ΤΕΧΝΟΛΟ ΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜ ΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 { Ά b l ΤΕΧΝΟΛΟ ΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜ ΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜ Α : Εφαρμογές με τον Προγραμματιζόμενο Ελεγκτή ( SiMATic S7-200 της ( Siemens ) ) ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΦΟΙΤΗΤΩΝ: ΝΙΚΟΛΑΙΔΗ ΓΕΩ ΡΓΙΟ Α.Μ 3172 ΝΙΚΗΦΟΡΟΥ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟ Α.Μ 2917 ΕΠΙΒΑΕΠΩΝΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΒΑΛΑΒΑΝΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΑΒΑΛΑ 2006

2 π Η πτυχιακή αυτή εργασία έχει σαν αντικείμενο μελέτης ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών των ΠΛΕ (Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές - Program m able Logic Controllers - PLC) και συγκεκριμένα αναφέρεται στην σειρά S7-200 της Siemens. Σκοπός της είναι η παρουσίαση της σειράς ως εργαλείο ελέγχου και η δημιουργία διαφόρων εφαρμογών αυτοματισμού έτσι ώστε να μπορεί στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί ως βάση ανάπτυξης/επίδειξης εργαστηριακών ασκήσεων. Στο 1 κεφάλαιο (Εισαγωγή) γίνεται μια σύντομη γενική παρουσίαση των PLC καθώς και μια μικρή ιστορική αναδρομή. Σε αυτό το σημείο θα αναφερθεί η γενική περιγραφή και λειτουργία του PLC, τα πλεονεκτήματα συγκριτικά με τον κλασικό αυτοματισμό και τα στάδια εργασίας για την υλοποίηση ενός αυτοματισμού. Στο 2 κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση της σειράς S7-200 της Siemens. Σε αυτό το σημείο θα αναφερθεί από τι αποτελείται, τι είναι και πως λειτουργεί, που χρησιμοποιείται, γιατί, που εφαρμόζεται, εφαρμογές - πλεονεκτήματα - λειτουργία. Στο 3 κεφάλαιο (Εντολές). Σε αυτό το σημείο θα αναφερθεί στις εντολές και συγκεκριμένα τι είναι, ποιες και σε κάθε μία ξεχωριστά. Στο 4 κεφάλαιο θα αναφερθεί σε παραδείγματα εφαρμογών αυτοματισμού με PLC S7-200 της Siemens. Κλείνοντας, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον καθηγητή κ. Βαλαβάνη Γεώργιο για την ευκαιρία που μας έδωσε να αποκτήσουμε αυτή την τόσο σπουδαία εμπειρία.

3 ΠΕΡΙΕΧ ΟΜ ΕΝΑ Κ εφαλαίο 1 - Εισα γω γή Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές ( PLC ) Ιστορική Αναδρομή Περιγραφή και Λειτουργία του P L C Πλεονεκτήματα Συγκριτικά με τον Κλασικό Αυτοματισμό Στάδια Εργασίας για την Υλοποίηση ενός Α υτοματισμού... 9 Κεφαλαίο 2 - S7-200 (Περιγραφή) 2.1 Πλεονεκτήματα Δομή Τροφοδοτικό ( Power Supply ) Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ( Central Processing U n it) Μονάδες ψηφιακών εισόδων ( Digital Input - D /I) Μονάδες ψηφιακών εξόδων ( Digital Output - D/Ο ) Μονάδες αναλογικών εισόδων ( Analog Input - Α /Ι) Μονάδες αναλογικών εξόδων ( Analog Output - A/Q ) Επιλογή PLC Υπολογισμός αριθμού εισόδων/εξόδων Υπολογισμός καρτών εισόδου / εξόδου Διευθυνσιοδότηση - Ονοματολογία Έννοιες bit, byte, λέξης (word) και διπλής λέξης (double word) Είσοδοι ( Input - 1 ) Έξοδοι ( Output - Q ) Βοηθητικά ( Memory - Μ ) Χρονικά ( Timer - Τ ) Απαριθμητές ( Counter - C ) Μνήμες Μνήμη φόρτωσης (Load memory) Μνήμη εργασίας (Work memory) Μνήμη συστήματος (System memory) Διατηρούμενη μνήμη Μνήμη ρολογιού Εξωτερικές μνήμες Επεξεργασία αριθμών Συστήματα αριθμών Δεκαδικό σύστημα Δυαδικό σύστημα Δεκαεξαδικό σύστημα Κώδικας BCD Τύποι δεδομένων... 29

