ΔΙΠΛΩΜΑΣΙΚΗ ΕΡΓΑΙΑ. Τνπ Φνηηεηή ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ

Transcript

1 ΔΙΠΛΩΜΑΣΙΚΗ ΕΡΓΑΙΑ Τνπ Φνηηεηή ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ ΑΓΓΕΛΟΤ ΚΩΝΣΑΝΣΙΝΟΤ ΚΟΤΛΟΤΡΙΔΗ Α.Μ.: 5359 ΜΕΛΕΣΗ ΚΑΙ ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΙΑΣΑΞΗ ΑΤΣΟΜΑΣΟΤ ΕΛΕΓΥΟΤ ΗΛΕΚΣΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΣΗΡΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΣΡΟΝΟΜΟΤ ΚΑΙ P.L.C. ΓΙΑ ΕΡΓΑΣΗΡΙΑΚΟΤ ΚΟΠΟΤ Δπηβιέπωλ: Γξ.-Μερ. Δκκαλνπήι Ταηάθεο, Αλαπιεξωηήο Καζεγεηήο Ν ο./2009 Πάηξα, Ινύιηνο 2009

2 - 2 -

3 ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πιζηοποιείηαι όηι η διπλωμαηική εργαζία με θέμα: " ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΗΛΕΚΤΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΤΟΝΟΜΟΥΣ ΚΑΙ P.L.C. ΓΙΑ ΕΓΑΣΤΗΙΑΚΟΥΣ ΣΚΟΡΟΥΣ" Τνπ θνηηεηή ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ: ΑΓΓΕΛΟΤ ΚΩΝΣΑΝΣΙΝΟΤ ΚΟΤΛΟΤΡΙΔΗ (Α.Μ. 5359) Παξνπζηάζηεθε δεκόζηα θαη εμεηάζηεθε ζην Τκήκα Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ζηηο 10/07/2009 Ο Δπηβιέπωλ Ο Γηεπζπληήο ηνπ Τνκέα Δκκαλνπήι Ταηάθεο Αλαπιεξωηήο Καζεγεηήο Αληώληνο Αιεμαλδξίδεο Καζεγεηήο

4 - 4 -

5 Αριθμός Διπλωμαηικής Εργαζίας:./2009 ΣΙΣΛΟ: " ΜΕΛΕΣΗ ΚΑΙ ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΙΑΣΑΞΗ ΑΤΣΟΜΑΣΟΤ ΕΛΕΓΥΟΤ ΗΛΕΚΣΡΙΚΩΝ ΚΙΝΗΣΗΡΩΝ ΜΕ ΗΛΕΚΣΡΟΝΟΜΟΤ ΚΑΙ P.L.C. ΓΙΑ ΕΡΓΑΣΗΡΙΑΚΟΤ ΚΟΠΟΤ " Φνηηεηήο: Δπηβιέπωλ: Κνπινπξίδεο Άγγεινο ηνπ Κωλζηαληίλνπ Γξ.-Μερ. Δκκαλνπήι Ταηάθεο, Αλαπιεξωηήο Καζεγεηήο Περίληψη Η παξνύζα δηπιωκαηηθή εξγαζία πξαγκαηεύεηαη ηε θαηαζθεπή κηαο δηάηαμεο απηνκάηνπ ειέγρνπ. Η δηάηαμε απηή ειέγρεη ηε ιεηηνπξγία ειεθηξηθώλ θηλεηήξωλ κε ηε βνήζεηα ειεθηξνλόκωλ θαη ελόο πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή. Η εξγαζία απηή εθπνλήζεθε ζην Δξγαζηήξην Ηιεθηξνκεραληθήο Μεηαηξνπήο Δλέξγεηαο ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ. Η εξγαζία πεξηιακβάλεη ηελ θαηαζθεπή δύν ζπζηεκάηωλ απηνκάηνπ ειέγρνπ. Τν έλα βαζηζηεθε ζηηο κεζνδνπο ηνπ θιαζζηθνύ απηνκαηηζκνύ θαη ην άιιν ζε πην ζύγρξνλεο κεζνδνπο απηνκάηνπ ειέγρνπ όπωο είλαη ε ρξήζε πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή Σθνπόο είλαη ε δεκηνπξγία κηαο θαηαζθεπήο πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζεί γηα εξγαζηεξηαθνύο ζθνπνύο θαη ζα πεξηιακβάλεη όια ηα ζηνηρεηά πνπ ζπλζέηνπλ έλα ζύγρξνλν θύθιωκα απηνκαηηζκνύ. Μεζα από ηε ιεηηνπξγία απηήο ηεο δηαηαμεο γηλνληαη ζαθή ηα πιενλεθηήκαηα αιιά θαη νη δηαθνξέο ηωλ δπν κεζόδωλ, δειαδή ηνπ θιαζζίθνπ απηνκαηηζκνύ θαη ηνπ πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηε. Η δηάηαμε πνπ ζα πεξηγξάθεη απνηειεί εμέιημε ηεο ήδε ππάξρνπζαο δηάηαμεο απηνκάηνπ ειέγρνπ πνπ βξίζθεηαη ζην Δξγαζηήξην Ηιεθηξνκεραληθήο Μεηαηξνπήο Δλέξγεηαο. Ο πξννξηζκόο ηεο θαηαζθεπήο γηα εθπαηδεπηηθή ρξήζε έπαημε ζεκαληηθό ξνιό ζηηο επηινγέο πνπ έγηλαλ θαζώο ζηόρνο είλαη ε παξνπζίαζε βαζηθώλ ζηνηρείωλ θαη ελλνηώλ ηνπ βηνκεραληθνύ απηνκαηηζκνύ ζηνλ θνηηεηή. Αξρηθά παξνπζηάδεηαη ε ήδε ππάξρνπζα δηάηαμε απηνκάηνπ ειέγρνπ πνπ βξίζθεηαη ζην Δξγαζηήξην Ηιεθηξνκεραληθήο Μεηαηξνπήο Δλέξγεηαο ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ θαη γίλεηαη κηα θαηαγξαθή ηωλ ηδεώλ πνπ νδήγεζαλ ηε κειέηε θαη ηνλ ζρεδηαζκό ηεο θαηαζθεπήο πνπ πινπνηήζεθε ζηα πιαίζηα ηεο παξνπζαο δηπιωκαηηθήο εξγαζίαο. Σηε ζπλέρεηα θαηαγξάθνληαη ηα ζηνηρεία ειέγρνπ πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζνύλ θαη αλαιύεηαη ν ηξόπνο ιεηηνπξγίαο ηωλ. Καηόπηλ παξνπζηάδνληαη νη δηαηάμεηο πξνο έιεγρν θαη ην κεραληθό θνκκάηη ηεο θαηαζθεπήο. Τν επόκελν βήκα θαη αθνύ παξαηεζεί ην αλαγθαίν ζεωξεηηθό ππόβαζξν, είλαη ε εμαγωγή ηνπ ζρεδίνπ ηνπ θπθιώκαηνο απηνκαηηζκνύ θαη ε θαηαγξαθή ηνπ επηζπκεηνύ ηξόπνπ ιεηηνπξγίαο ηωλ δηαηάμεωλ. Απηό καο νδήγεζε θαη ζην ηειηθό ζηάδην πνπ ήηαλ ε θαηαζθεπή ε νπνία βαζίζηεθε ζηα όζα έρνπλ πεξηγξαθεί Τέινο γίλεηαη παξάζεζε όιωλ ηωλ ειεθηξνινγηθώλ ζρεδίωλ, πηλάθωλ θαιωδηώζεωλ θαη ην πξόγξακκα ζύκθωλα κε ην νπνίν ιεηηνπξγεί ην ινγηζκηθό ηνπ πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή

6 - 6 -

7 ΠΡΟΛΟΓΟ Σηε δηπιωκαηηθή απηή εξγαζία γίλεηαη κηα θαηαγξαθή ηωλ ηδεώλ, ηνπ ζεωξεηηθνύ ππνβάζξνπ θαη ηεο δηαδηθαζίαο πνπ νδήγεζε ζηελ θαηαζθεπή κηαο δηάηαμεο απηνκαηηζκνύ πνπ ειέγρεη ηε ιεηηνπξγία θηλεηήξωλ κε ηε βνήζεηα ειεθηξνλόκωλ θαη ελόο πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή. Σπγθεθξηκέλα ην θύθιωκα απηνκαηηζκνύ ηνπ νπνίνπ ε θαηαζθεπή πεξηγξάθεηαη, πεξηιακβάλεη ειεθηξνλόκνπο, έλαλ πξνγξακκαηηδόκελν ινγηθό ειεγθηή, ζηνηρεία έλδεημεο θαη ρεηξηζκνύ, ηεξκαηηθνύο δηαθόπηεο θαη έλαλ ειεγθηή ζηάζκεο. Τν θύθιωκα απηό θαιείηαη λα ειέγμεη ην ηξόπν ιεηηνπξγίαο κηαο δηάηαμεο κε αληιίεο θαη δνρεία πνπ πεξηέρνπλ λεξό θαη κηαο δηάηαμεο ελόο αηέξκνλα κε ηεξκαηηθνύο δηαθόπηεο θαη θηλεηήξα. Ιδηαίηεξα, ν επηζπκεηόο ηξόπνο ιεηηνπξγίαο ηωλ δπν απηώλ δηαηάμεωλ ζα πινπνηείηαη είηε κε ην θύθιωκα ηωλ ειεθηξνλόκωλ πνπ παξαπέκπεη ζηνλ θιαζζηθό απηνκαηηζκό, είηε κε ην P.L.C. πνπ παξαπέκπεη ζε πην ζύγρξνλεο κεζόδνπο απηνκάηνπ ειέγρνπ. Αλαιπηηθά, ζην κεθάλαιο 1 παξνπζηάδνληαη ηα δεδνκέλα θαη νη παξάκεηξνη ηνπ ζρεδηαζκνύ θαη ηεο κειέηεο ηεο θαηαζθεπήο. Αθόκα, γίλεηαη παξνπζίαζε θαη πεξηγξαθή ηεο εξγαζηεξηαθήο άζθεζεο βηνκεραληθώλ απηνκαηηζκώλ πνπ ππάξρεη ζην Δξγαζηήξην Ηιεθηξνκεραληθήο Μεηαηξνπήο Δλέξγεηαο ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγωλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ. Σην κεθάλαιο 2 γίλεηαη παξάζεζε ηνπ ζεωξεηηθνύ ππνβάζξνπ πνπ νδήγεζε ζηελ πεξηγξαθόκελε θαηαζθεπή. Αλαιύεηαη ν ηξόπνο ιεηηνπξγίαο ηωλ ειεθηξνλόκωλ, ηωλ νξγάλωλ ρεηξηζκνύ θαη έλδεημεο, ηνπ ειεγθηή ζηάζκεο, ηνπ πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή θαη ηωλ ινηπώλ ζηνηρείωλ ειέγρνπ θαη πξνζηαζίαο. Δπίζεο εμεγείηαη δηεμνδηθά ε ρξεζηκόηεηα θαη ν ζθνπόο ύπαξμήο ηωλ κέζα ζε έλα ζύζηεκα βηνκεραληθνύ απηνκαηηζκνύ. Αθόκα, γίλεηαη εθηελήο αλαθνξά ζηα πιενλεθηήκαηα ε ηα κεηνλεθηήκαηα πνπ πξνθύπηνπλ από ηελ ρξήζε ηωλ πξνγξακκαηηδόκελωλ ινγηθώλ ειεγθηώλ, ζε ζρέζε κε ηηο κεζόδνπο ηνπ θιαζζηθνύ απηνκαηηζκνύ Σην κεθάλαιο 3 παξνπζηάδνληαη νη δηαηάμεηο θαη ηα κεραληθά κέξε ηεο θαηαζθεπήο πνπ πινπνηήζεθε. Καζώο, ζηόρνο ηεο παξνύζαο εξγαζίαο είλαη ε εμέιημε ηεο ήδε ππάξρνπζαο άζθεζεο απηνκαηηζκώλ, ε επηινγή ηνπ εμνπιηζκνύ έγηλε κε γλώκνλα ηνλ εθζπγρξνληζκό ηωλ κεραληζκώλ θαη ηωλ ζηνηρείωλ ειέγρνπ πνπ ζπλζέηνπλ ηελ ππάξρνπζα δηάηαμε. Δπίζεο γίλεηαη κηα αλάιπζε ηωλ δηαηάμεωλ ηνπ αηέξκνλα θαη ηωλ δνρείωλ θαζώο θαη παξνπζίαζε

8 ηνπ επηζπκεηνύ ηξόπνπ ιεηηνπξγίαο ηωλ. Απηό ην ηειεπηαίν καο νδεγεί θαη ζην επόκελν θεθάιαην γηα ηελ ζρεδίαζε ηνπ θπθιώκαηνο απηνκαηηζκνύ. Σην κεθάλαιο 4 αλαιύεηαη δηεμνδηθά ε δηαδηθαζία πνπ νδήγεζε ζην επηζπκεηό θύθιωκα απηνκαηηζκνύ. Παξνπζηάδεηαη ην ζρέδην ζηα δηάθνξα ζηάδηα ηνπ κέρξη ηελ εμαγωγή ηνπ ηειηθνύ ζρεδίνπ ζην νπνίν ζηεξίρηεθε ε θαηαζθεπή. Βεβαίωο πξηλ από ηε πεξηγξαθή απηή δίλεηαη ην ζεωξεηηθό ππόβαζξν πνπ νδήγεζε κέρξη ην ηειηθό ζρέδην. Σην κεθάλαιο 5 πεξηγξάθεηαη ε δηαδηθαζία ηεο θαηαζθεπήο ν πξνγξακκαηηζκόο ηνπ πξνγξακκαηηδόκελνπ ινγηθνύ ειεγθηή θαη ε θαιωδίωζε ηνπ. Δπίζεο γίλεηαη παξνπζίαζε ηωλ ηειηθώλ ειεθηξνινγηθώλ θαη κεραλνινγηθώλ ζρεδίωλ, πηλάθωλ, ιεπηνκέξεηεο θαιωδηώζεωλ θαη ινηπώλ ζηνηρείωλ θαηαζθεπήο. Τέινο παξαηίζεηαη κηα πεηξακαηηθή επηβεβαίωζε πνπ απνηειεί επαιήζεπζε ηωλ όζωλ παξακέηξωλ ιεηηνπξγίαο έρνπκε ζέζεη ζηα πξνεγνύκελα θεθάιαηα Τέινο, θαηαγξάθεηαη ε βηβιηνγξαθία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε θαη ζηα παξαξηήκαηα ελζωκαηώλνληαη ηα θπιιάδηα ηωλ θαηαζθεπαζηώλ ηωλ ζηνηρείωλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ, Ιδηαίηεξεο επραξηζηίεο πξέπεη λα απνδνζνύλ ζηνλ επηβιέπνληα θαζεγεηή Γξ.-Μερ. Εμμανουήλ Ταηάκη θαζώο θαη ζηνλ Λέθηνξα-Μερ Επαμεινώνδα Μηηπονίκα γηα ηελ ζεκαληηθή θαη νπζηαζηηθή πξνζθνξά θαη βνήζεηα ηνπ ζηελ πινπνίεζε, ηνλ ζρεδηαζκό θαη ηε θαηαζθεπή ηεο δηάηαμεο. Δθηόο ηωλ ππνινίπωλ κειώλ ηνπ ΓΔΠ θαη ηδηαηηέξωο ηνπ ηνκέα ηωλ Σπζηεκάηωλ Ηιεθηξηθήο Δλέξγεηαο ζα ήζεια λα επραξηζηήζω ηνλ θίιν θαη Μεραλνιόγν Μεραληθό Γαπνέλη Σωκπάηη, ηνλ ζπλάδειθν Ευαγγέλου Ευάγγελο θαη ηηο Κουλουπίδη Βαζιλική θαη Κοπδά Αλεξάνδπα γηα ηελ πνιύηηκε βνήζεηά ηνπο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θαηαζθεπήο - 8 -

9 ΡΕΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Ρροςανατολιςμόσ ςχεδιαςμοφ και μελζτθσ Ρεριγραφι υπάρχουςασ διάταξθσ Ρροςανατολιςμόσ μελζτθσ και ςχεδιαςμοφ Ρεριγραφι τθσ υπάρχουςασ διάταξθσ αυτομάτου ελζγχου Γενικι περιγραφι ςυςτιματοσ ατζρμονα με οδθγό επαφζσ και τερματικοφσ διακόπτεσ Ανάλυςθ του Βοθκθτικοφ κυκλϊματοσ του ςυςτιματοσ κινιςεωσ ατζρμονοσ, επαφϊν ελζγχου και διακοπτϊν τζρματοσ Θεωρθτικι ανάλυςθ και τροποσ λειτουργίασ των ςτοιχείων ελζγχου που χρθςιμοποιικθκαν Ο θλεκτρονόμοσ (το ρελζ) Ειςαγωγι Λίγα λόγια για τον θλεκτρομαγνιτθ Γενικά για τον θλεκτρονόμο Ανάλυςθ λειτουργίασ θλεκτρονόμου Εφαρμογζς των θλεκτρονόμων Ρλεονεκτιματα που προκυπτουν από τθ χρθςθ των θλεκτρονομων Ηλεκτρονόμοσ ιςχφοσ Ηλεκτρονόμοσ γενικοφ ςκοποφ (βοθκθτικό ρελζ) ελζ τυπωμζνου κυκλϊματοσ (μινι ρελε) Χρονοδιακόπτεσ ρελζ χρόνου Διακοπτικζσ επαφζσ Τερματικοί διακόπτεσ Ελεγκτθσ ςτακμθσ (θλεκτρονικόσ διακόπτθσ ςτάκμθσ αγϊγιμων υγρϊν) Πργανα ζνδειξθσ και χειρίςμου Ενδεικτικζσ λυχνίεσ Μπουτόν Αυτόματοσ προςτατευτικόσ διακόπτθσ (αςφαλειοδιακοπτθσ) Ρρογραμματιηόμενοι λογικοί ελεγκτζσ (P.L.C.)... 50

10 Λςτορικι αναδρομι Τα μζρθ ενόσ PLC Λειτουργία χαρακτθριςτικά Μζγεκοσ των PLC - πλεονεκτθματα Διατάξεισ προσ ζλεγχο - εξοπλιςμόσ Διάταξθ ατζρμονα Διάταξθ δοχείων - αντλίασ Ρροςανατολιςμόσ διαδικαςίασ Σενάριο αυτοματιςμοφ Σχεδίαςθ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ επιλογθ εξοπλιςμοφ Λογικι ςχεδίαςθ κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ Στοιχεία ψθφιακισ λογικισ Εξαγωγι λογικϊν εξιςϊςεων Ηλεκτρικά ιςοδφναμα ιςοδφναμα ςε LADDER Μζκοδοσ ''αςτζρασ-τρίγωνο'' Εξαγωγι ςχεδιου πρωτθ εκτίμθςθ Εναλλακτικι λειτουργία με προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι Εξοπλιςμόσ Υλικά Καταςκευι κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ Ρρογραμματιςμόσ P.L.C Καταςκευι καλωδίωςθ πινακα Ρρογραμματιςμόσ P.L.C.- καλωδίωςθ P.L.C Ρρογραμματιςμόσ P.L.C Καλωδιίωςθ P.L.C Τελικά ςχζδια Ανάλυςθ καλωδιϊςεων - Ρίνακεσ ακροδεκκτϊν Ανάλυςθ καλωδιϊςεων Ρίνακεσ ακροδεκτϊν Ρειραματικόσ ζλεγχοσ ζπιβεβαίωςθ ορκισ λειτουργίασ

11 Βιβλιογραφία Ελλθνικι Βιβλιογραφία Ξζνθ βιβλιογραφία Ιςτότοποι Ραράρτθμα Ρ-1 Ηλεκτρονόμοσ τυπωμζνου κυκλϊματοσ Finder miniature PCB Ρ-2 Ηλεκτρονόμοι τυπωμζνου κυκλϊματοσ schrack PCB RT Ρ-3 Βοθκθτικόσ θλεκτρονόμοσ γενικοφ ςκοποφ carlo gavazzi rcp Ρ-4 Ηλεκτρονομοσ Ιςχφοσ LG GMC Ρ-5 Αςφαλειοδιακόπτθσ BKN mini breaker Ρ-6 Χρονορελζ nora timer type st Ρ-7 Ελεγκτισ ςτάκμθσ asiaon floatless relay afr Ρ-8 Ρρογραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ fatek fbs 40ma

12 12

13 1 1. ΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗΣ ΡΕΙΓΑΦΗ ΥΡΑΧΟΥΣΑΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ Στο κεφάλαιο αυτό παρουςιάηονται τα δεδομζνα και οι παράμετροι του ςχεδιαςμοφ και τθσ μελζτθσ τθσ καταςκευισ. Ακόμα, γίνεται παρουςίαςθ και περιγραφι τθσ εργαςτθριακισ άςκθςθσ βιομθχανικϊν αυτοματιςμϊν που υπάρχει ςτο Εργαςτιριο Θλεκτρομθχανικισ Μετατροπισ Ενεργείασ. Θ καταςκευι που κα παρουςιαςτεί ςτα επόμενα κεφάλαια ςτθρίχτθκε ςτα δεδομζνα αυτισ τθσ άςκθςθσ θ οποία αποτζλεςε κακ όλθ τθ διάρκεια τθσ μελζτθσ κατευκυντιριο παράγοντα για τισ επιλογζσ που ζγιναν. 13

14 1.1 ΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Σκοπόσ τθσ παροφςασ εργαςίασ είναι θ καταςκευι μιασ διάταξθσ αυτομάτου ελζγχου που κα χρθςιμοποιθκεί για τισ ανάγκεσ τθσ εργαςτθριακισ άςκθςθσ των βιομθχανικϊν αυτοματιςμϊν του εργαςτθρίου των Θλεκτρικϊν Μθχανϊν. Θ λογικι πάνω ςτθν οποία βαςίςτθκε θ καταςκευι που περιγράφεται παρακάτω, πθγάηει από τθν ιδθ υπάρχουςα διάταξθ τθσ άςκθςθσ βιομθχανικϊν αυτοματιςμϊν που βρίςκεται ςτο Εργαςτιριο Θλεκτρομθχανικισ Μετατροπισ Ενζργειασ. Με οδθγό λοιπόν, τθν υπάρχουςα διάταξθ ζγινε εκτενισ μελζτθ για τον τρόπο με τον οποίο κα παρουςιαςτοφν ςτον φοιτθτι οι ζννοιεσ του αυτοματιςμοφ, τθσ λειτουργίασ ενόσ θλεκτρονόμου και τθσ εκκίνθςθσ ενόσ αςφγχρονου κινθτιρα με τθ μζκοδο αςτζρασ-τρίγωνο. Ακόμθ αποφαςίςτθκε θ καταςκευι να εμπεριζχει και πιο ςφγχρονεσ μεκόδουσ λειτουργίασ όπωσ είναι ο ζλεγχοσ των διατάξεων με προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι. Λδιαίτερθ βαρφτθτα δόκθκε ςτο οπτικό κομμάτι τθσ άςκθςθσ. Συγκεκριμζνα για να γίνει πιο εφκολα αντιλθπτι θ μεγάλθ ποικιλία των θλεκτρονόμων αποφαςίςτθκε να χρθςιμοποιθκοφν αρκετοί διαφορετικοί τφποι ρελζ που να ζχουν εμφανείσ διαφορζσ. Διατθρικθκε θ ιδζα τθσ διάταξθσ του ατζρμονα με τουσ τερματικοφσ διακόπτεσ και αποφαςίςτθκε να τροποποιθκεί ϊςτε να καταλαμβάνει λιγότερο χϊρο. Ακόμθ για να υπάρχει οπτικό ερζκιςμα κατά τθ λειτουργία ενόσ θλεκτρονόμου αποφαςίςτθκε να χρθςιμοποιθκεί μια διάταξθ με δυο δοχεία που περιζχουν νερό και μια αντλία που το μετακινεί από το ζνα ςτο άλλο. Σε αυτό το ςθμείο αξίηει να αναφζρουμε ότι ο τρόποσ λειτουργίασ των διατάξεων κα κακορίηεται με δυο τρόπουσ. Ο πρϊτοσ τρόποσ περιλαμβάνει των ζλεγχο των δυο διατάξεων με το κφκλωμα των θλεκτρονόμων και ο δεφτεροσ με τθ βοικεια ενόσ προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι. Το ςενάριο λειτουργίασ τθσ καταςκευισ αποφαςίςτθκε να είναι ίδιο και με τουσ δυο παραπάνω τρόπουσ λειτουργίασ. Για αυτόν τον λόγο μελετικθκε με ιδιαίτερθ προςοχι ο τρόποσ μετάβαςθσ από τον ζνα τρόπο ςτον άλλο κακϊσ και ο διαηευκτικόσ ταυτόχρονοσ ζλεγχοσ των διατάξεων από το PLC και από το κφκλωμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ. Ο ςχεδιαςμόσ τθσ καταςκευισ ζγινε με απϊτερο ςκοπό τθν εκπαιδευτικι χρθςιμότθτα τθσ διάταξθσ αλλά και με κατεφκυνςθ των εκςυγχρονιςμό τθσ ιδθ υπάρχουςασ. Άλλοι παράγοντεσ που επθρζαςαν τθν τελικι μελζτθ και τον ςχεδιαςμό τθσ προσ καταςκευισ διάταξθσ ιταν οικονομικοί και λειτουργικοί. Μεγάλθ ζμφαςθ δόκθκε ςτον εξοπλιςμό κακϊσ οι επιλογζσ ζπρεπε να καλφπτουν τθν εκπαιδευτικι χρθςιμότθτα τθσ καταςκευισ και να είναι λειτουργικά ευζλικτεσ. 1.2 ΡΕΙΓΑΦΗ ΤΗΣ ΥΡΑΧΟΥΣΑΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ Θ διάταξθ τθσ άςκθςθσ των αυτοματιςμϊν που υπάρχει ςτο Εργαςτιριο Θλεκτρομθχανικισ Μετατροπισ Ενεργείασ αποτελείται από 1. τθ μθχανι Μ1 του ατζρμονα και τον οδθγό μαηί με τουσ τερματικοφσ διακόπτεσ 2. τθν αντλία και τθ μθχανι Μ2 και 3. τον πίνακα αυτοματιςμοφ ο οποίοσ περιζχει τουσ θλεκτρονόμουσ και τθ καλωδίωςθ του βοθκθτικοφ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ. 14

15 Στο παρακάτω ςχιμα φαίνεται θ βαςικι δομι του ςυςτιματοσ αυτοματιςμοφ του ατζρμονα Σχιμα 1.1 Βαςικι δομι ςυςτιματοσ αυτοματιςμοφ ατζρμονα [Β-1] ΓΕΝΛΚΘ ΡΕΛΓΑΦΘ ΣΥΣΤΘΜΑΤΟΣ ΑΤΕΜΟΝΑ ΜΕ ΟΔΘΓΟ ΕΡΑΦΕΣ ΚΑΛ ΤΕΜΑΤΛΚΟΥΣ ΔΛΑΚΟΡΤΕΣ Στο παραπάνω ςχιμα, ο κινθτιρασ μεταδίδει τθ κίνθςθ ςτον ατζρμονα μζςω ενόσ μειωτιρα. Με αυτόν τον μειωτιρα εξαςφαλίηεται ο επικυμθτόσ αρικμόσ ςτροφϊν ανά λεπτό του ατζρμονα. Ο ατζρμονασ κινεί ζναν οδθγό, ο οποίοσ ενεργοποιεί με το πζραςμα του τουσ τερματικοφσ διακόπτεσ ( FC1, FC2, FC3, FC4, FC5, FC6) που είναι τοποκετθμζνοι κάτω από τον ατζρμονα. Ζτςι ο οδθγόσ με τθν εκκίνθςθ τθσ μθχανισ του ατζρμονα ξεκινά από τθ κζςθ 1 (τερματικόσ διακόπτθσ FC1 ) και ενεργοποιεί διαδοχικά τουσ τερματικοφσ διακόπτεσ μζχρι τον τερματικό διακόπτθ FC6. Εκεί δίνεται εντολι από το κφκλωμα αυτοματιςμοφ να γυρίςει πίςω ο οδθγόσ προσ τθ κζςθ 1 με αντίςτροφθ διαδικαςία. Θ παραπάνω διαδικαςία γίνεται κατ επιλογι κακϊσ υπάρχει διακόπτθσ επιλογισ λειτουργίασ ςε αυτόματο ι ςε χειροκίνθτο πρόγραμμα. Στο αυτόματο αρκεί να πατιςουμε μόνο το κουμπί ζναρξθσ. Αναλυτικά οι λειτουργίεσ που διζπουν τισ εντολζσ που δίνονται από τουσ τερματικοφσ διακόπτεσ είναι : a) Πταν ο οδθγόσ ενεργοποιιςει τον τερματικό διακόπτθ που βρίςκεται ςτθ κζςθ 3 (FC3) γίνεται εκκίνθςθ μιασ αντλίασ και όταν ο οδθγόσ βρεκεί ςτθ κζςθ 5 τότε θ αντλία ςταματά. b) Πταν ο οδθγόσ ενεργοποιιςει τον τερματικό διακόπτθ που βρίςκεται ςτθ κζςθ 2 (FC2) γίνεται εκκίνθςθ τθσ μθχανισ Μ2 και όταν ο οδθγόσ βρεκεί ςτθ κζςθ 4 τότε θ μθχανι ςταματά. 15

16 Σε αυτό το ςθμείο πρζπει να αναφερκεί ότι οι παραπάνω λειτουργίεσ είναι εφικτζσ μόνο αν από τον πίνακα ζχουμε επιλζξει το αυτόματο πρόγραμμα. c) Σε περίπτωςθ που κα ενεργοποιθκεί ζνασ πρεςςοςτάτθσ ι ζνασ κερμοςτάτθσ τότε είναι επιτακτικι ανάγκθ να ςταματιςει ο κινθτιρασ Μ1,κάτι που προβλζπεται από το κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Επίςθσ υπάρχει θ δυνατότθτα να διακόψουμε τθ λειτουργιά του κινθτιρα Μ1 με το πάτθμα του μπουτόν ΑΛΤ. 16

17 1.2.2 ΑΝΑΛΥΣΘ ΤΟΥ ΒΟΘΚΘΤΛΚΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΘΜΑΤΟΣ ΚΛΝΘΣΕΩΣ ΑΤΕΜΟΝΟΣ, ΕΡΑΦΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΚΑΛ ΔΛΑΚΟΡΤΩΝ ΤΕΜΑΤΟΣ. Σχιμα 1.2 Βοθκθτικό κφκλωμα Σχεδιάγραμμα λειτουργίασ [Β-1] Στο κφκλωμα αυτό φαίνεται πωσ οι θλεκτρονόμοι που ελζγχουν τθ λειτουργία τθσ μθχανισ του ατζρμονα είναι οι 0 και Ε. Ο θλεκτρονόμοσ Ε κινεί τον οδθγό προσ τα δεξιά ενϊ το 0 προσ τα αριςτερά. Θ αντλία ελζγχεται από το ρελζ 2 και θ μθχανι Μ2 από τα ρελζ Μ2 και 1. Συγκεκριμζνα θ ενεργοποίθςθ του Μ2 εκκινεί τον κινθτιρα Μ2 ενϊ όταν ενεργοποιθκεί το ρελζ 1 θ Μ1 ςταματά. 17

