Βιομηχανική Πληροφορική

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Βιομηχανική Πληροφορική Ενότητα 6: Προγραμματισμένοι Λογικοί Ελεγκτές PLC Αναστασία Βελώνη Μηχανικών Η/Υ Συστημάτων

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί Ενότητας Τα PLC ανήκουν στην ευρύτερη κατηγορία των ψηφιακών Υπολογιστικών Συστημάτων. Χρησιμοποιούνται για να ελέγχουν μηχανές και διεργασίες όπου απαιτείται να γίνονται αυτόματες λειτουργίες: κατ εξοχήν στη βιομηχανία αλλά και σε κτιριακές εγκαταστάσεις, στη ναυτιλία, σε μεγάλα έργα του δημοσίου ή ιδιωτικού τομέα (σήραγγες, σταθμούς παραγωγής ενέργειας, ορυχεία, βιολογικούς καθαρισμούς), στον έλεγχο κυκλοφορίας οχημάτων, στον φωτισμό αεροδρομίων, σε συστήματα ανελκυστήρων και δεκάδες άλλους τομείς εφαρμογών. 4

5 Περιεχόμενα Ενότητας -1 Η εξέλιξη των αυτοματισμών και οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές Programmable Logic Controller Κυριότεροι Κατασκευαστές PLC Τα PLC στην πραγματικότητα Ορισμός του PLC Πλεονεκτήματα των PLC Πίνακας σύγκρισης Δομή ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Μονάδες Εισόδων / Εξόδων Συσκευή προγραμματισμού Μνήμη RAM Μνήμη ROM Μνήμη EEPROM 5

6 Περιεχόμενα Ενότητας -2 Αρχή λειτουργίας ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Βήματα κατά την κατάσταση λειτρουργίας SIMATIC S7 S7-200 Απαιτούμενος εξοπλισμός Προγραμματισμός ενός PLC Παράδειγμα προγραμματισμού με STEP 7 Διαδικασία δημιουργίας της εφαρμογής Τρόποι συνδεσμολογίας του WinCC flexible με συστήματα Αυτοματισμού 6

7 Η εξέλιξη των αυτοματισμών και οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές -1 Η εξέλιξη των αυτοματισμών, ακολούθησε την εξέλιξη της τεχνολογίας. Οι πρώτοι αυτοματισμοί ήταν καθαρά μηχανικοί, όλοι οι έλεγχοι δηλαδή καθορίζονταν από την κίνηση μοχλών και γραναζιών. Το μεγάλο άλμα στους αυτοματισμούς έγινε με τη χρήση του ηλεκτρισμού Μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο αρχίζει η ηλεκτρονική εποχή. Ήδη από τις αρχές του 20ου αιώνα, εμφανίζονται οι πρώτες ηλεκτρονικές συσκευές, το ραδιόφωνο και αργότερα, η τηλεόραση, οι ασύρματοι και τα ραντάρ 7

8 Η εξέλιξη των αυτοματισμών και οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές -2 Το κύριο εξάρτημα των συσκευών αυτών ήταν η ηλεκτρονική λυχνία Η ανακάλυψη του τρανζίστορ το 1950 ήταν η αρχή της ηλεκτρονικής επανάστασης των ημιαγωγών Το 1945 κατασκευάστηκε ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής, ο ENIAC, ο οποίος χρησιμοποιούσε λυχνίες Το 1950 και με τη χρήση των τρανζίστορ έχουμε τους πρώτους πραγματικούς υπολογιστές 8

9 Η εξέλιξη των αυτοματισμών και οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές -3 Από τις πρώτες εφαρμογές των υπολογιστών στη βιομηχανία ήταν οι αυτόματες εργαλειομηχανές (τόρνοι, φρέζες κτλ.) Η επανάσταση της πληροφορικής ξεκινά το 1975 με την κατασκευή του πρώτου μικροϋπολογιστή Η βιομηχανία μέχρι τη δεκαετία του 80 χρησιμοποιούσε ελάχιστα τα ηλεκτρονικά. Το 90% και πλέον των αυτοματισμών καταλάμβαναν οι αυτοματισμοί με ρελέ (ηλεκτρονόμοι) 9

10 Programmable Logic Controller Στις αρχές της δεκαετίας του 80 οι εταιρίες παραγωγής ηλεκτρολογικού υλικού εμφανίζουν στους τεχνικούς και μηχανικούς της βιομηχανίας ένα νέο προϊόν αυτοματισμού, το οποίο ονόμασαν PLC (Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής) Το PLC είναι ένας μικροϋπολογιστής κατάλληλα προσαρμοσμένος ώστε να χρησιμοποιείται για τη λειτουργία αυτοματισμών Τα PLC προορίζονταν να αντικαταστήσουν τον κλασσικό ηλεκτρολογικό πίνακα με τα ρελέ 10

11 Programmable Logic Controller Οι εταιρίες παραγωγής PLC προσάρμοσαν τον τρόπο χρήσης του PLC στον τρόπο που μέχρι τότε δούλευε η βιομηχανία, δηλαδή: Tο όνομα του προϊόντος απέφυγαν να το χρησιμοποιήσουν ολοκληρωμένο και προτιμούσαν να αναφέρουν τη συσκευή σαν PLC Προσπάθησαν να μην αλλάξουν τον μέχρι τότε τρόπο εργασίας στον τομέα των αυτοματισμών. Έμαθαν με έξυπνο τρόπο τους τεχνικούς προγραμματισμό Οι πρώτες γλώσσες προγραμματισμού δεν έκαναν τίποτα παραπάνω από το να αντικαταστήσουν με πλήκτρα σε μια ειδική συσκευή προγραμματισμού το σχέδιο του ηλεκτρολογικού αυτοματισμού 11

12 Programmable Logic Controller Σήμερα ο κλασσικός αυτοματισμός με ρελέ τείνει να εκλείψει Όλες οι καινούριες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν PLC Τα PLC έχουν εξελιχθεί πάρα πολύ σε σχέση με τα πρώτα μοντέλα της δεκαετίας του 80 Το προσωπικό της βιομηχανίας έχει εκπαιδευτεί κατάλληλα στον χειρισμό και προγραμματισμό τους 12

13 Programmable Logic Controller Η χρήση των PLC παρέχει πάρα πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τον κλασσικό αυτοματισμό Η καθολική όμως γενίκευση της χρήσης τους δεν οφείλονται μόνο στα πλεονεκτήματα που παρέχουν στον τελικό χρήστη Η χρήση των PLC σε σχέση με τον κλασσικό αυτοματισμό συμφέρει πρώτιστα τις εταιρίες που παράγουν είδη αυτοματισμού 13

14 Κυριότεροι Κατασκευαστές PLC Siemens Γερμανία AB (Allen Bradley) Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής Schneider Electric (Modicon) Γαλλία Mitsubishi Ιαπωνία ABB Γερμανία SAIA Ελβετία GE Fanuc Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής B&R (Bernecker+ Reiner) Αυστρία 14

15 Κυριότεροι Κατασκευαστές PLC PLC της εταιρείας ΑΒΒ 15

16 Τα PLC στην πραγματικότητα -1 PLC της εταιρείας Alan Bradley (SLC500) 16

17 Τα PLC στην πραγματικότητα -2 PLC της εταιρείας Μitsubishi (FX-32MR) 17

18 Τα PLC στην πραγματικότητα -3 PLC της εταιρείας Telemecanique (TSX17) 18

19 Τα PLC στην πραγματικότητα -4 PLC της εταιρείας Honeywell (HC 900) 19

20 Τα PLC στην πραγματικότητα -5 PLC της εταιρείας Omron (CQM1001) 20

21 Τα PLC στην πραγματικότητα -6 PLC της εταιρείας Siemens (S7-300) 21

22 Ορισμός του PLC -1 PLC είναι ένα ψηφιακό ηλεκτρονικό σύστημα, σχεδιασμένο για χρήση σε βιομηχανικό περιβάλλον, το οποίο χρησιμοποιεί µια προγραμματιζόμενη μνήμη για την αποθήκευση εντολών, ώστε να επιτελούνται διάφορες λειτουργίες, όπως λογικές, χρονικές, μετρητικές και αριθμητικές πράξεις και να ελέγχονται µέσω αναλογικών/ψηφιακών μονάδων, διάφορες μηχανές ή διαδικασίες Ο Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής (PLC) είναι μια ειδική συσκευή, ή οποία έρχεται να αντικαταστήσει στον πίνακα του κλασικού αυτοματισμού όλους τους βοηθητικούς ηλεκτρονόμους, τα χρονικά και τους απαριθμητές Τα PLC ανήκουν στην ευρύτερη κατηγορία των ψηφιακών Υπολογιστικών Συστημάτων 22

23 Ορισμός του PLC -2 Χρησιμοποιούνται για να ελέγχουν μηχανές και διεργασίες όπου απαιτείται να γίνονται αυτόματες λειτουργίες: κατ εξοχήν στη βιομηχανία αλλά και σε κτιριακές εγκαταστάσεις, στη ναυτιλία, σε μεγάλα έργα του δημοσίου ή ιδιωτικού τομέα, στον έλεγχο κυκλοφορίας οχημάτων, στον φωτισμό αεροδρομίων, σε συστήματα ανελκυστήρων και δεκάδες άλλους τομείς εφαρμογών 23