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΕΝΤΟΛΕΣ (S7-200) 3. Γλώσσα προγραμματισμού Μορφές Εντολές λογικών μανδαλώσεων Εντολή Α, ΑΝ Εντολή Ο, ΟΝ Εντολές διέγερσης Εντολή = Εντολές αυτοσυγκράτησης S, R Εντολές εττηρεασμού του RLO Εντολή NOT Εντολές αναγνώρισης παρυφών Εντολή FP Εντολή FN Συγκρίσεις Γενικά Συμβολισμοί Λειτουργία Αριθμητικές πράξεις Γενικά Συμβολισμοί Timers - Χρονικά Παράδειγμα σε γλώσσα Ladder Απαριθμητές (Counters) Τύποι απαριθμητών. Αναπαράσταση σε γλώσσα Ladder Παράδειγμα χρήσης απαριθμητών στην πράξη Παράδειγμα σε γλώσσα Ladder Διακοπές κύκλου προγράμματος (Interrupts) Γρήγοροι απαριθμητές (High Speed Counters)...55 Κεφαλαίο 4 - παραδείγματα εφαρμογών S7-20o(Siemens) 4.1 Ισόγειο Parking Πλήρωση φιαλιδίου με χάπια Άνοιγμα - κλείσιμο πόρτας Γερανογέφυρα Δοχείο παρασκευής μίγματος...81 Β ΙΒ Λ ΙΟ ΓΡΑ Φ ΙΑ...89

5 Κ ΕΦ Α Λ Α ΙΟ 1 - Ε ι σ α γ ω γ ή 1.1 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές ( PLC ) Ιστορική Αναδρομή. Ήδη από τη δεκαετία του 60 στην Ευρώπη άρχισε η μετάβαση στα συστήματα με ψηφιακά ηλεκτρονικά. Αυτό δεν άλλαξε μόνο τον τρόπο σκέψης των κατασκευαστών αλλά και τη δομή και τον τρόπο λειτουργίας εγκαταστάσεων και μηχανών. Υπήρξαν όμως και αρνητικά σημεία αφού απαιτήθηκε η γνώση υψηλής ηλεκτρονικής για τη σωστότερη εγκατάσταση και συντήρησή τους. Οι πρώτοι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC - Programmable Logic Controllers) στην αρχή της δεκαετίας του 70 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την αντικατάσταση των ρελέ. Η μεγάλη απαίτηση για μείωση του κύκλου παραγωγής άρχισε στην αρχή της δεκαετίας του 80. η τεχνολογία γινόταν γρηγορότερη και αναπτυσσόταν συνεχώς, παράλληλα με τις απαιτήσεις του χρήστη. Όπως σε όλους τους τομείς έτσι κι εδώ, η επικοινωνία και η πληροφορία έγιναν η σημαντικότερη βάση για αποδοτική παραγωγή. Οι νέες συσκευές επεξεργάζονται πλέον δεδομένα και ανταλλάσουν πληροφορίες μεταξύ τους ή με υπερκείμενους υπολογιστές. Οι διαδικασίες παραγωγής γίνονται πιο σύνθετες, οι νεκροί χρόνοι στη παραγωγή μειώνονται συνεχώς, οι απαιτήσεις για αυξημένη ποιότητα αυξάνονται. Αλλάζει και ο ρόλος του ανθρώπου στη παραγωγική διαδικασία τώρα σχεδιάζει, κατασκευάζει, προγραμματίζει, επιτηρεί κι επισκευάζει. Το φάσμα της εργασίας μεταφέρεται από τη μυϊκή στη ττνευματική. Κι ενώ η τεχνολογία προχωρά, φθάνουμε στη δεκαετία του 90 όπου τεχνολογικά έγινε μεγάλο άλμα (συσκευές μικρότερες, φθηνότερες, με σημαντικά αυξημένες δυνατότητες συγκριτικά με αυτές της προηγούμενης δεκαετίας) αλλά παράλληλα αυξήθηκε δυσανάλογα το κόστος εκπόνησης των προγραμμάτων και της θέσης σε λειτουργία των εγκαταστάσεων. Οι κατασκευαστές ρίχνουν πλέον σημαντικό βάρος στο λογισμικό όπου παρέχονται έτοιμες λύσεις για τομείς του αυτοματισμού με τη βοήθεια βιβλιοθηκών, εκμεταλλεύονται την πρόοδο των ηλεκτρονικών υπολογιστών και χρησιμοποιούν την εξέλιξη στο λειτουργικό τους σύστημα (τεχνολογία Windows) για να μειώσουν τους χρόνους στον

