαθώλ (Ladder Diagram - LAD). Η κνξθή πνπ επηιέγεηαη είλαη ζε LAD δηόηη πιενλεθηεί σο πξνο ηελ θαηαλόεζή ηεο κηαο θαη απεηθνλίδεη γξαθηθά ην ειεθηξνινγηθό ζρέδην ηνπ πξνγξάκκαηνο [5] [6]. Σν πξόγξακκα ην νπνίν αλαιύεηαη ζην επόκελν θεθάιαην είλαη ηνπνζεηεκέλν ζε έλα κπινθ νξγάλσζεο (organization block) ΟΒ1 ρσξίο λα θαινύληαη βνεζεηηθά κπινθ ζπλαξηήζεσλ ή δεδνκέλσλ γηα λα είλαη πην γξήγνξνο ν ρξόλνο ζάξσζεο θαη επνκέλσο ε αθξίβεηα ηνπ βξαρίνλα. Μέζα ζην ΟΒ1 ππάξρνπλ δίθηπα (networks) ηα νπνία είλαη νκαδνπνηεκέλα ηκήκαηα θώδηθα θαη θάζε network επηηειεί κηα ζπγθεθξηκέλε ιεηηνπξγία κέζα ζην πξόγξακκα. ηνλ θώδηθα ρξεζηκνπνηνύληαη ζπκβνιηζκνί αληί ησλ δηεπζύλζεσλ κλήκεο γηα ηα ζηνηρεία απηά πνπ επαλαιακβάλνληαη αξθεηέο θνξέο ώζηε λα είλαη πην εύθνιε ε απνκλεκόλεπζε θαη ε θαηαλόεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο. Ο πίλαθαο 2 πεξηιακβάλεη ηελ αληηζηνηρία απηή θαζώο θαη ηνλ ηύπν ηεο θάζε κεηαβιεηήο. Σν πξώην γξάκκα θάζε δηεύζπλζεο κλήκεο απεηθνλίδεη ηηο νκάδεο ζέζεσλ ησλ κεηαβιεηώλ. Γηα παξάδεηγκα ην πξώην γξάκκα ηεο δηεύζπλζεο «Ι125.1» είλαη ην Ι ην νπνίν δείρλεη ηηο εηζόδνπο. Οκνίσο ην Q δείρλεη ηηο εμόδνπο, ην Μ ηηο βνεζεηηθέο ζπλαξηήζεηο, ην C ηνπο κεηξεηέο θαη ην Σ ηνπο ρξνληζηέο. Πίνακαρ 2. Ανηιζηοίσιζη ζςμβόλυν ζηιρ θέζειρ μνήμηρ Διεύθυνςη μνήμησ Συμβολιςμόσ Τύποσ Διεύθυνςη μνήμησ Συμβολιςμόσ Τύποσ I I_INIT BOOL M 2.5 M_MAZEMA BOOL I I_KATAK BOOL M 1.2 M_RESET BOOL I I_OK BOOL M 2.1 M_TOGRAB BOOL I I_ORIZ BOOL Q Q_01 BOOL I I_PERIST BOOL Q Q_02 BOOL I I_RESET BOOL Q Q_03 BOOL I I_START BOOL Q Q_04 BOOL M 2.4 M_DISPOSE BOOL Q Q_05 BOOL M 2.2 M_GRABBING BOOL Q Q_06 BOOL M 2.3 M_GRABOK BOOL Q Q_ANOIGMA_DAG BOOL M 1.1 M_INITIALIZE BOOL Q Q_KLEISIMO_DAG BOOL Παλεπηζηήκην Παηξώλ 18