24 Πλεονεκτήματα των PLC Τα πρώτα μεγάλα πλεονεκτήματα των PLC αφορούν τους κατασκευαστές εξοπλισμού αυτοματισμών και πινάκων αυτοματισμού και ήδη έχουν αναφερθεί: Το κόστος κατασκευής ενός PLC είναι σημαντικά μικρότερο από το κόστος παραγωγής ενός μεγάλου αριθμού βοηθητικών ρελέ, χρονικών και απαριθμητών Ο χρόνος κατασκευής του αυτοματισμού είναι μηδαμινός σε σχέση με την κατασκευή ενός κλασσικού πίνακα αυτοματισμού 24

25 Πλεονεκτήματα των PLC Τα PLC ελαχιστοποιούν το κόστος συντήρησης του πίνακα αυτοματισμού Το κόστος αυτό αναλύεται ως εξής: Συχνότητα βλαβών, χρόνος εντοπισμού μιας βλάβης και αποκατάστασής της. Στον αυτοματισμό με PLC δεν υπάρχει ουσιαστικό θέμα βλάβης εσωτερικά του πίνακα της εγκατάστασης Ο προγραμματισμός του γίνεται με εύκολο τρόπο και ο κάθε χρήστης μπορεί να παρέμβει σ αυτόν πολλές φορές χωρίς να μεσολαβήσει ο κατασκευαστής. Σε έναν πίνακα κλασσικού αυτοματισμού τέτοιες αλλαγές είναι πολύ δύσκολες, ακριβές και χρονοβόρες 25

26 Πλεονεκτήματα των PLC Περιέχει στη μνήμη του βοηθητικές επαφές, χρονικά, απαριθμητές, μετρητές κτλ όπου έχει πρόσβαση ο χρήστης και μπορεί να τα χρησιμοποιήσει στο πρόγραμμά του Παρέχει διαγνωστικά μηνύματα λάθους με τα ενσωματωμένα LED στις κάρτες εσόδων και εξόδων και γίνεται εύκολη η εποπτεία της κατάστασης των PLC 26

27 Πλεονεκτήματα των PLC Ο αυτοματισμός με PLC παρέχει μεγάλες δυνατότητες. Μπορούν να δημιουργηθούν πολύ εύκολα πολύπλοκες και έξυπνες επεξεργασίες, οι οποίες στον κλασσικό αυτοματισμό είναι πολύ δύσκολο να υλοποιηθούν Το PLC καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο σε σχέση με τον πίνακα κλασσικού αυτοματισμού Ο αυτοματισμός παραδίδεται συντομότερα σε λειτουργία, γιατί η μελέτη μπορεί να γίνεται παράλληλα με την τοποθέτηση και συρμάτωση του προγραμματιζόμενου ελεγκτή 27

28 Πλεονεκτήματα των PLC Υπάρχει σημαντική οικονομία στο χώρο, τη συντήρηση και την κατανάλωση ενέργειας Σε μια μοντέρνα εγκατάσταση που χρησιμοποιούνται αυτοματισμοί με PLC, παρέχονται δυνατότητες σύνδεσης με τον κεντρικό ηλεκτρονικό υπολογιστή, και το ενδοεταιρικό δίκτυο Ο προγραμματισμός τους γίνεται είτε με βάση το σχέδιο συνδεσμολογίας, με επαφές, απαριθμητές κτλ. (γλώσσα Ladder), είτε με τη γλώσσα STL είτε με λογικό διάγραμμα. Η γλώσσα προγραμματισμού είναι προσαρμοσμένη στο βιομηχανικό αυτοματισμό και άρα είναι προσιτή στο προσωπικό που μέχρι σήμερα συντηρούσε τους κλασικούς πίνακες αυτοματισμού 28

29 Μειονεκτήματα των PLC Όταν έχουμε μία απλή εφαρμογή, η χρήση ενός προγραμματιζόμενου ελεγκτή είναι περισσότερο ακριβή από ένα πεδίο με ηλεκτρονόμους Εάν παρουσιαστεί μία βλάβη στον προγραμματιζόμενο ελεγκτή, είναι δυνατόν να μην επισκευάζεται και να χρειάζεται αντικατάσταση τμήματος ή και ολόκληρου του ελεγκτή, ενώ αν είχαμε ένα πεδίο με relays θα ήταν αρκετό να αντικαταστήσουμε ένα μόνο relay 29

30 Μειονεκτήματα των PLC Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές είναι ευαίσθητοι στον ηλεκτρονικό θόρυβο, γεγονός που απαιτεί ειδικές κατασκευές και προστασίες Η εγκατάσταση, η παρακολούθηση της λειτουργίας και η συντήρηση ενός προγραμματιζόμενου ελεγκτή απαιτεί εξειδικευμένο προσωπικό ή εκπαίδευση του υπάρχοντος, πράγμα που σημαίνει αυξημένο κόστος 30

31 Στάδια εργασίας στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό Τεχνική περιγραφή: Καταγραφή δηλαδή των απαιτήσεων του πελάτη όσο αφορά τη σημερινή κατάσταση της εγκατάστασης, τις απαιτήσεις από τον αυτοματισμό αλλά και τις πιθανές μελλοντικές της επεκτάσεις Επιλογή τύπου και μονάδων PLC: Η επιλογή γίνεται πάντα με βάση τεχνοοικονομικά κριτήρια, την καλύτερη τεχνική λύση δηλαδή με το χαμηλότερο κόστος, μέσα από μια πληθώρα συστημάτων και των συνιστωσών τους 31

32 Στάδια εργασίας στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό Εκπόνηση σχεδίων: Κατασκευή πίνακα όπου θα τοποθετηθεί το PLC Προγραμματισμός: Υλοποίηση των προδιαγραφών που έθεσε ο πελάτης. Το πρόγραμμα δοκιμάζεται εν μέρει για τη σωστή του λειτουργία, αφού μια ολοκληρωμένη δοκιμή του είναι πρακτικά αδύνατη στο γραφείο καθόσον οι συνθήκες είναι συνήθως πολύ πιο διαφορετικές από αυτές της εγκατάστασης 32

33 Στάδια εργασίας στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό Θέση σε λειτουργία: Το PLC τοποθετημένο στο πίνακα μεταφέρεται και τοποθετείται στην εγκατάσταση, συρματώνεται με τα περιφερειακά στοιχεία (κινητήρες, βάνες, τερματικούς), γίνεται έλεγχος για τη σωστή συρμάτωση και τέλος μεταφέρεται το πρόγραμμα στο PLC. Εδώ γίνεται ο οριστικός έλεγχος της σωστής σύμφωνα με τη τεχνική περιγραφή λειτουργίας του αυτοματισμού Φάκελος έργου: Δημιουργείται φάκελος του έργου με τα τελικά διορθωμένα σχέδια και το πρόγραμμα εκτυπωμένο με επεξηγηματικά σχόλια 33

34 Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής Ο Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής (PLC) είναι μια ειδική συσκευή, η οποία έρχεται να αντικαταστήσει στον πίνακα του κλασσικού αυτοματισμού τα βοηθητικά ρελέ, τα χρονικά και τους απαριθμητές Αντί για την κατασκευή ενός πίνακα με πολύπλοκες συνδεσμολογίες μεταξύ των παραπάνω υλικών, που υπάρχουν στον κλασσικό αυτοματισμό, με τη χρήση του PLC η λειτουργία του αυτοματισμού προγραμματίζεται μέσω μιας ειδικής συσκευής προγραμματισμού ή μέσω ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού 34

35 Πίνακας σύγκρισης Προγραμματιζόμενη Λογική Συρματωμένη Λογική 1. Περιγραφή του αυτοματισμού 1. Περιγραφή του αυτοματισμού 2. Ανάπτυξη του σχεδίου εφαρμογής του 2. Ανάπτυξη του λειτουργικού σχεδίου πίνακα (σχέδιο καλωδίωσης) του αυτοματισμού 3. Κατασκευή του πίνακα της 3. Ανάπτυξη του σχεδίου εφαρμογής του εγκατάστασης πίνακα (σχέδιο καλωδίωσης) 4. Ανάπτυξη του προγράμματος 4. Κατασκευή του πίνακα της λειτουργίας του αυτοματισμού και εγκατάστασης εισαγωγή του προγράμματος στο PLC μέσω της συσκευής προγραμματισμού 35

36 Πίνακας σύγκρισης Προγραμματιζόμενη Λογική Συρματωμένη Λογική 5. Εγκατάσταση και σύνδεση στους 5. Εγκατάσταση και σύνδεση στους ακροδέκτες (κλέμες) του πίνακα των ακροδέκτες (κλέμες) του πίνακα των αισθητήρων που δίνουν τις πληροφορίες αισθητήρων που δίνουν τις πληροφορίες (εντολές) και των συσκευών (αποδεκτών) (εντολές) και των συσκευών (αποδεκτών) που εκτελούν τις εργασίες που εκτελούν τις εργασίες 6. Δοκιμή λειτουργίας της εγκατάστασης 6. Δοκιμή λειτουργίας της εγκατάστασης 7. Πλήρης λειτουργία του αυτοματισμού 7. Πλήρης λειτουργία του αυτοματισμού 36