6 προγραμματισμό των PLC (σχόλια προγράμματος, αντιγραφή τμημάτων προγράμματος από ένα πρόγραμμα σ ένα άλλο κλπ). Εμφανίζονται νέες γλώσσες προγραμματισμού για τεχνολόγους σε γραφική μορφή, όπου ο χρήστης μέσω βιβλιοθηκών κι έχοντας γνώση μόνο της παραγωγικής διαδικασίας '' συνθέτει " τον αυτοματισμό του. Τα υπόλοιπα γίνονται αυτόματα στο παρασκήνιο για λογαριασμό του. Υποστηρίζεται τέλος και η εξέλιξη στις γλώσσες προγραμματισμού των ηλεκτρονικών υπολογιστών (Pascal, C++) για χρήστες που είναι εξοικειωμένοι σε τέτοια περιβάλλοντα. Τέλος ιδιαίτερη έμφαση δίνεται πλέον στη δικτύωση - ασύρματη ή ενσύρματη για τον προγραμματισμό / επιτήρηση εξ αποστάσεως μέσω ειδικών συσκευών επικοινωνίας και λογισμικού για ηλεκτρονικό υπολογιστή (SCADA) καθώς και στις επικοινωνίες Internet Περιγραφή και Αειτουργία του PLC. Το PLC είναι μια ηλεκτρονική διάταξη η οποία από την άποψη της λειτουργίας θα μπορούσε να προσομοιωθεί με έναν πίνακα αυτοματισμού. Έχει δηλαδή εισόδους και εξόδους που συνδέονται με τα στοιχεία μιας εγκατάστασης και βέβαια έναν αλγόριθμο που καθορίζει ότι κάποιος συνδυασμός εισόδων παράγει ένα αποτέλεσμα στις εξόδους ( π.χ. η ενεργοποίηση ενός τερματικού διακόπτη σταματά τον κινητήρα μιας μεταφορικής ταινίας ). Οι ομοιότητες όμως σταματούν εδώ μια και το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των PLC είναι ότι οι κανόνες '' που καθορίζουν τη συμπεριφορά των εξόδων δεν είναι σταθεροί και συρματωμένοι '' όπως σε ένα κλασικό πίνακα αυτοματισμού αλλά μπορούν να μεταβάλλονται με την επέμβαση στο πρόγραμμα του PLC χωρίς καμία επέμβαση στο Hardware του συστήματος. Δηλαδή η λογική της λειτουργίας που ενσωματώνεται στο PLC μέσω του προγραμματισμού του είναι μεταβαλλόμενη. Έτσι σε ότι αφορά το υλικό τα PLC αποτελούνται από την CPU η οποία περιέχει την λογική του αυτοματισμού και η οποία αφού διαβάσει την κατάσταση των καρτών εισόδου (input modules) ενεργοποιεί τις κάρτες εξόδου (output modules) σύμφωνα με τους κανόνες (πρόγραμμα) που έχουμε αποθηκεύσει στη μνήμη του. Βέβαια το σύστημα συμπληρώνεται από το τροφοδοτικό και πιθανόν από διατάξεις ενδείξεων και χειρισμών (operator panel, operator display). Η CPU με την βοήθεια της κάρτας εισόδου γνωρίζει κάθε στιγμή την κατάσταση ενός διακόπτη εάν δηλαδή είναι διεγερμένος η όχι. Επιπλέον με τη βοήθεια της κάρτας εξόδου οπλίζει ένα ρελέ και μέσω αυτού ενεργοποιεί μια διάταξη κίνησης, φωτισμού κλπ. Αυτό που απομένει είναι η λογική " δηλαδή πότε πρέπει να οπλίσει το ρελέ. Αυτή η λογική είναι το πρόγραμμα του PLC που συντάσσεται σε συγκεκριμένη γλώσσα με την βοήθεια ειδικού λογισμικού (program m ing software), και αποθηκεύεται στη μνήμη του PLC. Έτσι τώρα το σύνολο του συστήματος λειτουργεί ως εξής:

7 Αρχικά η CPU διαβάζει τις εισόδους, δηλαδή παρατηρεί την κάθε είσοδο, και αν σε αυτή έχει εμφανισθεί τάση (που σημαίνει ότι έχει κλείσει ο διακόπτης) καταχωρεί ένα λογικό 1 σε μια περιοχή της μνήμης του που είναι ειδική γι αυτό τον σκοπό (Input Image). Η περιοχή αυτή περιέχει σε κάθε στιγμή την κατάσταση των εισόδων και λειτουργεί σαν ενδιάμεσος σταθμός ανάμεσα στον " έξω κόσμο '' και την CPU. Στην συνέχεια εκτελείται το πρόγραμμα δηλαδή εξετάζεται η τιμή των εισόδων και αποφασίζετε η τιμή της εξόδου η οποία και καταχωρείται σε μια 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 δηλ. ξαναδιαβάζεται η είσοδος που μπορεί τώρα να έχει διαφορετική τιμή κλπ. ΡΙ διαδικασία αυτή λέγεται κυκλική επεξεργασία στο PLC. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό εδώ να τονίσουμε ότι η πληροφορία για την κατάσταση της εισόδου αποκτάται μόνο στην αρχή του κύκλου και η κατάσταση της εισόδου κατά τον χρόνο εκτέλεσης του προγράμματος θεωρείται σταθερή (πράγμα που βεβαίως μπορεί και να μην συμβαίνει), όμως ο κύκλος του PLC είναι τόσο σύντομος (τυπικά μερικά msec) που ακόμα και αν αλλάξει κατάσταση η είσοδος, η CPU θα το αντιληφθεί στον αμέσως επόμενο κύκλο (π.χ. μετά από 3 ms) και θα δράσει ανάλογα με καθυστέρηση μόνο χιλιοστών του δευτερολέπτου. Φυσικά για ιδιαίτερα κρίσιμες εισόδους υπάρχουν τεχνικές που επιτρέπουν την ακαριαία πληροφόρηση και δράση της CPU (Event driven interrupt). Εδώ θα πρέπει επίσης να υπογραμμίσουμε, όπως εξάλλου είδαμε και πιο πάνω, ότι το αποτέλεσμα του αυτοματισμού (το πότε θα διεγερθεί η έξοδος) το καθορίζει το πρόγραμμα και όχι οι καλωδιώσεις. Θα μπορούσαμε διατηρώντας τις ίδιες ακριβώς καλωδιώσεις και αλ?^άζοντας μόνο το πρόγραμμα να κάνουμε το σύστημα να συμπεριφέρεται εντελώς διαφορετικά. Αυτή είναι βέβαια και η μεγάλη διαφορά του PLC από οποιοδήποτε άλλο σύστημα αυτοματισμού που καθορίζει και το όνομα του δηλαδή προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής Πλεονεκτήματα Συγκριτικά αε τον Κλασικό Αυτοαατισηό. Συγκριτικά με τον κλασσικό αυτοματισμό τα πλεονεκτήματα του προγραμματισμού με PLC είναι πάρα πολλά. Ενδεικτικά μπορούμε να αναφέρουμε: Είναι συσκευές γενικής χρήσεως - δεν είναι κατασκευασμένοι για ένα συγκεκριμένο είδος παραγωγής. Δεν ενδιαφέρει ο συνολικός αριθμός των επαφών, χρονικών, απαριθμητών κλπ που θα χρησιμοποιηθούν μιας και αποτελούν στοιχεία μνήμης της CPU και όχι φυσικές οντότητες.