19 Ο έιεγρνο ηεο θίλεζεο ησλ εκβόισλ γίλεηαη ρξεζηκνπνηώληαο κεηξεηέο (counters). Γηα λα θηλεζεί ν βξαρίνλαο απόζηαζε x σο πξνο κία δηεύζπλζε πξέπεη λα δνζεί ηηκή ζηνλ κεηξεηή πνπ ειέγρεη ηελ δηεύζπλζε απηή ίζε κε div(x/a), όπνπ α είλαη 5mm γηα ηελ νξηδόληηα θαη θαηαθόξπθε δηεύζπλζε θαη 0.26 γηα ηελ πεξηζηξνθή. Όηαλ ν κεηξεηήο πάξεη ηελ ηηκή θαη πιεξνύληαη νη θαηάιιειεο ζπλζήθεο, ηόηε ζα δηεγεξζεί ε έμνδνο ηνπ PLC πνπ ειέγρεη ηε βαιβίδα γηα ηελ αληίζηνηρε δηεύζπλζε. Ο βξαρίνλαο ζα αξρίζεη λα θηλείηαη θαη ν αηζζεηήξαο ηηο ζπγθεθξηκέλεο δηεύζπλζεο ζα ζηέιλεη παικνύο ζηελ είζνδν ηνπ PLC κε ζπρλόηεηα α. Κάζε παικόο ζα κεηώλεη ηνλ ελεξγνπνηεκέλν κεηξεηή θαηά έλα κέρξη απηόο λα πάξεη ηελ ηηκή κεδέλ. Μόιηο κεδεληζηεί ε έμνδνο ηνπ PLC ζα απελεξγνπνηεζεί θαη ην έκβνιν ζα ζηακαηήζεη. Η εθηέιεζε ηεο θίλεζεο ζα μεθηλά κόιηο παηεζεί ν δηαθόπηεο κπνπηόλ εθθίλεζεο (Start). Σόηε ελεξγνπνηνύληαη δηαδνρηθά βνεζεηηθέο ζπλαξηήζεηο πνπ απνηεινύλ ηα βήκαηα ηεο θίλεζεο θαη δίλνπλ ηηκέο ζηνπο κεηξεηέο, κε δηαθνξεηηθέο παξακέηξνπο θάζε θνξά αλάινγα κε ηνλ αξηζκό ηνπ αληηθεηκέλνπ ζα ηνπνζεηεζεί. Σα δηάθνξα βήκαηα ηαμηλνκνύληαη ζε βνεζεηηθέο ζπλαξηήζεηο κλήκεο γηα κείσζε ηνπ κεγέζνπο ηνπ πξνγξάκκαηνο. Τπάξρεη επίζεο έλα κπνπηόλ επαλεθθίλεζεο (Reset) ην νπνίν θέξλεη ην βξαρίνλα ζηελ αξρηθή ηνπ ζέζε ζε πεξίπησζε αλάγθεο θαη έλα κπνπηόλ αξρηθνπνίεζεο (Initialize) γηα κεδεληζκό ζθαικάησλ θαη γηα θαιηκπξάξηζκα ησλ εκβόισλ. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 19

20 4.3 Πξόγξακκα Παλεπηζηήκην Παηξώλ 20

21 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 21

22 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 22

23 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 23

24 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 24

25 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 25

26 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 26

27 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 27

28 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 28

29 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 29

30 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 30

31 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 31

32 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 32

33 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 33

34 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 34

35 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 35

36 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 36

37 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 37

38 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 38

39 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 39

40 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 40

41 4.4 Βνεζεηηθά ζηνηρεία πξνγξάκκαηνο Δίζοδοι: I_INIT (I125.1) : Μπνπηόλ αξρηθνπνίεζεο I_KATAK (I124.6) : Φσηνθύηηαξν πνπ κεηξά ηελ θαηαθόξπθε θίλεζε I_OK (I124.2) : Φσηνθύηηαξν πνπ ειέγρεη αλ έρεη πηαζηεί ζσζηά ην αληηθείκελν I_ORIZ (I124.5) : Φσηνθύηηαξν πνπ κεηξά ηελ νξηδόληηα θίλεζε I_PERIST (I124.7) : Φσηνθύηηαξν πνπ κεηξά ηελ πεξηζηξνθή I_RESET (I125.2) : Μπνπηόλ επαλεθθίλεζεο I_START (I124.0) : Μπνπηόλ εθθίλεζεο Έξοδοι: Q_01 (Q124.1) : Οριηόντια κίνθςθ με φορά προσ τα ζξω Q_02 (Q124.2) : Οριηόντια κίνθςθ με φορά προσ τα μζςα Q_03 (Q124.3) : Κατακόρυφθ κίνθςθ με φορά προσ τα κάτω Q_04 (Q124.4) : Κατακόρυφθ κίνθςθ με φορά προσ τα πάνω Q_05 (Q124.5) : Περιςτροφι με ωρολογιακι φορά Q_06 (Q124.6) : Περιςτροφι με ανκωρολογιακι φορά Q_ANOIGMA_DAG (Q124.7) : Άνοιγμα δαγκάνασ Q_KLEISIMO_DAG (Q125.0) : Κλείςιμο δαγκάνασ Βοηθηηικέρ ζςναπηήζειρ: Μ0.1-Μ0.7 : Αντιςτοίχιςθ ςτισ εξόδουσ από Q124.1-Q124.7 M1.1 (M_INITIALIZE) : Αρχικοποίθςθ για μθδενιςμό ςφαλμάτων M1.2 (M_RESET) : Επαναφορά ςτθν αρχικι κζςθ M2.1 (M_TOGRAB) : Ξεκίνθμα διαδικαςίασ για να πιάςει το αντικείμενο M2.2 (M_GRABBING) : Πιάνει το αντικείμενο και εκτελεί μικρι παφςθ M2.3 (M_GRABOK) : Σθκώνει το αντικείμενο και ελζγχει αν το ζπιαςε ςωςτά M2.4 (M_DISPOSE) : Αφινει το αντικείμενο ςτθ κζςθ του M2.5 (M_MAZEMA) : Κάνει μάηεμα ςτθ δαγκάνα M3.1 Μεταφορά του αντικειμζνου ςτθ κζςθ 1 M3.2 Μεταφορά του αντικειμζνου ςτθ κζςθ 2 M3.3 Μεταφορά του αντικειμζνου ςτθ κζςθ 3 M3.4 Μεταφορά του αντικειμζνου ςτθ κζςθ 4 M3.5 Έχει γίνει μεταφορά όλων των αντικειμζνων Παλεπηζηήκην Παηξώλ 41