37 Δομή ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Στην αγορά υπάρχουν σήμερα πολλά μοντέλα PLC κατασκευασμένα από πλήθος εταιριών Η επιλογή ενός προγραμματιζόμενου ελεγκτή (τύπος μέγεθος - κόστος) εξαρτάται από το πλήθος των στοιχείων που δίνουν εντολή σ αυτόν (είσοδοι) και το πλήθος των στοιχείων που δέχονται εντολή απ αυτόν (έξοδοι), καθώς και από το πλήθος των λειτουργιών που απαιτείται να κάνει ο αυτοματισμός (μέγεθος προγράμματος, δηλ. απαιτούμενη μνήμη και δυνατότητες της κεντρικής μονάδας) 37

38 Δομή ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Ανεξάρτητα όμως από τύπο και μέγεθος, ένας προγραμματιζόμενος ελεγκτής, αποτελείται από τα εξής απαραίτητα στοιχεία : Πλαίσιο για τοποθέτηση των μονάδων (Rack) Μονάδα τροφοδοσίας (PS) Κεντρική μονάδα επεξεργασίας αποτελεί τον εγκέφαλο του PLC (CPU) που Μονάδες εισόδων / εξόδων Μονάδα προγραμματισμού 38

39 Δομή ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή 39

40 Δομή ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Δομικό διάγραμμα ενός PLC 40

41 Πλαίσιο τοποθέτησης μονάδων Στο πλαίσιο (rack) τοποθετούνται οι διάφορες μονάδες που θα συνθέσουν το σύστημα αυτοματισμού Οι διάφορες μονάδες αυτές είναι η μονάδα τροφοδοσίας, η μονάδα επεξεργασίας, οι κάρτες εισόδων και εξόδων Στη περίπτωση που οι θέσεις πλαισίου δεν επαρκούν τότε χρησιμοποιείται πλαίσιο επέκτασης για τη τοποθέτηση των μονάδων εισόδων και εξόδων Κάθε πλαίσιο επέκτασης συνδέεται με το κεντρικό πλαίσιο ή με τα άλλα πλαίσια μέσω ειδικής μονάδας διασύνδεσης και καλωδίου 41

42 Μονάδα τροφοδοσίας Το τροφοδοτικό χρησιμοποιείται για να παρέχει την απαραίτητη τάση στη CPU και στις κάρτες εισόδων και εξόδων Οι τυπικές εσωτερικές τάσεις των μονάδων είναι συνήθως: DC 5V, DC 9V, DC 24V 42

43 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας αποτελεί τον εγκέφαλο του PLC ελέγχει και εκτελεί όλες τις λειτουργίες του PLC Η CPU ουσιαστικά είναι ένας μικροϋπολογιστής που περιλαμβάνει το μικροεπεξεργαστή και τη μνήμη Ο μικροεπεξεργαστής είναι αυτός που εκτελεί όλες τις λειτουργίες και τα δεδομένα που επεξεργάζεται είναι δυαδικής μορφής Η επιλογή της CPU γίνεται λαμβάνοντας υπόψη των αριθμό των εισόδων και εξόδων που θα έχει το σύστημα, τον απαιτούμενο όγκο του προγράμματος, την επιθυμητή ταχύτητα λήψης αποφάσεων και τις γνωστές ανάγκες δικτύωσης και επικοινωνίας με άλλα συστήματα 43

44 Μονάδες Εισόδων / Εξόδων Οι μονάδες των εισόδων και των εξόδων αποτελούν τις μονάδες επικοινωνίας της κεντρικής μονάδας με τον έξω κόσμο, δηλαδή με τους αισθητήρες και τους διακόπτες χειρισμού, που δίνουν τις πληροφορίες (εντολές), καθώς και με τα ρελέ ισχύος των κινητήρων, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, ενδεικτικές λυχνίες και γενικά τους αποδέκτες που εκτελούν τις εντολές της κεντρικής μονάδας 44

45 Μονάδες Εισόδων / Εξόδων Η κεντρική μονάδα μπορεί να δεχτεί ψηφιακά σήματα εισόδου και εξόδου χαμηλής τάσης και πολύ μικρού ρεύματος. Η τάση που δέχεται η κεντρική μονάδα είναι συνήθως 0 Volt για το λογικό 0 και 5 Volt για το λογικό 1. Το ρεύμα εισόδου καθώς και το ρεύμα εξόδου δεν μπορεί να ξεπεράσει τα μερικά ma Οι μονάδες εισόδων και εξόδων αναλαμβάνουν να προσαρμόσουν τα σήματα εισόδου και εξόδου, που έχουμε στον αυτοματισμό, με τα σήματα που μπορεί να δεχτεί η κεντρική μονάδα, τόσο από άποψη τάσεων όσο και από άποψη ρευμάτων. Η προσαρμογή αυτή γίνεται με χρήση ηλεκτρονικών στοιχείων ισχύος, είτε με τη χρήση των κατάλληλων μικρορελέ 45

46 Μονάδες Εισόδων / Εξόδων Κάθε σύστημα PLC καταλήγει πάντα σε ακροδέκτες (κλέμες). Οι ακροδέκτες αυτοί ανήκουν στις μονάδες εισόδων και εξόδων του PLC Στους ακροδέκτες εισόδων καταλήγουν οι αγωγοί που έρχονται από αισθητήρες (τερματικούς διακόπτες, πιεζοστάτες, κτλ), διακόπτες μπουτόνς, κτλ. Στους ακροδέκτες εξόδων καταλήγουν οι αγωγοί που τροφοδοτούν πηνία ρελέ ισχύος, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, λυχνίες ένδειξης και λοιπούς αποδέκτες 46

47 Μονάδες Εισόδων / Εξόδων Στους διάφορους τύπους των PLC οι μονάδες εισόδων και εξόδων αντιμετωπίζονται με διαφορετικό τρόπο. Γενικά ισχύουν τα παρακάτω: Μια μονάδα εισόδων ή εξόδων μπορεί να λειτουργεί με συνεχή τάση ή με εναλλασσόμενη τάση. Τυπικές τάσεις που συναντώνται στα PLC είναι: DC 24V, 48V, 60V και AC 24V, 48V, 115V, 230V, με συνηθέστερες τις DC 24V και AC 115V και AC 230V Η τάση αυτή δεν παρέχεται συνήθως από τη μονάδα τροφοδοσίας του PLC. Πρέπει να δημιουργηθεί με άλλη τροφοδοτική μονάδα 47

48 Μονάδες Εισόδων / Εξόδων Τα κυκλώματα και οι τάσεις των εισόδων είναι τελείως ανεξάρτητα από τα αντίστοιχα κυκλώματα των εξόδων. Επομένως η τάση για τις εισόδους μπορεί να είναι διαφορετική από την τάση για τις εξόδους Η τάση εισόδων (δηλ. η τάση που θα φτάσει σε μια είσοδο, όταν ενεργοποιηθεί ο αντίστοιχος αισθητήρας) διαχωρίζεται συνήθως γαλβανικά από το υπόλοιπο εσωτερικό κύκλωμα του PLC. Τα ίδια ισχύουν και για τις εξόδους Αν σε κάποιες μονάδες εισόδων ή εξόδων δεν έχουμε γαλβανική απομόνωση πρέπει να προσεχθεί ιδιαίτερα το θέμα των γειώσεων 48

49 Συσκευή προγραμματισμού Η συσκευή προγραμματισμού είναι μια συσκευή τελείως ξεχωριστή από τη μονάδα αυτοματισμού Χρησιμοποιείται για την εισαγωγή του προγράμματος στο PLC και την παρακολούθηση της εξέλιξης του αυτοματισμού μέσα από την οθόνη που διαθέτει Με έναν μόνο προγραμματιστή μπορούν να χειρισθούν όλες οι μονάδες του PLC μιας αυτοματοποιημένης εγκατάστασης 49

50 PLC με όλα τα στοιχεία του 50

51 Η συνδεσμολογία ενός PLC 51

52 Η μνήμη της κεντρικής μονάδας Η μνήμη της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (CPU) διακρίνεται σε μνήμη RAM, ROM και EEPROM Μνήμη RAM: Η μνήμη RAM (Random Access Memory, μνήμη τυχαίας προσπέλασης) είναι εκείνη στην οποία μπορούμε να γράφουμε και να σβήνουμε, και η οποία σβήνει μόλις πέσει η τροφοδοσία της. Στη μνήμη RAM η κεντρική μονάδα αποθηκεύει μια σειρά από πληροφορίες σε ξεχωριστές περιοχές εργασίας 52

53 Μνήμη RAM Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται οι καταστάσεις των εισόδων και των εξόδων. Η περιοχή αυτή ονομάζεται για τις εισόδους εικόνα εισόδου και για τις εξόδους εικόνα εξόδου Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται οι ενδιάμεσες πληροφορίες που αφορούν τη λειτουργία του αυτοματισμού Περιοχή μνήμης των χρονικών Περιοχή μνήμης των απαριθμητών Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται τα προγράμματα του χρήστη, δηλαδή τα προγράμματα που λειτουργούν ένα συγκεκριμένο αυτοματισμό 53

54 Μνήμη ROM Στη μνήμη ROM (Read Only Memory) ο κατασκευαστής του προγραμματιζόμενου ελεγκτή αποθηκεύει το λειτουργικό σύστημα του PLC, δηλαδή τις οδηγίες (το πρόγραμμα) για όλες τις βασικές λειτουργίες που είναι απαραίτητες για να δουλέψει το PLC 54