18 Το βοθκθτικό κφκλωμα τροφοδοτείται από μία φάςθ του δικτφου τροφοδοςίασ (Τ), μετά τον γενικό διακόπτθ τροφοδοςίασ ΓΔ1 και τισ γενικζσ αςφάλειεσ Α 1, Α 2, Α 3 και από τον ουδζτερο αγωγό" (Μρ). Μζςω ζνασ μεταςχθματιςτι ςχζςεωσ 220V/220V τροφοδοτείται το ςφνολο του βοθκθτικοφ κυκλϊματοσ. Ρροκειμζνου να διεγερκεί το πθνίο του (ρελζ) θλεκτρονόμου Ε πρζπει να πατθκεί το μπουτόν ΕΜΡΟΣΘΕΝ και να κλείςει θ ανοιχτι επαφι Χ, ϊςτε να υπάρξει κλειςτόσ βρόχοσ. Για να κλείςει ι επαφι Χ πρζπει να διεγερκεί το ρελζ Χ.Τοφτο ςυμβαίνει όταν γυρίηουμε τον διακόπτθ επιλογισ Δ1 ςτθν κζςθ 1 (χειροκίνθτο) όποτε κα ζχουμε και τθ ςχετικι ζνδειξθ τθσ λυχνίασ ότι το ςφςτθμα λειτουργεί ςτο Χειροκίνθτο." Πταν όμωσ διεγερκεί το ρελζ Ε και εφόςον το μπουτόν "ΕΜΡΟΣΘΕΝ" είναι αυτομάτου επαναφοράσ π.χ. με ελατιριο, τότε για να παραμείνει το κφκλωμα κλειςτό πρζπει να παρεμβλθκεί ι επαφι αυτοςυγκρατιςεωσ του Ε που παρεμβάλλεται μεταξφ των άκρων 15 και 17 και παραμζνει κλειςτι εφόςον διεγερκεί. Ζτςι εφόςον κλείςουν οι επαφζσ του θλεκτρονόμου PE ςτο κυρίωσ κφκλωμα τροφοδοςίασ του κινθτιρα, αυτόσ κινεί τον ατζρμονα με τον οδθγό επαφισ διακοπτϊν προσ τα εμπρόσ δθλαδι από αριςτερά προσ τα δεξιά. Μόλισ κα πατθκεί" από τον οδθγό του ατζρμονα θ επαφι 3 τότε κα ξεκινιςει μία αντλία (με αντίςτοιχθ ζνδειξθ) και κα παραμείνει ςε λειτουργία μζςω τθσ επαφισ τθσ αυτοςυγκρατιςεωσ 2 (επαφζσ ςτθ γραμμι 7), μζχρι να διακοπεί το κφκλωμα τροφοδοςίασ του πθνίου του θλεκτρονόμου 2 με το άνοιγμα του διακόπτθ FC5, ο οποίοσ ιταν κλειςτόσ και ανοίχκθκε αργότερα κατά τθν διαδρομι του οδθγοφ από τθν επαφι 5. Π οδθγόσ του ατζρμονα κα κινείται προσ τα δεξιά μζχρι να πατθκεί θ επαφι τζρματοσ και να ανοίξει το κφκλωμα ςτθ γραμμι 1. Π διακόπτθσ τζρματοσ 6 αφοφ πατθκεί θ επαφι του κα ενϊςει τισ επαφζσ 17 και 21 (γραμμι 1 και 2), όμωσ δεν κλείνει το κφκλωμα ϊςτε να διεγερκεί ο θλεκτρονόμοσ 0 διότι μεταξφ 15 και 16 υπάρχει ανοικτι επαφι, όπωσ επίςθσ μεταξφ 15 καν 17, αφοφ οι επαφζσ Α και Ε είναι ανοικτζσ. Κατά ςυνζπεια πρζπει να πατθκεί το μπουτόν ΟΡΙΣΘΕΝ ϊςτε αφοφ διεγερκεί το πθνίο του θλεκτρονόμου 0 να μπορζςει, ο κινθτιρασ να γυρίςει κατά τθν αντίςτροφθ φορά, κακϊσ τοφτο επιβάλλει ι ςυνδεςμολογία του θλεκτρονόμου (αλλαγι δφο φάςεων) ςτο κφκλωμα τροφοδοςίασ του κινθτιρα ΜΛ. Ταυτόχρονα όμωσ πρζπει να μπλοκάρονται (θλεκτρινι προ-μανδάλωςθ) κατά τζτοιο τρόπο ι εμπρόςκια και οπίςκια κίνθςθ, ϊςτε να μθν ςυμβαίνουν ανωμαλίεσ ςτο χειριςμό κ.λπ. των επαφϊν ρο (18 και 19 γραμμι 1) και ρε (22, 23 γραμμι 2). Θ κίνθςθ του οδθγοφ του ατζρμονα γίνεται μζχρι τθν επαφι του διακόπτθ τζρματοσ FC1, οπότε ςυμπλθρϊνεται ζνασ πλιρθσ κφκλοσ ςτο "χειροκίνθτο". Στθν προθγοφμενθ περίπτωςθ που είχε πατθκεί θ επαφι 6 ιταν δυνατι ι αυτόματθ εκκίνθςθ του κινθτιρα κατά τθν αντίκετθ φορά μόνο» όταν ό διακόπτθσ επιλογισ ΔΛ είχε τοποκετθκεί ςτθ κζςθ 2 (αυτόματο) ενϊ ςτο μεταξφ είχε πατθκεί το μπουτόν "ΕΚΚΛΝΘΣΘ ΑΥΤΟΜΑΤΘ", ϊςτε να είχε διεγερκεί το ρελζ (ρα) (γραμμι 3) και να αυτοςυγκρατθκεί με τθν επαφι του ρα. Τότε Κα υπιρχε κφκλωμα μεταξφ των επαφϊν 15 και 17 μζςω τθσ επαφζσ ρα (γραμμι 1), επίςθσ -μεταξφ των επαφϊν 17 και 21 μζςω τθσ FC6. Ζτςι, ό οδθγόσ του ατζρμονα κα μποροφςε να κινθκεί προσ τα αριςτερά μζχρι τθν επαφι τζρματοσ 1, χωρίσ να πατθκεί το μπουτόν "ΟΡΛΣΚΕΝ" ι δε ενδεικτικι λυχνία αυτομάτου κα ιταν αναμμζνθ. Στθν 18

19 διαδρομι τθσ επιςτροφισ του ο οδθγόσ κα άνοιγε τον διακόπτθ (γραμμι 7) και δεν κα ςυνζβαινε τίποτε. Μετά κα ζκλεινε τον διακόπτθ FC4 (γραμμι 6) και κα ςταματοφςε ό κινθτιρασ Μ-, εάν ςτο μεταξφ είχε κλείςει από προθγοφμενθ κίνθςθ (ςτο αυτόματο) 6 διακόπτθσ FC4 (γραμμι 5). Εκτόσ αυτοφ ζπρεπε να ιταν υπό διζγερςθ το πθνίο του *Μ2 και να αυτοςυγκρατείται μζςω τθσ κλειςτισ επαφισ τοφ 1 (24,27, γραμμι 5) και τισ επαφισ τοφ Μ2 (27, 26, γραμμι 5), οπότε κα άνοιγε θ επαφι 1 με τθν διζγερςθ του ρελζ 1. Σε όλεσ τισ περιπτϊςεισ διακόπτεται το βοθκθτικό και το κφριο κφκλωμα τροφοδοςίασ με τθν επενζργεια των ζξθσ ςτοιχείων προςταςίασ: α) Κερμικό κ1 (άνοιγμα επαφϊν 41 και 10 ςτθ γραμμι 1). β) Μπουτόν ΑΛΤ (άνοιγμα επαφϊν 10 και 11 ςτθ γραμμι 1). γ) κερμοςτάτθ (άνοιγμα επαφϊν 11 και 12 γραμμι 1, κακϊσ 11 και 13 είναι, ζνδειξθ λυχνίασ Λπ δ) πρεςςοςτάτθσ (άνοιγμα επαφϊν 12 και 15 γραμμι 1 κακϊσ 12 και 14, ζνδειξθ λυχνίασ ΛΚ) 19

20 20

21 2 2. ΘΕΩΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΤΟΡΟΣ ΛΕΙΤΟΥΓΙΑΣ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΡΟΥ ΧΗΣΙΜΟΡΟΙΗΘΗΚΑΝ Θ παράκεςθ του κεωρθτικοφ υποβάκρου που οδιγθςε ςτθν περιγραφόμενθ καταςκευι είναι αναγκαία. Στο κεφάλαιο που ακολουκεί αναλφεται ο τρόποσ λειτουργίασ των θλεκτρονόμων, των οργάνων χειριςμοφ και ζνδειξθσ, του ελεγκτι ςτάκμθσ, του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι και των λοιπϊν ςτοιχείων ελζγχου και προςταςίασ. Επίςθσ εξθγείται διεξοδικά θ χρθςιμότθτα και ο ςκοπόσ φπαρξισ των μζςα ςε ζνα ςφςτθμα βιομθχανικοφ αυτοματιςμοφ. Τζλοσ γίνεται εκτενισ αναφορά ςτα πλεονεκτιματα θ τα μειονεκτιματα που προκφπτουν από τθν χριςθ των 21

22 προγραμματιηόμενων λογικϊν ελεγκτϊν, ςε ςχζςθ με τισ μεκόδουσ του κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ. 2.1 Ο ΗΛΕΚΤΟΝΟΜΟΣ (ΤΟ ΕΛΕ) Σχιμα 2.1 Ο θλεκτρομθχανικόσ θλεκτρονόμοσ *Β-14] ΕΛΣΑΓΩΓΘ ΛΛΓΑ ΛΟΓΛΑ ΓΛΑ ΤΟΝ ΘΛΕΚΤΟΜΑΓΝΘΤΘ Γενικά ο θλεκτρομαγνθτιςμόσ είναι ζνα τμιμα τθσ φυςικισ, που αςχολείται με τθ ςφηευξθ θλεκτρικοφ ρεφματοσ και μαγνθτιςμοφ. Ακόμα ωσ θλεκτρομαγνθτιςμόσ κεωρείται ο μαγνθτιςμόσ, που δθμιουργείται με τθ βοικεια θλεκτρικοφ ρεφματοσ. Ρρϊτοσ ο Ζρςτεντ (Oersted) διαπίςτωςε τθ ςχζςθ, που υπάρχει ανάμεςα ςτο θλεκτρικό ρεφμα και ςτον μαγνθτιςμό. Ζτςι γφρω από αγωγό που διαρρζεται από ρεφμα ςχθματίηεται μαγνθτικό πεδίο. Τθν ιδιότθτα αυτι του ρεφματοσ ςιμερα τθν εκμεταλλευόμαςτε ςτουσ θλεκτροκινθτιρεσ. Το αντίκετο αυτοφ του φαινομζνου, τθ δθμιουργία δθλαδι θλεκτρικοφ ρεφματοσ με τθν μεταβολι τθσ μαγνθτικισ ροισ εκμεταλλευόμαςτε ςτισ γεννιτριεσ. Οι μαγνιτεσ που δθμιουργοφνται με τθ βοικεια θλεκτρικοφ ρεφματοσ είναι οι θλεκτρομαγνιτεσ. Θ ςφηευξθ θλεκτρικοφ ρεφματοσ και μαγνθτιςμοφ οφείλεται ςτθν άμεςθ ςχζςθ που υπάρχει ανάμεςα ςτο θλεκτρικό και μαγνθτικό πεδίο. Ζτςι, ζνα μεταβαλλόμενο μαγνθτικό πεδίο δθμιουργεί γφρω απ αυτό μεταβαλλόμενο θλεκτρικό πεδίο και αντίκετα ζνα μεταβαλλόμενο θλεκτρικό πεδίο δθμιουργεί γφρω από αυτό μεταβαλλόμενο μαγνθτικό πεδίο. Ο θλεκτρομαγνιτθσ είναι εξάρτθμα πολλϊν οργάνων και ςυςκευϊν. Αποτελείται από μία ράβδο από μαλακό ςίδθρο, που γφρω τθσ είναι τυλιγμζνο λεπτό μονωμζνο ςφρμα. Τα άκρα του ςφρματοσ ενϊνονται με τουσ δυο πόλουσ μιασ θλεκτρικισ ςτιλθσ. Πταν περνάει θλεκτρικό ρεφμα από το ςφρμα, θ ςιδερζνια ράβδοσ αποκτά τισ ιδιότθτεσ του μαγνιτθ. Το 22

23 ςφρμα του θλεκτρομαγνιτθ όπωσ είναι τυλιγμζνο λζγεται πθνίο και θ ςιδερζνια ράβδοσ πυρινασ του. Απζναντι από τουσ πόλουσ του θλεκτρομαγνιτθ τοποκετείται μία πλάκα, που ζλκεται από αυτοφσ και λζγεται οπλιςμόσ. Τα φαινόμενα που παρατθροφνται ςτουσ θλεκτρομαγνιτεσ είναι τα εξισ: α) Θ μαγνιτιςθ του μαλακοφ ςιδιρου διαρκεί όςο διαρρζεται το πθνίο από θλεκτρικό ρεφμα. β) Αν ο πυρινασ του θλεκτρομαγνιτθ είναι από χάλυβα, δίνει ςτον πυρινα του θλεκτρομαγνιτθ μόνιμεσ μαγνθτικζσ ιδιότθτεσ. Οι θλεκτρομαγνιτεσ χρθςιμοποιοφνται ςε πολλζσ και ςπουδαίεσ θλεκτρικζσ ςυςκευζσ, από τισ πιο απλζσ ωσ τισ πιο ςφνκετεσ ΓΕΝΛΚΑ ΓΛΑ ΤΟΝ ΘΛΕΚΤΟΝΟΜΟ Θ βαςικότερθ ίςωσ μονάδα αυτομάτων ςυςτθμάτων, από τα απλοφςτερα μζχρι τα πλζον εξελιγμζνα, είναι ο θλεκτρονόμοσ ι όπωσ ζχει κακιερωκεί ρελζ (relay). Οι θλεκτρομθχανικοί διακόπτεσ, γνωςτοί ςαν θλεκτρονόμοι, εκτόσ από τα παλαιά τθλεφωνικά κζντρα και τον υπολογιςτι Mark-II τθσ δεκαετίασ του '40, χρθςιμοποιοφνται ευρφτατα και ςιμερα ςε όλεσ τισ θλεκτρικζσ και βιομθχανικζσ εγκαταςτάςεισ, λόγω τθσ αντοχισ τουσ ςτισ υψθλζσ τάςεισ (εκατοντάδεσ ζωσ χιλιάδεσ Volt), ςε αντίκεςθ με τουσ θμιαγωγοφσ που καίγονται εφκολα από υπερτάςεισ. Ο θλεκτρονόμοσ είναι ζνασ θλεκτρικόσ διακόπτθσ που ανοίγει και κλείνει ζνα θλεκτρικό κφκλωμα κάτω από τον ζλεγχο ενόσ άλλου θλεκτρικοφ κυκλϊματοσ. Στθν αρχικι μορφι του, ζνασ θλεκτρομαγνιτθσ ενεργοποιοφςε το διακόπτθ, με το άνοιγμα ι κλείςιμο μιασ ι περιςςότερων επαφϊν. Εφευρζκθκε από τον Τηόηεφ Χζνρυ το Επειδι ζνασ θλεκτρονόμοσ είναι ικανόσ να ελζγχει ζνα κφκλωμα εξόδου υψθλότερθσ ιςχφοσ από το κφκλωμα ειςόδου, μπορεί να κεωρθκεί, γενικά, μια μορφι θλεκτρικοφ ενιςχυτι. Τα ρελζ χρθςιμοποιοφνται για δυο κυρίωσ ςκοποφσ: ωσ διακόπτεσ για τον λογικό ζλεγχο των ςτοιχείων ενόσ ςυςτιματοσ ι ωσ ενιςχυτζσ τάςθσ και ρεφματοσ όπωσ ςτθν περίπτωςθ των θλεκτρονόμων ιςχφοσ όπου μζςω του ελζγχου αςκενϊν ρευμάτων ζχουμε τθ δυνατότθτα χειριςμοφ ιςχυρϊν ρευμάτων. Τα μεγζκθ των θλεκτρονόμων ποικίλουν. Μπορεί να είναι μικροί, κατάλλθλοι να ελζγχονται από χαμθλι τάςθ 5-12 Volt, π.χ. από ζνα θλεκτρονικό όργανο, και αυτοί με τθ ςειρά τουσ να αναβοςβινουν μερικά φϊτα (250 V, 5 A) ι ζνα μικρό κινθτιρα (π.χ. αντλία νεροφ)]. Μπορεί επίςθσ να είναι πολφ μεγάλοι, κατάλλθλοι για να ανοιγοκλείνουν τισ μθχανζσ ολόκλθρων εργοςταςίων ι υποςτακμϊν τθσ ΔΕΘ Ρρόκειται ςτθν ουςία για μία ςειρά από επαφζσ οι οποίεσ αλλάηουν κατάςταςθ (οι ανοικτζσ κλείνουν και οι κλειςτζσ ανοίγουν) ταυτόχρονα, με τθν βοικεια θλεκτρομαγνιτθ. 23

24 Σχιμα 2.2 Σκίτςο θλεκτρονόμου με πθνίο οπλιςμό και επαφζσ *Β-11] ΑΝΑΛΥΣΘ ΛΕΛΤΟΥΓΛΑΣ ΘΛΕΚΤΟΝΟΜΟΥ Τα ρελζ αποτελοφνται εν γζνει από δυο μζρθ.το ζνα περιζχει τισ διάφορεσ διακοπτικζσ επαφζσ του ρελζ και το άλλο τον μθχανιςμό δθμιουργίασ τθσ κίνθςθσ που είναι απαραίτθτθ για τθ λειτουργία των διακοπτικϊν επαφϊν. Στθν φωτογραφία πιο κάτω φαίνεται ζνασ θλεκτρονόμοσ ςτισ δφο καταςτάςεισ του: αδρανισ (αριςτερά), και ενεργόσ (δεξιά). Σχιμα 2.3 Φωτογραφία θλεκτρονόμου ςτισ δυο καταςτάςεισ αδρανισ (αριςτερά) και ενεργόσ (δεξιά) *Β-18] Θ αρχι λειτουργίασ του θλεκτρονόμου είναι απλι: ζνασ θλεκτρομαγνιτθσ, δθλαδι ζνασ ςιδθρομαγνθτικόσ πυρινασ με ζνα θλεκτρικό πθνίο τυλιγμζνο γφρω του, όταν περνάει θλεκτρικό ρεφμα μζςα από το πθνίο ζλκει τον οπλιςμό του, δθλαδι ζνα κινθτό ςιδερζνιο μοχλό. Μόλισ διακοπεί το θλεκτρικό ρεφμα, ο μαγνιτθσ παφει να ζλκει τον οπλιςμό του, και μια δφναμθ επαναφοράσ επαναφζρει τον τελευταίο ςτθν αρχικι του κζςθ, μακριά από τον ςιδερζνιο πυρινα. Θ δφναμθ επαναφοράσ παρζχεται ςυνικωσ από ζνα ελατιριο. Τα ρελζ αυτοφ του τφπου ονομάηονται και θλεκτρομθχανικά κακϊσ αποτελοφνται από μθχανικά κινοφμενα μζρθ. Υπάρχουν και ρελζ ςτερεάσ κατάςταςθσ τα οποία δεν αναλφονται ςτθ παροφςα εργαςία. Ο πρϊτοσ λοιπόν, τφποσ ρελζ είναι πικανότατα και ο πιο κοινόσ επειδι ςυμμετζχει ςε πλθκϊρα εφαρμογϊν ςτο τομζα τθσ βιομθχανίασ και όχι μόνο. Ο θλεκτρονόμοι αποτελοφνται από τα παρακάτω τμιματα: α) Το πθνίο είναι το πιο ςθμαντικό τμιμα του θλεκτρονόμου. Δθμιουργεί το θλεκτρομαγνθτικό πεδίο ποφ είναι απαραίτθτο για να δθμιουργθκεί ι μθχανικι δφναμθ. 24

25 β) Ο μαγνιτθσ είναι ι ςιδερζνια μάηα ποφ γίνεται θλεκτρομαγνιτθσ μόλισ βρεκεί μζςα ςε μαγνθτικό πεδίο. 0 μαγνιτθσ είναι το ςτακερό τμιμα του θλεκτρομαγνιτθ. γ) 0 οπλιςμόσ: είναι το κινθτό τμιμα του θλεκτρομαγνιτθ. Πταν βρεκεί κάτω από τθν επίδραςθ του θλεκτρομαγνθτικοφ πεδίου κινείται προσ τον μαγνιτθ. δ) Στακερζσ επαφζσ: Αποτελοφν τισ ςτακερζσ άκρεσ μζςα από τισ οποίεσ κα περάςει το φορτίο ποφ κα ςυνδεκεί μζςω του θλεκτρονόμου. Καταςκευάηονται για ςυγκεκριμζνθ αντοχι, και είναι ςυνικωσ χάλκινεσ με επικάλυψθ από αςιμι, για να μθ φκείρονται εφκολα ε) Οι Κινθτζσ επαφζσ: αποτελοφν το δεφτερο τμιμα των επαφϊν του θλεκτρονόμου. Είναι μθχανικά ςυνδεδεμζνεσ με τον οπλιςμό του θλεκτρομαγνιτθ, και όταν αυτόσ κινείται, ςυνδζονται με τισ ςτακερζσ επαφζσ και αποκακιςτοφν το κφκλωμα Σχιμα 2.4 Οπλιςμόσ θλεκτρονόμου και πθνίο αποδιεγερμζνο (αριςτερά) και διεγερμζνο (δεξιά) *Β-19] Ζτςι, αν ο θλεκτρονόμοσ τροφοδοτθκεί με κατάλλθλθ τάςθ ζλκει το ςφνολο των επαφϊν, που είναι μθχανικά ςυνδεδεμζνεσ με τον οπλιςμό, ζτςι ϊςτε οι κανονικϊσ ανοικτζσ να κλείνουν και οι κανονικϊσ κλειςτζσ να ανοίγουν. Πταν θ τάςθ ςτο πθνίο διακοπεί, τότε οι επαφζσ επανζρχονται ςτθν αρχικι τουσ κατάςταςθ ι αλλιϊσ κατάςταςθ θρεμίασ. Σε πολλζσ περιπτϊςεισ, ιδίωσ ςε θλεκτρονόμουσ αυτοματιςμοφ οι επαφζσ είναι μεταγωγικζσ. Στο ςχιμα 2.5 φαίνεται θ απλοποιθμζνθ μορφι ενόσ ρελζ. Αποτελείται από το θλεκτρομαγνθτικό πθνίο και τον πυρινα κατάλλθλα ςχεδιαςμζνα ϊςτε να ζλκουν τον κινθτό οπλιςμό υπερνικϊντασ τθν ζλξθ του ελατθρίου επαναφοράσ. Τα δυο μαφρα ελάςματα το ζνα κινθτό επί του ελκυόμενου οπλιςμοφ και το άλλο ακίνθτο, ςυνιςτοφν τθν θλεκτρικι διακοπτικι επαφι του ρελζ. 25

26 Σχιμα 2.5 Βοθκθτικό κφκλωμα και κφκλωμα ιςχφοσ θλεκτρονόμου ςε κατάςταςθ θρεμίασ *Β-12] Θ λειτουργία του ρελζ επιτυγχάνεται με το ςχθματιςμό δυο ανεξάρτθτων κυκλωμάτων, του κυκλϊματοσ ιςχφοσ και του βοθκθτικοφ κυκλϊματοσ. Το βοθκθτικό κφκλωμα, επειδι ουςιαςτικά είναι αυτό που υλοποιεί τθν αυτόματθ λειτουργία μιασ ςφνκετθσ μθχανισ, καλείται και κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Το κφκλωμα ιςχφοσ αποτελείται από τθν θλεκτρικι επαφι του ρελζ, τθν πθγι που παρζχει τθν θλεκτρικι ιςχφ και τθ τροφοδοτοφμενθ θλεκτρικι ςυςκευι. Πταν ο διακόπτθσ Δ κλείςει, θ τάςθ 220V εφαρμόηεται ςτο πθνίο και το δθμιουργοφμενο μαγνθτικό πεδίο ζλκει τον οπλιςμό όπωσ φαίνεται ςτο ςχιμα 2.6. Σχιμα 2.6 Βοθκθτικό κφκλωμα και κφκλωμα ιςχφοσ θλεκτρονόμου ςε κατάςταςθ διζγερςθσ *Β-12] Ζτςι τα δυο μαφρα μεταλλικά ελάςματα ζρχονται ςε επαφι γεγονόσ που επιτρζπει τθ ροθ θλεκτρικοφ ρεφματοσ προσ τον κινθτιρα. Αν ο διακόπτθσ ανοίξει, παφει θ δθμιουργία του μαγνθτικοφ πεδίου και ςυνεπϊσ το ελατιριο επαναφζρει τον οπλιςμό ςτθν αρχικι του κζςθ και το κφκλωμα ιςχφοσ διακόπτεται. Ραρατθροφμε ότι ο διακόπτθσ είναι θλεκτρικά πλιρωσ μονωμζνοσ από τον θλεκτρομαγνιτθ και το πθνίο του: επικοινωνοφν μόνο μθχανικά, όπωσ φαίνεται και ςτο ςχιμα 2.2 μζςω του οριηόντιου μαφρου πλαςτικοφ εμβόλου. Ζτςι, τα δφο θλεκτρικά κυκλϊματα, το βοθκθτικό (πθνίο) και το ιςχφοσ 26

27 (διακόπτθσ) είναι εντελϊσ ανεξάρτθτα, με δυνατότθτα να υπάρχει μεγάλθ (και μεταβαλλόμενθ) διαφορά δυναμικοφ μεταξφ των δφο. Για παράδειγμα το ζνα μπορεί να ανικει ςε ζνα ευαίςκθτο θλεκτρονικό όργανο, ενϊ το άλλο μπορεί να ςυνδζεται ςε ζνα κορυβϊδθ θλεκτρικό κινθτιρα, τροφοδοτοφμενο από άλλθ φάςθ τριφαςικισ παροχισ. Για τθ λειτουργία του πθνίου και τθ μετακίνθςθ των επαφϊν απαιτείται ςχετικά μεγάλθ ζνταςθ θλεκτρικοφ ρεφματοσ, αλλά - μόλισ ο οπλιςμόσ κλείςει - το θλεκτρικό ρεφμα που απαιτείται για να κρατιςει τον οπλιςμό κλειςτό είναι ζνα μικρό κλάςμα του αρχικοφ, τυπικά το 1 / 10. Οι θλεκτρονόμοι καταςκευάηονται για να λειτουργοφν γριγορα. Σε μια εφαρμογι χαμθλισ τάςθσ, αυτό γίνεται για τθ μείωςθ του κορφβου. Σε μια εφαρμογι υψθλισ τάςθσ ι υψθλισ ζνταςθσ ρεφματοσ, αυτό γίνεται για τθ μείωςθ των ςπινκθριςμϊν (θλεκτρικϊν εκφορτίςεων μορφισ τόξου). Εάν το πθνίο διεγείρεται με ςυνεχζσ (DC) ρεφμα, ανεξάρτθτα από το θλεκτρικό ρεφμα που ρζει διαμζςου των επαφϊν, μια δίοδοσ μπαίνει ςυνικωσ παράλλθλα με το πθνίο. Ζτςι, όταν το πθνίο διεγείρεται, αποκακίςταται ζνα μαγνθτικό πεδίο. Πταν το πθνίο αποδιεγείρεται, το καταρρζον μαγνθτικό πεδίο δθμιουργεί μια αιχμι θλεκτρικοφ ρεφματοσ που κα μποροφςε να βλάψει το υπόλοιπο κφκλωμα. Αν το πθνίο διεγείρεται με εναλλαςςόμενο (AC) ρεφμα, ζνα μικρό χάλκινο δαχτυλίδι πτυχϊνεται ςτο άκρο του ςωλθνοειδοφσ πθνίου. Το εναλλαςςόμενο ρεφμα μθδενίηεται 100 φορζσ το δευτερόλεπτο. Σε κάκε χρονικι ςτιγμι μθδενιςμοφ, δεν υπάρχει καμιά μαγνθτικι δφναμθ που να ςυγκρατεί τισ επαφζσ κλειςτζσ. Επομζνωσ ο οπλιςμόσ τείνει να απομακρυνκεί από το μαγνιτθ με αποτζλεςμα να αποςυνδζονται οι επαφζσ. Το μικρό χάλκινο δαχτυλίδι παρζχει ζνα μικρό ρεφμα εκτόσ φάςεωσ που καλείται ςκιώδθσ πόλοσ (shadow pole) και οφείλεται ςτα δυο μικρά ςιδερζνια πλαίςια που τοποκετοφνται ςτα μζτωπα του μαγνιτθ και καλοφνται πθνία ςκιάςεωσ. Τα πθνία αυτά δθμιουργοφν ζνα μικρό ρεφμα με διαφορά φάςθσ 90 0 από το ρεφμα που δθμιουργεί το πθνίο του θλεκτρονόμου. Ζτςι το άκροιςμα του εναλλαςςόμενου ρεφματοσ και του ςκιώδθ πόλου εξαςφαλίηει τθ ςυγκράτθςθ του οπλιςμοφ ςτθ κζςθ εμπλοκισ ςε όλεσ τισ χρονικζσ ςτιγμζσ. Οι θλεκτρονόμοι διακρίνονται με βάςθ δφο χαρακτθριςτικά, τθν τάςθ τροφοδοςίασ του πθνίου τουσ και τθν ικανότθτα των επαφϊν τουσ να άγουν ρεφματα και να αντζχουν ςε τάςεισ. Ζτςι με βάςθ τθν πρϊτθ διάκριςθ ζχουμε θλεκτρονόμουσ 12, 24 Volts ςυνεχοφσ τάςθσ (DC) κακϊσ και 24, 42, 110, 220 Volts εναλλαςςόμενθσ τάςθσ (AC). Με βάςθ τθν δεφτερθ διάκριςθ ζχομε : α) θλεκτρονόμουσ ιςχφοσ με επαφζσ ικανζσ να άγουν μεγάλα ρεφματα που χρθςιμοποιοφνται για να οδθγοφν μεγάλουσ καταναλωτζσ (κινθτιρεσ, μεγάλεσ αντιςτάςεισ ιςχφοσ κ.λπ.) και β) θλεκτρονόμουσ με επαφζσ ικανζσ να άγουν μόνο μικρά ρεφματα - μερικά αμπζρ - οι οποίοι χρθςιμοποιοφνται ςε εφαρμογζσ αυτοματιςμοφ. Αναφορικά μερικοί από τουσ κλαςςικοφσ τφπουσ θλεκτρονόμων είναι: 1) ελζ Λςχφοσ 2) ελζ γενικοφ ςκοποφ 3) Κερμικά ρελζ υπερφόρτωςθσ 4) Θλεκτρονόμοι χρόνου (ι αλλιϊσ χρονορελζ) 5) Θλεκτρονόμοι ειδικϊν λειτουργιϊν (επιτιρθςθ, αςυμμετρία, διαδοχι φάςεων) 27