42 Μεηπηηέρ: C1, C12, C15, C18: C2, C10, C13, C16: C3, C11, C14, C17: Μεηξεηέο πνπ θαζνξίδνπλ ηελ θαηαθόξπθε θίλεζε κε θνξά πξνο ηα πάλσ, ζηε δηαδηθαζία πηαζίκαηνο ηνπ αληηθεηκέλνπ. Μεηξεηέο πνπ θαζνξίδνπλ ηελ πεξηζηξνθή αλζσξνινγηαθά, ζηε δηαδηθαζία πηαζίκαηνο ηνπ αληηθεηκέλνπ. Μεηξεηέο πνπ θαζνξίδνπλ ηελ νξηδόληηα θίλεζε κε θνξά πξνο ηα έμσ, ζηε δηαδηθαζία πηαζίκαηνο ηνπ αληηθεηκέλνπ. C4: Μεηξεηήο πνπ θαζνξίδεη πόζν ζα αλπςσζεί ην αληηθείκελν κεηά ηελ αξπαγή ηνπ. C5, C51, C52, C53: C7, C71, C72, C73: Μεηξεηέο πνπ θαζνξίδνπλ ηελ νξηδόληηα θίλεζε κε θνξά πξνο ηα έμσ ζηε δηαδηθαζία ηνπνζέηεζεο ηνπ αληηθεηκέλνπ. Μεηξεηέο πνπ θαζνξίδνπλ ηελ πεξηζηξνθή σξνινγηαθά ζηε δηαδηθαζία ηνπνζέηεζεο ηνπ αληηθεηκέλνπ. C9: Μεηξεηήο πνπ θαζνξίδεη ηελ νξηδόληηα θίλεζε κε θνξά πξνο ηα κέζα κεηά ηελ ηνπνζέηεζε ηνπ αληηθεηκέλνπ. Υπονικά: Σ1, Σ2, Σ3: Σ4, Σ5, Σ6: Υξνληθά πνπ θαζνξίδνπλ ηνπο ρξόλνπο ιεηηνπξγίαο ησλ βαιβίδσλ θαηά ηε δηαδηθαζία ηεο αξρηθνπνίεζεο. Υξνληθά πνπ θαζνξίδνπλ ηνπο ρξόλνπο ιεηηνπξγίαο ησλ βαιβίδσλ θαηά ηε δηαδηθαζία ηεο επαλεθθίλεζεο. Σ7: Υξόλνο αλακνλήο γηα λα πηάζεη θαιύηεξα ε δαγθάλα ην αληηθείκελν. Σ8: Υξνληθό πνπ θαζνξίδεη πόζν ζα θαηέβεη ε δαγθάλα ζηε δηαδηθαζία ηνπνζέηεζεο ηνπ αληηθεηκέλνπ. Σ9: Υξνληθό πνπ θαζνξίδεη πόζν ζα καδεπηεί ε δαγθάλα νξηδόληηα κεηά ηελ ηνπνζέηεζε ηνπ αληηθεηκέλνπ. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 42