55 Μνήμη EEPROM Επειδή η μνήμη RAM με την απώλεια της τροφοδοσίας χάνει τα δεδομένα της (εκτός αν χρησιμοποιείται μπαταρία), τα PLC χρησιμοποιούν έναν άλλο τύπο μνήμης, την EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), η οποία προγραμματίζεται και σβήνει ηλεκτρικά Πρόκειται για μνήμη που με την πτώση της τροφοδοσίας διατηρεί τα δεδομένα της, και η οποία γράφεται και να σβήνεται μέσω ειδικού μηχανήματος 55

56 Αρχή λειτουργίας ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Σε ότι αφορά το υλικό όλα τα PLC αποτελούνται από την CPU η οποία περιέχει την λογική του αυτοματισμού και η οποία αφού διαβάσει την κατάσταση των εισόδων (input modules) ενεργοποιεί τις εξόδους (output modules) σύμφωνα με τους κανόνες (πρόγραμμα) πού έχουμε αποθηκεύσει στην μνήμη του Βέβαια το σύστημα συμπληρώνεται από το τροφοδοτικό και πιθανόν από διατάξεις ενδείξεων και χειρισμών (operator panel, operator display) 56

57 Αρχή λειτουργίας ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Η CPU με την βοήθεια των εισόδων γνωρίζει κάθε στιγμή την κατάσταση ενός διακόπτη, εάν δηλαδή είναι διεγερμένος ή όχι. Επιπλέον στην κατάλληλη έξοδο οπλίζει ένα ρελέ και μέσω αυτού ενεργοποιεί μία διάταξη κίνησης, φωτισμού κ.λπ. Αυτό που απομένει είναι η "λογική", δηλαδή πότε πρέπει να οπλίσει το ρελέ. Αυτή η λογική είναι το πρόγραμμα του PLC πού συντάσσεται σε συγκεκριμένη γλώσσα με την βοήθεια ειδικού λογισμικού (programing software), και αποθηκεύεται στην μνήμη του PLC 57

58 Διάγραμμα λειτουργίας PLC 58

59 Τρόπος λειτουργίας συστήματος Αρχικά η CPU διαβάζει τις εισόδους, δηλαδή παρατηρεί την κάθε είσοδο, και αν σε αυτή έχει εμφανισθεί τάση (πού σημαίνει ότι έχει κλείσει ο διακόπτης) καταχωρεί ένα λογικό 1 σε μία περιοχή της μνήμης του που είναι ειδική γι αυτό τον σκοπό (Ιnput Ιmage) Η περιοχή αυτή περιέχει σε κάθε στιγμή την κατάσταση των εισόδων και λειτουργεί σαν ενδιάμεσος σταθμός ανάμεσα στον "έξω κόσμο" και την CPU 59

60 Τρόπος λειτουργίας συστήματος Στη συνέχεια εκτελείται το πρόγραμμα δηλαδή εξετάζεται η τιμή των εισόδων και αποφασίζεται η τιμή της εξόδου η οποία και καταχωρείται σε μία αντίστοιχη περιοχή μνήμης εξόδου (Output Image) Τέλος, η περιοχή της μνήμης εξόδου μεταφέρεται στην κάρτα εξόδου και διεγείρει με την σειρά της το ρελέ Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται από την αρχή και διαρκώς δηλαδή ξαναδιαβάζεται η είσοδος που μπορεί τώρα να έχει διαφορετική τιμή κλπ. Η διαδικασία αυτή λέγεται κυκλική επεξεργασία στο PLC 60

61 Βήματα κατά την κατάσταση λειτρουργίας Βήμα 1ο: Στην αρχή ο μικροεπεξεργαστής (CPU) διαβάζει τις εισόδους. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε είσοδο ελέγχει αν έχει υψηλή τάση (λογικό 1) ή χαμηλή τάση (λογικό 0). Η τιμή 0 ή 1 για κάθε είσοδο αποθηκεύεται σε μια ειδική περιοχή της μνήμης η οποία ονομάζεται εικόνα εισόδων (input image) Βήμα 2ο: Στη συνέχεια ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιώντας σαν δεδομένα τις τιμές των εισόδων, που διάβασε, εκτελεί τις εντολές του προγράμματος, το οποίο λειτουργεί τον αυτοματισμό. Το πρόγραμμα αυτό στην ουσία περιέχει μια σειρά από λογικές πράξεις 61

62 Βήματα κατά την κατάσταση λειτρουργίας Η εκτέλεση του προγράμματος θα δώσει αποτελέσματα για τις εξόδους. Τα αποτελέσματα αυτά αποθηκεύονται στην ειδική περιοχή της μνήμης που ονομάζεται εικόνα εξόδων (output image). Όπως η εικόνα εισόδων, έτσι και η εικόνα εξόδων περιέχει την τιμή (0 ή 1) για κάθε έξοδο Οι τιμές αυτές προκύπτουν από την εκτέλεση των λογικών πράξεων του προγράμματος 62

63 Βήματα κατά την κατάσταση λειτρουργίας Βήμα 3ο: Στη συνέχει ο μικροεπεξεργαστής αποδίδει τις τιμές της εικόνας εξόδων στις εξόδους. Αυτό σημαίνει ότι θα δοθεί υψηλή τάση σε όποια έξοδο έχει 1 και χαμηλή τάση σε όποια έξοδο έχει 0 Με τη συμπλήρωση του 3ου βήματος συμπληρώνεται ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας και η διαδικασία αρχίζει από την αρχή. Ο κύκλος λειτουργίας εκτελείται συνεχώς όσο το PLC βρίσκεται σε κατάσταση RUN. Δηλαδή ένα PLC εκτελεί συνεχώς τα βήματα του κύκλου λειτουργίας. Σε παρακάτω σχήμα φαίνεται ένας κύκλος λειτουργίας PLC 63

64 Βήματα κατά την κατάσταση λειτρουργίας Ο χρόνος που χρειάζεται για να εκτελέσει το PLC ένα πλήρη κύκλο λειτουργίας ονομάζεται χρόνος κύκλου και εξαρτάται από την ταχύτητα του επεξεργαστή του PLC, αλλά και από τον αριθμό και το είδος των εντολών του προγράμματος. Δηλαδή στο ίδιο PLC για ένα μεγαλύτερο πρόγραμμα υπάρχει μεγαλύτερος χρόνος κύκλου Ο χρόνος κύκλου αποτελεί ένα μέτρο σύγκρισης μεταξύ των PLC. Για να μπορούν να συγκριθούν τα PLC ως προς την ταχύτητα εκτέλεσης ενός προγράμματος, ορίζεται ο μέσος χρόνος κύκλου, σαν το χρόνο κύκλου ενός προγράμματος που περιλαμβάνει 1 Kbyte δυαδικές εντολές 64

65 Βήματα κατά την κατάσταση λειτρουργίας Θα πρέπει σε αυτό το σημείο μα τονιστεί η ουσιαστική διαφορά στην λειτουργία ενός αυτοματισμού με PLC από έναν κλασσικό αυτοματισμό με ρελέ Στην περίπτωση του κλασσικού αυτοματισμού, όταν υπάρχει αλλαγή της κατάστασης ενός διακόπτη εισόδου, η αλλαγή αυτή προκαλεί εκείνη τη στιγμή αλυσιδωτές αλλαγές στα στοιχεία του κυκλώματος που τροφοδοτούνται από το συγκεκριμένο διακόπτη. Η διαδικασία δηλαδή συμβαίνει σε πραγματικό χρόνο 65

66 Κύκλος λειτουργίας του PLC 66

67 Κύκλος λειτουργίας του PLC Αν μελετηθεί ο κύκλος λειτουργίας του PLC, είναι φανερό ότι το PLC δεν βλέπει συνεχώς τον έξω κόσμο, παρά μόνο κατά τα χρονικά διαστήματα που διαβάζει τις εισόδους και αποδίδει τιμές στις εξόδους Στον υπόλοιπο χρόνο του κύκλου, το PLC είναι ένας υπολογιστής ο οποίος εκτελεί πράξεις απομονωμένος από τον έξω κόσμο Για να γίνει αυτό κατανοητό ας υποτεθεί ότι αλλάζει η κατάσταση μιας εισόδου, κατά την διάρκεια του χρόνου κατά τον οποίο εκτελούνται οι εντολές προγράμματος 67

68 Κύκλος λειτουργίας του PLC Στην περίπτωση αυτή στο τέλος του κύκλου το PLC θα δώσει αποτελέσματα στις εξόδους, στα οποία δεν θα έχει ληφθεί υπ όψη η αλλαγή στην κατάσταση της συγκεκριμένης εισόδου Αυτό γιατί το PLC θα ενημερωθεί από την εικόνα των εισόδων για την αλλαγή της συγκεκριμένης εισόδου στην αρχή του επόμενου κύκλου επεξεργασίας του προγράμματος 68

69 Κύκλος λειτουργίας του PLC Έτσι το PLC θα ενημερώσει τις εξόδους που επηρεάζονται από την συγκεκριμένη είσοδο, στο τέλος του επόμενου κύκλου επεξεργασίας του προγράμματος Λαμβάνοντας τα παραπάνω υπ όψη θα έλεγε κανείς ότι τελικά το PLC ανταποκρίνεται καθυστερημένα στις αλλαγές μιας αυτοματοποιημένης διαδικασίας. Όμως αυτό δεν είναι η πραγματικότητα, αφού ο χρόνος πραγματοποίησης ενός κύκλου προγράμματος από ένα PLC είναι πάρα πολύ μικρός, το πολύ 300ms σε πολύπλοκες εγκαταστάσεις αυτοματισμού 69