28 6) Θλεκτρονόμοι τυπωμζνου κυκλϊματοσ (PCB relays) Τζλοσ, ςτθν αγορά πλζον κυκλοφοροφν πιο ςφνκετοι θλεκτρονόμοι με πολφπλοκθ λειτουργιά βαςιςμζνοι ωςτόςο ςε αυτζσ τισ βαςικζσ κατθγορίεσ όπωσ οι αυτόματοι εκκινθτζσ μθχανϊν (εκκινθτζσ αςτζρα τριγϊνου). Στθ παροφςα καταςκευι χρθςιμοποιικθκαν ρελζ ιςχφοσ, γενικοφ ςκοποφ, χρονορελζ και θλεκτρονόμοι τυπωμζνου κυκλϊματοσ των οποίων το κεωρθτικό υπόβακρο κα παρουςιαςτεί παρακάτω ΕΦΑΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΘΛΕΚΤΟΝΟΜΩΝ Οι εφαρμογζσ των θλεκτρονόμων μποροφν να είναι πάρα πολλζσ, όπωσ και πολλαπλι είναι ι χρθςιμότθτα τουσ. Ριο ςυγκεκριμζνα : Τθλεχειριςμοί 0 τρόποσ χειριςμοφ από μακριά, ποφ περιγράψαμε πιο πάνω μπορεί ουςιαςτικά να γίνει μόνο με τθ χριςθ θλεκτρονόμων. Ζτςι λοιπόν με τοφσ θλεκτρονόμουσ πετυχαίνουμε χειριςμό μθχανθμάτων, κινθτιρων ι άλλων θλεκτρικϊν ςυςκευϊν από μακρινι απόςταςθ. Αυτοματιςμοί Οι θλεκτρονόμοι αποτελοφν το βαςικό υλικό ποφ ζδωςε τθν ευκαιρία ςτουσ τεχνικοφσ να εφαρμόςουν πολφπλοκα ςυςτιματα αυτοματιςμϊν. Ι μεταβολι μεγεκϊν όπωσ ι κερμοκραςία, ι πίεςθ, ι κίνθςθ, ι ςτάκμθ,με τοφσ θλεκτρονόμουσ μποροφν να γίνουν εντολζσ χειριςμοφ, κινθτιρων ι άλλων κυκλωμάτων. Δίχωσ τοφσ θλεκτρονόμουσ θ μετατροπι αυτι κα ιταν αδφνατθ ι τουλάχιςτον αρκετά δφςκολθ. Τα ρελζ γενικά χρθςιμοποιοφνται για να δζχονται πλθροφορία κάποιασ μορφισ από μια αιςκθτιρια ςυςκευι και να τθ μετατρζπουν ςε κατάλλθλο επίπεδο ιςχφοσ, αρικμό διαφόρων κυκλωμάτων θ άλλθ πλθροφορία. Ο θλεκτρονόμοσ είναι από τθ καταςκευι του ουςιαςτικά ςυςκευι μιασ ειςόδου αφοφ απαιτεί μια τάςθ ι ζνα ρεφμα για να ενεργοποιθκεί. Ωςτόςο, μζςα από τθ χριςθ πολλαπλϊν επαφϊν το ρελζ μπορεί να γίνει ςυςκευι πολλαπλϊν εξόδων που ενιςχφει τον αρικμό των λειτουργιϊν που ελζγχονται από μια είςοδο. Το γνϊριςμα αυτό των θλεκτρονόμων αποτζλεςε ερζκιςμα για τθν ανάπτυξθ τθσ δυαδικισ λογικισ, αφοφ τα ρελζ ζχουν δυο καταςτάςεισ on και off οι οποίεσ μποροφν να αντιςτοιχθκοφν με τα λογικά 1 και 0. Δυςμενι φορτία Οι θλεκτρονόμοι, λόγω τθσ μεγάλθσ ταχφτθτασ με τθν οποία ςυνδζουν και αποςυνδζουν, είναι ιδανικοί για ςφνδεςθ δυςμενϊν φορτίων όπωσ π.χ. πυκνωτϊν. Ειδικά ςτθ ςφνδεςθ πυκνωτϊν κα πρζπει να προςζχουμε ϊςτε ό θλεκτρονόμοσ να μθ δουλεφει οριακά (δθλαδι ςτο ονομαςτικό ρεφμα αντοχισ του). Ζκτοσ από τισ παραπάνω μεγάλεσ οικογζνειεσ εφαρμογϊν και χριςεων, οι θλεκτρονόμοι βρίςκουν εφαρμογι ςτθν εκκίνθςθ κινθτιρων, ςτθ δθμιουργία πολφπλοκων 28

29 όςο και απλϊν ςυςτθμάτων αυτοματιςμοφ, ςε ςυςτιματα ςυναγερμοφ, προειδοποιιςεωσ κινδφνου κλπ ΡΛΕΟΝΕΚΤΘΜΑΤΑ ΡΟΥ ΡΟΚΥΡΤΟΥΝ ΑΡΟ ΤΘ ΧΘΣΘ ΤΩΝ ΘΛΕΚΤΟΝΟΜΩΝ Είναι λογικό από τθ ςτιγμι που οι θλεκτρονόμοι είναι διαδεδομζνοι και με πολλαπλζσ χριςεισ, τα πλεονεκτιματα που προςφζρουν να είναι αρκετά ςθμαντικά. Συγκεκριμζνα: Οικονομία Με τοφσ θλεκτρονόμουσ μποροφμε να κάνουμε ςθμαντικι οικονομία ςε καλϊδια, ιδιαίτερα ςε περιπτϊςεισ μεγάλθσ απόςταςθσ δικτφου-μθχανιματοσ. Για το χειριςμό για παράδειγμα ενόσ κινθτιρα με μεγάλθ ιςχφ από μακριά, κα χρειάηονταν καλϊδια μεγάλθσ διατομισ ποφ κοςτίηουν ακριβά. Αντίκετα με τθ χριςθ ενόσ θλεκτρονόμου, το κφριο κφκλωμα (καλϊδια μεγάλθσ διατομισ) βρίςκεται ςτο ςθμείο του κινθτιρα, και απομακρφνεται μόνο το μπουτόν εκκινιςεωσ (κφκλωμα αυτοματιςμοφ) το όποιο ςυνδζεται με καλϊδια μικρισ διατομισ και φυςικά πολφ πιο οικονομικά. Αςφάλεια Με τουσ θλεκτρονόμουσ ι τάςθ χειριςμοφ (τάςθ ενεργοποίθςθσ του πθνίου) μπορεί να είναι διαφορετικι από τθ τάςθ λειτουργίασ του μθχανιματοσ, και ςυγκεκριμζνα πολφ χαμθλότερθ (42V, 24V) για να προςτατεφονται οι χειριςτζσ των μθχανθμάτων από ενδεχόμενθ θλεκτροπλθξία. Θ μικρι τάςθ χειριςμοφ είναι απαραίτθτθ ςε χϊρουσ με ιδιαίτερεσ ςυνκικεσ από πλευράσ υγραςίασ, ςκόνθσ κλπ. Ευελιξία Ππωσ ζχουμε αναφζρει ο θλεκτρονόμοσ είναι ι καρδιά των αυτοματιςμϊν. Συνοπτικά οι κυριότεροι λόγοι που οδιγθςαν ςτθ κακιζρωςθ των ςε αυτό τον κλάδο είναι: Ραρζχουν πλιρθ γαλβανικι απομόνωςθ μεταξφ του ςιματοσ λειτουργίασ και τθσ ελεγχόμενθσ ενζργειασ. Επιτρζπουν τον ζλεγχο μεγάλθσ τάςθσ ι ρεφματοσ μζςω μικρότερων τάςεων και ρευμάτων. Είναι διακζςιμα με οποιονδιποτε αρικμό επαφϊν, ανοικτϊν ι κλειςτϊν ανάλογα με τισ ανάγκεσ. 2.2 ΗΛΕΚΤΟΝΟΜΟΣ ΙΣΧΥΟΣ Ο θλεκτρονόμοσ ιςχφοσ ίςωσ αποτελεί το πιο διαδεδομζνο τφπο ρελζ αφοφ χρθςιμοποιείται ςτισ περιςςότερεσ εφαρμογζσ, ανεξαρτιτωσ του τρόπου που αυτζσ υλοποιοφνται, είτε με κλαςςικό αυτοματιςμό είτε και με πιο προθγμζνεσ μεκόδουσ όπωσ με προγραμματιηόμενουσ λογικοφσ ελεγκτζσ. Τα ρελζ ιςχφοσ καταςκευάηονται με ςκοπό 29

30 να τροφοδοτοφν τα διάφορα είδθ κινθτιρων με τθν απαιτοφμενθ ιςχφ. Κατ αναλογία προσ τισ υπάρχουςεσ τυποποιθμζνεσ τιμζσ ιςχφοσ των κινθτιρων, τα ρελζ ιςχφοσ καταςκευάηονται ςε διάφορα μεγζκθ. Σχιμα 2.7 Κφρια χριςθ θλεκτρονόμου ιςχφοσ *Β-15] Επομζνωσ οι διακοπτικζσ επαφζσ των θλεκτρονόμων ιςχφοσ πρζπει να αντζχουν ςε χειριςμοφσ υπό φορτίο ςε τζτοια μεγζκθ ιςχφοσ και τάςθσ. Στθ πράξθ αυτό ςθμαίνει ότι θ θλεκτρικι επαφι του ρελζ πρζπει να ζχει μθχανικι αντοχι τζτοια, ϊςτε να μπορεί να διακόπτεται ενϊ διαμζςου αυτισ περνά το ονομαςτικό ρεφμα τθσ τροφοδοτοφμενθσ ςυςκευισ. Γίνεται λοιπόν ςαφζσ πωσ δυο μεταλλικά ελάςματα όπωσ αυτά ενόσ απλοφ ρελζ δεν μποροφν να ανταποκρικοφν ςτισ ανάγκεσ του ρόλου των θλεκτρικϊν επαφϊν ενόσ θλεκτρονόμου ιςχφοσ. Αξίηει να αναφερκεί το φυςικό φαινόμενο του θλεκτρικοφ τόξου ανάμεςα ςε δυο επιφάνειεσ με μεγάλθ διαφορά δυναμικοφ, που εν προκειμζνω είναι οι άκρεσ των θλεκτρικϊν επαφϊν του ρελζ. Το φαινόμενο αυτό οδθγεί ςτθ φκορά και καταςτροφι του υλικοφ των επαφϊν. Επομζνωσ, για να αντιμετωπιςτεί το φαινόμενο του θλεκτρικοφ τόξου πρζπει αναγκαςτικά να αυξθκεί θ επιφάνεια επαφισ. Αυτό γίνεται δυνατό με τθ τοποκζτθςθ μεταλλικϊν μερϊν μεγαλφτερων διαςτάςεων. Ζτςι όμωσ, απαιτείται ιςχυρότερθ ελκτικι δφναμθ για να κινθκεί θ επαφι που μασ οδθγεί ςε πθνίο και πυρινα μεγαλυτζρων διαςτάςεων. Άρα, το ρελζ ιςχφοσ ζχει τθν ίδια δομι και αρχι λειτουργιάσ των ρελζ όπωσ αυτι περιγράφθκε πιο πάνω, αλλά οι διαςτάςεισ του είναι εμφανϊσ μεγαλφτερεσ και θ καταςκευι του πιο ςτιβαρι ϊςτε να ανταποκρίνεται ςτισ υψθλζσ τάςεισ και ςτα μεγάλα φορτία. 30

31 Σχιμα 2.8 Τομι ενόσ θλεκτρονόμου ιςχφοσ *Β-12] Αναλυτικότερα το ρελζ ιςχφοσ περιζχει όλα τα ςτοιχεία όπωσ αυτά αναφζρονται ςτθν άνω περιγραφι του θλεκτρονόμου (2.1), δθλαδι διακζτει ςτακερό πυρινα, πθνίο, οπλιςμό, μεταλλικζσ θλεκτρικζσ επαφζσ και επί πλζον φζρει μια διάταξθ για τθν απόςβεςθ του θλεκτρικοφ τόξου που λζγεται φλογοκρφπτθσ. Σχιμα 2.9 Τυπικι εςωτερικι δομι ενόσ ρελζ ιςχφοσ *Β-4] Είναι ςθμαντικό να αναφερκεί ςε αυτό το ςθμείο πωσ θ κίνθςθ των επαφϊν είναι παράλλθλθ οπότε θ θλεκτρικι επαφι πραγματοποιείται ςε δυο ςθμεία. Λόγω των διακοπτικϊν χειριςμϊν υπό φορτίο που υφίςταται ζνασ θλεκτρονόμοσ ιςχφοσ, οι θλεκτρικζσ επαφζσ του χαρακτθρίηονται από τθ διάρκεια ηωισ. Μια τυπικι τιμι διάρκεια ηωισ κυμαίνεται από 10 ζωσ 30 εκατομμφρια διακοπζσ. Οι επαφζσ αυτζσ του ρελζ ιςχφοσ ονομάηονται και κφριεσ επαφζσ. Εκτόσ από αυτζσ ο θλεκτρονόμοσ μπορεί να φζρει και ζναν αρικμό βοθκθτικϊν επαφϊν που μπορεί κανείσ να χρθςιμοποιιςει για τθν ολοκλιρωςθ τθσ ςυνδυαςτικισ λογικισ του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ. Βεβαίωσ οι βοθκθτικζσ επαφζσ δεν ζχουν τθ διακοπτικι ικανότθτα που ζχουν οι κφριεσ επαφζσ και καταςκευάηονται για αντοχι ςε μικρό ονομαςτικό ρεφμα. 31

32 Ο λόγοσ που χρθςιμοποιείται ρελζ αντί π.χ. κάποιου τριπολικοφ διακόπτθ είναι ότι θ διαδικαςία εκκίνθςθσ και ςταματιματοσ μπορεί εφκολα να ενταχκεί ςε ζνα γενικότερο πλαίςιο αυτοματιςμοφ. Ασ πάρουμε για παράδειγμα τθν απλοφςτερθ των περιπτϊςεων όπου κζλουμε ο κινθτιρασ να εκκινεί και να ςταματά με ενζργεια του χειριςτι με τθν εξισ επιπλζον απαίτθςθ: όταν ζχουμε πτϊςθ του δικτφου και ςταμάτθμα του κινθτιρα, κατά τθν επάνοδο τθσ τάςεωσ να μθν εκκινεί ο τελευταίοσ αν δεν επζμβει ο χειριςτισ. Θ απαίτθςθ αυτι ζχει ςπουδαία ςθμαςία όταν ο κινθτιρασ λειτουργεί ςε ζνα βιομθχανικό περιβάλλον και κινεί κάποιο μθχανιςμό για παράδειγμα ζνα φορείο, γερανό ι κάποιο κοπτικό δίςκο. Κατά τθ διάρκεια τθσ διακοπισ τάςθσ κάποιοσ εργαηόμενοσ κα μποροφςε να κεωριςει τον μθχανιςμό ςταματθμζνο, να βρεκεί ςε μθ αςφαλι απόςταςθ από αυτόν και αν επανζρκει τθ ςτιγμι εκείνθ θ τάςθ να ζχουμε ατφχθμα. 2.3 ΗΛΕΚΤΟΝΟΜΟΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΣΚΟΡΟΥ (ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΕΛΕ) Σχιμα 2.10 Ηλεκτρονόμοι γενικοφ ςκοποφ *Β-20] Ο θλεκτρονόμοσ γενικοφ ςκοποφ ι αλλιϊσ βοθκθτικό ρελζ είναι ζνα ρελζ μικροφ, ςυγκριτικά με τα ιςχφοσ, μεγζκουσ και παίηει τον πρωτεφοντα ρολό ςτθν υλοποίθςθ ενόσ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ. Οι επαφζσ του επίςθσ χρθςιμοποιοφνται και ωσ διακόπτεσ για τθ τροφοδοςία διαφόρων ςυςκευϊν όπωσ κινθτιρεσ και θλεκτροβαλβίδεσ. Στθν παροφςα καταςκευι για παράδειγμα ζχουν χρθςιμοποιθκεί βοθκθτικά ρελζ για τθ τροφοδοςία του μικροφ κινθτιρα του ατζρμονα και για τον ζλεγχο λειτουργιάσ τθσ θλεκτροβάνασ. Οι επαφζσ των βοθκθτικϊν θλεκτρονόμων κακϊσ και οι βοθκθτικζσ επαφζσ των θλεκτρονόμων ιςχφοσ είναι ςτθν ουςία αυτζσ που υλοποιοφν τισ λογικζσ ςυναρτιςεισ Boole οι οποίεσ περιγράφουν το κφκλωμα αυτοματιςμοφ και τον τρόπο λειτουργίασ του. Υπάρχει μια μεγάλθ ποικιλία από ρελζ γενικοφ ςκοποφ όπωσ φαίνεται ςτο παρακάτω ςχιμα: 32

33 Σχιμα 2.11 Ηλεκτρονόμοι γενικοφ ςκοποφ *Β-21] Ωςτόςο όλα ζχουν τθν ίδια μορφι και αρχι λειτουργίασ. Συνικωσ ςυνοδεφονται με μια ειδικι βάςθ θ οποία τοποκετείται μζςα ςτον θλεκτρικό πίνακα και δζχεται τα προσ ςφνδεςθ καλϊδια. Κατόπιν πάνω ςτθ βάςθ τοποκετείται το ρελζ και ζτςι προςφζρεται θ δυνατότθτα εφκολθσ και γριγορθσ αντικατάςταςθσ του θλεκτρονόμου ςε περίπτωςθ που αυτι είναι αναγκαία. Ζνασ άλλοσ τρόποσ ςφνδεςθσ τουσ είναι απ ευκείασ πάνω ςε ζνα τυπωμζνο κφκλωμα με τθ βοικεια κόλλθςθσ. Στθ παροφςα καταςκευι ζχει χρθςιμοποιθκεί ο πρϊτοσ τρόποσ ςφνδεςθσ που είναι και ο πιο κοινόσ για τισ εφαρμογζσ βιομθχανικοφ αυτοματιςμοφ. Σχιμα 2.12 Ο βοθκθτικόσ θλεκτρονόμοσ και βάςθ του *Β-32] Σε ζνα ρελζ γενικοφ ςκοποφ μποροφμε να διακρίνουμε τα κλαςικά μζρθ που απαρτίηουν ζναν θλεκτρονόμο. Ζτςι ζχουμε το πθνίο, τον ελκυόμενο οπλιςμό μαηί με τθν κινθτι επαφι, τα ςτακερά ςθμεία επαφισ και το ελατιριο επαναφοράσ. Το κινθτό ζλαςμα μαηί με τα δυο ςτακερά ςθμεία επαφισ ςχθματίηουν μια μεταγωγικι επαφι, δθλαδι μια κλειςτι και μια ανοιχτι επαφι που ζχουν κοινό πόλο. 33

34 Σχιμα 2.13 ελζ μιασ μεταγωγικισ επαφισ *Β-22] Ο αρικμόσ των μεταγωγικϊν επαφϊν ποικίλει και εξαρτάται από τον τφπο του ρελζ και τθν εφαρμογι ςτθν οποία ςυμμετζχει. Θ θλεκτρικι αντοχι αυτϊν των ρελζ κυμαίνεται από 5Α ζωσ 15Α. Εξαίρεςθ αποτελοφν τα πολφ μικρά ρελζ τφπου τυπωμζνου κυκλϊματοσ που όπωσ καταλαβαίνουμε και από τθν ονομαςία βρίςκουν εφαρμογι και ςε τυπωμζνα κυκλϊματα και αντζχουν περίπου από 1Α ζωσ 5Α περίπου. Ο χρόνοσ ηωισ των θλεκτρονόμων γενικοφ ςκοποφ εκφράηεται ςε περίπου διακοπζσ υπό φορτίο. 2.4 ΕΛΕ ΤΥΡΩΜΕΝΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ (ΜΙΝΙ ΕΛΕ) Δεν ζχουν καμία απολφτωσ διαφορά ςτο λειτουργικό μζροσ από τα βοθκθτικά ρελζ, ςτθν ουςία είναι και αυτά θλεκτρονόμοι γενικοφ ςκοποφ. Διακζτουν και αυτά πθνίο, οπλιςμό και μεταγωγικζσ επαφζσ όπωσ μποροφμε να διακρίνουμε ςτθ παρακάτω φωτογραφία. Σχιμα 2.14 ελζ τυπωμζνου κυκλϊματοσ *Β-24] Το μζγεκοσ τουσ εντοφτοισ διαφζρει από τα κοινά βοθκθτικά ρελζ αφοφ είναι πολφ μικρότερα, περίπου 1x1x2cm. Λόγω του μικροφ μεγζκουσ τουσ είναι προφανζσ ότι δεν γίνεται να ζχουν ανάλογθ θλεκτρικι αντοχι με τα υπόλοιπα ρελζ, αλλά μικρότερθ τθσ τάξθσ των 5Α. Οι δυο αυτοί λόγοι τα κακιςτοφν ιδανικά για τθ χριςθ ςε εφαρμογζσ με τυπωμζνο κφκλωμα. Το κόςτοσ τουσ είναι μικρότερο ςε ςχζςθ με τουσ μεγαλφτερουσ βοθκθτικοφσ θλεκτρονόμουσ (εικόνα 2.10), γεγονόσ που τουσ κακιςτά πιο ανταγωνιςτικοφσ ςτθν ευρφτερθ αγορά. Το πθνίο τουσ διεγείρεται με ςυνεχι (DC) ι με εναλλαςςόμενθ τάςθ (AC) και είναι διακζςιμα ςε διάφορεσ τιμζσ τάςθσ λειτουργίασ και ρεφματοσ. Συνοδεφονται και αυτά με μια βάςθ θ οποία μπαίνει μζςα ςτον θλεκτρικό πινάκα και δζχεται τα προσ ςφνδεςθ καλϊδια όπωσ διακρίνεται ςτο ςχιμα. 34

35 Σχιμα 2.15 ελζ τυπωμζνου κυκλϊματοσ μαηί με τθ βάςθ του *Β-23] Σε περίπτωςθ δυςλειτουργίασ λοιπόν, θ αντικατάςταςθ του ρελζ μπορεί να γίνει εφκολα και γριγορα. Μπορεί να καλείται τυπωμζνου κυκλϊματοσ αλλά μαηί με τθ βάςθ του αυτόσ ο τφποσ του θλεκτρονόμου βρίςκει πολλζσ εφαρμογζσ ςτο κλάδο των αυτοματιςμϊν. Οι επαφζσ τουσ μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για τθν υλοποίθςθ τθσ λογικισ του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ. Ζτςι πολλζσ φορζσ προτιμοφνται, για αυτό το ςκοπό, από τουσ κλαςςικοφσ βοθκθτικοφσ θλεκτρονόμουσ κακϊσ είναι φτθνότεροι και καταλαμβάνουν λιγότερο χϊρο ςτον πινάκα. Στθν καταςκευι που περιγράφουμε, για παράδειγμα τζτοια ρελζ χρθςιμοποιικθκαν για τθν επικοινωνία του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι με το υπόλοιπο κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Εντοφτοισ βαςικό μειονζκτθμα αποτελεί το γεγονόσ ότι οι θλεκτρονόμοι τυπωμζνου κυκλϊματοσ δεν ζχουν τθν ιδία ςτιβαρι καταςκευι και οφτε ανάλογθ διθλεκτρικι αντοχι με τα κλαςικά βοθκθτικά ρελζ. 2.5 ΧΟΝΟΔΙΑΚΟΡΤΕΣ ΕΛΕ ΧΟΝΟΥ Υπάρχουν μία ςειρά από διαδικαςίεσ που μποροφν εφκολα να αυτοματοποιθκοφν αν ζχει κανείσ τθ δυνατότθτα να ειςαγάγει ςτο ςφςτθμα τον παράγοντα χρόνο: Τα φϊτα του κλιμακοςταςίου κζλουμε να ανάβουν με πάτθμα μπουτόν και να ςβινουν μετά παρζλευςθ οριςμζνου χρόνου. Σε μία βιομθχανικι εγκατάςταςθ κζλουμε να κερμαίνεται ζνα υγρό για κάποιο χρόνο και ςτθ ςυνζχεια να αναδεφεται. Υπάρχουν ςυςκευζσ για τον παραπάνω ςκοπό, τα χρονικά ι χρονικά ρελζ, που είναι ςε κζςθ να μασ δϊςουν λφςθ για τα παραπάνω προβλιματα. 35

36 Σχιμα 2.16 Κλαςςικόσ τφποσ χρονορελζ με επιλογζα ρφκμιςθσ τθσ κακυςτζρθςθσ *Β-25] Χρονοδιακόπτθσ, χρονορελζ, ι απλά χρονικό καλείται κάκε διακόπτθσ του οποίου θ μεταγωγικι επαφι ενεργοποιείται με κακυςτζρθςθ ωσ προσ τθν ζναρξθ ι ωσ προσ τθ παφςθ λειτουργιάσ του διακόπτθ. Με άλλα λόγια, τα χρονορελζ είναι μθχανιςμοί οι οποίοι εξαςφαλίηουν ςε ζνα κφκλωμα κακυςτζρθςθ διακοπισ εάν και διακόπτεται θ λειτουργία του πθνίου τουσ, ι κακυςτζρθςθ ζναρξθσ λειτουργίασ αν και το πθνίο τουσ τροφοδοτείται. Διακζτουν ςυνικωσ μια μεταγωγικι επαφι που χρθςιμοποιείται για να κακυςτερεί τθ λειτουργία ι τθ διακοπι και δυο επαφζσ-άκρα του κυκλϊματοσ ςτο οποίο ςυνδζεται το πθνίο που ενεργοποιεί το χρονικό. Οι δυο τφποι χρονοδιακοπτϊν είναι γνωςτοί και ωσ off-delay και on-delay timers αντίςτοιχα. Βάςθ του τρόπου λειτουργίασ τουσ κατθγοριοποιοφνται ςε θλεκτρονικοφσ, πνευματικοφσ και μθχανικοφσ χρονοδιακόπτεσ. Στθν καταςκευι που εκπονικθκε χρθςιμοποιικθκαν θλεκτρονικοί χρονοδιακόπτεσ και αυτοί αναλφονται παρακάτω. Ηλεκτρονικοί χρονοδιακόπτεσ. Είναι κακαρά θλεκτρονικά κυκλϊματα τα όποια λειτουργοφν με βάςθ ζνα ολοκλθρωμζνο κφκλωμα τφπου timer. Υπάρχουν και μερικοί χρονοδιακόπτεσ με μικρι ακρίβεια, οι οποίοι βαςίηουν τθ λειτουργία τουσ ςτθ κακυςτζρθςθ φόρτιςθσ ενόσ πυκνωτι. Μόλισ λοιπόν, τροφοδοτθκεί το πθνίο τουσ, αρχίηουν να μετροφν ζνα κακοριςμζνο χρονικό διάςτθμα και μετά ενεργοποιοφν τθ μεταγωγικι τουσ επαφι. Διακζτουν ζνα κουμπί ρφκμιςθσ το οποίο μασ επιτρζπει να επιλζξουμε τθ χρονικι διάρκεια τθσ κακυςτζρθςθσ ι αλλιϊσ τθ χρονικι ςτιγμι τθσ ενεργοποίθςθσ τθσ επαφισ και ςυνεπϊσ του κυκλϊματοσ που αυτι κλείνει. Θ χρονικι ςυνάρτθςθ που υλοποιοφν τα χρονικά μπορεί να ζχει διαφορζσ μορφζσ. Στθ περίπτωςθ των θλεκτρονικϊν χρονοδιακοπτϊν μια τζτοια ςυνάρτθςθ φαίνεται ςτο παρακάτω ςχιμα. 36

37 Σχιμα 2.17 Χρονικι ςυνάρτθςθ θλεκτρονικοφ χρονοδιακόπτθ *Β-16] Στθν εικόνα διακρίνεται θ πιο κλαςςικι ςυνάρτθςθ, που είναι γνωςτι ωσ κακυςτζρθςθ ζλξθσ (on-delay). Αυτό ςθμαίνει ότι από τθ ςτιγμι που τίκεται ςε λειτουργία το χρονικό, μετά από χρόνο Τ ενεργοποιοφνται οι επαφζσ του. Με άλλα λόγια όταν εφαρμοςτεί θ τάςθ λειτουργίασ ςτον χρονοδιακόπτθ,θ μεταγωγικι επαφι του κα αλλάξει κζςθ μετά τθ πάροδο του χρονικοφ διαςτιματοσ που ζχει επιλεγεί, δθλαδι μετά από χρόνο Τ. Θ ςυνάρτθςθ αυτι λειτουργίασ του θλεκτρονικοφ χρονοδιακόπτθ χρθςιμοποιείται ςυχνότατα ςτισ διάφορεσ βιομθχανικζσ εφαρμογζσ και είναι εξαιρετικά ςθμαντικι για τθν υλοποίθςθ των βιομθχανικϊν ςυςτθμάτων αυτοματιςμοφ. Οι χρονοδιακόπτεσ δζχονται διάφορεσ τάςεισ τροφοδοςίασ όπωσ 220 V ac, 24 V dc κλπ. Υπάρχουν χρονοδιακόπτεσ με διάφορεσ κλίμακεσ χρόνου όπωσ 0-20 sec, sec, 0-5 min κ.α. ενϊ ο χρόνοσ ςε κάκε κλίμακα είναι ρυκμιηόμενοσ. Τα χρονικά που ζχουν χρθςιμοποιθκεί ςτθν καταςκευι που περιγράφουμε, διακζτουν ζνα διακόπτθ που μασ επιτρζπει να επιλζγουμε τθν επικυμθτι κλίμακα χρόνου. Είναι απαραίτθτο να αναφζρουμε ότι οι θλεκτρονικοί χρονοδιακόπτεσ δθμιουργοφν κακυςτζρθςθ μόνο ωσ προσ τθν ζναρξθ λειτουργίασ. Επίςθσ διακζτουν βάςθ τφπου ράγασ ανάλογθ με αυτι των βοθκθτικϊν θλεκτρονόμων θ οποία τοποκετείται ςτον θλεκτρικό πίνακα και δζχεται τα προσ ςφνδεςθ καλϊδια. Θλεκτρονικοί χρονοδιακόπτεσ κακυςτζρθςθσ ωσ προσ τθ παφςθ δεν υπάρχουν αφοφ όταν δεν τροφοδοτοφνται με τάςθ δεν λειτουργοφν και άρα δεν μποροφν να υλοποιιςουν ςυναρτιςεισ off-delay. Τα ρελζ χρόνου διαφζρουν από τουσ άλλουσ χρονικοφσ μθχανιςμοφσ και μασ προςφζρουν ςθμαντικά πλεονεκτιματα. Συγκεκριμζνα με άλλον χρονικό μθχανιςμό δεν μποροφμε να ρυκμίςουμε τον χρόνο με ακρίβεια αλλά προςεγγιςτικά κακϊσ δεν διακζτουν κλίμακα χρόνου. Επίςθσ δεν είναι ςε κζςθ να επαναλάβουν τθν εντολι ι τθ ςυνάρτθςθ χρόνου με τθν ίδια ακρίβεια κάκε φορά. Αυτοί είναι οι κφριοι λόγοι που οδιγθςαν ςτθ κακιζρωςθ των θλεκτρονόμων κακυςτζρθςθσ ςτθν βιομθχανία. 2.6 ΔΙΑΚΟΡΤΙΚΕΣ ΕΡΑΦΕΣ Μία θλεκτρικι διακοπτικι επαφι ενόσ ρελζ μπορεί να είναι είτε κλειςτι είτε ανοικτι, όταν το ρελζ δεν είναι ενεργοποιθμζνο. Ονομάηουμε "κανονικι" τθν κατάςταςθ μιασ 37