8 Η λειτουργία του αυτοματισμού μπορεί ν αλλάξει σε οποιοδήποτε στάδιο θελήσουμε (μελέτη, κατασκευή, θέση σε λειτουργία ή αργότερα) χωρίς επέμβαση στο υλικό. Εύκολος οπτικός εντοπισμός με μια ματιά, της λειτουργίας ή μη στοιχείων της εγκατάστασης με τη βοήθεια των LED που υπάρχουν σε όλες τις κάρτες εισόδου / εξόδου. Με τη βοήθεια συσκευής προγραμματισμού μπορεί να παρακολουθηθεί και η ροή εκτέλεσης του προγράμματος. Η κατασκευή του πίνακα που θα τοποθετηθεί το PLC γίνεται παράλληλα με τον προγραμματισμό του, πράγμα το οποίο οδηγεί στη συντομότερη παράδοση του έργου. Πολύ συχνό είναι το φαινόμενο ο τεχνικός να κληθεί να επισκευάσει μια βλάβη και να δει έκπληκτος ότι άλλα υπάρχουν στα σχέδια και άλλα βλέπει αυτός στην εγκατάσταση. Το πρόβλημα αυτό δεν υπάρχει στα PLC αφού πάντα υπάρχει μόνο ένα '' σχέδιο '' αποθηκευμένο - το τελευταίο πρόγραμμα που το έχουμε περάσει. Εάν θέλουμε να έχουμε περισσότερα προγράμματα, αυτό είναι δυνατό με τη χρήση δισκετών. Τα PLC ως ηλεκτρονικές συσκευές καταλαμβάνουν πολύ μικρότερο χώρο στο πίνακα σε σχέση με τα υλικά του κλασικού αυτοματισμού, καταναλώνουν δε πολύ λιγότερη ενέργεια από αυτά. Τοποθετούνται άφοβα και σε πεδία ισχύος - ο κατασκευαστής δίνει οδηγίες γι αυτές τις περιπτώσεις οι οποίες πρέπει να τηρούνται (αποστάσεις, γειώσεις κλπ). Η γλώσσες προγραμματισμού καλύπτουν όλο το φάσμα των ανθρώπων που καλούνται να ασχοληθούν με την τεχνολογία αυτή - Υπάρχει γλώσσα γτ ανθρώπους με γνώση στο συμβατικό αυτοματισμό (Ladder), γλώσσες για όσους έχουν υπόβαθρο σε υπολογιστές ( Statement List, SCL, FBD, C++) καθώς και γλώσσες εξειδικευμένες για διάφορες τεχνολογίες (GRAPH 7, HIGRAPH, CSF). Τέλος, σαν ψηφιακές συσκευές σήμερα πια μας δίνουν τη δυνατότητα να συνδέσουμε επάνω τους οθόνες, εκτυπωτές, πληκτρολόγια και να καταργήσουμε έτσι τα κλασσικά μιμικά διαγράμματα και τους πίνακες χειρισμών. Εύκολη είναι επίσης και η διασύνδεση μεταξύ τους γτ ανταλλαγή πληροφοριών, ο τηλεχειρισμός και η τηλεποπτεία, ο εξ αποστάσεως προγραμματισμός τους και η σύνδεσή τους στο Internet.

9 [ΛΛ Στάδια Εργασίας για την Υλοποίηστι ενός Αυτοαατισαού. Έ ξι είναι τα στάδια εργασίας που πρέπει ν ακολουθηθούν για να υλοποιηθεί ένας αυτοματισμός; 1. 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. 2. Επιλογή τύπου και μονάδων PLC - Η επιλογή γίνεται πάντα με βάση τεχνικοοικονομικά κριτήρια, τη καλύτερη τεχνική λύση δηλαδή με το χαμηλότερο κόστος, μέσα από μια πληθώρα συστημάτων και των συνιστωσών τους. 3. Εκπόνηση σχεδίων / Κατασκευή πίνακα όπου θα τοποθετηθεί το PLC. 4. 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. 5. Θέση σε λειτουργία - Το PLC τοποθετημένο στο τήνακα μεταφέρεται και τοποθετείται στην εγκατάσταση, συρματώνεται με τα περιφερειακά στοιχεία (κινητήρες, βάνες, τερματικούς), γίνεται έλεγχος για την σωστή συρμάτωση και τέλος μεταφέρεται το πρόγραμμα στο PLC. Εδώ γίνεται ο οριστικός έλεγχος της σωστής σύμφωνα με την τεχνική περιγραφή λειτουργίας του αυτοματισμού. 6. Φάκελος έργου - Δημιουργείται φάκελος του έργου με τα τελικά διορθωμένα σχέδια και το πρόγραμμα εκτυπωμένο με επεξηγηματικά σχόλια.