70 Επιλογή προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Γενικά ο χρήστης έχει να επιλέξει ανάμεσα σε μια μεγάλη ποικιλία υλικών (CPU, μονάδων εισόδων / εξόδων κλπ) και συνιστωσών (τεχνικά χαρακτηριστικά, μέγεθος μνήμης, ταχύτητα, δυνατότητα δικτύωσης κλπ). Το κριτήριο επιλογής πρέπει να είναι πάντα τεχνοοικονομικό Πρέπει δηλαδή να είναι το σύστημα που θα καλύπτει τις σημερινές ανάγκες του καθώς και τις άμεσα προβλέψιμες για το επόμενο διάστημα, με το μικρότερο δυνατό κόστος 70

71 Παράδειγμα επιλογής PLC Σ ένα εργοστάσιο υπάρχει μια εγκατάσταση με τα εξής στοιχεία: Διακόπτες 1-0 : 5 Διακόπτες : 3 Μπουτόν : 8 Λυχνίες 24VDC / 150mA : 20 Σειρήνα (220V AC) : 1 Βάνες (24VDC / 150mA) με ένδειξη ανοικτό κλειστό : 10 Κινητήρες με κατ ευθείαν εκκίνηση : 5 Δύο φορών περιστροφής : 3 71

72 Παράδειγμα επιλογής PLC Ο αυτοματισμός θα είναι απλός, τα στοιχεία θα εκκινούν και θα σταματούν με το πάτημα των μπουτόν Τέλος, υπάρχει η απαίτηση το σύστημα που θα τοποθετηθεί να έχει τη δυνατότητα να συνδεθεί με συσκευή παρακολούθησης και τηλεχειρισμών (Operation Panel) και να μπορεί να συνδεθεί στο υπάρχον δίκτυο υπολογιστών του εργοστασίου, υλοποιημένο με το κλασσικό Ethernet 72

73 Παράδειγμα επιλογής PLC Υπολογισμός αριθμού εισόδων / εξόδων Οι διακόπτες και τα μπουτόν απαιτούν για κάθε θέση τους μια είσοδο (εξαιρείται η θέση 0 η οποία συμπεραίνεται, δηλαδή στην περίπτωση διακόπτη 1-0 αν δεν είναι γυρισμένος στη θέση 1 τότε είναι γυρισμένος στη θέση 0) Οι βάνες με ένδειξη ανοικτό / κλειστό απαιτούν μια έξοδο και δύο εισόδους Οι κινητήρες με δύο φορές περιστροφής απαιτούν δύο εξόδους και δύο εισόδους (ένα ζεύγος για κάθε φορά περιστροφής) 73

74 Παράδειγμα επιλογής PLC Στοιχεία Είσοδοι Έξοδοι Διακόπτες Διακόπτες Μπουτόν 8 Λυχνίες 20 Σειρήνα 1 Βάνες Κινητήρες κατ ευθείαν εκκίνησης 5 5 Κινητήρες δυο φορών περιστροφής 6 6 Σύνολο

75 Παράδειγμα επιλογής PLC Υπολογισμός μονάδων εισόδου / εξόδου Για να υπολογιστεί ο απαιτούμενος αριθμός μονάδων, αρκεί να διαιρεθούν τα σύνολα που έχουν προκύψει με τον αριθμό των σημάτων που έχει η μονάδα εισόδου ή εξόδου που θα χρησιμοποιηθεί. Έτσι αν χρησιμοποιηθούν μονάδες των 32 σημάτων, θα γίνει διαίρεση με 32. Από τον πίνακα προκύπτει ότι απαιτούνται: Δύο (2) μονάδες ψηφιακών εισόδων Τρείς (3) μονάδες ψηφιακών εξόδων 75

76 Παράδειγμα επιλογής PLC Επιλογή CPU Η CPU επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη των αριθμό των εισόδων / εξόδων που θα έχει το σύστημα, τις απαιτήσεις σε όγκο προγράμματος, την επιθυμητή ταχύτητα λήψης αποφάσεων, τις γνωστές ανάγκες δικτύωσης και επικοινωνίας με άλλα συστήματα Η σειρά S7-300 της Siemens υποστηρίζει ως 1024 ψηφιακά σήματα, διαθέτει αρκετή μνήμη για την εφαρμογή αυτή, επικοινωνεί με Operator Panel και τέλος μπορεί να συνδεθεί σε δίκτυο Ethernet 76

77 Παράδειγμα επιλογής PLC Πολλές φορές έχει προκύψει η ερώτηση πώς μπορεί να υπολογιστεί πόση μνήμη θα απαιτηθεί για την υλοποίηση του αυτοματισμού ; Δυστυχώς, δεν υπάρχει αξιόπιστη απάντηση σ αυτό το ερώτημα. Κάποια εποχή υπολογιζόταν με βάση τον αριθμό εισόδων και εξόδων του συστήματος Αυτό σήμερα έχει ξεπεραστεί, αφού μπορεί κάποιος με 20 εισόδους και 20 εξόδους να γράψει πρόγραμμα 500 σελίδων και με 100 εισόδους και 100 εξόδους πρόγραμμα 300 σελίδων. Η μόνη λύση είναι η εμπειρία του καθενός 77

78 Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές της αγοράς Στην αγορά, υπάρχουν δύο τύποι προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών: τα Compact PLC και τα Modular PLC 78

79 Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές της αγοράς Compact PLC Σ αυτήν την κατηγορία ανήκουν τα PLC που όλα τα επιμέρους στοιχεία, που απαρτίζουν ένα PLC, είναι ενσωματωμένα σε μια συσκευή. Είναι περιορισμένων δυνατοτήτων καθώς έχουν 48 το πολύ εισόδους και εξόδους, όλες με τα ίδια χαρακτηριστικά, καθώς και μικρό αριθμό χρονικών και απαριθμητών Τα παλαιότερα μοντέλα δεν ήταν επεκτάσιμα, δηλαδή δεν μπορούσε να αυξηθεί ο αριθμός των εισόδων και των εξόδων. Στα νεότερα μοντέλα υπάρχει δυνατότητα μικρής επέκτασης. Το πλεονέκτημά τους είναι το χαμηλό κόστος τους 79

80 Modular PLC Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές της αγοράς Σ αυτήν την κατηγορία κάθε βαθμίδα (module) του PLC είναι ξεχωριστή και συνδέονται όλες μαζί πάνω στο πλαίσιο τοποθέτησης μονάδων (σχήμα ). Είναι επεκτάσιμα και χρησιμοποιούνται συνήθως όταν υπάρχει μεγάλος αριθμός εισόδων και εξόδων Τα βασικά μέρη ενός modular plc είναι: Η μονάδα τροφοδοσίας, Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (η οποία έχει τη δυνατότητα να οδηγήσει ένα ανώτατο αριθμό εισόδων και εξόδων π.χ μέχρι 1024 συνολικά ψηφιακές εισόδους και εξόδους το PLC SIMATIC S7-300) και οι μονάδες εισόδων και εξόδων (κάθε μονάδα μπορεί να έχει 4,8,16 ή 32 εισόδους ή εξόδους) 80

81 Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές της αγοράς Modular PLC 81

82 Ανάπτυξη προγράμματος σε PLC Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το ηλεκτρολογικό σχέδιο του αυτοματισμού δεν είναι απαραίτητο προκειμένου να αναπτυχθεί πρόγραμμα σε PLC για τον αυτοματισμό. Σε σύνθετους πολύπλοκους αυτοματισμούς η ανάπτυξη του ηλεκτρολογικού σχεδίου του αυτοματισμού είναι πολύ δυσκολότερη από την ανάπτυξη του προγράμματος Μάλιστα σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πιο εύκολο να αναπτυχθεί το πρόγραμμα άμεσα από τα δεδομένα του αυτοματισμού παρά χρησιμοποιώντας ένα έτοιμο ηλεκτρολογικό σχέδιο του αυτοματισμού 82

83 Ανάπτυξη προγράμματος σε PLC Θα παρουσιαστεί ο προγραμματισμός των PLC σε δύο ενότητες. Στην πρώτη ενότητα θα εξηγηθεί πως προγραμματίζονται σε ένα PLC συνδυαστικοί αυτοματισμοί και στη δεύτερη ενότητα πως προγραμματίζονται ακολουθιακοί αυτοματισμοί Αυτό επειδή οι βασικές διαφορές στον προγραμματισμό των PLC εμφανίζονται όταν γίνεται χρήση χρονικών, απαριθμητών και των λοιπών ειδικών συναρτήσεων των ακολουθιακών αυτοματισμών 83

84 Ανάπτυξη προγράμματος σε PLC Συνδυαστικός αυτοματισμός: Είναι ο αυτοματισμός στον οποίο οι έξοδοι εξαρτώνται μόνο από τις εισόδους. Αυτό σημαίνει ότι οι κινητήρες, βαλβίδες και οι υπόλοιποι αποδέκτες του αυτοματισμού λαμβάνουν εντολές μόνο από τους αισθητήρες και τους διακόπτες εισόδου και δεν εξαρτώνται από το χρόνο ή από προηγούμενες καταστάσεις των εξόδων 84