38 διακοπτικισ επαφισ, όταν το ρελζ δεν είναι ενεργοποιθμζνο. Ζτςι, κάκε διακοπτικι επαφι μπορεί να είναι είτε "κανονικά κλειςτι" είτε "κανονικά ανοικτι " και χαρακτθρίηεται με τα γράμματα NC ι NO αντίςτοιχα, από τουσ αγγλικοφσ όρουσ Normally Closed και Normally Open. Το ίδιο ρελζ μπορεί να διακζτει ςυγχρόνωσ NC και NO επαφζσ, όλεσ ανεξάρτθτεσ μεταξφ τουσ. Πταν το ρελζ ενεργοποιείται, όλεσ οι NC επαφζσ αυτοφ ανοίγουν και όλεσ οι NO κλείνουν. Τα κυκλϊματα αυτοματιςμοφ ςχεδιάηονται πάντα για τθν κανονικι κατάςταςθ των ρελζ και των άλλων ςυςκευϊν αυτοματιςμοφ. Στον Ρίνακα παρακάτω φαίνονται οι δυνατζσ καταςτάςεισ μιασ διακοπτικισ επαφισ ςε ςχζςθ με τθν ενεργοποίθςθ ι μθ του ρελζ και θ αντίςτοιχθ διζλευςθ ι μθ διζλευςθ του ρεφματοσ δια μζςου αυτισ. Ρίνακασ 2.1 Δυνατζσ καταςτάςεισ μιασ διακοπτικισ επαφισ ςε ςχζςθ με τθν ενεργοποίθςθ ι μθ του ρελζ και θ αντίςτοιχθ διζλευςθ ι μθ διζλευςθ του ρεφματοσ Οι διακόπθκεσ επαφζσ του Ρίνακα 2.1, επιτρζπουν τθ διζλευςθ του θλεκτρικοφ ρεφματοσ προσ ζνα μόνο δρόμο θ όχι. Στθ περίπτωςθ αυτι θ διακοπτικι επαφι χαρακτθρίηεται με τα γράμματα SPST από τα αρχικά των αγγλικϊν λζξεων Single-Pole, Single-Throw. Δθλαδι αυτι θ επαφι ζχει ζνα ςτακερό και ζνα κινθτό μζροσ. Πταν θ επαφι ζχει τθ δυνατότθτα ροισ θλεκτρικοφ ρεφματοσ προσ δυο κατευκφνςεισ με μια διαηευκτικι λειτουργία, τότε καλείται SPDT δθλαδι Single-Pole Double-Throw. Αυτι θ επαφι ζχει ζνα κινθτό μζροσ και δυο ςτακερά. Σε κατάςταςθ θρεμίασ το κινθτό μζροσ τθσ επαφισ είναι ςυνδεδεμζνο με ζνα από τα δυο ςτακερά μζρθ. Ζτςι όταν το πθνίο του θλεκτρονόμου διεγείρεται, ζλκει τον οπλιςμό και το κινθτό μζροσ τθσ επαφισ αφινει το ςτακερό μζροσ με το οποίο ιταν ςυνδεδεμζνο και ενϊνεται με το άλλο. Για αυτό το λόγο μια επαφι SPDT λζγεται και μεταγωγικι (εικόνα 2.12). Ο πινάκασ 2.2 παρουςιάηει τουσ ςυνθκζςτερουσ τφπουσ επαφϊν και τον ςυμβολιςμό τουσ 38

39 Ρίνακασ 2.2 Συντομογραφία, περιγραφι και ςυμβολιςμόσ ςυνθκζςτερων τφπων επαφϊν *Β-26] Οι διακοπτικζσ επαφζσ φζρουν τυποποιθμζνθ αρίκμθςθ πάνω ςτα ίδια τα ρελζ αν είναι ιςχφοσ, ι ςτισ βάςεισ ςτιριξθσ αν είναι ρελζ γενικοφ ςκοποφ. Ο αρικμόσ των διακοπτικϊν επαφϊν ενόσ ρελζ αποτελεί ςθμαντικό κριτιριο κατά τθν επιλογι του κατάλλθλου θλεκτρονόμου. 2.7 ΤΕΜΑΤΙΚΟΙ ΔΙΑΚΟΡΤΕΣ Οι διακόπτεσ ορίου ςχεδιάηονται ζτςι ϊςτε ζνασ βραχίονασ-μοχλόσ ι κφλινδροσ που προεξζχει από το διακόπτθ, να προςκροφει ι να πιζηεται από κάποιο κινοφμενο κομμάτι του μθχανιςμοφ. Θ κίνθςθ αυτοφ του βραχίονα μεταςχθματίηεται μζςω ενόσ ςυνδζςμου ςε ζνα ςφνολο επαφϊν. Θ κίνθςθ του βραχίονα κάνει τισ επαφζσ να κλείςουν ι να ανοίξουν, ανάλογα με το αν είναι κανονικά κλειςτζσ ι ανοικτζσ. 39

40 Σχιμα 2.18 Διάφοροι τερματικοί διακόπτεσ *Β-27] Αποτελοφνται από το κιβϊτιο μζςα ςτο οποίο βρίςκονται οι επαφζσ και από τον μθχανιςμό που τισ ενεργοποιεί. Οι διακόπτεσ που προδιαγράφονται για ανϊμαλθ λειτουργία αλλά όχι για ζλεγχο ακριβείασ γενικά ζχουν μεταλλικζσ επαφζσ που ελζγχονται απευκείασ από το μοχλό ι το διακόπτθ. Οι περιςςότεροι καταςκευαςτζσ παρζχουν ζνα πιο ακριβζσ ςτοιχείο που χρθςιμοποιεί ζνα μικρό-διακόπτθ για να επιτρζπει λειτουργία ςε μικρζσ κινιςεισ του εξωτερικοφ μοχλοφ του διακόπτθ. Είναι κακαρά μθχανικζσ καταςκευζσ ςτισ οποίεσ θ μετακίνθςθ του ςτελζχουσ προκαλείται από κάποιο εξωτερικό αίτιο, π.χ., από ζνα κινοφμενο αντικείμενο του οποίου τθ κζςθ κζλουμε να ανιχνεφςουμε. Καλοφνται οριακοί ι τερματικοί διακόπτεσ (Limit Switches) επειδι ςτισ εφαρμογζσ κζλουμε να διαπιςτϊνουμε ςυνικωσ τθν οριακι κζςθ (τζρμα) ενόσ αντικειμζνου που κινείται. Κάποιεσ απλζσ μορφζσ οριακϊν διακόπτων φαίνονται ςτθν εικόνα Ππωσ μπορεί να παρατθριςει κανείσ, το κινθτό ςτζλεχοσ μπορεί να κινθκεί μόνο προσ μία κατεφκυνςθ. Αντίκετα, το κινοφμενο αντικείμενο μπορεί να κινείται προσ οποιαδιποτε κατεφκυνςθ ςε ςχζςθ με το κινθτό ςτζλεχοσ του διακόπτθ. Υπάρχει μια μεγάλθ ποικιλία ςτθν εςωτερικι ςχεδίαςθ και δράςθ αυτϊν των ςτοιχείων, αλλά όλοι οι τερματικοί διακόπτεσ, υποπίπτουν ςτον ίδιο τρόπο λειτουργίασ. Το κινθτό τουσ μζροσ είναι μθχανικά ςυνδεδεμζνο με τισ επαφζσ ςτο εςωτερικό του. Ζτςι μόλισ το κινθτό μζροσ μετατοπιςτεί κατά τρόπο που εμείσ ζχουμε επιλζξει, οι επαφζσ του διακόπτθ αλλάηουν κατάςταςθ και δίνουν εντολι ι κλείνουν το κφκλωμα ςτο οποίο αυτζσ ςυνδζονται. Ζνασ τερματικόσ διακόπτθσ μπορεί να ζχει μια θ και παραπάνω επαφζσ, ανάλογα με το ςφςτθμα που μετζχει. Ωςτόςο οι κοινοί οριακοί διακόπτεσ που ςυναρτάει κανείσ ςτθν αγορά διακζτουν ςυνικωσ μια μεταγωγικι επαφι. Ο μθχανιςμόσ που ενεργοποιεί τισ επαφζσ αυτζσ ονομάηεται και χειριςτιριο και θ λειτουργία αυτοφ είναι που ςυνικωσ διαφοροποιεί τουσ τερματικοφσ διακόπτεσ. 40

41 Σχιμα 2.19 Τερματικοί διακόπτεσ με διαφορετικοφσ μθχανιςμοφσ ενεργοποίθςθσ (χειριςτιρια) *Β-28] Ππωσ και οι επαφζσ των θλεκτρονόμων ζτςι και αυτζσ των τερματικϊν διακοπτϊν ζχουν ςυγκεκριμζνθ θλεκτρικι αντοχι που είναι ςυνικωσ ανάλογθ με αυτι των επαφϊν ενόσ βοθκθτικοφ ρελζ. Ραρόλα αυτά κατά τθ ςχεδίαςθ ενόσ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ οι επαφζσ των τερματικϊν διακόπτων ζχουν διαφορετικό ςυμβολιςμό από αυτόν που αφορά τισ επαφζσ των θλεκτρονόμων όπωσ αυτόσ φαίνεται ςτον πινάκα 2.1. Ρίνακασ 2.3 Συμβολιςμόσ επαφϊν τερματικϊν διακοπτϊν ςε θρεμία και ενεργοποιθμζνθ κατάςταςθ *Β-14] Επειδι δεν είναι πάντα εφικτό να τοποκετιςουμε τον οριακό διακόπτθ κατά τρόπο που να ταυτίηονται οι δφο κατευκφνςεισ κίνθςθσ, ςτο κυρίωσ ςϊμα του διακόπτθ προςαρμόηεται ο "μθχανιςμόσ κεφαλισ" που επιτρζπει τθν υποδοχι "κινιςεων" διαφόρων μορφϊν. Ο τρόποσ μετάδοςθσ τθσ κίνθςθσ από το οποιοδιποτε κινοφμενο αντικείμενο ςτον οριακό διακόπτθ, ειςάγει τουσ διαφόρουσ τφπουσ διακοπτϊν και ειδικά των μθχανιςμϊν κεφαλισ που προςαρμόηονται ςτο κυρίωσ ςϊμα του οριακοφ διακόπτθ. Κατά τθ ςχεδίαςθ και τον προγραμματιςμό του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ με οριοδιακόπτεσ χρειάηεται ιδιαίτερθ προςοχι το άνοιγμα και το κλείςιμο των επαφϊν ςε ςχζςθ με τθ γωνία που κινείται ο μοχλόσ-χειριςτιριο. 41

42 Σχιμα 2.20 Εφροσ γωνίασ λειτουργίασ τερματικοφ διακόπτθ *Β-7] Στθν εικόνα 2.20 βλζπουμε πωσ θ διαδρομι του μοχλοφ είναι 60 ο και πωσ όταν κινείται από τθ κζςθ θρεμίασ αλλάηει τθ κατάςταςθ των επαφϊν όταν βρεκεί ςε απόκλιςθ 34 ο.πταν όμωσ επανζρχεται προσ τθ κζςθ θρεμίασ αλλάηει τθ κατάςταςθ των επαφϊν ςε γωνία 46 ο. Γίνεται λοιπόν κατανοθτό ότι κατά τθν επιλογι του διακόπτθ πρζπει να μελετιςουμε όλεσ τισ παραμζτρουσ τθσ κίνθςθσ που αυτόσ ανιχνεφει. Για αυτό τον λόγο ςτθν αγορά μπορεί κανείσ να ςυναντιςει πολλά είδθ οριακϊν διακοπτϊν που δίνουν τθ δυνατότθτα εναλλακτικϊν επιλόγων. Τζλοσ, οι οριακοί διακόπτεσ καταςκευάηονται ςε όλεσ τισ τάξεισ μεγζκουσ από τουσ πολφ μικροφσ (μικροτερματικοί διακόπτεσ) με διαςτάςεισ περίπου 1,5x2,5 cm, μζχρι τουσ πολφ "βαρείσ" που χρθςιμοποιοφνται ςε μεγάλα μθχανικά ςυςτιματα. 2.8 ΕΛΕΓΚΤΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ (ΗΛΕΚΤΟΝΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΡΤΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΑΓΩΓΙΜΩΝ ΥΓΩΝ) Διακόπτεσ ι ελεγκτζσ ςτάκμθσ ονομάηουμε τουσ μθχανιςμοφσ εκείνουσ οι οποίοι ελζγχουν τθ ςτάκμθ των υγρϊν. Μετατρζπουν με μθχανικό ι θλεκτρικό τρόπο τθ μεταβολι τθσ ςτάκμθσ ςε θλεκτρικι εντολι και μασ βοθκοφν να διαπιςτϊνουμε αν θ ςτάκμθ ενόσ υγροφ ι ςτερεοφ υλικοφ ζχει ζνα προκακοριςμζνο φψοσ. Χωρίηονται ςε τρεισ βαςικζσ κατθγορίεσ, τουσ μθχανικοφσ, τουσ υδραυλικοφσ, και τουσ θλεκτρονικοφσ. Ρολλζσ φορζσ και ςτθ περίπτωςθ που είναι ςφνκετεσ θλεκτρονικζσ καταςκευζσ αλλά πολφ περιςςότερο όταν είναι μθχανικζσ καταςκευζσ, ονομάηονται απλά διακόπτεσ ςτάκμθσ. Ο αντίςτοιχοσ αγγλικόσ όροσ είναι "Level Switch" και χρθςιμοποιείται ανεξαρτιτωσ του τρόπου καταςκευισ τθσ ςυςκευισ ι τθσ αρχισ λειτουργίασ που χρθςιμοποιεί. Ο ελεγκτισ ςτάκμθσ που ζχει χρθςιμοποιθκεί ςτθ περιγραφόμενθ καταςκευι είναι θλεκτρονικόσ διακόπτθσ ςτάκμθσ για αγϊγιμα υγρά και αυτόσ είναι που αναλφεται παρακάτω. 42

43 Ο θλεκτρονικόσ διακόπτθσ ςτάκμθσ Σχιμα 2.21 Ηλεκτρονικόσ διακόπτθσ ςτάκμθσ *Β-27] Οι θλεκτρονικοί διακόπτεσ ανίχνευςθσ ςτάκμθσ αγϊγιμων (μόνο) υγρϊν μασ επιτρζπουν να ανιχνεφουμε αν θ ςτάκμθ βρίςκεται μεταξφ δφο επιπζδων που επιλζγονται κατά τθν επικυμία μασ. Χρθςιμοποιοφνται κυρίωσ για να ρυκμίςουν αυτόματα τθ λειτουργία αντλιϊν (ι θλεκτρομαγνθτικϊν βαλβίδων), οι οποίεσ αδειάηουν ι γεμίηουν δοχεία, δεξαμενζσ κλπ. Επίςθσ χρθςιμεφουν για τθν ζνδειξθ τθσ ςτάκμθσ του υγροφ και για προςταςία από υπερχείλιςθ ι κενι λειτουργία. Αντικακιςτοφν τα κοινά φλοτζρ, ιδίωσ ςε περίπτωςθ μεγάλων αποςτάςεων ι ςτενότθτασ χϊρου (π.χ. μζςα ςε ςωλινεσ μικρισ διαμζτρου). Θ λειτουργία τουσ απαιτεί τθ χριςθ θλεκτροδίων ςτάκμθσ τα οποία εμβαπτίηονται εντόσ του αγϊγιμου υγροφ. Το θλεκτρικό κφκλωμα κλείνει μζςω τθσ αγωγιμότθτασ τοφ υγροφ. Δεδομζνου ότι τα ρελζ θλεκτροδίων ζχουν ρυκμιηόμενθ ευαιςκθςία, μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για οποιοδιποτε αγϊγιμο υγρό (π.χ. κακαρό νερό, αποχετεφςεισ κ.λπ.). Με τθ βοικεια ειδικϊν θλεκτροδίων χρθςιμοποιοφνται και ςε περιπτϊςεισ επιτθριςεωσ υγρϊν απορριμμάτων, αυτόματθσ φορτϊςεωσ, ζλεγχου ςτάκμθσ ςιλό κ.λπ. Αποτελοφνται από τθν κυρίωσ ςυςκευι και 3 εμβαπτιηόμενα θλεκτρόδια τα οποία ςυνδζονται θλεκτρικά με αυτιν. Θ κεντρικι ςυςκευι περιζχει ζνα θλεκτρονικό κφκλωμα το οποίο ανιχνεφει τθ δίοδο ι μθ θλεκτρικοφ ρεφματοσ μεταξφ δφο θλεκτροδίων δια μζςου του αγϊγιμου υγροφ. Θ τάςθ τροφοδοςίασ είναι ςυνικωσ 220 V ενϊ θ τάςθ εξόδου προσ τα θλεκτρόδια είναι χαμθλι. Επίςθσ, ειδικζσ βάςεισ τφπου ράγασ ςυνοδεφουν τουσ θλεκτρονικοφσ διακόπτεσ ςτάκμθσ ζτςι ϊςτε να διευκολφνεται θ τοποκζτθςθ τουσ ςτον θλεκτρικό πίνακα. Θ ςυμπεριφορά των επαφϊν του θλεκτρονικοφ διακόπτθ ςτάκμθσ είναι διαφορετικι κατά τθν άνοδο τθσ ςτάκμθσ απ' ότι κατά τθν κάκοδο. Για να γίνει πιο κατανοθτόσ ο τρόποσ που λειτουργοφν οι επαφζσ του διακόπτθ αυτοφ ςτάκμθσ περιγράφεται το παρακάτω παράδειγμα. 43

44 Σχιμα 2.22 Ηλεκτρόδια και λειτουργία του θλεκτρονικοφ διακόπτθ ςτάκμθσ Μόλισ ανζβει θ ςτάκμθ του υγροφ, ϊςτε να καλφψει το επάνω θλεκτρόδιο ΕΟ, κλείνει κφκλωμα μζςω του υγροφ προσ το θλεκτρόδιο ΕΜ, όποτε το ρελζ διεγείρεται. Εάν τϊρα θ ςτάκμθ κατζβει το ρελζ κα παραμείνει ςε διζγερςθ γιατί το κφκλωμα κλείνει πια μζςω τθσ επαφισ του κάτω θλεκτροδίου ΕΟ με το ΕΜ. Το ρελζ κα αποδιεγερκεί μόνον όταν ι ςτάκμθ κατζβει χαμθλότερα από το ΕΟ. Τα δφο θλεκτρόδια ΕΟ και EU είναι δθλαδι τα όρια μεταβολισ τθσ ςτάκμθσ. Oι βοθκθτικζσ επαφζσ και είναι διακζςιμεσ για τθν ςυνδεςμολογία του αυτοματιςμοφ. "Εάν για παράδειγμα μια αντλία πρζπει να αδειάηει, τθ δεξαμενι, το πθνίο του αυτόματου διακόπτθ του κινθτιρα τθσ αντλίασ κα τροφοδοτθκεί μζςω τθσ επαφισ "Εάν αντίκετα ι αντλία πρζπει να γεμίηει τθν δεξαμενι το πθνίο του αυτόματου διακόπτθ του κινθτιρα κα τροφοδοτθκεί από τθν επαφι του ελεγκτι ςτάκμθσ. Πταν ο ςωλινασ ι το δοχείο είναι μεταλλικά, μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν τα τοιχϊματα τουσ αντί για το θλεκτρόδιο ΕΜ υπό τθν προχπόκεςθ ότι δεν παρεμβάλλονται μονωτικά ςϊματα. Εκτόσ τθσ πιο πάνω εφαρμογισ που είναι ο ζλεγχοσ πλθρότθτασ μιασ δεξαμενισ, υπάρχουν και άλλεσ εφαρμογζσ ςτισ οποίεσ ςυναντϊνται οι διακόπτεσ ςτάκμθσ κατά τθ ςχεδίαςθ κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ. 44

45 2.9 ΠΓΑΝΑ ΕΝΔΕΙΞΗΣ ΚΑΙ ΧΕΙΙΣΜΟΥ Σχιμα 2.23 Πργανα ζνδειξθσ και χειριςμοφ (μπουτόν, ενδεικτικζσ λυχνίεσ) *Β-29] Τα όργανα χειριςμοφ και ενδείξεων είναι αναπόςπαςτα τμιματα κάκε ςυςτιματοσ αυτοματιςμοφ. Είναι ηωτικισ ςθμαςίασ ςτοιχειά για το κφκλωμα αυτοματιςμοφ αφοφ αποτελοφν τθ δίοδο επικοινωνίασ ανάμεςα ςτον χειριςτι και το ςφςτθμα. Λόγω των διαφορετικϊν ςυνκθκϊν και απαιτιςεων του κάκε κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ τα ςτοιχειά αυτά ποικίλουν καλφπτοντασ ζνα μεγάλο εφροσ εφαρμογϊν. Βζβαια, δεν είναι δυνατόν θ παροφςα εργαςία να αςχολθκεί λεπτομερειακά με τθ ποικιλία ποφ υπάρχει ςε αυτά τα είδθ, αλλά με το τρόπο λειτουργίασ τουσ ΔΛΑΚΟΡΤΕΣ Οι διακόπτεσ είναι οι βαςικοί μθχανιςμοί με τουσ οποίουσ τροφοδοτείται ι διακόπτεται ζνα θλεκτρικό κφκλωμα. Διακρίνονται ςε: I. Διακόπτεσ απλοφσ II. Διακόπτεσ διπλισ ενεργείασ III. Διακόπτεσ μεταγωγικοφσ IV. Διακόπτεσ πολλϊν κζςεων Εκτόσ από το είδοσ, άλλα βαςικά χαρακτθριςτικά του διακόπτθ είναι ό αρικμόσ των πόλων του και ι ζνταςθ, (π.χ. Τριπολικόσ διακόπτθσ διπλισ ενεργείασ 25 Α) 45

46 2.9.2 ΕΝΔΕΛΚΤΛΚΕΣ ΛΥΧΝΛΕΣ Αποτελοφν το φκθνότερο και ςυνθκζςτερο τρόπο για να πάρουμε ζνδειξθ διζλευςθσ ρεφματοσ από κάποιο αγωγό. Στισ λυχνίεσ μποροφμε να διακρίνουμε τισ παρακάτω κατθγορίεσ: I. ανάλογα με το μζγεκοσ ζχουμε λυχνίεσ μικρζσ (Φ22) και λυχνίεσ μεγάλεσ(φ30) II. ανάλογα με τθ τάςθ ζχουμε λυχνίεσ 220V, 380V, 42V, 24ν, 12V III. ανάλογα με τθ ςτιριξθ ζχουμε : Λυχνίεσ ςτρογγυλζσ με ςτιριξθ εμπρόσ (μονοκόμματεσ),λυχνίεσ ςτρογγυλζσ με ςτιριξθ πίςω (διαιροφμενεσ),λυχνίεσ με ςτιριξθ ςε τυποποιθμζνθ ράγα (ραγαλυχνίεσ) 'Εκτόσ από τισ παραπάνω υπάρχουν και ειδικοφ τφπου λυχνίεσ, όπωσ λυχνίεσ 42V με ενςωματωμζνο μεταςχθματιςτι 220/42 κ.ά ΜΡΟΥΤΟΝ Το μπουτόν (push-button) είναι ςχεδόν ο αποκλειςτικόσ τρόποσ χειριςμοφ των κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ. Θ διαφορά του με το διακόπτθ βρίςκεται ςτο ότι ο διακόπτθσ ςυνδζει ι αποςυνδζει ζνα κφκλωμα μόνιμα ενϊ το μπουτόν ςυνδζει ι αποςυνδζει ςτιγμιαία. Ρατϊντασ ζνα μπουτόν τφπου start ςυνδζουμε ζνα κφκλωμα. Πταν ςταματιςουμε να το πατάμε ςτάματα και ι ςφνδεςθ. Το αντίςτροφο ςυμβαίνει ςτο μπουτόν stop. Σχιμα 2.24 Συμβολιςμοί μπουτόν ςταρτ και ςτοπ Στθν εικόνα 2.24 βλζπουμε το ςυμβολιςμό των μπουτόν start και stop. Θ λειτουργία του είναι απλι. Με τθ πίεςθ του χεριοφ πιζηεται και ζνα ζμβολό το όποιο ανοίγει ι κλείνει μια επαφι. Κα μποροφςαμε άφοβα να το ονομάςουμε χειροκίνθτο θλεκτρονόμο όςο άφορα το τρόπο λειτουργίασ του. Οι κατθγορίεσ ποφ διακρίνουμε ςτα μπουτόν είναι I. ανάλογα με τθ ςτιριξθ τουσ Μπουτόν με ςτιριξθ πίςω (διαιροφμενα), μπουτόν με ςτιριξθ εμπρόσ (μονοκόμματα) Στα διαιροφμενα μπουτόν το χειριςτιριο ονομάηεται ροηζττα ενϊ το τμιμα ποφ υπάρχει ι επαφι ονομάηεται ψυχι 46

47 II. ανάλογα με τισ επαφζσ τουσ Μπουτόν start (μία επαφι ΝΟ), μπουτόν stop (μια επαφι NC), μπουτόν start-stop (2 επαφζσ, μία ΝΟ και μία NC), μπουτόν με περιςςότερεσ από μία επαφζσ (διπλζσ ι τριπλζσ επαφζσ). Βεβαίωσ πιο διαδεδομζνα είναι τα μπουτόν με μεταγωγικι επαφι SPDT και αυτόσ ο τφποσ χρθςιμοποιικθκε ςτθν καταςκευι. III. ανάλογα με τθ προςταςία Μπουτόν γυμνά, μπουτόν ςε κζλυφοσ βακελίτθ άπλα ι ςτεγανά, μπουτόν ςε κζλυφοσ μεταλλικό άπλα μπουτόν ςε κζλυφοσ μεταλλικό βαρζου τφπου ςτεγανά οι κατθγορίεσ και τα είδθ των μπουτόν δεν ςταματοφν εδϊ. Συνικωσ τα ςτοιχειά αυτά χειριςμοφ και ζνδειξθσ βρίςκονται μαηεμζνα ςε μια ςυςκευι ελζγχου ϊςτε να διευκολφνουν τον χειριςτι. Στθν απλοφςτερθ και ταυτόχρονα πιο ςυνικθ μορφι τθσ θ ςυςκευι αυτι είναι μια μπουτονιζρα.θ ποικιλία είναι πολφ μεγάλθ. Ωςτόςο για κάκε μπουτόν γενικά, κα πρζπει να ξζρει κανείσ ότι δεν αντζχουν ςε ιςχυρά ρεφματα. Είναι δθλαδι μθχανιςμοί ποφ ςυνδζονται πάντοτε ςτο κφκλωμα αυτοματιςμοφ και όχι ςτο κφκλωμα ιςχφοσ ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΟΣ ΔΙΑΚΟΡΤΗΣ (ΑΣΦΑΛΕΙΟΔΙΑΚΟΡΤΗΣ) Ο προςτατευτικόσ διακόπτθσ ι ρελζ αςφαλείασ ι αςφαλειοδιακόπτθσ είναι ζνασ αυτόματοσ θλεκτρικόσ διακόπτθσ ςχεδιαςμζνοσ να προςτατεφει θλεκτρικά κυκλϊματα από βλάβεσ προκαλοφμενεσ από μεγάλα φορτία ι βραχυκυκλϊματα. Σε αντίκεςθ με τισ κερμικζσ αςφάλειεσ μιασ χριςθσ που χρειάηονται αντικατάςταςθ μετά από τθν ανίχνευςθ μιασ τζτοιασ βλάβθσ και τθ διακοπι του κυκλϊματοσ, το ρελζ αςφαλείασ επανζρχεται χειροκίνθτα ςτθν αρχικι του κατάςταςθ και μασ δίνει τθ δυνατότθτα να επαναφζρουμε το κφκλωμα όποτε επιλζξουμε. Σχιμα 2.25 Διάφοροι διακόπτεσ προςταςίασ *Β-30] 47

48 Καταςκευάηονται ςε διάφορεσ διαςτάςεισ, από μικροφσ αςφαλειοδιακόπτεσ οικιακισ χριςθσ μζχρι πιο ςφνκετεσ και μεγάλεσ καταςκευζσ που προορίηονται για τθ προςταςία κοιλωμάτων υψθλισ τάςθσ. Θ διαφοροποίθςθ των διακοπτϊν αυτϊν προκφπτει από τα διαφορετικά ρεφματα και τάςεισ που αντιμετωπίηουν ςε κάκε κφκλωμα. Ωςτόςο, όλοι ζχουν κοινι αρχι και προςανατολιςμό λειτουργίασ. Το ρελζ αυτό πρζπει να ανιχνεφει τον κίνδυνο βλάβθσ και να επεμβαίνει αυτόματα διακόπτοντασ το ρεφμα και προςτατεφοντασ το κφκλωμα. Σε ςυςτιματα χαμθλισ τάςθσ θ διαδικαςία αυτι λαμβάνει χϊρα μζςα ςτον προςτατευτικό διακόπτθ. Για τθν προςταςία ςε κυκλϊματα υψθλισ τάςθσ ςυνικωσ αυτοί οι διακόπτεσ ςυνδζονται με μια οδθγθτιρια ςυςκευι που αυτι ανιχνεφει το ςφάλμα. Μόλισ ανιχνευτεί κάποιο ςφάλμα, οι επαφζσ του διακόπτθ πρζπει να ανοίγουν ϊςτε να διακόπτουν το κφκλωμα. Θ μθχανικι (δυναμικι) ενζργεια που είναι αποκθκευμζνθ μζςα ςτον διακόπτθ με τθ χριςθ κάποιου ελατθρίου ι υπό μορφι πεπιεςμζνου αζρα, βοθκά ςτον διαχωριςμό των επαφϊν του διακόπτθ. Εντοφτοισ, ςθμαντικό ρόλο παίηει θ ενζργεια που προκφπτει από το ίδιο το εςφαλμζνο ρεφμα. Οι επαφζσ πρζπει να αντζχουν το φορτίο και το ρεφμα αλλά να αντιδροφν ςτθ μεγάλθ κερμότθτα, Επίςθσ πρζπει να λάβουμε υπ όψιν και το φαινόμενο του θλεκτρικοφ τόξου που δθμιουργείται κατά τθ διακοπι. Συνικωσ καταςκευάηονται από χαλκό θ κράματα χαλκοφ, κράματα αλουμινίου ι άλλα υλικά. Πταν διακόπτεται ζνα κφκλωμα και μαηί και θ διζλευςθ του ρεφματοσ, τότε παράγεται ζνα θλεκτρικό τόξο. Ο χρόνοσ ηωισ των επαφϊν άρα και ολόκλθρου του διακόπτθ είναι περιοριςμζνοσ λόγω του φαινόμενου του θλεκτρικοφ τόξου και τθσ καταπόνθςθσ που δζχονται οι επαφζσ. Το τόξο αυτό πρζπει να περιορίηεται με ελεγχόμενο τρόπο και να ψφχονται οι επαφζσ, ζτςι ϊςτε να μθν καταςτρζφονται και να χάνουν τθν θλεκτρικι αντοχι τουσ. Οι διακόπτεσ χαμθλισ τάςθσ αντικακίςτανται μόλισ οι επαφζσ τουσ υπερκερμανκοφν και καταςτραφοφν, ενϊ ςτουσ διακόπτεσ υψθλισ τάςθσ αρκεί να αντικαταςτιςουμε τισ επαφζσ και όχι ολόκλθρο τον διακόπτθ. Στθν περιγραφόμενθ καταςκευι ζχει χρθςιμοποιθκεί προςτατευτικόσ διακόπτθσ χαμθλισ τάςθσ και αυτόσ αναλφεται παρακάτω. Οι μικροί διακόπτεσ χαμθλισ τάςθσ είναι διαδεδομζνοι ςε βιομθχανικζσ εφαρμογζσ αλλά προςφζρονται και για οικιακι χριςθ. Είναι ςχεδιαςμζνοι να αντζχουν ζωσ 1000 V AC και ρεφμα ζωσ 100 Α. Ο πιο κλαςςικόσ τφποσ τζτοιου διακόπτθ φαίνεται ςτθν παρακάτω εικόνα. 48