43 5. Απνηειέζκαηα Σν παξαπάλσ πξόγξακκα ζρεδηάζηεθε ώζηε ν βξαρίνλαο λα κεηαθηλεί ηέζζεξα πιαζηηθά πνηήξηα από ην ζεκείν ηξνθνδνζίαο (εηθόλα 13) ηνπο πξνο ηελ «παιέηα» (εηθόλα 14) ε νπνία ήηαλ έλα ραξηνθηβώηην ζηαζεξά ζηεξεσκέλν ζην ηξαπέδη θαη είρε ζρεδηαζκέλεο ηηο ηειηθέο επηζπκεηέο ζέζεηο κε θύθινπο (εηθόλα 15). Σν πείξακα πεξηειάκβαλε ηελ εθθίλεζε ηνπ βξαρίνλα, ηελ ηξνθνδνζία ηνπ από ην ρξήζηε κε αληηθείκελα θαη ηέινο ηε θσηνγξάθεζε ηεο θάηνςεο ηεο παιέηαο. Απηή εθηειέζηεθε αξθεηέο θνξέο ώζηε λα παξζνύλ αληηπξνζσπεπηηθέο κεηξήζεηο γηα ηελ αθξίβεηα ηνπ βξαρίνλα. Η κέηξεζε ησλ απνθιίζεσλ από ηηο επηζπκεηέο ζέζεηο έγηλε εθ ησλ πζηέξσλ από ηηο ππό θιίκαθα θσηνγξαθίεο. Δικόνα 13. Αππαγή από ηο ζημείο ηποθοδοζίαρ Δικόνα 14. Σοποθέηηζη ζηην παλέηα Δικόνα 15. Απσικέρ και ηελικέρ θέζειρ ανηικειμένυν Αξρηθά νη ζηξαγγαιηζηηθέο βαιβίδεο ησλ εκβόισλ ξπζκίζηεθαλ έηζη ώζηε ν βξαρίνλαο λα θηλείηαη κε ζρεηηθά κεγάιε ηαρύηεηα θαη ε πίεζε ηνπ αέξα ήηαλ ζηα 6bar. Η δηαδηθαζία Παλεπηζηήκην Παηξώλ 43

44 εθηειέζηεθε έμη θνξέο θαη ηα απνηειέζκαηα ηνπ παιεηαξίζκαηνο θαίλνληαη παξαθάησ ζηελ εηθόλα 16. Δικόνα 16. Αποηελέζμαηα παλεηαπίζμαηορ για ςτηλή ηασύηηηα Παξαηεξείηαη ζεκαληηθή απόθιηζε ησλ ζέζεσλ πνπ ηνπνζεηήζεθαλ ηα αληηθείκελα από ηηο επηζπκεηέο θαζώο επίζεο θαη κεγάιε δηαθύκαλζε ηεο απόθιηζεο απηήο. Ο ρξόλνο εθηέιεζεο ηεο δηαδηθαζίαο ήηαλ 105 ±1 δεπηεξόιεπηα. Οη ηηκέο ησλ απνθιίζεσλ θπκαίλνληαλ από 3 έσο 25mm Παλεπηζηήκην Παηξώλ 44

45 Απόκλιζη ανηικειμένος (mm) πνπδαζηηθή Δξγαζία (γξάθεκα 1), κε απνδεθηέο γηα εθαξκνγή ζε βηνκεραληθό πεξηβάιινλ, επνκέλσο ππάξρεη αλάγθε γηα βειηίσζε ηεο αθξίβεηαο Απιθμόρ επανάλητηρ Γπάθημα 1. Αποκλίζειρ ανηικειμένυν ζε κάθε επανάλητη για ςτηλή ηασύηηηα Δπεηδή ε θίλεζε ησλ εκβόισλ δελ είλαη γξακκηθή ζε ζρέζε κε ην ρξόλν ιεηηνπξγίαο ηνπο, ιόγσ ηεο ζπκπηεζηόηεηαο ηνπ αέξα, εκθαλίδνληαη άικαηα ησλ εκβόισλ θαηά ηελ εθθίλεζή ηνπο κε απνηέιεζκα ν ειεγθηήο λα κελ κπνξεί λα παξαθνινπζήζεη ηα ζήκαηα πνπ ζηέιλνπλ νη αηζζεηήξεο. Δπνκέλσο ξπζκίδνληαη νη ζηξαγγαιηζηηθέο βαιβίδεο ώζηε λα έρνπκε κηθξόηεξε ηαρύηεηα ηνπ βξαρίνλα θαη ε πίεζε ηνπ αέξα κεηώλεηαη ζηα 5bar. Δπαλαιακβάλεηαη ε δηαδηθαζία ηνπ παιεηαξίζκαηνο άιιεο έμη θνξέο θαη ηα απνηειέζκαηα θαίλνληαη παξαθάησ ζηελ εηθόλα 17. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 45