85 Ανάπτυξη προγράμματος σε PLC Ακολουθιακός αυτοματισμός : Είναι ο αυτοματισμός στον οποίο οι έξοδοι εξαρτώνται όχι μόνο από τις εισόδους, αλλά και από το χρόνο ή και από προηγούμενες καταστάσεις των εξόδων 85

86 Ανάπτυξη προγράμματος σε PLC Κατηγορίες αυτοματισμού 86

87 Παράδειγμα συνδυαστικού και ακολουθιακού αυτοματισμού Ας υποτεθεί η ύπαρξη μια δεξαμενής η οποία γεμίζει με κάποιο υγρό μέσω μιας αντλίας και που αδειάζει ανοίγοντας μια βαλβίδα εξαγωγής Επίσης υπάρχει ένας αναδευτήρας και ένας φλοτεροδιακόπτης. Ο αυτοματισμός αυτός είναι συνδυαστικός γιατί οι έξοδοι (αντλία, βαλβίδα, αναδευτήρας) εξαρτώνται μόνο από τις καταστάσεις των εισόδων (θερμοστάτης, φλοτεροδιακόπτης) 87

88 Παράδειγμα συνδυαστικού και ακολουθιακού αυτοματισμού Παράδειγμα συνδυαστικού αυτοματισμού 88

89 Παράδειγμα συνδυαστικού και ακολουθιακού αυτοματισμού Ο αυτοματισμός θα ήταν ακολουθιακός, αν ο αναδευτήρας λειτουργούσε για κάποιο σταθερό χρονικό διάστημα, και ανεξάρτητα από την κατάσταση του θερμοστάτη 89

90 Κύριες λειτουργίες προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών Τα PLC σήμερα έχουν και διάφορες λειτουργίες που βοηθούν στην δημιουργία του αυτοματισμού. Οι λειτουργίες αυτές αυξάνουν συνεχώς καθώς τα PLC εξελίσσονται με ταχύτατους ρυθμούς. Αναφέρονται ενδεικτικά οι σημαντικότερες από αυτές Λειτουργία απαριθμητών. Οι απαριθμητές αποτελούν ακόμα ένα πολύ σημαντικό στοιχείο των PLC. Οι απαριθμητές μπορούν να απαριθμούν εξωτερικούς ή εσωτερικούς παλμούς. Η απαρίθμηση μπορεί να είναι προς τα πάνω (count up) ή προς τα κάτω (count down). Η λειτουργία των απαριθμητών δεν είναι ίδια σε όλα τα PLC 90

91 Κύριες λειτουργίες προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών Δυνατότητες πραγματικών ωρολογίων μέσω των οποίων μπορούν να προγραμματιστούν κάποιες έξοδοι σε πραγματικό χρόνο, ημερομηνία και ώρα Αριθμητικές επεξεργασίες. Τα σύγχρονα PLC έχουν προσεγγίσει πάρα πολύ τις δυνατότητες των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Σχεδόν όλα τα PLC έχουν σήμερα τη δυνατότητα να επεξεργάζονται αριθμητικές πράξεις. Για να μπορέσει κάποιος να καταλάβει και να αξιοποιήσει τις δυνατότητες αυτές πρέπει να έχει γνώσεις ψηφιακών ηλεκτρονικών και μικροϋπολογιστών 91

92 Κύριες λειτουργίες προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών Αναλογικές είσοδοι-έξοδοι. Τα PLC ενώ αρχικά δημιουργήθηκαν για να αντικαταστήσουν τους αυτοματισμούς καλωδιωμένης λογικής (αυτοματισμούς με ρελέ), οι δυνατότητές τους έχουν εξαπλωθεί με προοπτική να καλύψουν πλήρως και τα συστήματα αυτομάτου ελέγχου, όπως είναι αναλογικοί έλεγχοι θερμοκρασίας, πίεσης, στάθμης, στροφών κινητήρων κλπ Αυτό γίνεται δυνατό με την δυνατότητα των PLC να δέχονται και να επεξεργάζονται αναλογικές εισόδους, όπως και να παρέχουν αναλογικές εξόδους. Το PLC μετατρέπει τις αναλογικές τιμές των εισόδων σε ψηφιακές τιμές και στη συνέχεια επεξεργάζεται τις τιμές αυτές αξιοποιώντας τις δυνατότητες για επεξεργασία ψηφιακών αριθμών όπως ήδη προαναφέραμε Η δυνατότητα επεξεργασίας αναλογικών σημάτων έχει δώσει άλλη προοπτική εξέλιξης στα PLC 92

93 Κύριες λειτουργίες προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών Δικτύωση PLC Συνεργασία μεταξύ τους και με ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Η εξέλιξη των PLC σήμερα αλλάζει τη μορφή της βιομηχανίας. Τα PLC μπορούν να συνδέονται μεταξύ των ανταλλάσσοντας πληροφορίες, όπως και να συνεργάζονται με ηλεκτρονικούς υπολογιστές, οι οποίοι ασχολούνται με τον έλεγχο όλης της παραγωγής και ακόμη με τον έλεγχο της αποθήκης και του λογιστηρίου του εργοστασίου Όλα αυτά μαζί αποτελούν ένα βασικό Βιομηχανικό Δίκτυο Αυτοματισμού (Computer Automatic Network, CAN). Τα PLC βρίσκονται στη βάση κάθε βιομηχανικού δικτύου αυτοματισμού 93

94 Προγραμματιστικά χαρακτηριστικά και ονοματολογία στοιχείων PLC Κατά τη μελέτη προγραμματισμού ενός PLC, πρέπει να είναι γνωστό: Πόσες εισόδους έχει, πως ονομάζονται και πως αναγνωρίζονται.οι είσοδοι σχεδόν σε όλα τα PLC χαρακτηρίζονται με το γράμμα Ι (Input). Στα μικρά συμπαγή PLC το γράμμα Ι ακολουθεί ένας απλός αύξων αριθμός, ξεκινώντας από το 1 (ή το 0) και φθάνοντας στο πλήθος των εισόδων π.χ. Ι1, Ι2, Ι3, κλπ. Στα modular PLC, όπου οι είσοδοι βρίσκονται σε μονάδες εισόδων, το γράμμα Ι ακολουθούν δύο αριθμοί που χωρίζονται με τελεία Ο πρώτος αριθμός χαρακτηρίζει συνήθως τη θέση της μονάδας που βρίσκεται η είσοδος, και ο δεύτερος αριθμός χαρακτηρίζει την είσοδο πάνω στη μονάδα. Π.χ. είσοδοι Ι0.0, Ι0.1, Ι0.2,,Ι1.1, Ι1.2, κλπ 94

95 Προγραμματιστικά χαρακτηριστικά και ονοματολογία στοιχείων PLC Πόσες εξόδους έχει, πως ονομάζονται και πως αναγνωρίζονται. Τα ίδια, που ισχύουν για τις εισόδους, ισχύουν και για τις εξόδους. Το γράμμα με το οποίο χαρακτηρίζονται οι έξοδοι στα διάφορα PLC είναι συνήθως το Q ή το Ο (Output). Για τους αριθμούς που ακολουθούν το γράμμα, ισχύει ότι και για τις εισόδους 95

96 Προγραμματιστικά χαρακτηριστικά και ονοματολογία στοιχείων PLC Πόσες βοηθητικές μνήμες έχει και πως ονομάζονται. Στα διάφορα PLC θα συναντώνται με το όνομα Markers. Πρόκειται για θέσεις μνήμης, στις οποίες αποθηκεύονται ενδιάμεσες λογικές καταστάσεις και πληροφορίες Όπως ισχύει για τις εισόδους και τις εξόδους, χαρακτηρίζονται με ένα γράμμα ακολουθούμενο από έναν αριθμό ή δύο αριθμούς που χωρίζονται με τελεία. Το γράμμα στα διάφορα PLC είναι το Μ (Marker). Έτσι είναι π.χ. Μ0.1, Μ0.2,..., Μ0.15, Μ1.0, Μ1.1, 96

97 Προγραμματιστικά χαρακτηριστικά και ονοματολογία στοιχείων PLC Τις ειδικές συναρτήσεις του PLC Πρέπει να είναι γνωστό ποιες είναι, πώς ονομάζονται, πώς τις χειρίζεται το κάθε PLC και πόσες από την καθεμία διαθέτει. Οι ειδικές συναρτήσεις κατά σειρά σπουδαιότητας είναι: Τα χρονικά Οι απαριθμητές Οι συγκριτές Οι γεννήτριες παλμοσειρών Ο μετρητής πραγματικού χρόνου 97

98 Προγραμματιστικά χαρακτηριστικά και ονοματολογία στοιχείων PLC Όλα τα παραπάνω στοιχεία αποτελούν το προγραμματιστικό μοντέλο ενός PLC. Για να ξεκινήσει ο προγραμματισμός πρέπει να είναι γνωστό το προγραμματιστικό μοντέλο του PLC που χρησιμοποιείται 98

99 Προγραμματιστικά χαρακτηριστικά και ονοματολογία στοιχείων PLC Ονοματολογία σε modular PLC 99

100 SIMATIC S7 Η οικογένεια Simatic S7 Η σειρά Simatic S7 είναι μια οικογένεια Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών έτσι σχεδιασμένων ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πλήθος εφαρμογών αυτοματισμού. Ο συμπαγής σχεδιασμός τους, το χαμηλό κόστος και το πολύ ισχυρό σετ εντολών κάνει το Simatic S7 ιδανική λύση για μικρές εφαρμογές ελέγχου 100