49 Σχιμα 2.26 Τομι διακόπτθ αςφαλείασ χαμθλισ τάςθσ *Β-26] Θ Κζρμο-μαγνθτικι αςφάλεια ράγασ των 10Α είναι και θ πιο διαδεδομζνθ ςε οικιακζσ και βιομθχανικζσ εφαρμογζσ. Ππωσ μποροφμε να διακρίνουμε και ςτθν εικόνα 2.26 αποτελείται από τα εξισ μζρθ 1. Διακόπτθσ ενεργοποίθςθσ-απενεργοποίθςθσ. Χρθςιμοποιείται για να διακόπτουμε χειροκίνθτα το κφκλωμα ςτο όποιο είναι ςυνδεδεμζνθ θ αςφάλεια. Επίςθσ αποτελεί ενδεικτικό ςτοιχείο για τθν κατάςταςθ τθσ επαφισ αφοφ ςυνδζεται μθχανικά μαηί τθσ. 2. Ο μθχανιςμόσ του διακόπτθ που βοθκά τθν επαφι να διατθρεί τθν κατάςταςθ τθσ είτε όταν είναι κλειςτεί είτε όταν είναι ανοιχτι. 3. Θ επαφι θ οποία επιτρζπει θ όχι τθν διζλευςθ θλεκτρικοφ ρεφματοσ 4. Ακροδζκτεσ ςτουσ οποίουσ ςυνδζονται τα άκρα του κυκλϊματοσ που κζλουμε να προςτατζψουμε. 5. Διμεταλλικό ζλαςμα 6. Βίδα ρφκμιςθσ που επιτρζπει ςτον καταςκευαςτι να επιλεγεί το ρεφμα αντίδραςθσ τθσ αςφάλειασ μετά από μελζτθ. Στα περιςςότερα μοντζλα αυτι θ βίδα δεν υπάρχει κακϊσ οι τιμζσ ρεφματοσ είναι τυποποιθμζνεσ. 7. Ρθνίο 8. Φλογοκρφπτθσ που μαηί με το πθνίο βοθκοφν ςτθ ςβζςθ του τόξου. 49

50 2.11 ΡΟΓΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΙ ΛΟΓΙΚΟΙ ΕΛΕΓΚΤΕΣ (P.L.C.) Σχιμα 2.27 Διάφοροι προγραμματιηόμενοι λογικοί ελεγκτζσ *Β-31] Οι προγραμματιηόμενοι λογικοί ελεγκτζσ γνωςτοί και ωσ PLC (Programmable Logical Controllers) καταςκευαςτικά μοιάηουν με θλεκτρονικοφσ υπολογιςτζσ και είναι ςχεδιαςμζνοι για να ελζγχουν βιομθχανικό εξοπλιςμό. Ραράγοντασ ψθφιακά αλλά και αναλογικά ςιματα ςτθν ζξοδο του ζνασ ΡΛΕ(Προγραμματιηόμενοσ Λογικόσ Ελεγκτισ) ζχει τθ δυνατότθτα να ελζγχει πολλά ςτοιχεία και λειτουργίεσ μιασ βιομθχανικισ εγκατάςταςθσ. Κατευκφνοντασ θλεκτρικζσ μθχανζσ, αντλίεσ, υδραυλικό και πνευματικό εξοπλιςμό, ςυναγερμοφσ αλλά και πλθκϊρα άλλων θλεκτρικϊν ςυςκευϊν, οι ΡΛΕ αποτελοφν ςυςκευζσ ηωτικότατθσ ςθμαςίασ για τα ςφγχρονα βιομθχανικά ςυςτιματα αυτοματιςμοφ. Θ ςχεδίαςθ των περιςςοτζρων PLCs είναι παρόμοια με αυτι ενόσ Θ/Υ. Βαςικά το PLC είναι μία ομάδα λογικϊν ψθφιακϊν ςτοιχείων ςτερεάσ κατάςταςθσ ςχεδιαςμζνθ να παίρνει λογικζσ αποφάςεισ που τισ εκφράηει ςτισ εξόδουσ του. Τα PLCs χρθςιμοποιοφνται για τον ζλεγχο και τθν λειτουργία τθσ βιομθχανικισ παραγωγισ ςυςκευϊν και μθχανθμάτων. Οι προγραμματιηόμενοι ελεγκτζσ παρζχουν αρκετά πλεονεκτιματα ζναντι του ελζγχου με ςυμβατικό τφπο μεταγωγϊν (επαφϊν ελεγχόμενων από θλεκτρονόμουσ). Οι μεταγωγοί πρζπει να καλωδιωκοφν για να εκτελζςουν μία ςυγκεκριμζνθ λειτουργία. Πταν οι απαιτιςεισ του ςυςτιματοσ αλλάηουν, θ καλωδίωςθ των μεταγωγϊν πρζπει να αλλάξει ι να τροποποιθκεί. Σε εξαιρετικζσ περιπτϊςεισ, όπωσ είναι θ βιομθχανία αυτοκινιτων, ολόκλθροι πίνακεσ ελζγχου ζπρεπε να αντικαταςτακοφν, τθ ςτιγμι που ιταν οικονομικά αδφνατο να τροποποιθκοφν οι παλιοί πίνακεσ για κάκε αλλαγι μοντζλου. Ο προγραμματιηόμενοσ ελεγκτισ ζχει ςχεδόν εξαλείψει τθν καλωδίωςθ με το χζρι που ςυναντάται ςτα ςυμβατικά κυκλϊματα ελζγχου μεταγωγϊν. Είναι μικρόσ και φτθνόσ, ςυγκρινόμενοσ με το αντίςτοιχο ςφςτθμα ελζγχου επεξεργαςίασ που βαςίηεται ςε μεταγωγοφσ. Οι προγραμματιηόμενοι ελεγκτζσ παρζχουν επίςθσ αξιοπιςτία ςτερεάσ κατάςταςθσ, χαμθλότερθ κατανάλωςθ ιςχφοσ, και ευκολία επζκταςθσ. 50

51 ΛΣΤΟΛΚΘ ΑΝΑΔΟΜΘ Οι προγραμματιηόμενοι λογικοί ελεγκτζσ ειςζβαλαν για πρϊτθ φορά 40 περίπου χρόνια πριν ςτο τομζα τθσ αυτοκινθτοβιομθχανίασ και μζχρι ςιμερα ςυναντϊνται ςχεδόν ςε κάκε εφαρμογι αυτοματιςμοφ ςε όλουσ τουσ τομείσ τθ παγκόςμιασ βιομθχανίασ. Συγκεκριμζνα ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ ειςιχκθ ςαν μια ςυςκευι θλεκτρικοφ ελζγχου για βιομθχανικά ςυςτιματα ελζγχου το Ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ αρχικά προοριηόταν να αντικαταςτιςει θλεκτρονικά το κανονικό ρελζ. Αρχικά, οι P.L.C. ιταν κάτι περιςςότερο από ςυντονιςτζσ ON-OFF ακολουκίασ κίνθςθσ ςωλθνοειδϊν και ενεργοποιθτϊν. Ο αρχικόσ P.L.C. είχε τθ δυνατότθτα να πάρει λίγεσ περιςςότερεσ αποφάςεισ από ότι οι πίνακεσ ρελζ. Πςο περνοφςαν τα χρόνια, ο ΡΛΕ. ςυνζχιςε να εξελίςςεται ϊςπου ζγινε θ απαραίτθτθ προχπόκεςθ για τθ λειτουργιά μιασ βιομθχανίασ του ςιμερα. Ο ςφγχρονοσ ΡΛΕ ζχει πολλζσ προθγμζνεσ ικανότθτεσ για πρόςλθψθ και αποκικευςθ δεδομζνων, παραγωγι report, εκτζλεςθ πολφπλοκων μακθματικϊν αλγορίκμων, ζλεγχο ςερβοκινθτιρων, βθματικό ζλεγχο, ζλεγχο αξόνων, αυτό-διάγνωςθ, επίλυςθ προβλθμάτων του ςυςτιματοσ και επικοινωνία με άλλα P.L.C. και υπολογιςτζσ main frame. Τα χαρακτθριςτικά γνωρίςματα και οι ιδιότθτεσ των PLC που ζχουν ςυνειςφζρει ςτον πολλαπλαςιαςμό τουσ ςτο βιομθχανικό ζλεγχο, είναι το ςχετικά μικρό τουσ κόςτοσ, θ α- ξιοπιςτία, θ ευκολία ςτθ ςυντιρθςθ και θ αντοχι τουσ. Οι προγραμματιηόμενοι ελεγκτζσ μποροφν να αντζξουν κερμοκραςίεσ από 0 ωσ 60 C και ςχετικζσ υγραςίεσ από ςχεδόν 0 ωσ 95 %. Ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ μπορεί να κεωρθκεί ωσ υπολογιςτισ με τθν ζννοια ότι κάκε ψθφιακι ςυςκευι που αποκθκεφει πρόγραμμα είναι υπολογιςτισ ΤΑ ΜΕΘ ΕΝΟΣ PLC Ζνα τυπικό P.L.C. μπορεί να διακρικεί ςε τρία μζρθ: Τθ κεντρικι μονάδα επεξεργαςίασ (CPU), το τμιμα ειςόδου / εξόδου και τθ ςυςκευι προγραμματιςμοφ. Σχιμα 2.28 Τα μζρθ ενόσ PLC *Β-10] 51

52 Θ κεντρικι μονάδα επεξεργαςίασ είναι "ο εγκζφαλοσ" του ςυςτιματοσ. Εςωτερικά περιζχει διάφορα κυκλϊματα λογικϊν πυλϊν. Θ κεντρικι μονάδα επεξεργαςίασ είναι ζνα ςφςτθμα βαςιηόμενο ςε μικροεπεξεργαςτι, που αντικακιςτά μεταγωγοφσ ελζγχου, μετρθτζσ, χρονιςτζσ και ακολουκθτζσ. Είναι ςχεδιαςμζνο ϊςτε ο χριςτθσ να μπορεί να ειςάγει το απαιτοφμενο κφκλωμα ςε λογικι κλίμακα μεταγωγϊν (relay ladder logic). Θ CPU δζχεται (διαβάηει) δεδομζνα ειςόδου από διάφορεσ ςυςκευζσ ανίχνευςθσ, εκτελεί το αποκθκευμζνο πρόγραμμα του χριςτθ από μνιμθσ και ςτζλνει τισ κατάλλθλεσ εντολζσ εξόδου ςτισ ςυςκευζσ ελζγχου. Μία πθγι ιςχφοσ ςυνεχοφσ ρεφματοσ απαιτείται για να παράγει τθν χαμθλοφ επιπζδου τάςθ που χρθςιμοποιείται ςτον επεξεργαςτι και ςτισ μονάδεσ ειςόδου - εξόδου. Το τροφοδοτικό αυτό μπορεί να τοποκετθκεί μζςα ςτθν μονάδα τθσ CPU ι μπορεί να είναι μια ξεχωριςτι μονάδα, ανάλογα με τον καταςκευαςτι του ςυςτιματοσ PLC. Το τμιμα I/O αποτελείται από τισ μονάδεσ ειςόδου και εξόδου. Το ςφςτθμα I/O αποτελεί τθν ενδιάμεςθ μονάδα (interface), με τθν οποία ζρχονται ςε επαφι οι ςυςκευζσ προσ ζλεγχο, με τον ελεγκτι. Ο ςκοπόσ του interface αυτοφ είναι να προςαρμόςει τα διάφορα ςιματα που λαμβάνονται ι ςτζλνονται ςτισ εξωτερικζσ ςυςκευζσ προσ ζλεγχο. Συςκευζσ ειςόδου όπωσ διακόπτεσ αυτόματθσ επαναφοράσ (push buttons), διακόπτεσ ορίων (limit switches), ανιχνευτζσ (sensors), επιλεκτικοί διακόπτεσ (selector switches), δακτυλικοί διακόπτεσ ( thumbwheel switches), καλωδιϊνονται ςτισ τερματικζσ μονάδεσ ειςόδου των ςυςκευϊν. Συςκευζσ εξόδου όπωσ μικροί κινθτιρεσ, εκκινθτζσ κινθτιρων, ςωλθνοειδι (solenoid valves) και ενδεικτικζσ λυχνίεσ, καλωδιϊνονται ςτισ τερματικζσ μονάδεσ εξόδου των ςυςκευϊν. Αυτζσ οι ςυςκευζσ επίςθσ αναφζρονται ςαν πραγματικζσ είςοδοι - ζξοδοι (real world). Ο όροσ αυτόσ χρθςιμοποιείται για να διαχωρίςει τισ πραγματικζσ εξωτερικζσ ςυςκευζσ, που υφίςτανται και πρζπει φυςικά να ςυνδεκοφν με το εςωτερικό πρόγραμμα του χριςτθ το οποίο και αντιγράφει τθν λειτουργία των μεταγωγϊν, χρονιςτϊν και μετρθτϊν. Το ςφςτθμα ειςόδων/εξόδων (I/O) ενόσ ΡΛΕ δεν είναι πλιρωσ προκακοριςμζνο από τον καταςκευαςτι. Οι δυνατότθτεσ επεκταςιμότθτασ που ζχουν όλοι ςχεδόν οι ΡΛΕ οι οποίοι μποροφν να ςυνεργαςκοφν με τοπικζσ ι περιφερειακζσ βακμίδεσ I/O, ο μεταβλθτόσ αρικμόσ βακμίδων που είναι δυνατόν να ζχουμε και ςτισ δφο περιπτϊςεισ, κακϊσ και θ οργάνωςθ των καναλιϊν επικοινωνίασ θ οποία ωσ ζνα βακμό μπορεί να διαμορφωκεί από τον μθχανικό, κζτουν το πρόβλθμα τθσ κατάλλθλθσ ςχεδίαςθσ και του κατάλλθλου εξοπλιςμοφ του όλου ςυςτιματοσ I/O. Θ ςχεδίαςθ του ςυςτιματοσ I/O προχποκζτει τθ ςυλλογι πλθροφοριϊν όχι μόνο για τουσ υπάρχοντεσ ΡΛΕ που μποροφν να εκπλθρϊςουν τον απαιτοφμενο ζλεγχο αλλά κυρίωσ για τα λειτουργικά χαρακτθριςτικά του υπό ζλεγχο ςυςτιματοσ. Κάκε ςυγκεκριμζνθ εφαρμογι υπαγορεφει εν μζρει τον τρόπο ςχεδίαςθσ του ςυςτιματοσ I/O, αλλά ζνασ ςθμαντικόσ αρικμόσ αποφάςεων λαμβάνονται από τον ςχεδιαςτι μθχανικό. Επειδι οι αποφάςεισ αυτζσ, που αφοροφν το υλικό του ςυςτιματοσ I/O, επθρεάηουν ζμμεςα το λογιςμικό του επεξεργαςτι, θ κατάλλθλθ ι μθ ςχεδίαςθ κακιςτά το ζργο του προγραμματιςτι ευκολότερο ι δυςκολότερο αντίςτοιχα. Οι μονάδεσ I/O των P.L.C. ζχουν μια ποικιλομορφία εφαρμογϊν. Μια από τισ λειτουργίεσ τουσ είναι να μειϊςουν τισ υψθλζσ τάςεισ ςτισ οδθγιτριεσ ςυςκευζσ ςτο χαμθλό επίπεδο τάςεων που μπορεί να δεχκεί ο ΡΛΕ. Μια άλλθ φυςικι λειτουργία είναι να παρζχει μια μζκοδο που να περιλαμβάνει τισ τάςεισ χαμθλοφ επιπζδου από τθν CPU 52

53 και να τισ μετατρζπει ςε υψθλότερεσ τάςθσ ςτισ οποίεσ λειτουργοφν οι διάφοροι εκκινθτζσ, ςωλθνοειδι και ενεργοποιθτζσ που χρθςιμοποιοφνται ςαν ζξοδοι του ΡΛΕ. Οι μονάδεσ I/O επίςθσ απομονϊνουν το P.L.C. από θλεκτρικό κόρυβο, που μπορεί να προκαλζςει προβλιματα αν αυτά τα ςιματα φτάςουν ςτα κυκλϊματα του P.L.C. Οι μονάδεσ I/O πρζπει να δζχονται ειςόδουσ από μια ποικιλία ςυςκευϊν, μζςω τερματικϊν ςυςκευϊν, μπουτόν, επιλογείσ διακόπτεσ, περιςτρεφόμενουσ διακόπτεσ LED, μζτρα ζνταςθσ και κερμοκραςίασ. Ρρζπει πίεςθσ να παρζχουν διαςφνδεςθ με άλλεσ ςυςκευζσ ελζγχου. Ο ζλεγχοσ διαδικαςιϊν ςυχνά είναι αρμοδιότθτα ενόσ ΡΛΕ. ςε ςφγχρονα βιομθχανικά ςυςτιματα. Ο ζλεγχοσ διαδικαςιϊν αναφζρεται ςτον ζλεγχο τζτοιων μεταβλθτϊν όπωσ κερμοκραςία, πίεςθ και ροι ςε ςυνεχι τάςθ. Ο ζλεγχοσ κλειςτοφ βρόγχου χρθςιμοποιείται για να ςυντθρεί κάποια μεταβλθτι τθσ διαδικαςίασ ςε ζνα προκακοριςμζνο ςθμείο. Οι παλιότεροι ΡΛΕ. είχαν τθν δυνατότθτα ελζγχου ON-OFF ςε μια διαδικαςία, αλλά δεν είχαν τθν δυνατότθτα να παρζχουν αναλογικό ζλεγχο ενζργειασ, ολοκλθρωμζνο ζλεγχο ενζργειασ και παράγωγο ζλεγχο δράςθσ. Αυτά τα ςυςτιματα ελζγχου αναφζρονται ςαν P.I.D. Proportional, integral and Derivative (Αναλογικά, ολοκλθρωμζνα και παράγωγα) είδθ ελζγχου και είναι απαραίτθτα για μια ςωςτι διαδικαςία ελζγχου. Το κόςτοσ του υλικοφ I/O μπορεί να ξεπεράςει κατά πολλζσ φορζσ το κόςτοσ του επεξεργαςτι που είναι το δαπανθρότερο τμιμα ενόσ ΡΛΕ. Απαιτείται επομζνωσ προςεκτικι και εμπεριςτατωμζνθ ςχεδίαςθ του υλικοφ I/O, θ οποία πρζπει να βαςίηεται ςτθν λεπτομερι καταγραφι των δεδομζνων αλλά και των απαιτιςεων του υπό ζλεγχο ςυςτιματοσ. Για μεγάλα ςυςτιματα ελζγχου απαιτείται επί πλζον π ςυνεργαςία του ςχεδιαςτι μθχανικοφ με όλο το τεχνικό προςωπικό που ςυμμετζχει κακ οποιονδιποτε τρόπο ςτθν "εγκατάςταςθ", "λειτουργία", "ςυντιρθςθ" και "παραγωγι". Θ ςχεδίαςθ του ςυςτιματοσ I/O αρχίηει με τον κακοριςμό των τοπικϊν ι περιφερειακϊν βακμίδων I/O. Ακολουκεί θ επιλογι του είδουσ των βακμίδων I/O. Αφοφ ςυμπλθρωκοφν όλεσ οι προδιαγραφζσ για τον ΡΛΕ που απαιτεί το ελεγχόμενο ςφςτθμα, επιλζγονται οι ΡΛΕ, από τθν πλθκϊρα μοντζλων που κυκλοφοροφν, εκείνοι που ικανοποιοφν τισ προδιαγραφζσ. Θ τελικι επιλογι γίνεται βάςει του κόςτουσ αγοράσ. Θ ςυςκευι προγραμματιςμοφ, ι τερματικι ςυςκευι χρθςιμοποιείται για να ειςάγουμε το απαραίτθτο πρόγραμμα ςτθ μνιμθ του επεξεργαςτι. Το πρόγραμμα ειςάγεται χρθςιμοποιϊντασ λογικι κλίμακα μεταγωγϊν (relay ladder logic). To πρόγραμμα κακορίηει τθν ακολουκία τθσ λειτουργίασ και τον ζλεγχο τθσ ςυςκευισ ι του μθχανιματοσ. Θ ςυςκευι προγραμματιςμοφ πρζπει να ςυνδζεται ςτον ελεγκτι, μόνο όταν ειςάγουμε ι παρακολουκοφμε το πρόγραμμα. Σχεδιάηοντασ τον ελεγκτι ζτςι ϊςτε να είναι "φιλικόσ ςτον τεχνικό", το PLC μπορεί να προγραμματιςτεί από ανκρϊπουσ χωρίσ εκτεταμζνθ εμπειρία προγραμματιςμοφ Θ/Υ. Ο πραγματικόσ προγραμματιςμόσ, ςυνικωσ επιτυγχάνεται πατϊντασ πλικτρα ς' ζνα πλθκτρολόγιο. Θ ςυςκευι προγραμματιςμοφ μπορεί να είναι μία ςυςκευι χειρόσ με απεικόνιςθ διόδων εκπεμπόμενου φωτόσ (LED), ι μία μονάδα γραφείου με οκόνθ. Ρλζον με τθ διάδοςθ των φορθτϊν θλεκτρονικϊν υπολογιςτϊν, τον ρολό τθσ ςυςκευισ προγραμματιςμοφ ςυνικωσ τον παίηει ζνα Laptop. Ζτςι, ζνα λογικό πρόγραμμα ελζγχου με τθ μορφι εντολϊν προγραμματίηεται από τον χριςτθ και αποκθκεφεται ςτθ μνιμθ. 53

54 ΛΕΛΤΟΥΓΛΑ ΧΑΑΚΤΘΛΣΤΛΚΑ Ανάλογα με τον ΡΛΕ θ CPU ςαρϊνει τισ I/O μζςα ςε 3 με 20ms. Αυτό κρατάει τον P.L.C. ενιμερο για κάκε πρόβλθμα που ελζγχει ο ΡΛΕ. και δείχνει τθ λογικι πράξθ που εκτελεί. Θ κατάςταςθ κάκε ειςόδου και εξόδου αποκθκεφεται ςτθ μνιμθ. Απαραίτθτεσ λειτουργίεσ ελζγχου αρχικοποιοφνται μζςω εκτζλεςθσ εντολϊν προγράμματοσ και τθ ςάρωςθ ειςόδων και εξόδων. Ο λογικόσ κακοριςμόσ τθσ λφςθσ προβλθμάτων γίνεται με λογικά προγράμματα μζςα ςτον προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι. Οι είςοδοι είναι ςιματα των αιςκθτιριων -ςυςκευϊν ςτο βρόγχο ελζγχου. Οι ζξοδοι είναι ςθμεία που ενεργοποιοφν τθ μθχανι ελζγχου ι αρχικοποιοφν τθ βιομθχανικι διαδικαςία που ε- λζγχεται. Ο ΡΛΕ διαφζρει από τα μεγάλα εμπορικά main frame και τουσ μίνι υπολογιςτζσ ςτο ότι ζχει ειδικά ςχεδιαςτεί για βιομθχανικό περιβάλλον και για ζλεγχο τθσ λειτουργίασ μθχανϊν και βιομθχανικϊν διαδικαςιϊν. Ο ΡΛΕ κα αποτφγχανε ςε πολλζσ εφαρμογζσ που χρειάηονται υπολογιςτζσ, κα αποτφγχανε για παράδειγμα, άςχθμα να επεξεργαςτεί αρικμοφσ και να λφςει μακθματικά προβλιματα. Αλλά ζνασ απλόσ ΡΛΕ με 32 I/O και τιμι πϊλθςθσ μερικζσ εκατοντάδεσ ευρϊ μπορεί να ανταποκρικεί ςτον πολφπλοκο ζλεγχο των βιομθχανικϊν μθχανϊν και είναι φτθνότεροσ από τα ςυμβατικά ρελζ που αντικακιςτά. Ακριβότερα PLC για εκατοντάδεσ χιλιάδεσ ευρϊ, μποροφν να ζχουν περιςςότερεσ I/O και μποροφν να ελζγχουν εξαιρετικά πολφπλοκεσ μθχανζσ. ΡΟΓΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Οι γλϊςςεσ προγραμματιςμοφ για ΡΛΕ και υπολογιςτζσ είναι πολφ διαφορετικζσ. Αυτζσ για ΡΛΕ ςχεδιάηονται για να αςχολοφνται με πολλζσ I/O που είναι τμιματα του οργάνου ελζγχου. Αυτζσ που είναι για υπολογιςτζσ γενικισ χριςθσ ςτρζφονται προσ επιςτθμονικοφσ ςκοποφσ ι για επεξεργαςία δεδομζνων επιχειριςεων. Οι ςφγχρονοι ΡΛΕ μποροφν να προγραμματιςτοφν με τζςςερεισ κυρίωσ γλϊςςεσ. Αυτζσ οι γλϊςςεσ μπορεί να είναι εξιςϊςεισ άλγεβρασ Boole, μνθμονικζσ εντολζσ, λογικά διαγράμματα και κλιμακωτά διαγράμματα (Ladder). Θ λογικι των κλιμακωτϊν διαγραμμάτων που είναι τα ίδια με αυτά για κυκλϊματα ρελζ είναι μια δθμοφιλισ επιλογι προγραμματιςμοφ για τα περιςςότερα P.L.C. Γίνεται εφκολα κατανοθτό, και οι περιςςότεροι θλεκτρολόγοι ι τεχνίτεσ εγκαταςτάςεων ςυνθκίηουν να δουλεφουν με ςτοιχειϊδθ κλιμακωτά διαγράμματα ρελζ. Αφοφ οι θλεκτρολόγοι δουλεφουν με πίνακεσ ρελζ, θ μετατροπι ςε προγραμματιςμό P.L.C. με κλιμακωτά λογικά διαγράμματα είναι ςχετικά απλι. Στθν περιγραφόμενθ καταςκευι χρθςιμοποιικθκε θ μζκοδοσ των κλιμακωτϊν διαγραμμάτων για τον προγραμματιςμό του Ρ.Λ.Ε. ΕΚΤΕΛΩΝΤΑΣ ΤΟ ΡΟΓΑΜΜΑ Ο προγραμματιηόμενοσ ελεγκτισ ζχει δυο κφριουσ τρόπουσ λειτουργίασ, ΡΑΥΣΘ (STOP) και ΕΚΤΕΛΕΣΘ (RUN). Στθν παφςθ, ο ελεγκτισ τροφοδοτείται, αλλά δεν εκτελεί λειτουργίεσ ελζγχου. Στθν εκτζλεςθ, εκτελεί όλεσ τισ οδθγίεσ που περιζχονται ςτθ μνιμθ. Ο τρόποσ λειτουργίασ μπορεί να αλλάξει με χριςθ 54

55 διακοπτϊν STOP/RUN, οι οποίοι είναι ςυνδεδεμζνοι εξωτερικά (Mitsubishi) ενςωματωμζνο πλικτρο ι διακόπτθ με κλειδί STOP/RUN (Siemens) εντολζσ STOP/RUN ςτο τερματικό προγραμματιςμοφ (Sprecher+Schuh και Telemecanique). Το πρόγραμμα αποκθκεφεται ςτθ μνιμθ με τθ μορφι προτάςεων (εντολιδιεφκυνςθ), μερικζσ από τισ οποίεσ είδαμε ςτο τελευταίο παράδειγμα. Κάκε πρόταςθ ζχει τον δικό τθσ χϊρο ςτθ μνιμθ ο οποίοσ ονομάηεται βιμα. Κάκε βιμα είναι αρικμθμζνο, ζτςι ϊςτε οι εντολζσ μποροφν να εκτελεςτοφν με μια ςυγκεκριμζνθ ςειρά και να ανακλθκοφν όταν είναι αναγκαίο. Θ εικόνα παρακάτω δείχνει μια τυπικι διαμόρφωςθ μνιμθσ. Σχιμα 2.30 Νοερι απεικόνιςθ εκτζλεςθσ του προγράμματοσ (εντολζσ Mitsubishi) *Β-17] Για να καταλάβουμε ευκολότερα τι ςυμβαίνει ςε κατάςταςθ RUN, ασ φανταςτοφμε ότι οι οδθγίεσ είναι τοποκετθμζνεσ ςε ζνα τφμπανο που περιςτρζφεται με μεγάλθ ταχφτθτα. Ο επεξεργαςτισ εξετάηει με ταχφτθτα κάκε οδθγία ςτθ ςειρά και φτιάχνει, με λογικό τρόπο, ζνα κατάλογο των εξόδων που πρζπει να ενεργοποιθκοφν. (Θ "αδυναμία" του επεξεργαςτι είναι ότι μπορεί να αςχολθκεί με μια οδθγία τθ φορά, ενϊ θ "δφναμθ" του είναι ότι το κάνει με εξαιρετικά μεγάλθ ταχφτθτα). Πλθ αυτι θ διαδικαςία του να εξετάηονται οι είςοδοι, οι ζξοδοι και το πρόγραμμα, και τελικά να ενθμερϊνονται με τα αποτελζςματα οι ζξοδοι, είναι γνωςτι με το όνομα κφκλοσ. Πταν ο ελεγκτισ βρίςκεται ςε κατάςταςθ RUN, πρζπει να επαναλαμβάνει αυτό τον κφκλο ςυνζχεια και πολφ γριγορα, για να μπορεί να ελζγχει τθν εγκατάςταςθ. Το πρόβλθμα με ζνα αργό κφκλο είναι ότι ζνα ςφντομο ςιμα το οποίο κα εμφανιςτεί ςε ακατάλλθλθ ςτιγμι κα μποροφςε να μθ γίνει αντιλθπτό από τον επεξεργαςτι, πράγμα που κα οδθγοφςε ςε εςφαλμζνθ λειτουργία. Για 55