10 Κ ΕΦ Α τ^αιο 2 - S7-200 (ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ) 2.1 Γενικά Το S7-200 είναι ένας προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (μικροεπεξεργαστής PLC), χρησιμοποιείται για εφαρμογές με μικρές απαιτήσεις σε όγκο προγράμματος και αριθμό σημάτων και εντολών, καταργεί τον κλασικό αυτοματισμό. Εφαρμόζεται σε βιομηχανίες με μικρές απαιτήσεις σε εντολές αυτοματισμού. Είναι το μικρότερο μέλος της οικογένειας των ελεγκτών προγραμματιζόμενης λογικής Simatic. Η βασική μονάδα διαθέτει CPU και ενσωματωμένες εισόδους και εξόδους. Στις εισόδους συνδέονται διακόπτες, επαφές, αισθητήρια και άλλες συσκευές που μεταφέρουν πληροφορίες και εντολές στο PLC. Στις εξόδους συνδέονται τα ελεγχόμενα στοιχεία, τα φορτία, όπως κινητήρες, βαλβίδες, αντλίες, φώτα κ.α. Η θύρα προγραμματισμού χρησιμοποιείται για σύνδεση με ηλεκτρονικό υπολογιστή και μεταφορά του προγράμματος.

11 Τα κυριότερα πλεονεκτήματα του είναι: Ταχύτητα. Ευελιξία. Αποκρίσεις σε πραγματικό χρόνο. Σύνδεση συσκευών απεικόνισης. Δικτύωση. Επεκτασιμότητα, πέραν των ενσωματωμένων εισόδων - εξόδων. 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. 2.2 Aoufi. Κάθε PLC μπορεί να δομηθεί από επιμέρους μονάδες, ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία θα χρησιμοποιηθεί. Τα στοιχεία αυτά είναι: 1. Πλαίσιο στήριξης των επιμέρους καρτών ( R ack). 2. Μονάδα τροφοδοσίας ( PS - Power Supply ). 3. Κεντρική μονάδα επεξεργασίας ( CPU - Central Processing U nit).

12 4. Κάρτες εισόδων / εξόδων, ψηφιακές ή αναλογικές ( SM - Signal Module ). 5. Κάρτες διασύνδεσης των rack ( ΙΜ - Interface Module ). 6. Κάρτες επεξεργασίας σύνθετων και χρονικά κρίσιμων διαδικασιών ( FM - Function Module). 7. Κάρτες επικοινωνίας ( CP - Communication Processor) 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 καμιά περίπτωση δεν αφορά τροφοδοσία κινητήρων, βανών κλπ.). Μπαταρία του συστήματος Στο τροφοδοτικό - ανάλογα με την οικογένεια του PLC - τοποθετούμε μια ή δυο μπαταρίες που σκοπό έχουν να διατηρούν το πρόγραμμα και ορισμένες παραμέτρους του σε περίπτωση πτώσης τάσης. Η τυπική διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι περίπου 250 μέρες. Αυτό εξαρτάτε βέβαια από πολλούς παράγοντες όπως το μέγεθος της περιοχής μνήμης που πρέπει να διατηρεί ( το ορίζει ο προγραμματιστής ), το χρονικό διάστημα που το PLC βρίσκεται εκτός τάσης, τις βυθίσεις τάσεις του δικτύου κλπ. Η χαμηλή τάση της μπαταρίας ή η έλλειψή της απεικονίζεται με ενδεικτικά LED στη πρόσοψη της CPU. Στην περίπτωση αυτή μπορούμε να γράψουμε πρόγραμμα το οποίο θα εκτελεί μια διαδικασία όταν συμβεί το γεγονός αυτό ( π.χ. να αναβοσβήσουμε μια λυχνία στην πόρτα του πίνακα ). Η αλλαγή της μπαταρίας πρέπει να γίνεται πάντα όταν το σύστημα βρίσκεται υπό τάση, αλλιώς το π:ρόγραμμα χάνεται. Ονομαστικό ρεύμα εξόδου Το ονομαστικό ρεύμα εξόδου του τροφοδοτικού πρέπει να είναι πάντα μεγαλύτερο από το ρεύμα που απορροφούν όλες οι κάρτες που είναι τοποθετημένες στο rack. Ο έλεγχος είναι απλός - αθροίζουμε το ρεύμα που απορροφά κάθε μια μονάδα χωριστά ( από τα τεχνικά χαρακτηριστικά των επιμέρους καρτών ) και κατόπιν επιλέγουμε τροφοδοτικό με ρεύμα εξόδου μεγαλύτερο από το σύνολο που έχουμε βρει.