46 Δικόνα 17. Αποηελέζμαηα παλεηαπίζμαηορ για σαμηλή ηασύηηηα Με κείσζε ηεο ηαρύηεηαο ηνπ βξαρίνλα θαη ηεο πίεζεο ηνπ αέξα παξαηεξείηαη πνιύ θαιύηεξε αθξίβεηα ζηελ ηνπνζέηεζε ησλ αληηθεηκέλσλ θαζώο θαη θαιύηεξε επαλαιεςηκόηεηα. Οη απνθιίζεηο από ηελ αξρηθή ζέζε θπκαίλνληαη από 1 έσο 5mm (γξάθεκα 2). Ο ρξόλνο γηα ηελ εθηέιεζε ηεο δηαδηθαζίαο απμάλεηαη ζηα 120 ±2 δεπηεξόιεπηα πνπ είλαη αξθεηά κεγαιύηεξνο από ζύγρξνλνπο ξνκπνηηθνύο βξαρίνλεο. Γηα ηνλ ηξόπν ειέγρνπ ηεο θίλεζεο όκσο θαη γηα ην ζπλνιηθό θόζηνο ηεο πινπνίεζεο θξίλεηαη ηθαλνπνηεηηθόο. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 46

47 Απόκλιζη ανηικειμένος (mm) πνπδαζηηθή Δξγαζία Απιθμόρ επανάλητηρ Γπάθημα 2. Αποκλίζειρ ανηικειμένυν ζε κάθε επανάλητη για σαμηλή ηασύηηηα Παλεπηζηήκην Παηξώλ 47