101 SIMATIC S7 S7-200 Για εφαρμογές με μικρές απαιτήσεις σε όγκο προγράμματος και αριθμό σημάτων και εντολών. Τα κυριότερα πλεονεκτήματά του είναι: Ταχύτητα Ευελιξία Αποκρίσεις σε πραγματικό χρόνο Σύνδεση συσκευών απεικόνισης και χειρισμών Δικτύωση Επεκτασιμότητα, πέρα των ενσωματωμένων εισόδων εξόδων 101

102 SIMATIC S7 S7-200 Παράλληλο bus Δυνατότητα επεξεργασίας αναλογικών σημάτων Σύνδεση μονάδων επέκτασης σε δύο σειρές Πάρα πολύ μικρές διαστάσεις Αναλογικά ποτενσιόμετρα για εύκολη τοποθέτηση set point Βρόγχοι ελέγχου με PID Πακέτο προγραμματισμού MicroWin με δυνατότητα προγραμματισμού σε όλες τις γλώσσες των PLC 102

103 SIMATIC S7 S7-300 Τα κυριότερα χαρακτηριστικά του είναι: Modular μορφή Μεγάλη ποικιλία από CPU για τη βέλτιστη επιλογή ανάλογα με την επιθυμητή απόδοση Επεκτασιμότητα με έως 32 μονάδες Δικτυώνεται με όλα τα πρότυπα δίκτυα (Profibus, Industrial Ethernet) Δεν έχει περιορισμό για τη θέση των επιμέρους μονάδων 103

104 SIMATIC S7 S7-300 Δεν υπάρχουν μικροδιακόπτες για την παραμετροποίηση όλα γίνονται μέσω λογισμικού Έχει πλήρες 32-bit σετ εντολών (ακόμα και για τριγωνομετρικές εξισώσεις) Ενσωματωμένη δυνατότητα δικτύωσης (ΜΡΙ) στην κεντρική μονάδα Ενσωματωμένες δυνατότητες διασύνδεσης με ΗΜΙ Μνήμη διαγνωστικών αυτόματη αποθήκευση με χρόνο και ημερομηνία όλων των συμβάντων στο PLC 104

105 SIMATIC S7 S7-400 Η πλέον ισχυρή σειρά, για εφαρμογές υψηλών απαιτήσεων σε αριθμό σημάτων, χρόνο επεξεργασίας, μέγεθος προγράμματος και επικοινωνίες. Διαθέτει ότι και η σειρά S7-300 και επιπλέον: Πολύ μεγάλο αριθμό σημάτων (πάνω από ψηφιακά και αναλογικά) Πολύ μεγάλες μνήμες (πάνω από 8 ΜΒ) Ελεύθερη τοποθέτηση των μονάδων, ακόμα και των CPU Δυνατότητα αφαίρεσης των μονάδων ακόμα και κατά τη διάρκεια λειτουργίας του συστήματος χωρίς πρόβλημα 105

106 Απαιτούμενος εξοπλισμός Κάθε PLC μπορεί να δομηθεί από επιμέρους μονάδες, ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία θα χρησιμοποιηθεί. Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται μία ολοκληρωμένη εικόνα ενός S

107 Απαιτούμενος εξοπλισμός Η μονάδα επέκτασης σημάτων είναι προαιρετική και χρειάζεται όταν οι μονάδες εισόδων / εξόδων της κεντρικής μονάδας δεν επαρκούν για την υλοποίηση της εφαρμογής. Στο παράδειγμα του σχήματος η έξοδος Α4.0 θα ενεργοποιηθεί (θα ανάψει το Led) μόνο αν κλείσουν οι διακόπτες Ε0.1 και Ε0.2. Αναλυτικά τα επιμέρους στοιχεία που απαρτίζουν ένα S7-300 είναι: Πλαίσιο στήριξης (Rack): Ο ρόλος του είναι να στηρίζει απλά τις διάφορες μονάδες που θα συνθέσουν το σύστημα αυτοματισμού. Η επικοινωνία μεταξύ μονάδων και CPU γίνεται με έναν συνδετήρα σχήματος Π στο πίσω μέρος των μονάδων. Μέσω αυτού υλοποιούνται οι δύο δίαυλοι εσωτερικής επικοινωνίας 107

108 Απαιτούμενος εξοπλισμός Υπάρχουν δύο δίαυλοι για την επικοινωνία των μονάδων με τη CPU: P-Bus (Peripheral Bus), το οποίο έχει σαν κύριο στόχο να μεταφέρει πληροφορίες που αφορούν στην περιφέρεια (π.χ. εισόδους, εξόδους). Το P-bus είναι σειριακό (η πληροφορία μεταφέρεται σειριακά από τη μια μονάδα στην άλλη) με ταχύτητα 1,5 MBPS K-Bus (Communication Bus) που αφορά στην επικοινωνία προς ειδικές μονάδες, για λειτουργίες προγραμματιστή κλπ. Το K-Bus είναι σειριακό και τα δεδομένα μεταφέροντα με ταχύτητα 187,5 KBPS 108

109 Απαιτούμενος εξοπλισμός Στο S7-300 μπορούν να τοποθετηθούν ένα κεντρικό rack (όπου βρίσκεται η CPU) και ως 3 rack επέκτασης, απομακρυσμένα μεταξύ τους το πολύ 10 μέτρα Μια ιδιαιτερότητα είναι ότι μπορεί σε κάθε rack να δημιουργηθεί ένα τοπικό Bus (Local Bus). Εδώ, με τη βοήθεια του πακέτου προγραμματισμού Step 7, μπορεί να ανεξαρτητοποιηθεί μια περιοχή του Peripheral Bus. Αυτό είναι δυνατό μόνο όταν χρησιμοποιηθεί ειδική μονάδα FM, η οποία πλέον ελέγχει άμεσα τις μονάδες που βρίσκονται δεξιά της και μόνο στα όρια του ίδιου rack. Ταυτόχρονα, αυτές οι μονάδες δεν είναι προσπελάσιμες από τη CPU 109

110 Απαιτούμενος εξοπλισμός Μια τυπική εφαρμογή του Local Bus είναι σε περιπτώσεις όπου πρέπει να επεξεργαστούν γρήγορα φαινόμενα (PID βρόχοι, που μπορούν να υλοποιηθούν με την ειδική FM μονάδα) κάνοντας ταυτόχρονα και κοινές λειτουργίες αυτοματισμού στη CPU Τροφοδοτικό (Power Supply): Ο σκοπός του είναι από την υπάρχουσα τάση δικτύου να δημιουργήσει τις απαραίτητες τάσεις για την λειτουργία του ίδιου του PLC (σε καμία περίπτωση δεν αφορά τροφοδοσία κινητήρων, βανών, κλπ) 110

111 Απαιτούμενος εξοπλισμός Στο τροφοδοτικό ανάλογα με την οικογένεια του PLC τοποθετούνται μια ή δύο μπαταρίες που έχουν σκοπό να διατηρήσουν το πρόγραμμα και ορισμένες παραμέτρους του σε περίπτωση πτώσης της τάσης Η τυπική διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι περίπου 250 μέρες. Αυτό εξαρτάται βέβαια από πολλούς παράγοντες όπως το μέγεθος της περιοχής μνήμης που πρέπει να διατηρήσει (το ορίζει ο προγραμματιστής), το χρονικό διάστημα που το PLC βρίσκεται εκτός τάσης, τις βυθίσεις τάσης του δικτύου κλπ 111

112 Απαιτούμενος εξοπλισμός Το ονομαστικό ρεύμα εξόδου του τροφοδοτικού πρέπει να είναι πάντα μεγαλύτερο από το ρεύμα που απορροφούν όλες οι μονάδες που είναι τοποθετημένες στο rack.ο έλεγχος είναι απλός αθροίζεται το ρεύμα που απορροφά κάθε μια μονάδα χωριστά (από τα τεχνικά χαρακτηριστικά των επιμέρους μονάδων) και κατόπιν επιλέγεται τροφοδοτικό με ρεύμα εξόδου μεγαλύτερο από το σύνολο που έχει υπολογιστεί Στη σειρά αυτή οι τροφοδοτικές διατάξεις που παράγουν τις απαραίτητες για τη λειτουργία του PLC εσωτερικές τάσεις, περιλαμβάνονται στο ίδιο κουτί με τη CPU. Απαιτείται μόνο εξωτερική τάση 24V DC η οποία δίνεται από εξωτερικό τροφοδοτικό 112

113 Απαιτούμενος εξοπλισμός Τύπος PS 307 2A PS 307 5A PS A Τάση εισόδου (AC) 120V / 230V 120V / 230V 120V / 230V Ρεύμα εισόδου 0.8Α / 0.5A 2Α / 1A 3.5Α / 1.7A Τάση εξόδου 24V DC 24V DC 24V DC Ρεύμα εξόδου 2A 5Α 10Α Απορροφούμενη Ισχύς 58W 138W 270W Διαγνωστικά Ναι Ναι Ναι 113

114 Απαιτούμενος εξοπλισμός Εδώ η μπαταρία του συστήματος τοποθετείται στη CPU. Έτσι σε περίπτωση που πέσει η τάση δικτύου ή μεταφερθεί ο διακόπτης του τροφοδοτικού από θέση ON σε OFF, το πρόγραμμα καθώς και άλλες περιοχές της μνήμης που ορίζει ο προγραμματιστής διατηρούνται Ενδεικτικό LED στην πρόσοψη της CPU απεικονίζει την ύπαρξη και σωστή λειτουργία της μπαταρίας. Όταν τοποθετηθεί καινούργια, το LED σβήνει αυτόματα 114