56 τουσ πιο πολλοφσ ςφγχρονουσ ελεγκτζσ, ο τυπικόσ χρόνοσ ενόσ κφκλου κα μποροφςε να είναι μικρότεροσ από ζνα εκατοςτό του δευτερολζπτου ΜΕΓΕΚΟΣ ΤΩΝ PLC - ΡΛΕΟΝΕΚΤΘΜΑΤΑ Υπάρχει μεγάλθ ποικιλία ςτο μζγεκοσ των PLCs. Τυπικά οι ΡΛΕ κατατάςςονται ςε τρεισ μεγάλεσ κατθγορίεσ ανάλογα με το μζγεκοσ τουσ : μικρά, μεςαία και μεγάλα, το κακζνα με ςυγκεκριμζνα χαρακτθριςτικά λειτουργίασ. Θ μικρι κατθγορία καλφπτει μονάδεσ μζχρι 128 I/Os και μνιμθ μζχρι 2 ΚBytes. Αυτά τα PLCs είναι ικανά να παρζχουν απλό ζωσ ςφνκετο επίπεδο ελζγχου ςυςκευϊν. Ειδικζσ μονάδεσ I/O κάνουν αυτά τα PLCs κατάλλθλα για ρφκμιςθ κερμοκραςίασ, πίεςθσ, ροισ, βάρουσ, κζςθσ, ι οποιοδιποτε τφπο αναλογικισ λειτουργίασ, που ςυνικωσ ςυναντάται ςε εφαρμογζσ ελζγχου παραγωγισ ι επεξεργαςίασ. Στθν μεγάλθ κατθγορία των PLCs, φυςικά, ζχουμε τισ πιο πολυςφνκετεσ μονάδεσ τθσ οικογζνειασ των PLCs. Αυτζσ ζχουν μζχρι 8192 I/O s και μνιμεσ μζχρι 750 Κ Bytes, PLCs αυτοφ του μεγζκουσ ζχουν πρακτικά απεριόριςτεσ εφαρμογζσ. Τα μεγάλα PLCs μποροφν να ελζγξουν μεμονωμζνεσ διαδικαςίεσ παραγωγισ, ι ολόκλθρθ εργοςταςιακι μονάδα. Ο παράγων κλειδί ςτθν επιλογι ενόσ PLC είναι να κακορίςουμε ακριβϊσ τθν απαιτοφμενθ λειτουργία τθσ μονάδασ. Γενικά δεν ςυνιςτάται να χρθςιμοποιθκεί ζνα ςφςτθμα PLC μεγαλφτερο από ότι οι ανάγκεσ το απαιτοφν. Πμωσ οι μελλοντικζσ απαιτιςεισ πρζπει να προβλεφκοφν, ϊςτε το ςφςτθμα να ζχει το κατάλλθλο μζγεκοσ για να ανταποκρικεί ςτισ πικανζσ μελλοντικζσ απαιτιςεισ τθσ εφαρμογισ. Από τθν δθμιουργία τουσ τα PLCs ζχουν ικανοποιθτικά εφαρμοςτεί ουςιαςτικά ςε κάκε τομζα τθσ βιομθχανίασ. Ο κατάλογοσ περιλαμβάνει χαλυβουργία, μονάδεσ χαρτιοφ και πολτοφ, αυτοκινθτοβιομθχανία, χθμικι βιομθχανία και μονάδεσ παραγωγισ ιςχφοσ. Τα PLCs εκτελοφν μία μεγάλθ ποικιλία ελζγχων, από επαναλαμβανόμενο ζλεγχο ON / OFF απλϊν ςυςκευϊν, ζωσ πολυςφνκετουσ ελζγχουσ παραγωγισ και επεξεργαςίασ. ΡΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Στθ βαςικι του και απλι μορφι, ο ΡΛΕ μπορεί να επιτελζςει το ζργο ενόσ θλεκτρικοφ πινάκα με ρελζ. Ωςτόςο ζχει δυνατότθτεσ που οι θλεκτρομθχανικοί θλεκτρονόμοι δεν ζχουν, όπωσ θ απαρίκμθςθ και το μζτρθμα χρόνου που προςφζρουν επιπρόςκετεσ δυνατότθτεσ. Τα P.L.C. είναι ςαν μικρό-υπολογιςτζσ και προγραμματίηονται πολφ εφκολα και γριγορα. Επομζνωσ μποροφν να ελζγξουν πλικοσ θλεκτρικϊν μθχανϊν και ςυςτθμάτων με το τρόπο που εμείσ επικυμοφμε. Επίςθσ, το γεγονόσ ότι το λογιςμικό τουσ μπορεί να μετατρζπεται και να αλλάηει όταν οι ςυνκικεσ το απαιτοφν, κακιςτά τουσ προγραμματιηόμενουσ λογικοφσ ελεγκτζσ πολφ πιο ευζλικτεσ ςυςκευζσ από τουσ θλεκτρονόμουσ. Χρθςιμοποιϊντασ ζνα PLC ςχεδόν απαλείφουμε τθν χρονοβόρο διαδικαςία τθσ καλωδίωςθσ κακϊσ και τθν αντικατάςταςθ φκαρμζνων καλωδίων του θλεκτρικοφ πινάκα. Τα P.L.C. γενικά καταλαμβάνουν πολφ λιγότερο χϊρο από τουσ θλεκτρονόμουσ κακϊσ μποροφν να αντικαταςτιςουν τθ λειτουργιά δεκάδων ζωσ και εκατοντάδων ρελζ. Το γεγονόσ αυτό τα κακιςτά όχι μόνο πιο πρακτικά αλλά και πιο οικονομικά. Ωςτόςο για μικρζσ εφαρμογζσ αυτομάτου ζλεγχου, ςε μζγεκοσ και 56

57 απαιτιςεισ, όπου απαιτοφνται λίγοι θλεκτρονόμοι για τθν υλοποίθςι τουσ είναι προτιμότερο για οικονομικοφσ λογοφσ να χρθςιμοποιοφμε τα ρελζ. Εκτόσ από τα οικονομικά οφζλθ και το κζρδοσ που προκφπτουν από τθ χριςθ των ΡΛΕ, οι τελευταίοι αποτελοφν πιο αξιόπιςτεσ λφςεισ από τουσ θλεκτρονόμουσ κακϊσ τα ρελζ ζχουν περιοριςμζνο χρόνο ηωισ (10 5 ζωσ 10 6 κφκλουσ λειτουργίασ). Επιπροςκζτωσ τα περιςςότερα PLC διακζτουν λογιςμικό ζλεγχου που επιτρζπει ςτον χειριςτι να εντοπίςει το λάκοσ εφκολα και γριγορα ςε περίπτωςθ δυςλειτουργίασ του ςυςτιματοσ. Ζτςι αποφεφγουμε τθν χρονοβόρα διαδικαςία ελζγχου με διάφορα όργανα όπωσ το πολφμετρο, που τισ περιςςότερεσ φορζσ είναι αναποτελεςματικι. Τζλοσ τα πλεονεκτιματα που προκφπτουν από τουσ προγραμματιηόμενουσ λογικοφσ ελεγκτζσ μποροφν να ςυνοψιςτοφν ςτισ εξισ κατθγορίεσ : Αλλαγι των κανόνων: Αν οι κανόνεσ πρζπει να αλλάξουν, ςε ζνα παραδοςιακό ςφςτθμα πρζπει να ξαναγίνει θ καλωδίωςθ. Αυτό μπορεί να είναι δυςχερζσ, ακριβό και χρονοβόρο. Αντίκετα, ζνασ προγραμματιηόμενοσ ελεγκτισ μπορεί να επαναπρογραμματιςτεί για να εξυπθρετιςει μια αλλαγι κανόνων, χωρίσ να απαιτείται να ξαναγίνει θ καλωδίωςθ. Ακόμα, δεν υπάρχει ανάγκθ να αλλάξουν τα ςχθματικά διαγράμματα, αφοφ τα ςυςτιματα ανάπτυξθσ προγραμμάτων ζχουν αυτόματθ παραγωγι διαγραμμάτων! Επιπρόςκετεσ λειτουργίεσ: Αν απαιτοφνται κάποιεσ επιπρόςκετεσ λειτουργίεσ, ζνα παραδοςιακό ςφςτθμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ πρζπει να εφοδιαςτεί με επιπλζον ςυςκευζσ, υπό τθν προχπόκεςθ ότι υπάρχει ο χϊροσ για να τοποκετθκοφν. Αντικζτωσ, ο προγραμματιηόμενοσ ελεγκτισ ζχει μια τεράςτια ποικιλία ενςωματωμζνων λειτουργικϊν ςτοιχείων, όπωσ ρελζ, χρονιςτζσ, μετρθτζσ και ακολουκιακζσ διατάξεισ, που είναι εφκολα προςπελάςιμα οποιαδιποτε ςτιγμι, και δεν απαιτοφν επιπλζον χϊρο ςτο πίνακα ελζγχου. Αξιοπιςτία: Τα κινοφμενα μζρθ όπωσ αυτά ενόσ θλεκτρονόμου (κινοφμενοσ θλεκτρομαγνιτθσ) είναι πικανό να παρουςιάςουν μθχανικζσ βλάβεσ, και τζτοιεσ βλάβεσ είναι υπεφκυνεσ για ζνα ςθμαντικό ποςοςτό ςφαλμάτων ςτα εξαρτιματα των παραδοςιακϊν ςυςτθμάτων ελζγχου. Οι προγραμματιςμζνοι ελεγκτζσ ζχουν από ελάχιςτα μζχρι κακόλου κινοφμενα μζρθ. Επίςθσ, υπόκεινται ςε μεκόδουσ καταςκευισ που περιλαμβάνουν εκτενείσ, αυτόματεσ διαδικαςίεσ ελζγχου, ϊςτε τα ελαττωματικά εξαρτιματα αναγνωρίηονται και αποβάλλονται. Σαν αποτζλεςμα, θ αξιοπιςτία των προγραμματιηόμενων ελεγκτϊν είναι εξαιρετικι. Επικοινωνία: Τα παραδοςιακά ςυςτιματα ελζγχου ζχουν από μικρι μζχρι κακόλου δυνατότθτα διαςφνδεςθσ με άλλα ςυςτιματα για λόγουσ ελζγχου, εποπτείασ ι αναφοράσ. Οι προγραμματιηόμενοι ελεγκτζσ είναι από τθ φφςθ τουσ κατάλλθλοι, και όλο και καλφτερα προετοιμαςμζνοι, να παίξουν ζνα τζτοιο ρόλο. Θ διακεςιμότθτα μονάδων επικοινωνίασ επιτρζπει τθ ςφνδεςθ των ελεγκτϊν ςε βιομθχανικά δίκτυα, γεγονόσ που διευκολφνει αφάνταςτα τθν ανταλλαγι πλθροφοριϊν ςε μεγάλθ κλίμακα. 57

58 58

59 3 3. ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΡΟΣ ΕΛΕΓΧΟ - ΕΞΟΡΛΙΣΜΟΣ Στο κεφάλαιο που ακολουκεί παρουςιάηονται οι διατάξεισ και τα μθχανικά μζρθ τθσ καταςκευισ που περιγράφεται. Ππωσ ζχει αναφερκεί επανειλθμμζνα ςτόχοσ τθσ παροφςασ εργαςίασ είναι θ εξζλιξθ τθσ ιδθ υπάρχουςασ άςκθςθσ αυτοματιςμϊν. Ζτςι, θ επιλογι του εξοπλιςμοφ ζγινε με γνϊμονα τον εκςυγχρονιςμό των μθχανιςμϊν και των ςτοιχείων ελζγχου που ςυνκζτουν τθν υπάρχουςα διάταξθ. Ραρακάτω γίνεται μια ανάλυςθ των διατάξεων του ατζρμονα και των δοχείων κακϊσ και παρουςίαςθ του επικυμθτοφ τρόπου λειτουργίασ των. Αυτό το τελευταίο κα μασ κακοδθγιςει και ςτο επόμενο κεφάλαιο για τθν ςχεδίαςθ του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ. 59

60 3.1 ΔΙΑΤΑΞΗ ΑΤΕΜΟΝΑ Αναλυτικά, θ διάταξθ του ατζρμονα αποφαςίςτθκε να αντικαταςτακεί από κάτι πιο εφχρθςτο και φιλικό προσ τον φοιτθτι. Για αυτό τον λόγο μετά από ζρευνα και μελζτθ ςχεδιάςτθκε και καταςκευάςτθκε θ παρακάτω διάταξθ: Σχιμα 3.1 Σχθματικι αναπαράςταςθ διάταξθσ ατζρμονα Θ διάταξθ του ατζρμονα αποτελείται από τθ μθχανι του ατζρμονα, τον ατζρμονα, τον οδθγό και δυο κολϊνεσ. Ο οδθγόσ ζχει τθν εξισ μορφι: 60

61 Σχιμα 3.2 Ρρόςοψθ (αριςτερά), κάτοψθ (δεξιά επάνω) και πλάγια όψθ (δεξιά κάτω) οδθγοφ ατζρμονα Οι δυο κολϊνεσ είναι μεταλλικζσ και ζχουν τθν παρακάτω μορφι:. Σχιμα 3.3 Τομι (αριςτερά) και πρόςοψθ (δεξιά) κολϊνασ ςτιριξθσ διακοπτϊν και οδθγοφ ατζρμονα Οι πτυχϊςεισ που διακρίνονται χρθςιμεφουν ςτθ ςτιριξθ των τερματικϊν διακοπτϊν ςτθ μια κολϊνα και ςτθν άλλθ για τθ ςτιριξθ του οδθγοφ ϊςτε ο τελευταίοσ να μθν ςτρζφεται μαηί με τον ατζρμονα. Κατόπιν μελζτθσ επιλζχτθκαν τερματικοί διακόπτεσ (εικόνα 3.4) οι οποίοι κα ενεργοποιοφνται μόνο κατά τθν ανοδικι πορεία του οδθγοφ. Σχιμα 3.4 Ρρόςοψθ (δεξιά) και πλάγια όψθ (αριςτερά) τερματικοφ διακόπτθ Για τθ διάταξθ του ατζρμονα καταςκευάςτθκαν ειδικζσ μεταλλικζσ λάμεσ οι οποίεσ τοποκετικθκαν μζςα ςτθν πτφχωςθ τθσ κολϊνασ ςτιριξθσ των διακοπτϊν και πάνω ςε αυτζσ βιδϊκθκαν οι τερματικοί διακόπτεσ. Ζτςι μασ δίνεται θ δυνατότθτα να επιλζγουμε εφκολα και γριγορα τθ κζςθ που κα ανιχνεφει ο κάκε τερματικόσ διακόπτθσ. 61

62 Ο δρομζασ του μικροφ κινθτιρα είναι ςυνδεδεμζνοσ και ςτρζφεται μαηί με τθ ντίηα. Ζτςι αν τροφοδοτθκεί με τθν ονομαςτικι τάςθ λειτουργίασ του (12ν) ςτρζφει τθ ντίηα και ο οδθγόσ κινείται. Είναι κατανοθτό πωσ αν αναςτρζψουμε τθν πολικότθτα τροφοδοςίασ του κινθτιρα τότε θ κίνθςθ του δρομζα κα αντιςτραφεί και ο οδθγόσ κα κινθκεί προσ αντίκετθ κατεφκυνςθ. Για να μποροφμε να ελζγχουμε τθ κατεφκυνςθ του οδθγοφ κα χρθςιμοποιιςουμε τθν παρακάτω ςυνδεςμολογία. Σχιμα 3.5 Κφκλωμα τροφοδοςίασ κινθτιρα ατζρμονα Πταν οι επαφζσ 1, 3 κλείςουν ο οδθγόσ κα κινθκεί προσ μια κατεφκυνςθ και όταν κλείςουν οι επαφζσ 2, 4 ο οδθγόσ κα κινθκεί αντίκετα από τθν κατεφκυνςθ αυτι. Θ παραπάνω λειτουργία υλοποιείται εφκολα με τθ χριςθ δυο θλεκτρονόμων που κακζνασ τουσ κα κινεί και τον ατζρμονα προσ διαφορετικι κατεφκυνςθ. Αυτό επιτυγχάνεται μζςω των κανονικά ανοιχτϊν επαφϊν των θλεκτρονόμων αυτϊν. Στθ μια πλευρά τθσ κολόνασ ςτιριξθσ των τερματικϊν διακοπτϊν ζχει τοποκετθκεί ζνα κανάλι ϊςτε να περνοφν οι καλωδιϊςεισ των που καταλιγουν ςτον πίνακα ελζγχου. Οι καλωδιϊςεισ των διακοπτϊν φαίνονται ςτθν παρακάτω εικόνα

63 Σχιμα 3.6 Συνδεςμολογία τερματικϊν διακοπτϊν ατζρμονα Εκτόσ από τισ παραπάνω καλωδιϊςεισ από το κανάλι διζρχονται και δυο καλϊδια για τθ τροφοδοςία του κινθτιρα του ατζρμονα. Τα καλϊδια αυτά είναι ςυνδεδεμζνα με τθ ςυνδεςμολογία του ςχιματοσ 3.5. Επομζνωσ για τθν επικοινωνία τθσ διάταξθσ του ατζρμονα με τον πίνακα χρθςιμοποιοφνται 9 καλϊδια 63

64 3.2 ΔΙΑΤΑΞΗ ΔΟΧΕΙΩΝ - ΑΝΤΛΙΑΣ Σχιμα 3.7 Διάταξθ δοχείων-αντλίασ Θ διάταξθ αυτι αποτελείται από δυο δοχεία, μια αντλία,μια θλεκτροβάνα και ςωλινεσ νεροφ. Τα δοχεία ζχουν διαςτάςεισ 40x40x40 και είναι καταςκευαςμζνα ειδικά για τθν παροφςα εργαςία από φφλλα υαλονιματοσ. Θ αντλία είναι μικρισ ιςχφοσ, 100W με τάςθ λειτουργίασ 220V. H θλεκτροβάνα ζχει και αυτι ονομαςτικι τάςθ λειτουργίασ 220V και ελζγχεται μζςω μιασ επαφισ. Θ βάνα αυτι ςε κατάςταςθ θρεμίασ παραμζνει κλειςτι και δεν επιτρζπει τθν ροθ του νεροφ. Πταν όμωσ θ επαφι,που όπωσ αναφζραμε ελζγχει τθν θλεκτροβάνα, κλείςει τότε θ τελευταία τίκεται ςε λειτουργία και ανοίγει ζτςι ϊςτε να επιτρζπει τθ ροθ του νεροφ. Πταν θ επαφι ανοίξει πάλι, θ βάνα επιςτρζφει ςτθν αρχικι τθσ κατάςταςθ και διακόπτει τθ ροθ. Τα δοχεία, θ θλεκτροβάνα και θ αντλία είναι τοποκετθμζνα ςε ειδικι ςιδερζνια καταςκευι ζτςι ϊςτε να μπορεί να μεταφζρεται αυτόνομα όλο το ςφςτθμα. Ππωσ και ςτθ διάταξθ του ατζρμονα ζτςι και εδϊ ςτο πλάι τθσ ςιδερζνιασ καταςκευισ είναι τοποκετθμζνο ζνα κανάλι για να περνοφν οι καλωδιϊςεισ που οδθγοφν ςτον πίνακα. Αν και αναφζρεται ςε επόμενθ παράγραφο για τθν ομαλι και αςφαλι λειτουργία αυτισ τθσ διάταξθσ, χρθςιμοποιοφμε και ζναν ελεγκτι ςτάκμθσ του οποίου οι ακροδζκτεσ είναι κατάλλθλα τοποκετθμζνοι ςτο επάνω δοχείο. Ζτςι μασ δίνεται θ δυνατότθτα να επιτφχουμε τθν ςωςτι αντίδραςθ του ςυςτιματοσ ςε περίπτωςθ που θ ςτάκμθ του νεροφ ξεπεράςει τα προβλεπόμενα όρια. 64

65 Σχιμα 3.8 Συνδεςμολογία διάταξθσ αντλίασ-δοχείων Άρα για τθν επικοινωνία τθσ διάταξθσ αντλία- δοχεία με τον πίνακα απαιτοφνται 9 καλϊδια. 3.3 ΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΣΕΝΑΙΟ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Θ διάταξθ που είναι προσ καταςκευι πρζπει να διζπεται από μερικοφσ κανόνεσ λειτουργίασ και να ικανοποιεί κάποιεσ αρχζσ. Συγκεκριμζνα : Θ μθχανι του ατζρμονα πρζπει να ςταματά τθ λειτουργία τθσ όταν βρίςκεται ο δρομζασ ςτα δυο άκρα. Ειδικότερα, όταν ο δρομζασ κινείται προσ τα πάνω πρζπει να ςταματιςει θ ανοδικι του πορεία όταν φτάνει ςτο άνω άκρο ϊςτε να προςτατευτεί θ διάταξθ του ατζρμονα και να μθν προκλθκεί καμία μθχανικι βλάβθ. Αντιςτοίχωσ όταν ο δρομζασ κινείται προσ τα κάτω και πλθςιάηει το κάτω άκρο για τον ίδιο λόγο πρζπει να ανακόπτεται θ κακοδικι του πορεία. Επίςθσ αν ο οδθγόσ είναι ςταματθμζνοσ ςε ζνα από τα δυο άκρα κα λειτουργεί υπό περιοριςμοφσ. Συγκεκριμζνα πρζπει να αποτρζπεται θ 65

66 κακοδικι του πορεία αν βρίςκεται ςτο κάτω άκρο και θ ανοδικι του πορεία αν βρίςκεται ςτο άνω άκρο. Θ λειτουργία τθσ διάταξθσ των δοχείων πρζπει να γίνεται υπό κάποιουσ περιοριςμοφσ και προχποκζςεισ. Αναλυτικά, θ θλεκτροβάνα πρζπει να ανοίγει όταν θ ςτάκμθ του πάνω δοχείου φτάςει ζνα επίπεδο. Ζτςι όχι μόνο αποτρζπεται θ υπερχείλιςθ του πάνω δοχείου αλλά και θ πικανότθτα να δουλζψει θ αντλία εν κενϊ ςε περίπτωςθ που εξαντλθκεί το νερό του κάτω δοχείου. Εκτόσ από τουσ άνω περιοριςμοφσ το ςενάριο λειτουργίασ τθσ διάταξθσ αυτοματιςμοφ κζλουμε να είναι το εξισ: Θ διαδικαςία κζλουμε προφανϊσ να ξεκινάει με εντολι του χειριςτι. Αφοφ δοκεί θ εντολι εκκίνθςθσ τθσ διαδικαςίασ επικυμοφμε να λειτουργεί θ μθχανι του ατζρμονα ζτςι ϊςτε ο οδθγόσ να κινείται προσ τα πάνω. Πταν λοιπόν ο οδθγόσ βρεκεί ςτθ κζςθ 1 κζλουμε να ξεκινάει θ αντλία που είναι τοποκετθμζνθ ςτθ διάταξθ των δοχείων, ϊςτε να αντλεί το νερό από το κάτω δοχείο ςτο πάνω. Πταν ο οδθγόσ προςεγγίςει τθ κζςθ 2 πρζπει να εκκινεί ζνασ τριφαςικόσ κινθτιρασ με τθ μζκοδο εκκίνθςθσ αςτζρα τριγϊνου. Στθ κζςθ 3 κα πρζπει να ςταματά θ αντλία. Πταν ο οδθγόσ φτάςει ςτθ κζςθ 4 κζλουμε να ςταματά θ λειτουργία τθσ τριφαςικισ μθχανισ. Στθ κζςθ 5 και ςφμφωνα με τουσ απαραίτθτουσ περιοριςμοφσ που παρουςιάςτθκαν πιο πάνω πρζπει να ςταματιςει τθν ανοδικι του πορεία ο οδθγόσ και να ξεκινιςει θ κάκοδοσ του μζχρι τθ κζςθ 0 όπου και κα ςταματιςει. Επίςθσ ςτθ κζςθ 5 κζλουμε να επιςτρζφει το νερό,το οποίο είχε μεταφζρει θ αντλία, ςτο κάτω δοχείο. Τζλοσ επιςτρζφοντασ ο οδθγόσ ςτο ςθμείο 0 όλθ θ διάταξθ πρζπει να είναι ςε κζςθ να επαναλάβει τθ διαδικαςία από τθν αρχι. Επομζνωσ όλα τα ςτοιχεία πρζπει να επανζρκουν ςτθν κατάςταςθ που βριςκoνταν πριν δϊςουμε τθν εντολι εκκίνθςθσ. Εκτόσ των όςον αναφζρκθκαν πιο πάνω κζλουμε να μποροφμε να ελζγχουμε τθν όλθ διαδικαςία βιμα-βιμα, αλλά και τισ επιμζρουσ διεργαςίεσ ξεχωριςτά. Για αυτό τον λόγο πρζπει να προςκζςουμε και μια κατάςταςθ χειροκίνθτθσ λειτουργίασ όπου ο χειριςτισ κα ζχει τθ δυνατότατα κατ εντολι να εκκινεί και να ςταματά τθ μθχανι του ατζρμονα και τθ τριφαςικι μθχανι, κακϊσ επίςθσ και να ανοίγει και να κλείνει τθν βάνα. 66

67 4 4. ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΕΡΙΛΟΓΗ ΕΞΟΡΛΙΣΜΟΥ Στο παρόν κεφάλαιο αναλφεται διεξοδικά θ διαδικαςία που οδιγθςε ςτο επικυμθτό κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Ραρουςιάηεται το ςχζδιο ςτα διάφορα ςτάδια του μζχρι τθν εξαγωγι του τελικοφ ςχεδίου ςτο οποίο ςτθρίχτθκε θ καταςκευι. Βεβαίωσ πριν από τθ περιγραφι αυτι δίνεται το κεωρθτικό υπόβακρο που οδιγθςε μζχρι το τελικό ςχζδιο. 67

68 4.1 ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Ρριν από τθ περιγραφι τθσ διαδικαςίασ που οδιγθςε ςτθν εξαγωγι του θλεκτρολογικοφ ςχεδίου αυτοματιςμοφ κεωρείται αναγκαία θ παράκεςθ του κεωρθτικοφ υποβάκρου βάςθ με το οποίο ςχεδιάςτθκε το κφκλωμα. Ππωσ ζχει αναφερκεί και κατά τθ περιγραφι λειτουργίασ του θλεκτρονόμου, θ άλγεβρα Boole μπορεί εφκολα να εφαρμοςτεί κατά τθ λογικι ςχεδίαςθ κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ. Πλα τα ςτοιχεία ενόσ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ, ζχουν δυο καταςτάςεισ, τθν ενεργι και τθν αδρανι. Οι επαφζσ, τα ρελζ και τα υπόλοιπα ςτοιχεία ελζγχου μποροφν να είναι on ι off. Γίνεται εφκολα κατανοθτό πωσ αυτζσ οι καταςτάςεισ μποροφν να αντιςτοιχθκοφν με το λογικό 0 και 1. Ζτςι μποροφμε να ποφμε πωσ τα κυκλϊματα αυτοματιςμοφ όπωσ και οι θλεκτρονικοί υπολογιςτζσ είναι δθμιουργιματα τθσ ψθφιακισ λογικισ αφοφ βαςίηουν τθ λειτουργία τουσ ςτθν αρχι λογιςμοφ των δυο καταςτάςεων. Θ ςυμβατότθτα αυτι των κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ με τθ ψθφιακι λογικι μασ δίνει τθ δυνατότθτα να ςχεδιάςουμε κυκλϊματα εφκολα και γριγορα. Υπάρχουν διάφορεσ ειδικζσ μζκοδοι ςχεδίαςθσ κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ όπωσ π.χ. θ μζκοδοσ που βαςίηεται ςτα διαγράμματα διαδοχικϊν βθμάτων, θ κλιμακωτι μζκοδοσ, θ μζκοδοσ Huffman και πολλζσ που αποτελοφν παραλλαγι των προθγουμζνων. Για τθν εξαγωγι του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ ςτθ παροφςα εργαςία χρθςιμοποιικθκε θ μζκοδοσ διαγραμμάτων καταςτάςεων. Θ διαδικαςία ςχεδίαςθσ κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ με τθ μζκοδο διαγραμμάτων καταςτάςεων περιλαμβάνει τα εξισ βιματα. 1. Σαφισ διατφπωςθ του επικυμθτοφ τρόπου λειτουργίασ τθσ διάταξθσ και καταγραφι των καταςτάςεων 2. Καταςκευι διαγράμματοσ καταςτάςεων 3. Εξαγωγι λογικϊν εξιςϊςεων 4. Σχεδίαςθ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ βάςει των λογικϊν εκφράςεων 4.2 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ Θ αρχι του δυαδικοφ λογιςμοφ είναι εξαιρετικά απλι. Θ λογικι κατάςταςθ ςε μία δεδομζνθ χρονικι ςτιγμι, μπορεί να είναι μία και μόνο μία από δφο δυνατζσ καταςτάςεισ. Οι δφο καταςτάςεισ μπορεί να προςδιορίηονται ωσ: NAI/OXI ι ΑΛΗΘΕIΑ/ΨΕΜΑ ι ΑΝΟIΚΣΟ/ ΚΛΕIΣΟ ι 1/0 και πρζπει να διακρίνονται μεταξφ τουσ χωρίσ καμία αμφιβολία. Θ χρθςιμοποίθςθ των ςυμβόλων 0 και 1 εξυπθρετεί ςτθ δυαδικι παρουςίαςθ (binary presentatiοn) και ςτον υπολογιςμό των ψθφιακϊν μεγεκϊν που ςτθ περίπτωςθ των κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ είναι οι επαφζσ και τα ρελζ. Ο Άγγλοσ μακθματικόσ Geοrge Bοοle ανζπτυξε το 1847 ζνα νζο είδοσ άλγεβρασ, ςαν ζνα είδοσ κωδικοποίθςθσ τθσ λογικισ, που είχε κακοριςκεί από τον Αριςτοτζλθ. Σφμφωνα με το Αριςτοτζλειο λογικό ςφςτθμα κάκε πρόταςθ μπορεί να κεωρθκεί ςωςτι ι λάκοσ. Ενδιάμεςεσ καταςτάςεισ δεν υφίςτανται, αλλά και εάν ακόμθ φαίνεται ότι υπάρχουν, ςτθν ουςία κα είναι κακοριςτικζσ καταςτάςεισ-προτάςεισ, οι οποίεσ κα είναι πάλι ςωςτζσ ι λάκοσ. Οι κφριεσ λογικζσ πράξεισ τθσ άλγεβρασ Bοοle είναι οι ακόλουκεσ: 1. KAI (AND) με ςφμβολο 68