48 6. Σπκπεξάζκαηα Πξννπηηθέο Από ηελ αλάιπζε ησλ απνηειεζκάησλ ηεο θίλεζεο βγαίλεη ην ζπκπέξαζκα όηη γηα λα έρεη ν βξαρίνλαο ηθαλνπνηεηηθή αθξίβεηα πξέπεη ηα έκβνια λα θηλνύληαη κε πνιύ κηθξή ηαρύηεηα κε απνηέιεζκα λα παίξλνπκε κεγάινπο ρξόλνπο επαλάιεςεο. Απμάλνληαο ηελ ηαρύηεηα ησλ εκβόισλ παξαηεξνύληαλ κεγάιεο απνθιίζεηο, πνιύ κηθξή αθξίβεηα θαη θαθή επαλαιεςηκόηεηα. Σα ζθάικαηα ήηαλ ζπλάξηεζε ηεο θαηαζθεπαζηηθήο ηδηνκνξθίαο ηνπ βξαρίνλα, ησλ πλεπκαηηθώλ θηλεηήξησλ ζπζηεκάησλ θαζώο θαη ηνπ ειέγρνπ ηεο θίλεζεο. Πην αλαιπηηθά, ην ιεηηνπξγνύλ κέζν ην νπνίν είλαη ν αέξαο ραξαθηεξίδεηαη από ζπκπηεζηόηεηα, δειαδή γηα κηα ζπγθεθξηκέλε κάδα αέξα ν όγθνο ηνπ απμνκεηώλεηαη κε ηελ αύμεζε θαη ηελ κείσζε ηεο πίεζεο αληίζηνηρα. Απηό ζπλεπάγεηαη κε γξακκηθόηεηα θαηά ηελ θίλεζε ησλ εκβόισλ. Δπίζεο ε πίεζε ηεο παξνρήο ηνπ αέξα δελ ήηαλ ζηαζεξή γηαηί ν ζπκπηεζηήο έδηλε ζηελ έμνδό ηνπ ηηκέο από 4bar έσο 7bar θαη δε ιεηηνπξγνύζε ζπλερώο. πλεπώο θαηά ηελ εθθίλεζε ησλ εκβόισλ ε ηαρύηεηά ηνπο ήηαλ πνιύ κεγαιύηεξε ηεο επηζπκεηήο θαη ζηαδηαθά κεησλόηαλ καδί κε ηελ πηώζε ηεο πίεζεο. Ο ειεγθηήο δελ κπνξνύζε λα παξαθνινπζήζεη ηα ζήκαηα ησλ αηζζεηήξσλ ζε απηά ηα άικαηα ηεο ηαρύηεηαο, θαη θπξίσο ηεο παικνγελλήηξηαο ε νπνία έδηλε ζήκαηα κε πςειή ζπρλόηεηα, κε απνηέιεζκα αξθεηά ζήκαηα λα ράλνληαη θαη ν βξαρίνλαο λα θηλείηαη πεξηζζόηεξν από ην επηζπκεηό. Παξαηεξήζεθε επίζεο όηη κόιηο ν βξαρίνλαο είρε κεηαθηλεζεί ζε κηα ελδηάκεζε ζέζε θαη είρε δνζεί εληνιή λα παξακείλεη εθεί, ιόγσ δηαξξνώλ ξεπζηνύ ζηηο ζσιελώζεηο θαη ζηηο βαιβίδεο, ν βξαρίνλαο απνκαθξπλόηαλ ζρεηηθά αξγά από ην ζεκείν πνπ βξηζθόηαλ. Απηέο νη δηαξξνέο πξνθαινύζαλ κηθξή κεηαθίλεζε ηνπ βξαρίνλα ζε ζεκεία όπνπ έπξεπε λα κείλεη αθίλεηνο θαηά ηε θάζε ηεο αξπαγήο ησλ αληηθεηκέλσλ θαη θαηά ηελ ελαπόζεζή ηνπο κεηώλνληαο έηζη ηελ αθξίβεηά ηνπ. Οη δηαξξνέο αληηκεησπίζηεθαλ ελ κέξεη κε κείσζε ηεο πίεζεο ηνπ παξερόκελνπ αέξα. Η αιιεινπρία ησλ θηλήζεσλ πνπ είραλ πξνγξακκαηηζηεί αξρηθά πεξηείραλ κεηαθίλεζε ηνπ βξαρίνλα κεηαμύ ελδηάκεζσλ ζέζεσλ γηα ηα έκβνια κε απνηέιεζκα πηζαλά ζθάικαηα πνπ ζα εκθαλίδνληαλ ζηελ αξρή ηεο δηαδηθαζίαο ιόγσ απμεκέλεο πίεζεο, λα ζπζζσξεύνληαλ θαη ζηηο ππόινηπεο επαλαιήςεηο κέρξη ην ηέινο ηεο θίλεζεο θαη ηειηθά λα απνηύγραλε ην παιεηάξηζκα έρνληαο πνιύ κεγάιεο απνθιίζεηο θπξίσο ζηελ νξηδόληηα θ ζηελ θαηαθόξπθε δηεύζπλζε. Απηό ην θαηλόκελν δηνξζώζεθε κεηαηξέπνληαο ηελ αιιεινπρία ησλ θηλήζεσλ θαη θέξλνληαο ηα έκβνια ζε ηειηθέο ζέζεηο κία θνξά ζε θάζε επαλάιεςε. πγθεθξηκέλα, ζηε ζέζε όπνπ ηνπνζεηνύληαη ηα αληηθείκελα από ην βξαρίνλα, ην έκβνιν γηα ηελ θαηαθόξπθε θίλεζε είλαη πιήξσο εθηεηακέλν θαη αθνύ απειεπζεξσζεί ην αληηθείκελν ζπκπηύζζεηαη πιήξσο ην έκβνιν γηα ηελ νξηδόληηα θίλεζε. Οπόηε όηη ζθάικα εκθαλίδεηαη ζε κηα επαλάιεςε δελ ζπζζσξεύεηαη ζηηο επόκελεο. πλνςίδνληαο, κε ηνλ ζπγθεθξηκέλν βξαρίνλα κπνξεί λα επηηεπρζεί ηθαλνπνηεηηθή αθξίβεηα αιιά κε πάξα πνιύ κηθξή ηαρύηεηα, δεδνκέλνπ ηνπ ηξόπνπ ειέγρνπ. Πεξαηηέξσ εμέιημε ηεο δηάηαμεο ζα κπνξνύζε λα γίλεη αληηθαζηζηώληαο ηηο βαιβίδεο κε αλαινγηθέο θαη ρξεζηκνπνηώληαο αλαινγηθνύο κεηξεηέο κεηαηόπηζεο ζηε ζέζε ησλ θσηνθύηηαξσλ, ώζηε λα γίλεη έιεγρνο ζην παξώλ PLC κε ειεγθηή PID [7]. Έηζη ζα βειηησλόηαλ ν έιεγρνο ζέζεο σο πξνο ηελ ηαρύηεηα θαη ηελ αθξίβεηα θαη ηαπηόρξνλα ζα ήηαλ δπλαηόο θαη ν έιεγρνο ηεο ηξνρηάο ηνπ άθξνπ εξγαζίαο. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 48