115 Απαιτούμενος εξοπλισμός Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU): Σε αυτήν αποθηκεύεται και εκτελείται κυκλικά το πρόγραμμα του χρήστη. Με βάση τις τιμές που διαβάζονται από τις εισόδους καθώς και τις από πριν αποθηκευμένες τιμές, παράγονται οι αποφάσεις που θα εκτελεσθούν για να υλοποιηθεί ο αυτοματισμός της εγκατάστασης. Τα σημαντικότερα στοιχεία που υπάρχουν σε μια CPU είναι: Ο μικροεπεξεργαστής, ο οποίος εκτελεί το πρόγραμμα που έχει μέσα στη μνήμη του και ελέγχει τη σωστή λειτουργία όλων των μονάδων που είναι συνδεδεμένες σ αυτόν 115

116 Απαιτούμενος εξοπλισμός Η μνήμη, η οποία λογικά χωρίζεται σε διάφορες περιοχές των οποίων οι σημαντικότερες είναι: Μνήμη του χρήστη, όπου αποθηκεύεται το πρόγραμμα που εμείς έχουμε γράψει για τον αυτοματισμό της εγκατάστασης Μνήμη για το λειτουργικό σύστημα, όπου τρέχει το πρόγραμμα για τη λειτουργία του ίδιου του PLC Μνήμη για τα χρονικά, απαριθμητές, βοηθητικά Μνήμη απεικόνισης της περιφέρειας, όπου καταχωρείται η κατάσταση των σημάτων εισόδου και εξόδου, το τι γίνεται δηλαδή εκτός του PLC 116

117 Απαιτούμενος εξοπλισμός Σε κάθε CPU πλέον υπάρχει ενσωματωμένο το δίκτυο MPI (Multi Point Interface) επάνω στο οποίο με ταχύτητα ως 187,5 KBPS και 32 σταθμούς (συσκευές προγραμματισμού, προσωπικοί υπολογιστές, PLC, συσκευές επιτήρησης και χειρισμών) μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους Για τις υπηρεσίες επίβλεψης και χειρισμών δεν απαιτείται προγραμματισμός στην πλευρά του PLC, πράγμα το οποίο εξοικονομεί μνήμη, ελευθερώνει τη CPU από επιπλέον εργασία και τελικά μειώνει το χρόνο και το κόστος της εκπόνησης ενός έργου 117

118 Απαιτούμενος εξοπλισμός Για τις υπηρεσίες επικοινωνιών (MPI, Point to Point, Industrial Ethernet, Profibus) οι κλήσεις είναι τμήμα του λειτουργικού συστήματος οπότε δεν απαιτείται χρήση της μνήμης που είναι διαθέσιμη για τα προγράμματα του χρήστη. Επίσης δεν επιβαρύνεται και ο κύκλος εκτέλεσης του προγράμματος Τα διαγνωστικά μηνύματα του συστήματος τα ορίζει ο χρήστης μέσω παραμετροποίησης. Αυτά αποθηκεύονται με ώρα και ημερομηνία σε ειδικό χώρο (Diagnostic Buffer) ικανό να κρατήσει ως 120 εγγραφές με τη δυνατότητα να τα δει ο χρήστης είτε με τη συσκευή προγραμματισμού, είτε να τα εκμεταλλευτεί στο πρόγραμμά του για ν αναλάβει κάποιες ενέργειες είτε τέλος να τα απεικονίσει σε κάποια συσκευή επιτήρησης και χειρισμών (operator panel) 118

119 Απαιτούμενος εξοπλισμός Σε ορισμένες CPU υπάρχει ενσωματωμένο interface για σύνδεση σε δίκτυο Profibus DP (π.χ. CPU 315-2DP). Αυτές οι CPU μπορούν να είναι είτε Master (οπότε διαβάζουν τις εισόδους κι επενεργούν στις εξόδους των άλλων σταθμών στο δίκτυο), είτε είναι Slave (οπότε παρέχουν στο Master του δικτύου τις δικές τους τιμές) Μονάδες ψηφιακών εισόδων (Digital Input): Ο ρόλος τους είναι να μεταφέρουν την εικόνα της εγκατάστασης στη CPU, όπως για παράδειγμα ότι πατήθηκε ένας τερματικός διακόπτης ή ότι ο χειριστής πίεσε ένα μπουτόν. Η πληροφορία αυτή μεταφέρεται ηλεκτρικά σε κλέμα της μονάδας εισόδου, ψηφιοποιείται και αποθηκεύεται στη μνήμη απεικόνισης εισόδων 119

120 Απαιτούμενος εξοπλισμός Μια μονάδα εισόδων έχει 8, 16 ή 32 εισόδους ανάλογα με τον τύπο του προγραμματιζόμενου ελεγκτή και την τάση. Οι τάσεις που έχουν επικρατήσει είναι κυρίως τα 24V DC και τα 230V AC Μια μονάδα εισόδων 24V DC αναγνωρίζει π.χ. τα +24V σαν σήμα 1 και τα 0V σαν σήμα 0. Για τις περιπτώσεις που υπάρχει διακύμανση στην τάση (μη σταθεροποιημένο τροφοδοτικό) οι μονάδες έχουν μεγάλες ανοχές. Έτσι σήμα 1 καταλαβαίνει από 13V ως 30V DC και σήμα 0 από 3V ως +5V DC. Οι ενδιάμεσες τιμές (6V ως 12V DC) δεν είναι δυνατόν να προκαθοριστεί πως θα τις κατανοεί το PLC 120

121 Απαιτούμενος εξοπλισμός Ένα άλλο στοιχείο που ενδιαφέρει είναι η καθυστέρηση που εισάγει η μονάδα στη μεταφορά του σήματος προς την CPU και την οποία θα πρέπει να λάβει κανείς υπόψη του όταν πρόκειται να ελέγξει γρήγορες διαδικασίες Τυπικές τιμές είναι της τάξης των 1.2 ως 25 msec 121

122 Απαιτούμενος εξοπλισμός Μονάδα ψηφιακών εισόδων 122

123 Απαιτούμενος εξοπλισμός Μονάδες ψηφιακών εξόδων (Digital Output): Ο ρόλος τους είναι να μετατρέπουν τις αποφάσεις που πήρε η CPU σε εντολές προς την εγκατάσταση, όπως για παράδειγμα να εκκινήσει ένας κινητήρας, ν ανάψει μια λυχνία ή να ηχήσει μια κόρνα Οι αποφάσεις αυτές βρίσκονται καταχωρημένες στη μνήμη απεικόνισης εξόδων στη CPU και μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα από τις μονάδες εξόδων. Ενδεικτικά μια μονάδα 32 ψηφιακών εξόδων / 24V DC 123

124 Απαιτούμενος εξοπλισμός Μονάδα ψηφιακών εξόδων 124

125 Απαιτούμενος εξοπλισμός Μονάδες αναλογικών εισόδων (Analog Input): Στην καθημερινή πρακτική ενδιαφέρουν και σήματα τα οποία έχουν διαρκή μεταβολή. Έτσι στην παρακολούθηση της στάθμης μιας δεξαμενής ενδιαφέρει η ακριβής τιμή της και όχι μόνο το αν αυτή είναι πάνω ή κάτω από ένα όριο, πληροφορία που θα μας έδινε εύκολα ένα φλοτέρ τοποθετημένο στο κατάλληλο σημείο Τέτοιου είδους μεγέθη που έχουν ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο φάσμα τιμών, λέγονται αναλογικά 125

126 Απαιτούμενος εξοπλισμός Για την επεξεργασία τους μεταβάλλεται πρώτα το φυσικό μέγεθος σε ηλεκτρικό με τη βοήθεια του κατάλληλου αισθητήρα και στη συνέχεια εισάγεται στο PLC. Έτσι στο παράδειγμα παρακολούθησης της στάθμης μιας δεξαμενής το φυσικό μέγεθος που αντιστοιχεί στη στάθμη είναι η υδροστατική πίεση. Με την βοήθεια λοιπόν του αισθητήρα μετατρέπεται η υδροστατική πίεση σε ηλεκτρικό μέγεθος και υφίσταται επεξεργασία Στο παράδειγμά αυτό μπορούν να αντιστοιχιστούν τα 0 cm (ή αλλιώς 0 bar) σε τάση 0V, και τα 10 m (1000 cm ή 1 bar) σε τάση 10V. Οποιαδήποτε ενδιάμεση τιμή π.χ m θα έχει την αντίστοιχη ηλεκτρική της αναπαράσταση δηλαδή θα είναι 3.25V 126

127 Απαιτούμενος εξοπλισμός Οι μονάδες που έχουν τη δυνατότητα να επεξεργαστούν τέτοια συνεχή μεγέθη και να τα μετατρέπουν σε μορφή κατάλληλη να τα κατανοήσει η CPU είναι οι μονάδες αναλογικών εισόδων. Αυτές δέχονται ρεύματα ή τάσεις που παράγονται από τα αναλογικά αισθητήρια Οι τυποποιημένες τιμές για τα ρεύματα είναι 0-20mA και 4-20mA, ενώ για τις τάσεις είναι 0-10V 127