69 2. 'H (OR) με ςφμβολο + 3. Αντιςτροφι (inversiοn ι ΝΟΤ) με ςφμβολο Τα ςτοιχεία (ι οι μεταβλθτζσ) τθσ άλγεβρασ Bοοle ζχουν δυαδικό χαρακτιρα και οι τιμζσ τουσ μποροφν να παραςτακοφν με τα ςφμβολα 0 και 1. Οι πράξεισ 'H και ΚΑI είναι εφοδιαςμζνεσ με τισ ακόλουκεσ ιδιότθτεσ (τα A, B και C παριςτάνουν ςτοιχεία τθσ άλγεβρασ Bοοle): Απορρόφθςθ Α + Α = Α A A = A Αντιμετάκεςθ Α + Β = Β + Α Α Β = Β Α Προςεταιριςμόσ (Α + Β) + C = A + (B + C) = A + B + C (A B) C = A (B C) = A B C Επιμεριςμόσ Α (Β + C) = A B + A C A + (B C) = (A + B) (A + C) Θεώρθμα De Morgan = = + Το ςφςτθμα των δυαδικϊν αρικμϊν χρθςιμοποιείται για τθ μακθματικι περιγραφι φυςικϊν ςυςτθμάτων που μποροφν να προςαρμοςτοφν ςτθ λογικι των δυο καταςτάςεων. Στο κομμάτι προσ μελζτθ, δθλαδι ςτθ ςχεδίαςθ κυκλωμάτων αυτοματιςμοφ κεωροφμε τθν εξισ αντιςτοίχθςθ δυαδικϊν μεταβλθτϊν και διακόπτων ςτοιχείων : Σχιμα 4.1 Αντιςτοίχιςθ δυαδικϊν μεταβλθτϊν με διακοπτικά ςτοιχεία Θ δυαδικι μεταβλθτι μπορεί να ζχει δυο καταςτάςεισ 0 και 1. Οι τιμζσ αυτζσ δεν είναι απαραίτθτα αρικμθτικζσ. Ππωσ βλζπουμε και ςτο παραπάνω ςχιμα μπορεί να είναι 69

70 θ κατάςταςθ μιασ διακοπτικισ επαφισ. Στα θλεκτρικά κυκλϊματα τα θλεκτρικά ςτοιχειά μποροφν να ςυνδεκοφν με δυο τρόπουσ, ςε ςειρά ι παράλλθλα. Ζτςι για τισ διακοπτικζσ επαφζσ κα ιςχφουν δυο λογικζσ εκφράςεισ. Συγκεκριμζνα όταν είναι παράλλθλα ςυνδεδεμζνεσ ζχουμε τθ λογικι πράξθ του Ι (OR) και όταν είναι ςε ςειρά ιςχφει θ λογικι πράξθ ΚΑΛ (AND). Τζλοσ υπάρχει και θ λογικι πράξθ τθσ αντιςτροφισ (NOT) που χρθςιμοποιείται για να εκφράςουμε το ςυμπλιρωμα ι τθν αντίςτροφθ κατάςταςθ. Σφμφωνα με τθ μζκοδο διαγραμμάτων καταςτάςεων, που ζχει χρθςιμοποιθκεί, για όλεσ τισ δυαδικζσ μεταβλθτζσ ιςχφει θ λογικι ζκφραςθ : Χ= (ΕΝΑΤΗ+ΠΑΡΟΤΑ ΚΑΣΑΣΑΗ ΜΕΣΑΒΛΗΣΗ Χ) Επομζνωσ για να εκφράςουμε κάκε μια ζξοδο του ςυςτιματοσ αρκεί να βροφμε το ςιμα ζναυςθσ και ςβζςθσ για τθ κάκε μεταβλθτι, δθλαδι, πότε και με ποιο τρόπο ενεργοποιοφνται και απενεργοποιοφνται. 4.3 ΕΞΑΓΩΓΗ ΛΟΓΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ Σκοπόσ τθσ ςχεδίαςθσ του παρόντοσ ςυςτιματοσ αυτοματιςμοφ είναι θ λειτουργία των θλεκτρονόμων που ελζγχουν το ςφςτθμα με ςυγκεκριμζνο τρόπο όπωσ αυτόσ παρουςιάςτθκε ςτο παραπάνω κεφάλαιο. Θ λειτουργία των θλεκτρονόμων και θ γενικότερθ αντίδραςθ του ςυςτιματοσ αυτοματιςμοφ κακοδθγείται από τουσ αιςκθτιρεσ (τερματικοί διακόπτεσ και ελεγκτισ ςτάκμθσ)και από τισ εντολζσ του χειριςτι μζςω τον διαφόρων μπουτόν και διακοπτϊν. Ζτςι το κφκλωμα αυτοματιςμοφ μπορεί να κεωρθκεί ωσ ζνα ςφςτθμα με ειςόδουσ και εξόδουσ όπου το ρόλο των εξόδων τον ζχουν οι θλεκτρονόμοι. Θ ςχεδίαςθ λοιπόν του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ βαςίςτθκε ςτισ παραπάνω αρχζσ ςχεδίαςθσ. Οι ονομαςίεσ που ζχουν δοκεί ςτουσ θλεκτρονόμουσεξόδουσ αποτυπϊνονται παρακάτω κακϊσ και ο ρόλοσ τουσ ςτο κφκλωμα αυτοματιςμοφ ΛΟΓΛΚΕΣ ΕΞΟΔΟΛ ΑΔ : ανοδικι πορεία του οδθγοφ του ατζρμονα ΑΑ : κακοδικι πορεία του οδθγοφ του ατζρμονα Μ1 : λειτουργία αντλίασ (ελζ Λςχφοσ) Υ, Δ, : ελζ ιςχφοσ απαραίτθτα για τθν εκκίνθςθ τθσ τριφαςικισ μθχανισ με τθ μζκοδο αςτζρασ-τρίγωνο Μ2 : Για τθ λειτουργία τθσ τριφαςικισ μθχανισ απαιτοφνται 3 θλεκτρονόμοι ιςχφοσ με ςυγκεκριμζνθ ςυνδεςμολογία. Για τον λογικό ζλεγχο τθσ λειτουργίασ τθσ μθχανισ αυτισ κα χρθςιμοποιιςουμε ζναν βοθκθτικό θλεκτρονόμο ο οποίοσ κα κζτει ςε λειτουργία θ κα απενεργοποιεί τθν μθχανι μζςω μιασ επαφισ του μετά από κατάλλθλθ ςφνδεςθ τθσ ςτο βοθκθτικό κφκλωμα. Για αυτό τον λόγο κα χρθςιμοποιιςουμε ζνα βοθκθτικό ρελζ το Μ2 ΒΑ : Ππωσ αναφζρκθκε και κατά τθ περιγραφι τθσ θλεκτροβάνασ, θ λειτουργία τθσ ελζγχεται μζςω μιασ επαφισ. Πταν θ επαφι αυτι είναι κλειςτι θ θλεκτροβάνα ενεργοποιείται και ανοίγει ϊςτε να επιτρζπει τθ ροθ του νεροφ προσ το κάτω δοχείο. 70

71 Αντιςτοίχωσ όταν θ επαφι αυτι ανοίξει θ βάνα επανζρχεται ςτθν αρχικι κατάςταςθ, δθλαδι κλείνει. Για τον ςκοπό αυτό κα χρθςιμοποιιςουμε ζνα βοθκθτικό ρελζ, το ΒΑ και μζςω μιασ επαφισ του κα ελζγχουμε τθν βάνα. Ζχοντασ αναλφςει τθ χρθςιμότθτα και τον ρόλο κάκε λογικισ εξόδου-θλεκτρονόμου του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ οφείλουμε να ορίςουμε και να ςυγκεκριμενοποιιςουμε ποιεσ κα είναι οι είςοδοι. Δθλαδι ποιοσ ο ρόλοσ τουσ, πωσ και πότε κα ενεργοποιοφνται και τι επιδιϊκουμε με τθν ενεργοποίθςθ των ΛΟΓΛΚΕΣ ΕΛΣΟΔΟΛ ΜΠΟΤΣΟΝ-ΠΕΡΙΣΡΟΦΙΚΟΙ ΔΙΑΚΟΠΣΕ Ενεργοποιοφνται από τον χειριςτι ΣΤΟΡ : Σταμάτθμα μθχανισ ατζρμονα ΣΤΑΤ : Εκκίνθςθ του οδθγοφ με κίνθςθ προσ τα πάνω (εκκίνθςθ τθσ όλθσ διάταξθσ εάν πατθκεί ςε κατάςταςθ θρεμίασ) ΧΕΙ/ΤΟ Ατζρμονα : Ατζρμονοσ ςε χειροκίνθτθ λειτουργία (κζςθ 1 περιςτροφικοφ διακόπτθ) ΡΑΝΩ : Κίνθςθ του οδθγοφ του ατζρμονα προσ τα πάνω ΚΑΤΩ : Κίνθςθ του οδθγοφ του ατζρμονα προσ τα κάτω ΑΝΟΙΞΕ: Άνοιγμα θλεκτροβάνασ ΚΛΕΙΣΕ : Κλείςιμο θλεκτροβάνασ ΣΤΑΤ ΥΔ : Εκκίνθςθ τθσ τριφαςικισ μθχανισ ΣΤΟΡ ΥΔ : Σταμάτθμα τθσ τριφαςικισ μθχανισ ΧΕΙ/ΤΟ ΒΑΝΑ : Χειροκίνθτθ λειτουργία τθσ θλεκτροβάνασ (κζςθ 1 του περιςτροφικοφ διακόπτθ) ΧΕΙ/ΤΟ ΥΔ : Χειροκίνθτθ λειτουργία τθσ τριφαςικισ μθχανισ ΣΕΡΜΑΣΙΚΟΙ ΔΙΑΚΟΠΣΕ Μασ δίνουν τθ δυνατότθτα να εντοπίςουμε τθ κζςθ του οδθγοφ. Ενεργοποιοφνται μόλισ ο οδθγόσ του ατζρμονα βρεκεί ςτθν αντίςτοιχθ κζςθ Τ0 : Ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ του αρτζμονα βρίςκεται ςτθ κζςθ 0 Τ1 : Ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ του αρτζμονα βρίςκεται ςτθ κζςθ 1 Τ2 : Ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ του αρτζμονα βρίςκεται ςτθ κζςθ 2 Τ3 : Ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ του αρτζμονα βρίςκεται ςτθ κζςθ 3 Τ4 : Ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ του αρτζμονα βρίςκεται ςτθ κζςθ 4 Τ5 : Ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ του αρτζμονα βρίςκεται ςτθ κζςθ 5 71

72 ΕΛΕΓΚΤΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ Ε2: Ενεργοποιείται όταν θ ςτάκμθ του πάνω δοχείου ξεπεράςει το προκακοριςμζνο επίπεδο. Απενεργοποιείται αντίςτοιχα όταν το νερό βρίςκεται κάτω από τθ ςτάκμθ αυτι ΛΕΛΤΟΥΓΛΑ Αυτό που απομζνει είναι να εντοπίςουμε τον επικυμθτό τρόπο που αλλθλεπιδροφν και ςυνδζονται όλα τα παραπάνω ςτοιχεία. Μετά από εξζταςθ των παραμζτρων και του ςεναρίου λειτουργίασ κακορίςτθκε πότε πρζπει το κάκε ρελζ να είναι ενεργοποιθμζνο και πότε ςε αδράνεια. Δθλαδι, διατυπϊνοντασ, μια λογικι ζκφραςθ για τθν κάκε ζξοδο του ςυςτιματοσ, υλοποιικθκε το κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Συγκεκριμζνα, παρακάτω αναλφεται θ λογικι ζκφραςθ για κάκε θλεκτρονόμο (ζξοδο) ςφμφωνα με το ςενάριο λειτουργίασ. ΑΔ Κζλουμε να μθν λειτοφργει όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 5 και επίςθσ όταν είναι ςε λειτουργία το ρελζ ΑΑ. Κζλουμε να ενεργοποιείται με τθν εντολι εκκίνθςθσ και μόνο ςε λειτουργία χειροκίνθτου ελζγχου να ενεργοποιείται με τθν εντολι πάνω. Μια εντολι ςταματιματοσ (ΣΤΟΡ) κα μπορεί να διακόψει τθ λειτουργία του ανά πάςα ςτιγμι είτε βρίςκεται ςε χειροκίνθτθ λειτουργία ι όχι. ΑΑ Κζλουμε να μθ λειτοφργει ι να απενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 0 και όταν ο θλεκτρονόμοσ ΑΔ είναι ςε λειτουργία. Αντικζτωσ κζλουμε να ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 5 ϊςτε να ξεκινιςει θ κακοδικι του πορεία. Στθ χειροκίνθτθ λειτουργία κζλουμε να ενεργοποιείται κατόπιν εντολισ κάτω. Μια εντολι ςταματιματοσ (ΣΤΟΡ) κα μπορεί να διακόψει τθ λειτουργία του ανά πάςα ςτιγμι είτε βρίςκεται ςε χειροκίνθτθ λειτουργία ι όχι. Μ1 Κζλουμε να μθν λειτοφργει θ να απενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 3 και όταν ο οδθγόσ ζχει κακοδικι πορεία. Κζλουμε να ενεργοποιείται το ρελζ όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 1. Επίςθσ όταν θ ςτάκμθ του νεροφ φτάςει ςε ζνα προκακοριςμζνο ςθμείο θ λειτουργία του Μ1 πρζπει να διακόπτεται. Το τελευταίο επιτυγχάνεται μζςω μιασ επαφισ του ελεγκτι ςτάκμθσ Ε2 Μ2 Κζλουμε να μθν λειτοφργει θ να απενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 4 και όταν ο οδθγόσ ζχει κακοδικι πορεία. Κζλουμε να ενεργοποιείται το ρελζ όταν ο οδθγόσ βρεκεί ι βρίςκεται ςτθ κζςθ 2. ΒΑ Κζλουμε να ενεργοποιείται όταν ο οδθγόσ φτάςει ςτθ κζςθ 5. Ακόμα κζλουμε να τίκεται ςε λειτουργία όταν θ ςτάκμθ ςτο πάνω δοχείο φτάςει ζνα προκακοριςμζνο επίπεδο. Ο θλεκτρονόμοσ ΒΑ κζλουμε μετά από κάποιο χρονικό διάςτθμα να απενεργοποιείται. Τζλοσ κζλουμε να μποροφμε να ελζγχουμε τθν ενεργοποίθςθ και τθν απενεργοποίθςθ του ΒΑ και κατ επζκταςθ το άνοιγμα και το κλείςιμο τθσ βάνασ 72

73 χειροκίνθτα με εντολζσ άνοιξε και κλειςε αντίςτοιχα. Το τελευταίο κα είναι εφικτό μόνο κατά το χειροκίνθτο ζλεγχο τθσ βάνασ που κα ενεργοποιείται μζςω ενόσ διακόπτθ. Είναι απαραίτθτο για τθ ςωςτι λειτουργία τθσ διάταξθσ και με τον επικυμθτό τρόπο να χρθςιμοποιιςουμε 2 χρονικοφσ ελεγκτζσ,τα χρονικά ρελζ. Για τθν εκκίνθςθ τθσ τριφαςικισ μθχανισ κατά αςτζρα τρίγωνο είναι απαραίτθτο ζνα χρονικό ρελζ ϊςτε να αλλάηει θ ςυνδεςμολογία από αςτζρα ςε τρίγωνο ςτο κατάλλθλο χρονικό ςθμείο. Επίςθσ κα χρθςιμοποιιςουμε και ζνα άλλο χρονικό ρελζ το οποίο ςτθν αυτόματθ λειτουργία κα απενεργοποιεί τθν θλεκτροβάνα και κα αποτρζπει τθν διζλευςθ του νεροφ ςε χρόνο που εμείσ κα ορίςουμε. Οπότε κατά τον ςχεδιαςμό κα ειςάγουμε 2 νζεσ παραμζτρουσ (δυαδικζσ μεταβλθτζσ) που αντιςτοιχοφν ςτα χρονικά ρελζ,το ΤΒ και το ΤΥ-Δ. TB Κζλουμε να ενεργοποιείται όταν ανοίξει θ θλεκτροβάνα, δθλαδι μαηί με τθν ενεργοποίθςθ του ΒΑ. Θ απενεργοποίθςθ κα γίνεται με τθν απενεργοποίθςθ του ΒΑ κακϊσ και μετά το πζρασ τθσ διαδικαςίασ. Θ λειτουργία του ΤΥ-Δ κα αναλυκεί μαηί με τθ περιγραφι τθσ εκκίνθςθσ αςτζρα-τριγϊνου ΕΞΛΣΩΣΕΛΣ Αφοφ λοιπόν ζχουμε ορίςει τισ παραμζτρουσ,τισ ειςόδουσ και τισ εξόδουσ του ςυςτιματοσ κακϊσ και τον τρόπο που αυτζσ ενεργοποιοφνται και αλλθλεπιδροφν μποροφμε να διατυπϊςουμε τθ λογικι ζκφραςθ για κάκε μια από αυτζσ με τθ βοικεια δυαδικϊν μεταβλθτϊν και τθσ μεκόδου διαγραμμάτων καταςτάςεων. ΤΒ Σιμα ζναυςθσ= ΒΑ Σιμα ςβζςθσ= Άρα: TB= TB=ΒΑ (BA+TB) 73

74 ΑΔ Σιμα ζναυςθσ= ΣΤΑΤ Σιμα ςβζςθσ= ΑΑ + Τ5 +ΣΤΟΡ Επομζνωσ: ΑΔ= (ΣΤΑΤ +ΑΔ) ΑΔ= ΑΑ Σιμα ζναυςθσ= Τ5 Σιμα ςβζςθσ= ΑΔ + Τ0 +ΣΤΟΡ Επομζνωσ: ΑΑ= (Τ5 +ΑΑ) ΑΑ= 74

75 Μ1 Σιμα ζναυςθσ= Τ1 Σιμα ςβζςθσ= ΑΑ + Τ3 + Ε2 Επομζνωσ: Μ1= (Τ1+Μ1) Μ1= Μ2 Σιμα ζναυςθσ= Τ2 Σιμα ςβζςθσ= ΑΑ + Τ4 Επομζνωσ: Μ2= (Τ2+Μ2) Μ2= 75

76 ΒΑ Το ΒΑ ζχει 2 λειτουργίεσ όπωσ και άλλα ςτοιχεία του κυκλϊματοσ. Τθ χειροκίνθτθ και τθν αυτόματθ. o Για τθν αυτόματθ λειτουργία: Ζναυςθ= T5 Σβζςθ= ΤΒ Οπότε: BA αυτόματθ λειτουργία = (Σ5+ΒΑ) o Για την χειροκίνητη λειτουργία Έναυςη= ΑΝΟΙΞΕ βέςη =ΚΛΕΙΕ Οπότε : ΒΑχειροκινητη λειτουργία = (ΑΝΟΙΞΕ+ΒΑ) Επομένωσ : ΒΑ= ΧΕΙΡ/ΣΟ ΒΑΝΑ ΒΑχειροκινητη λειτουργία + BA αυτόματθ λειτουργία +Ε2 ΒΑ= ΧΕΙΡ/ΣΟ ΒΑΝΑ (ΑΝΟΙΞΕ+ΒΑ)+ (Σ5+ΒΑ)+Ε2 76

77 4.4 ΗΛΕΚΤΙΚΑ ΙΣΟΔΥΝΑΜΑ ΙΣΟΔΥΝΑΜΑ ΣΕ LADDER Οι εξιςϊςεισ αυτζσ μποροφν να γραφτοφν με θλεκτρικό ιςοδφναμο και ςε γλϊςςα Ladder που κα μασ βοθκιςει κατά τον προγραμματιςμό του PLC. Θ απόδοςθ των παραπάνω εξιςϊςεων ςε γλϊςςα Ladder και ςε θλεκτρικό ιςοδφναμο είναι εξαιρετικά απλι. Ππωσ ζχει αναλυκεί και ςε προθγοφμενο κεφάλαιο οι δυαδικζσ μεταβλθτζσ μποροφν να αντιςτοιχθκοφν με επαφζσ ανοιχτζσ ι κλειςτζσ. Συγκεκριμζνα όταν είναι παράλλθλα ςυνδεδεμζνεσ ζχουμε τθ λογικι πράξθ του Ι (OR) και όταν είναι ςε ςειρά ιςχφει θ λογικι πράξθ ΚΑΛ (AND). Επομζνωσ οι παραπάνω εξιςϊςεισ μποροφν να γραφτοφν και ωσ εξισ : TB=ΒΑ Σχιμα 4.2 Ηλεκτρικό ιςοδφναμο και ιςοδφναμο ςε ladder για το ΤΒ 77

78 ΒΑ= ΧΕΙΡ/ΣΟ ΒΑΝΑ (ΑΝΟΙΞΕ+ΒΑ)+ (Σ5+ΒΑ)+Ε2 Σχιμα 4.3 Ηλεκτρικό ιςοδφναμο και ιςοδφναμο ςε ladder για το ΒΑ 78

79 Μ2= Σχιμα 4.4 Ηλεκτρικό ιςοδφναμο και ιςοδφναμο ςε ladder για το Μ2 79

80 Μ1= Σχιμα 4.5 Ηλεκτρικό ιςοδφναμο και ιςοδφναμο ςε ladder για το Μ1 80

81 ΑΑ= Σχιμα 4.6 Ηλεκτρικό ιςοδφναμο και ιςοδφναμο ςε ladder για το ΑΑ 81

82 ΑΔ= Σχιμα 4.7 Ηλεκτρικό ιςοδφναμο και ιςοδφναμο ςε ladder για το ΑΔ 82

83 4.5 ΜΕΘΟΔΟΣ ''ΑΣΤΕΑΣ-ΤΙΓΩΝΟ'' Κατά τθν εκκίνθςθ θ αςφγχρονθ μθχανι ςυμπεριφζρεται ςαν μεταςχθματιςτισ με βραχυκυκλωμζνο το δευτερεφον τφλιγμα. Επομζνωσ εμφανίηονται μεγάλα ρεφματα ςε ςφντομο χρονικό διάςτθμα τα όποια επθρεάηουν άμεςα το δίκτυο και μποροφν να προκαλζςουν βλάβεσ όπωσ θ πτϊςθ τάςθσ. Για να αντιμετωπίςουμε το πρόβλθμα αυτό χρθςιμοποιοφμε τθ ςυνδεςμολογία ''αςτζρα-τρίγωνο'' Θ ςυνδεςμολογία αυτι περιγράφεται ωσ εξισ: Αρχικά ςυνδζουμε τισ φάςεισ του ςτάτθ ςε αςτζρα όπωσ φαίνεται ςτο ςχιμα τθσ εικόνασ 4.8. Κατόπιν και αφοφ θ μθχανι φτάςει τον ονομαςτικό αρικμό ςτροφϊν εναλλάςςουμε τθν ςφνδεςθ των φάςεων του ςτάτθ ςε τρίγωνο όπωσ φαίνεται ςτο ςχιμα τθσ εικόνασ 4.8. Θ τάςθ τθσ μιασ φάςθσ ςτθ ςφνδεςθ ''αςτζρα'' είναι 1/ 3 τθσ τάςθσ κατά τθ ςφνδεςθ με ςυνδεςμολογία τριγϊνου. Επίςθσ το ρεφμα μιασ φάςθσ ελαττϊνεται ςτο 1/ 3 ςε ςχζςθ πάντα με τθ ςφνδεςθ ςε τρίγωνο, το ρεφμα όμωσ του δικτφου ελαττϊνεται ςτο 1/ όπωσ φαίνεται ςτο ςχιμα 4.8 Σχιμα 4.8 Συνδεςμολογίεσ τριφαςικϊν τυλιγμάτων αςτζρα και τριγϊνου Ακόμθ, θ εςωτερικι ροπι τθσ μθχανισ ελαττϊνεται ςτο 1/3 κατά τθν ςφνδεςθ ςε αςτζρα και ςυνεπϊσ θ μζκοδοσ αυτι είναι εφαρμόςιμθ μόνο όταν το φορτίο είναι μειωμζνο κατά τθν εκκίνθςθ ςε ςφγκριςθ με αυτό ςτθν ονομαςτικι λειτουργία. 83

84 Σε κινθτιρεσ που πρζπει να λειτουργοφν ςε ςυνδεςμολογία του αςτζρα-τριγϊνου θ διατομι του τυλίγματοσ(θ οποία ςτθ ςυνδεςμολογία του αςτζρα διαρρζεται από ρεφμα που παίρνουμε από το δίκτυο) είναι μικρότερθ από τθ διατομι που απαιτείται ςτθ λειτουργία ςε τρίγωνο λόγω των διαφορετικϊν ρευμάτων που αναπτφςςονται. Αυτό μασ οδθγεί ςτθν χρθςιμοποίθςθ διαφορετικοφ θλεκτρονόμου για τθ ςυνδεςμολογία αςτζρα από αυτι του τριγϊνου. Μια λφςθ προφανισ είναι οι θλεκτρονόμοι προςταςίασ του κινθτιρα να μθν ςυνδζονται ςτθ γραμμι του δικτφου τροφοδοςίασ αλλά ςτα τυλίγματα των φάςεων που ςυνδζονται κατά αςτζρα θ τρίγωνο. Επομζνωσ οι θλεκτρονόμοι κα διαρρζονται ςτθ ςυνδεςμολογία αςτζρα από το ρεφμα του δικτφου που τροφοδοτεί τον κινθτιρα, ενϊ ςτθ ςυνδεςμολογία τριγϊνου μόνο ζνα μζροσ του ρεφματοσ αυτοφ. Σχιμα 4.9 Συνδεςμολογία αςτζρα τριγϊνου (κφκλωμα ιςχφοσ) Το κφριο κφκλωμα περιλαμβάνει τθ γενικι παροχι, τον κινθτιρα και τισ επαφζσ των θλεκτρονόμων,υ, Δ κακϊσ και το κερμικό κ1. 84

85 Το βοθκθτικό κφκλωμα περιλαμβάνει τα πθνία των διακοπτϊν και του κερμικοφ ςτοιχείου, τισ διάφορεσ βοθκθτικζσ επαφζσ των ςτοιχείων, τον χρονοδιακόπτθ. Το κφκλωμα αυτοματιςμοφ για εκκίνθςθ με τθ μζκοδο αςτζρα-τρίγωνο είναι προκακοριςμζνο. Επομζνωσ για τθν εξαγωγι του ςχεδίου χρθςιμοποιικθκε ωσ αρχικό το ςχζδιο τθσ εικόνασ Σχιμα 4.10 Συνδεςμολογία αςτζρα τριγϊνου (βοθκθτικό κφκλωμα) Ρατϊντασ το μπουτόν εκκινιςεωσ διεγείρεται το πθνίο του Υ.Αυτομάτωσ κλείνει θ ΝΟ επαφι του Υ και ανοίγει θ ΝC, με αποτζλεςμα τθ διζγερςθ του πθνίου του και του χρονοδιακόπτθ ΤΥ-Δ. Ραράλλθλα αποτρζπεται θ διζγερςθ του θλεκτρονόμου Δ (μζςω τθσ ΝC επαφισ του Υ). Ζτςι ζχουμε εκκίνθςθ του κινθτιρα με ςυνδεςμολογία αςτζρα, αφοφ οι επαφζσ των και Υ ςτο κφριο κφκλωμα κλείνουν. Μετά τθ πάροδο χρονικοφ διαςτιματοσ Τ (ρυκμιηόμενο μζςω του χρονορελζ ΤΥ-Δ) θ μεταγωγικι επαφι του 85

86 χρονορελζ ΤΥ-Δ αλλάηει κζςθ και απενεργοποιεί το ρελζ Υ. Ζτςι αφοφ κλείςει και πάλι θ ΝC επαφι του Υ και ο μεταγωγικόσ διακόπτθσ αλλάξει κζςθ τροφοδοτείται το πθνίο του Δ. Ο κινθτιρασ πλζον βρίςκεται ςε λειτουργία τροφοδοτοφμενοσ μζςω ςυνδεςμολογίασ τριγϊνου, αφοφ τϊρα οι επαφζσ των και Δ είναι κλειςτζσ ςτο κφριο κφκλωμα. Ρατϊντασ σ το μπουτόν STOP θ αςφγχρονθ μθχανι ςταματά. Αξίηει να ςθμειωκεί ότι το ρελζ δεν απενεργοποιείται μαηί με το Υ αλλά το πθνίο του παραμζνει διεγερμζνο μζςω των επαφϊν του που το αυτοςυγκρατοφν. Με αυτό το τρόπο εξαςφαλίηεται και θ παροχι τάςθσ ςτον κινθτιρα κατά τθν αλλαγι από αςτζρα ςε τρίγωνο. Για τθ παροφςα εργαςία προςτεκικαν ςτο αρχικό κφκλωμα αυτοματιςμοφ εκκίνθςθσ αςτζρα τριγϊνου λειτουργίεσ που εξυπθρετοφν το ςενάριο λειτουργίασ των διατάξεων. Συγκεκριμζνα, εφόςον κζλουμε να εκκινεί και να ςταματά θ μθχανι με 2 διαφορετικοφσ τρόπουσ προςτζκθκαν και άλλεσ βοθκθτικζσ επαφζσ ςτο κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Σχιμα 4.11 Βοθκθτικό κφκλωμα ςυνδεςμολογίασ αςτζρα τριγϊνου με επιλογι για χειροκίνθτθ λειτουργία Ζτςι όταν θ λειτουργία τθσ μθχανισ είναι ςτο αυτόματο αυτι κα εκκινεί και κα ςταματά ςφμφωνα με τθ κατάςταςθ του ρελζ Μ2 και αντίςτοιχα ςτθ χειροκίνθτθ λειτουργία μόνο με τα μπουτόν ΣΤΑΤ Υ-Δ και ΣΤΟΡ Υ-Δ. 86

87 4.6 ΕΞΑΓΩΓΗ ΣΧΕΔΙΟΥ ΡΩΤΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗ Μετά από τθ περιγραφι και τθ παράκεςθ του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ για τθν εκκίνθςθ κατά αςτζρα τρίγωνο είμαςτε ςε κζςθ να ςχεδιάςουμε το κφκλωμα αυτοματιςμοφ ωσ μια πρϊτθ εκτίμθςθ του τελικοφ κακϊσ ςε αυτό το ςθμείο δεν ζχουμε επιλζξει τον εξοπλιςμό. Το γεγονόσ αυτό μασ εμποδίηει να ςχεδιάςουμε το ακριβζσ κφκλωμα αυτοματιςμοφ αφοφ δεν γνωρίηουμε βαςικά πράγματα όπωσ τον αρικμό των βοθκθτικϊν επαφϊν που κα ζχουν οι θλεκτρονόμοι. 87

88 Σχιμα 4.12 Σχζδιο κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ ωσ πρϊτθ εκτίμθςθ Οι επαφζσ Χ,Τ και ΒΧ ενεργοποιοφνται με τθν επιλογι των χειροκίνθτων λειτουργιϊν του ατζρμονα, τθσ τριφαςικισ μθχανισ και τθσ θλεκτροβάνασ αντίςτοιχα. 88