49 7. Βηβιηνγξαθία [1] Καηζιγιάννηρ, Υπήζηορ. Γιπλωμαηική εργαζία: Καηαζκεσή ελεκηροπνεσμαηικού βρατίονα με ζύνδεζε με PLC. Πάηξα, [2] Ρούμπηρ, ηαύπορ. Ασηομαηιζμός με προγραμμαηιδόμενοσς ελεγκηές. Αζήλα : εκελο ΑΔ, [3] Collins, Dennis και Lane, Eamonn. Προγραμμαηιδόμενοι ελεγκηές. Θεζζαινλίθε : Δθδόζεηο Σδηόια, [4] Αζππάγκαθορ, Νίκορ. Μετανική, Έλεγτος και Προγραμμαηιζμώς ηων Βιομετανικών Ρομπόη. Πάηξα : Παλεπηζηεκηαθέο Δθδόζεηο, [5] Berger, Hans. τεδίαζε εθαρμογών ασηομαηιζμού με ηε γλώζζα STEP 7 ζε LAD και FBD. Θεζζαινλίθε : Δθδόζεηο Σδηόια, [6] Berger, Hans. τεδίαζε εθαρμογών ασηομαηιζμού με ηε γλώζζα STEP 7 ζε STL και SCL. Θεζζαινλίθε : Δθδόζεηο Σδηόια, [7] Μοςζηάκαρ, Αλέξανδπορ. ποσδαζηική εργαζία: Αζαθής έλεγτος πνεσμαηικού ζσζηήμαηος. Πάηξα : s.n. Παλεπηζηήκην Παηξώλ 49

50 8. Παξάξηεκα A PLC Technical specifications CPU and version: CPU 314C-2 PtP MLFB: 6ES BG03-0AB0 Associated programming package: STEP 7 as of V5.4 + SP3 Main memory - Integrated: 96 KB - Expandable: No - Maximum size of retentive memory for retentive data blocks: 64 KB Load memory: Pluggable by means of SIMATIC Micro Memory Card (max. 8 MB) Execution times of: - Bit operation, min.: 0.1 κs - Word instructions, min.: 0.2 κs - Fixed-point arithmetic, min.: 2 κs - Floating-point arithmetic, min.: 3 κs Timers/counters Counters: 256 Counting range: 0 to 999 Timers: 256 Time setting range: 10 ms to 9990 s Data areas Bit memory: 256 bytes Clock memories: 8 (1 memory byte) Blocks Total 1024 (DBs, FCs, FBs) Address ranges (inputs/outputs) Digital channels - Integrated channels (DI): 24 Παλεπηζηήκην Παηξώλ 50

51 - Integrated channels (DO): 16 - Inputs: Outputs: Inputs, of those central: Outputs, of those central: 1008 Analog channels - Integrated channels (AI): Integrated channels (AO): 2 - Inputs: Outputs: Inputs, of those central: Outputs, of those central: 250 Integrated inputs/outputs Default addresses of the integrated Digital inputs: to Digital outputs: to Analog inputs: 752 to 761 Analog outputs: 752 to 755 Voltages and currents Power supply (rated value): 24 V DC Permissible range: 20.4 V to 28.8 V Current consumption (open-circuit), typically: 150 ma Inrush current, typ.: 11 A Current consumption (rated value): 800 ma 1000 ma External protection of power supply lines (recommended): MCB type C min. 2 A, MCB type B min. 4 A Power loss, typically: 14 W Παλεπηζηήκην Παηξώλ 51