89 4.7 ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΓΙΑ ΜΕ ΡΟΓΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟ ΛΟΓΙΚΟ ΕΛΕΓΚΤΗ Σε αυτό το ςθμείο πρζπει να υπενκυμίςουμε ότι θ υλοποίθςθ του ςεναρίου αυτοματιςμοφ κα γίνει εναλλακτικά και με PLC. Κζλουμε λοιπόν το κφκλωμα αυτοματιςμοφ να πλθρεί προδιαγραφζσ τζτοιεσ ϊςτε να επιτρζπουν τον ζλεγχο των διατάξεων με το κφκλωμα των θλεκτρονόμων (κλαςςικόσ αυτοματιςμόσ) και με προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι. Για να το επιτφχουμε αυτό πρζπει τόςο ο κλαςςικόσ αυτοματιςμόσ όςο και το plc να ζχουν κοινζσ ειςόδουσ και τον ζλεγχο των ίδιων εξόδων. Για τον ςκοπό αυτό χρθςιμοποιικθκαν ρελζ τυπωμζνου με τζτοιο τρόπο ϊςτε να ελζγχουμε μζςω αυτϊν τισ ειςόδουσ και εξόδουσ του ςυςτιματοσ. Ζτςι λοιπόν ςχεδιάςτθκε κφκλωμα ςφμφωνα με το οποίο οι είςοδοι του ςυςτιματοσ (μπουτόν τερματικοί) ενεργοποιοφν τα 24V ρελζ τυπωμζνου και αυτά μζςω των βοθκθτικϊν επαφϊν τουσ δίνουν εντολι τόςο ςτο PLC όςο και ςτο κφκλωμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ. Αντίςτοιχα και οι ζξοδοι ελζγχονται τόςο από το PLC όςο και από το κφκλωμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ, ωςτόςο με μια λογικι διάηευξθ. Δθλαδι τον ζλεγχο των εξόδων και κατ επζκταςθ του τρόπου λειτουργίασ των διατάξεων κα ζχει ι το κφκλωμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ ι ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ ανάλογα με τθν επιλογι του χειριςτι. Για αυτό το λόγο χρθςιμοποιικθκε και περιςτροφικόσ διακόπτθσ 3 κζςεων που εξαςφαλίηει αυτι τθ διάηευξθ. Συγκεκριμζνα δίνεται θ δυνατότθτα με το γφριςμα αυτοφ του διακόπτθ (επιλογζα) να επιλεγοφμε με ποιο τρόπο κα λειτουργιςει θ διάταξθ. Χρθςιμοποιικθκαν 2 αγωγοί για να μπορεί να λειτουργιςει το κφκλωμα με τον παραπάνω τρόπο. Ο διακόπτθσ αυτό που κάνει είναι να αλλάηει τθν τροφοδοςία από τον ζνα ςτον άλλο. Ζτςι όταν ο περιςτροφικόσ διακόπτθσ βρίςκεται ςτθ κζςθ 1, ο πρϊτοσ αγωγόσ τροφοδοτείται και μόνο μζςω αυτοφ μποροφν να διεγερκοφν τα πθνία των θλεκτρονόμωνεξόδων. Αντίςτοιχα ςτθ κζςθ 2 ο δεφτεροσ αγωγόσ τροφοδοτείται και μόνο μζςω αυτοφ μποροφν να διεγερκοφν τα πθνία των θλεκτρονόμων- εξόδων. Στθ κεντρικι κζςθ 0 δεν τροφοδοτείται το κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Ο τρόποσ ςφνδεςθσ του περιςτροφικοφ αυτοφ διακόπτθ ςτο κφκλωμα αυτοματιςμοφ φαίνεται και ςτο ςχιμα τθσ εικόνασ

90 Σχιμα 4.13 Ρεριςτροφικόσ διακόπτθσ επιλογισ λειτουργίασ Επομζνωσ ςτο αρχικό κφκλωμα τισ κζςεισ των μπουτόν και των τερματικϊν διακοπτϊν κα πάρουν οι βοθκθτικζσ επαφζσ των αντίςτοιχων θλεκτρονόμων που ενεργοποιοφνται. Επίςθσ ο ζλεγχοσ των εξόδων ςτθ λειτουργία του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι κα γίνεται μζςω των βοθκθτικϊν επαφϊν των θλεκτρονόμων οι οποίοι κα ενεργοποιοφνται από το PLC. Ωςτόςο για να ζχουμε πλιρθ θλεκτρικι απομόνωςθ του κυκλϊματοσ κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ κατά τθ λειτουργία με προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι κα χρθςιμοποιιςουμε μια NO και μια NC επαφι από τον κάκε θλεκτρονόμο που κα ενεργοποιείται από το PLC. Ζτςι διαςφαλίηουμε τθ λογικι διάηευξθ που αναφζρκθκε πιο πάνω. Είναι αναγκαίο να υπάρχει θλεκτρικι απομόνωςθ του κυκλϊματοσ κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ από αυτό του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι. Ωςτόςο οι θλεκτρονόμοι που ενεργοποιοφνται μζςω των μπουτόν και των διακοπτϊν κζλουμε να βρίςκονται ςυνεχϊσ υπό τροφοδοςία. Αυτόσ είναι ζνασ από τουσ λόγουσ που επιλζχτθκαν και οι θλεκτρονόμοι τυπωμζνου, όπωσ κα δοφμε και παρακάτω, κακϊσ ζχουν τάςθ ονομαςτικισ λειτουργίασ 24V ενϊ οι θλεκτρονόμοι του κυκλϊματοσ κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ ζχουν τάςθ λειτουργίασ 220V.Επομζνωσ κα δθμιουργθκοφν 2 κυκλϊματα το ζνα με τάςθ λειτουργίασ 220V και το άλλο με 24V. Το κφκλωμα αυτοματιςμοφ ςε αυτό το ςθμείο τθσ μελζτθσ ζχει τθν εξισ μορφι 90

91 Σχιμα 4.14 Βοθκθτικό κφκλωμα αυτοματιςμοφ με τθν προςκικθ διακόπτθ επιλογισ τρόπου λειτουργίασ (ΡΛΕ- Κλαςςικόσ αυτοματιςμόσ) 91

92 92 Σχιμα 4.15 Κφκλωμα αυτοματιςμοφ των θλεκτρονόμων τφπου τυπωμζνου κυκλϊματοσ

93 Ππου Υ1,Υ2, Υ3, Υ4, Υ5, Υ6, Υ7 είναι οι επαφζσ που κλείνουν κατά τθν ενεργοποίθςθ των αντίςτοιχων εξόδων 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι. Ππωσ διακρίνουμε και ςτο ςχιμα τθσ εικόνασ 4.14 ο ελεγκτισ ςτάκμθσ (Ε2) τροφοδοτείται με τάςθ 220V ανεξάρτθτα από τθ κζςθ του περιςτροφικοφ διακόπτθ. Επιλζχτθκε αυτι θ ςυνδεςμολογία κακϊσ κζλουμε ο ελεγκτισ ςτάκμθσ να λειτοφργει είτε το ςενάριο αυτοματιςμοφ υλοποιείται με κλαςςικό αυτοματιςμό, είτε μζςω του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι. Ζτςι ο ελεγκτισ ςτάκμθσ όπωσ και τα ρελζ τυπωμζνου είναι και ςτισ δυο περιπτϊςεισ ςε κζςθ να κατευκφνουν κατάλλθλα το κφκλωμα αυτοματιςμοφ και το PLC, κακϊσ αποτελοφν τισ ειςόδουσ του ςυςτιματοσ. Ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ πρζπει να ζχει τισ ίδιεσ ειςόδουσ και εξόδουσ με το κφκλωμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ. Συγκεκριμζνα οι είςοδοι είναι: ΤΕΜΑΤΛΚΟΛ ΔΛΑΚΟΡΤΕΣ Τ0 Τ1 Τ2 Τ3 Τ4 Τ50 ΜΡΟΥΤΟΝ-ΔΛΑΚΟΡΤΕΣ ΣΤΑΤ ΣΤΟΡ Χ0 ΕΜΡΟΣ ΟΡΛΣΚΕΝ ΣΤΑΤ ΥΔ ΣΤΟΡ ΥΔ Τ ΑΝΟΛΞΕ ΚΛΕΛΣΕ ΒΧ1 ΕΛΕΓΚΤΘΣ ΣΤΑΚΜΘΣ Ε2 Αντίςτοιχα οι θλεκτρονόμοι που κζλουμε να ενεργοποιοφνται από τισ εξόδουσ του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι είναι : ΡΛΕ ΑΑ ΡΛΕ Μ1 ΡΛΕ ΒΑ 93

94 ΡΛΕ ΡΛΕ ΑΔ ΡΛΕ Υ ΡΛΕ Δ Κα μποροφςαμε λοιπόν να ςχεδιάςουμε ζνα ενδεικτικό ςχζδιο για τον προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι με τισ ειςόδουσ και τισ εξόδουσ του. Σχιμα 4.16 Σχεδιάγραμμα ςυνδεςμολογίασ Ρ.Λ.Ε. με τισ ειςόδουσ και τισ εξόδουσ του Ππωσ μποροφμε να διακρίνουμε και από το ςχζδιο, ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ πρζπει να ζχει τθν ίδια τάςθ λειτουργίασ με τα βοθκθτικά ρελζ που είναι ςυνδεδεμζνα ςτισ εξόδουσ του ϊςτε να μπορεί να χρθςιμοποιθκεί θ παραπάνω ςυνδεςμολογία. Τζλοσ όπωσ είναι διακριτό ςτθν εικόνα 4.16 υπάρχει μια παραπάνω είςοδοσ από αυτζσ που αναφζρκθκαν πιο πάνω, θ Χ19 που ενεργοποιείται από το ρελζ Δ1. Ο ρόλοσ τθσ ειςόδου αυτισ είναι να ανιχνεφει πότε ο περιςτροφικόσ διακόπτθσ βρίςκεται ςτθν επιλογι Ρ.Λ.Ε. ζτςι ϊςτε τότε και μόνο τότε να ενεργοποιοφνται οι ζξοδοι του P.L.C. με τον επικυμθτό τρόπο. 94

95 4.8 ΕΞΟΡΛΙΣΜΟΣ ΥΛΙΚΑ Αφοφ ζχουμε εξαγάγει τισ λογικζσ εκφράςεισ με τθ βοικεια των δυαδικϊν μεταβλθτϊν και ζχουμε ζνα ενδεικτικό ςχζδιο του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ αυτό που απομζνει είναι θ επιλογι του κατάλλθλου εξοπλιςμοφ ϊςτε να προχωριςουμε ςτθ καταςκευι. Θ επιλογι του εξοπλιςμοφ ζγινε αφοφ μζςω του ςχεδίου αυτοματιςμοφ εκτιμικθκαν οι απαραίτθτεσ ποςότθτεσ για τα υλικά που κα χρθςιμοποιθκοφν. Θ τελικι απόφαςθ πάρκθκε λαμβάνοντασ υπ όψιν οικονομικοφσ παράγοντεσ αλλά και άλλουσ όπωσ χρόνοσ παράδοςθσ, αξιοπιςτία προμθκευτι και εργονομία. Ο εξοπλιςμόσ που είναι απαραίτθτοσ ςφμφωνα με το κφκλωμα παρατίκεται λεπτομερϊσ: 25 ρελζ τυπωμζνου κυκλϊματοσ 4 θλεκτρονόμοι ιςχφοσ 4 βοθκθτικοί θλεκτρονόμοι γενικοφ ςκοποφ 2 χρονικά ρελζ 1 ελεγκτισ ςτάκμθσ Ρρογραμματιηόμενοσ Λογικόσ Ελεγκτισ Οι ποςότθτεσ των υλικϊν ωςτόςο που αγοραςτικαν είναι μεγαλφτερεσ από αυτζσ που παρουςιάηονται ωσ απαραίτθτεσ για καταςκευαςτικοφσ και εργαςτθριακοφσ λόγουσ. Συγκεκριμζνα, ο τφποσ και τα κυριότερα χαρακτθριςτικά των θλεκτρονόμων και των λοιπϊν ςτοιχείων ελζγχου που επιλζχτθκαν είναι: Θλεκτρονόμοσ τυπωμζνου κυκλϊματοσ Finder miniature pcb Ζχει τάςθ λειτουργίασ τα 24V και διακζτει 2 μεταγωγικζσ επαφζσ που αντζχουν ρεφμα ζωσ 8Α ςε μόνιμθ λειτουργία. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον θλεκτρονόμο κακϊσ και τθν βάςθ που τον ςυνοδεφει βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-1]. Θλεκτρονόμοσ τυπωμζνου κυκλϊματοσ Schrack pcb rt2 Ζχει τάςθ λειτουργίασ τα 24V και διακζτει 2 μεταγωγικζσ επαφζσ που αντζχουν ρεφμα ζωσ 8Α ςε μόνιμθ λειτουργία. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον θλεκτρονόμο κακϊσ και για τθν βάςθ που τον ςυνοδεφει βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-2]. Βοθκθτικόσ θλεκτρονόμοσ γενικοφ ςκοποφ Carlo gavazzi rcp 11 Ζχει τάςθ λειτουργίασ τα 230V, διακζτει 3 μεταγωγικζσ επαφζσ που αντζχουν ρεφμα ζωσ 10Α. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον θλεκτρονόμο κακϊσ και για τθν βάςθ που τον ςυνοδεφει βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-3]. Θλεκτρονόμοσ ιςχφοσ LG GMC 12 Ζχει τάςθ λειτουργίασ τα 230V και διακζτει 3 κφριεσ επαφζσ κακϊσ και 2 βοθκθτικζσ (μια ΝΟ και μια NC). Οι κφριεσ επαφζσ αντζχουν ζωσ 25Α ενϊ οι βοθκθτικζσ ζωσ 10Α. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον θλεκτρονόμο βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-4]. Αςφαλειοδιακόπτθσ LG bkn mini breaker 95

96 96 Διακόπτει το κφκλωμα όταν το ρεφμα ξεπεράςει τθ τιμι των 10Α. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον αςφαλειοδιακόπτθ βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-5]. Χρονορελζ Nora timer type st3 Ο ςυγκεκριμζνοσ χρονοδιακόπτθσ ζχει τάςθ λειτουργίασ 220V και ο χρόνοσ κακυςτζρθςθσ ενεργοποίθςθσ των επαφϊν του κυμαίνεται από 1 δευτερόλεπτο ζωσ μια ϊρα. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον χρονοδιακόπτθ βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-6]. Ελεγκτισ ςτάκμθσ Asiaon floatless relay afr-1 Ο ελεγκτισ ςτάκμθσ αυτόσ ζχει τάςθ λειτουργίασ 230V και διακζτει μια μεταγωγικι επαφι. Οι ακροδζκτεσ του βυκίηονται ςε αγϊγιμα υγρά. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον ελεγκτι ςτάκμθσ βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-7]. P.L.C. Fatek fbs 40ma Ο προγραμματιηόμενοσ αυτόσ λογικόσ ελεγκτισ διακζτει 16 ψθφιακζσ εξόδουσ και 24 ψθφιακζσ ειςόδουσ. Θ τάςθ λειτουργίασ είναι ςτα 24V και κατά τθν αγορά του ςυνοδεφεται από το τροφοδοτικό του και από το ανάλογο λογιςμικό που κα χρθςιμοποιθκεί για τον προγραμματιςμό του. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με αυτόν τον προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι κακϊσ και για το προφίλ του λογιςμικοφ του βρίςκονται ςτο παράρτθμα *Ρ-8].

97 5 5. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΡΟΓΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ P.L.C. Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφεται θ διαδικαςία τθσ καταςκευισ ο προγραμματιςμόσ του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι και θ καλωδίωςθ του. Επίςθσ γίνεται παρουςίαςθ των τελικϊν θλεκτρολογικϊν και μθχανολογικϊν ςχεδίων,πινάκων,λεπτομζρειεσ καλωδιϊςεων και λοιπϊν ςτοιχείων καταςκευισ. Τζλοσ παρατίκεται μια πειραματικι επιβεβαίωςθ που αποτελεί επαλικευςθ των όςων παραμζτρων λειτουργίασ ζχουμε κζςει ςτα προθγοφμενα κεφάλαια. 97

98 5.1 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΛΩΔΙΩΣΗ ΡΙΝΑΚΑ Θ διαδικαςία καταςκευισ του πίνακα ελζγχου ζγινε ςτα παρακάτω βιματα: Συγκεντρϊκθκαν βάςθ κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ οι αναγκαίεσ ποςότθτεσ από θλεκτρονόμουσ και από τα υπόλοιπα ςτοιχεία που κα μπουν ςτον πίνακα. Αποφαςίςτθκε, βάςθ του αρικμοφ των ςτοιχείων που κα τοποκετθκοφν ςτον πίνακα, ο τελευταίοσ να ζχει 4 ράγεσ. Κατόπιν αυτοφ οι ράγεσ τοποκετθκικαν και ςτερεϊκθκαν ςτθ πλάτθ του πίνακα ςε ίςεσ μεταξφ τουσ αποςτάςεισ. Στθ ςυνζχεια τοποκετικθκαν πάνω ςτισ ράγεσ οι θλεκτρονόμοι και τα υπόλοιπα ςτοιχεία ελζγχου ςτο κατάλλθλο ςθμείο. Θ επιλογι τθσ κζςθσ του κάκε θλεκτρονόμου ζγινε λαμβάνοντασ υπ όψιν και τθν εκπαιδευτικι χρθςιμότθτα τθσ καταςκευισ. Στθν τελευταία ράγα τοποκετικθκε αριςτερά ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ και δεξιά οι 5 κοινοί αγωγοί-κλζμεσ. Επόμενο βιμα είναι θ καλωδίωςθ του πίνακα με τον κατάλλθλο τρόπο όπωσ αυτόσ προκφπτει από το εξαχκζν κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Θ καλωδίωςθ ζγινε με απλό τρόπο. Επιλζχτθκε από τουσ 5 κοινοφσ αγωγοφσ ποια κλζμα κα τροφοδοτιςει το κφκλωμα του PLC και ποια το κφκλωμα κλαςςικοφ αυτοματιςμοφ. Ζτςι ξεκινϊντασ από τον κατάλλθλο κοινό αγωγό-κλζμα και μζςω των διάφορων ανοιχτϊν και κλειςτϊν επαφϊν όπωσ παρουςιάηονται ςτο κφκλωμα αυτοματιςμοφ ςυνδζκθκε θ κάκε μια άκρθ των πθνίων των θλεκτρονόμων. Σε επόμενθ παράγραφο παρατίκεται ςχζδιο που υποδεικνφει ακριβϊσ μζςω ποιον ακροδεκτϊν των επαφϊν των θλεκτρονόμων τροφοδοτικθκε το κάκε πθνίο. Θ άλλθ άκρθ του κάκε πθνίου ςυνδζκθκε απ ευκείασ ςτον κοινό αγωγό που αντιςτοιχεί ο ουδζτεροσ. Οι δυο κοινοί αγωγοί-κλζμεσ που απομζνουν χρθςιμοποιικθκαν για τθ τροφοδοςία του κυκλϊματοσ των θλεκτρονόμων τφπου τυπωμζνου. Θ διαδικαςία καλωδίωςθσ και αυτϊν των θλεκτρονόμων ζγινε με εφάμιλλο τρόπο. Δθλαδι από τον ζναν κοινό αγωγό και μζςω των κλειςτϊν θ ανοιχτϊν επαφϊν που φαίνονται ςτο 24V κφκλωμα αυτοματιςμοφ ςυνδζκθκε το ζνα άκρο του πθνίου των θλεκτρονόμων αυτϊν. Το άλλο άκρο των πθνίων των θλεκτρονόμων τυπωμζνου ςυνδζκθκε απ ευκείασ ςτον άλλο αγωγό τθσ ςυνεχοφσ τάςθσ. Κακϊσ οι επαφζσ που παρεμβάλλονται για τθ τροφοδότθςθ του ενόσ άκρου των πθνίων αυτϊν των θλεκτρονόμων βρίςκονται είτε ςτουσ τερματικοφσ διακόπτεσ είτε ςτθ μπουτονιζρα παράλλθλα ξεκίνθςε και θ ςφνδεςθ του πίνακα με τθ διάταξθ του ατζρμονα και με τθ μπουτονιζρα Τελευταίο βιμα ιταν θ ςφνδεςθ του πίνακα με τθν τροφοδοςία και με τισ διατάξεισ προσ ζλεγχο. Ζτςι μζςω του μεταςχθματιςτι 1 προσ 1 τροφοδοτικθκαν οι κλζμεσ 3, 4, 5. Θ φάςθ ςυνδζκθκε μζςω του περιςτροφικοφ διακόπτθ επιλογισ λειτουργίασ ςτουσ κοινοφσ αγωγοφσ 3 και 5 και ο ουδζτεροσ απ ευκείασ ςτθ κλζμα 4. Μζςω του μεταςχθματιςτι 220V/24V τροφοδοτικθκαν απ ευκείασ οι κοινοί αγωγοί 1 και 2. 98

99 Σχιμα 5.1 Τροφοδοςία κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ 99

100 Οι διατάξεισ προσ ζλεγχο ςυνδζκθκαν με τον εξισ τρόπο: Θ διάταξθ του ατζρμονα είχε ιδθ ξεκινιςει να ςυνδζεται με τι υπόλοιπο κφκλωμα κατά τθ καταςκευι του 24V κυκλϊματοσ και αυτό που απομζνει είναι θ ςφνδεςθ με 12V τροφοδοςία τθσ μθχανισ του ατζρμονα. Το κφκλωμα που παρεμβάλλεται μεταξφ τροφοδοςίασ και μθχανισ ατζρμονα ζχει αναλυκεί κατά τθν παρουςίαςθ τθσ διάταξθσ του ατζρμονα. Τζλοσ θ διάταξθ των δοχείων αντλίασ ςυνδζκθκε ωσ εξισ: Τα 3 θλεκτρόδια του ελεγκτι ςτάκμθσ εμβαπτίςτθκαν μζςα ςτο δοχείο, θ θλεκτροβάνα τροφοδοτικθκε με τάςθ απ ευκείασ από το δίκτυο και θ επαφι που ελζγχει τθ λειτουργία τθσ ςυνδζκθκε με τθν επαφι του αντίςτοιχου θλεκτρονόμου ςτον πίνακα ελζγχου. Ππωσ ζχει αναφερκεί και ςτθν παρουςίαςθ των διατάξεων θ ςφνδεςθ τουσ με τον πίνακα ελζγχου ζγινε με τθ βοικεια των καναλιϊν που είναι τοποκετθμζνα πάνω ςε αυτά. Ο λεπτομερισ τρόποσ ςφνδεςθσ των διατάξεων προσ ζλεγχο κακϊσ και λεπτομζρειεσ ςτθ καλωδίωςθ του πίνακα παρατίκενται ςε επόμενθ παράγραφο του ιδίου κεφαλαίου. 5.2 ΡΟΓΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ P.L.C.- ΚΑΛΩΔΙΩΣΗ P.L.C ΡΟΓΑΜΜΑΤΛΣΜΟΣ P.L.C. Για τον προγραμματιςμό του PLC χρθςιμοποιικθκε το λογιςμικό που ιταν ςυμβατό με τον προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι που επιλζχτθκε και αγοράςτθκε μαηί με αυτόν. Το λογιςμικό αυτό λειτουργεί ςε περιβάλλον windows και ζτςι για τον προγραμματιςμό του PLC χρθςιμοποιικθκε Laptop με λειτουργικό ςφςτθμα windows xp. Ονομάηεται WinProladder ςτθν ζκδοςθ 2,39 built και αναπτφχκθκε από τθν καταςκευάςτρια εταιρία του προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι Fatek. Το προφίλ και οι δυνατότθτεσ του λογιςμικοφ παρατίκενται ςτο παράρτθμα *Ρ-8]. Ο προγραμματιςμόσ ζγινε με ςχετικι ευκολία κακϊσ ζχουμε ιδθ εξαγάγει τισ εξιςϊςεισ ςε LADDER από προθγοφμενο κεφάλαιο. Το πρόγραμμα λοιπόν, που φορτϊκθκε ςτον προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι φαίνεται παρακάτω (ςχιμα 5.2). 100

101 Σχιμα 5.2 Ρρόγραμμα που φορτϊκθκε ςτον προγραμματιηόμενο λογικό ελεγκτι Θ μόνθ διαφορά από τα ιςοδφναμα ςε Ladder που εξαγάγαμε από το κεφάλαιο 4 είναι ότι όλοι οι ζξοδοι του PLC ενεργοποιοφνται ςυμφϊνα με το ςενάριο λειτουργίασ μόνο όταν διεγείρεται θ είςοδοσ Χ19. Ζτςι, μόνο όταν ο περιςτροφικόσ διακόπτθσ επιλογισ τρόπου λειτουργίασ βρίςκεται ςτθ κζςθ Ρ.Λ.Ε. οι ζξοδοι του PLC κα μποροφν να ενεργοποιοφνται ςφμφωνα με τον επικυμθτό τρόπο ΚΑΛΩΔΛΛΩΣΘ P.L.C. Ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ ςυνδζκθκε με τον μεταςχθματιςτι 220V/24V και ςυγκεκριμζνα ςτα άκρα + και - που βρίςκονται ςτο κάτω μζροσ του. 101

102 Αρχικά θ μια άκρθ όλων των πθνίων των θλεκτρονόμων που αντιςτοιχοφν ςτισ εξόδουσ ςυνδζκθκε με το -. Κατόπιν οι αντίςτοιχεσ επαφζσ των θλεκτρονόμων τυπωμζνου που αντιςτοιχοφν ςτισ ειςόδουσ ςυνδζκθκαν με το + τθσ τροφοδοςίασ και μζςω γείωςθσ με το s/s ςυνδζκθκαν με το - τθσ τροφοδοςίασ. Τζλοσ θ άλλθ άκρθ των πθνίων που κζλουμε να διεγείρονται κατά τθν ενεργοποίθςθ των εξόδων ςυνδζκθκαν με τισ αντίςτοιχεσ εξόδουσ. Ο τρόποσ ςφνδεςθσ γίνεται πιο ςαφισ με το παρακάτω ςχζδιο : Σχιμα 5.3 Σχεδιάγραμμα ςυνδεςμολογίασ προγραμματιηόμενου λογικοφ ελεγκτι Οι ζξοδοι Υ1.Υ16 είναι ςτθν ουςία κανονικά ανοιχτζσ επαφζσ που με τθν ενεργοποίθςθ τθσ εξόδου κλείνουν και διεγείρουν το αντίςτοιχο ρελζ. 5.3 ΤΕΛΙΚΑ ΣΧΕΔΙΑ Μετά από τον υπολογιςμό των βοθκθτικϊν επαφϊν κάκε θλεκτρονόμου και μετά από αναγκαίεσ, μικρισ ςθμαςίασ αλλαγζσ που ζγιναν κατά τθ καταςκευι, το κφκλωμα αυτοματιςμοφ ζχει τθν εξισ τελικι μορφι. 102

103 Σχιμα 5.4 Τελικό ςχζδιο κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ 220V 103

104 104 Σχιμα 5.5 Κφκλωμα αυτοματιςμοφ 24V (κφκλωμα θλεκτρονόμων τυπωμζνου)

105 Ραρακάτω φαίνεται ζνα ςκίτςο του πίνακα ελζγχου με τθν κζςθ και με τισ ονομαςίεσ των θλεκτρονόμων και των λοιπϊν ςτοιχείων ελζγχου. Σχιμα 5.6 Σκίτςο θλεκτρικοφ πίνακα όπου φαίνεται θ κζςθ των θλεκτρονόμων και των λοιπϊν ςτοιχείων ελζγχου Στθ πρϊτθ ράγα βλζπουμε τουσ θλεκτρονόμουσ ιςχφοσ, Υ, Δ, τισ 3 αςφάλειεσ Κ1, Κ2,ΚΥΔ, τα ρελζ τυπωμζνου ΑΔ1, 1, ΡΛΕ ΑΔ, ΡΛΕ Υ, ΡΛΕ Δ κακϊσ και τον περιςτροφικό διακόπτθ επιλογισ μαηί με τισ ενδεικτικζσ λυχνίεσ. Στθ δεφτερθ ράγα βρίςκουμε τουσ βοθκθτικοφσ θλεκτρονόμουσ γενικοφ ςκοποφ ΑΔ, ΑΑ, Μ2, ΒΑ, Τ5, ΑΑ1, τα χρονορελζ ΤΥΔ και ΤΒ,το ρελζ ΒΧ1 και τον ελεγκτι ςτάκμθσ Ε20. Στθ τρίτθ ράγα διακρίνουμε τα 24V ρελζ ΣΤΟΡ, Χ, Χ0, ΕΜΡΟΣ, ΣΤΑΤ, ΟΡΛΣΚΕΝ, ΑΝΟΛΞΕ, ΚΛΕΛΣΕ, ΣΤΟΡ ΥΔ, Τ, ΣΤΑΤ ΥΔ, Τ0, Τ1, Τ2, Τ3, Τ4, Τ50, ΒΒ, ΡΛΕ ΑΑ, ΡΛΕ Μ1, ΡΛΕ ΒΑ, ΡΛΕ και τον θλεκτρονόμο γενικοφ ςκοποφ Ε2. Στθ τελευταία ράγα που δεν βρίςκεται ςτο ςκίτςο είναι τοποκετθμζνοσ ο προγραμματιηόμενοσ λογικόσ ελεγκτισ και οι κοινοί αγωγοί- κλζμεσ. 105

106 Ραρακάτω είναι ζνα ςχζδιο τθσ μπουτονιζρασ που ςχεδιάςτθκε ειδικά για τθ παροφςα καταςκευι. Σχιμα 5.7 Μπουτονιζρα και επιγραφόμενεσ λειτουργίεσ Επάνω ςτο κζντρο βρίςκεται ζνασ γενικόσ διακόπτθσ κινδφνου και με το πάτθμα του απενεργοποιείται όλο το κφκλωμα αυτοματιςμοφ. Βρίςκεται τοποκετθμζνοσ ςτθ μπουτονιζρα για να ζχει τθ δυνατότθτα ο χειρίςτθσ ςε περίπτωςθ κινδφνου θ άλλθσ ζκτακτθσ ανάγκθσ να το πάτα και να παφει όλεσ τισ διαδικαςίεσ. Ακόμθ υπάρχουν τα μπουτόν ΣΤΑΤ, ΣΤΟΡ, ΡΑΝΩ, ΚΑΤΩ, ΑΝΟΛΞΕ, ΚΛΕΛΣΕ,ΣΤΑΤ ΥΔ και ΣΤΟΡ ΥΔ. Επίςθσ μπορεί κάνεισ να διακρίνει και τουσ περιςτροφικοφσ διακόπτεσ που δίνουν τθ δυνατότθτα ςτον χειριςτι να ελζγξει τισ λειτουργίεσ τθσ βάνασ,του ατζρμονα και τθσ τριφαςικισ μθχανισ με αυτόματο θ με χειροκίνθτο τρόπο. Τζλοσ πάνω ςτθ μπουτονιζρα βρίςκονται τοποκετθμζνεσ και 4 ενδεικτικζσ λυχνίεσ.οι 3 κόκκινεσ μασ δίνουν τθν ζνδειξθ ςε ποια κζςθ βρίςκονται οι 3 περιςτροφικοί διακόπτεσ και θ πράςινθ ανάβει όταν υπάρχει τροφοδοςία από το δίκτυο. 5.4 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΛΩΔΙΩΣΕΩΝ - ΡΙΝΑΚΕΣ ΑΚΟΔΕΚΚΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΘ ΚΑΛΩΔΛΩΣΕΩΝ Στα ςχζδια που ακολοφκου ζχει γίνει καταγραφι των ακροδεκτϊν κάκε ςτοιχείου του κυκλϊματοσ αυτοματιςμοφ και είναι εμφανισ ο τρόποσ που ζχει γίνει θ ςυνδεςμολογία 106