13 2.2.2 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ( Central Processing U nit) Σ αυτήν αποθηκεύεται και εκτελείται κυκλικά το πρόγραμμα του χρήστη. Με βάση τις τιμές που διαβάζονται από τις εισόδους καθώς και τις από πριν αποθηκευμένες άλλες τιμές, παράγονται οι αποφάσεις που θα εκτελεστούν για να υλοποιηθεί ο αυτοματισμός της εγκατάστασης. Εσωτερικά στοιχεία Τα σημαντικότερα στοιχεία που υπάρχουν σε μια CPU είναι: 3 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 αυτή. 4 Η μνήμη, η οποία λογικά χωρίζεται σε διάφορες περιοχές εκ των οποίων οι σημαντικότερες είναι: 5 Μ νήμη του χρήστη, όπου αποθηκεύεται το πρόγραμμα που εμείς έχουμε γράψει για τον αυτοματισμό της εγκατάστασης. 6 Μ νήμη για το λειτουργικό σύστημα, όπου τρέχει το πρόγραμμα για τη λειτουργία του ίδιου του PLC. 7 Μνήμη για τα χρονικά, απαριθμητές, βοηθητικά. 8 Μ νήμη απεικόνισης της περιφέρειας, όπου καταχωρείται η κατάσταση των σημάτων εισόδου και εξόδου, το τι γίνεται δηλαδή εκτός του PLC. Εξωτερικά στοιχεία Κάθε κεντρική μονάδα έχει κατ ελάχιστο: Διακόπτη με κλειδί RUN - Ρ / RUN / STOP / MRES. Ενδεικτικά LED για την κατάσταση της CPU. Θέση για σύνδεση συσκευής προγραμματισμού ή συσκευών καταγραφής / απεικόνισης. Θέση για τοποθέτηση εξωτερικής μνήμης.

14 Όταν ο διακόπτης είναι στην γυρισμένος στη θέση RUN-P είναι δυνατόν να τροποποιήσουμε το πρόγραμμα της CPU ή να αλλάξουμε το περιεχόμενο των θέσεων μνήμης. Στην θέση RUN μπορούμε να διαβάσουμε πληροφορίες από την CPU. Χρησιμοποιούμε αυτή την θέση μόνο για λόγους ασφαλείας όταν δεν θέλουμε να έχουν πρόσβαση στο σύστημα μη εξουσιοδοτημένα από εμάς άτομα. Στην θέση STOP το πρόγραμμα που υπάρχει στη CPU δεν εκτελείται. Καλό είναι όταν μεταφέρουμε το πρόγραμμα στ CPU από την συσκευή προγραμματισμού ο διακόπτης να βρίσκεται σ αυτή τη θέση για λόγους ασφαλείας. Στη θέση MRES μπορούμε να σβήσουμε το πρόγραμμα που υπάρχει στη CPU. Καινοτομίες. Οι υψηλές ταχύτητες επεξεργασίας (κάτω του 0,3 msec για Ikfi δυαδικών εντολών), το επεκτεταμένο σετ εντολών (32 bit, αριθμοί κινητής υποδιαστολής, τριγωνομετρικές συναρτήσεις), η ελευθερία στη θέση τοποθέτησης των καρτών, οι μεγάλες μνήμες (έως 16 MB), η παραμετροποίηση των καρτών μέσω του λογισμικού, η ενσωματωμένη δυνατότητα δικτύωσης και οι λειτουργίες επιτήρησης και ελέγχου χωρίς κατανάλωση μνήμης του χρήστη και προγραμματισμό είναι μερικά από τα δυνατά σημεία της νέας γενιάς S7. Σε κάθε CPU πλέον υπάρχει το δίκτυο ΜΡΙ (Multi Point Interface) επάνω στο οποίο με ταχύτητα έως 187,5 KBPS έως 32 σταθμοί (συσκευές προγραμματισμού, PC, 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 μας εξοικονομεί μνήμη, ελευθερώνει τη CPU από επιπλέον εργασία και τελικά μειώνει το χρόνο και το κόστος της εκπόνησης ενός έργου. Για τις υπηρεσίες επικοινωνιών ( ΜΡΙ, Point to point, Profibus, Industrial Ethernet ) oi κλήσεις είναι τμήμα του λειτουργικού συστήματος οπότε δεν απαιτείται χρήση της μνήμης που είναι διαθέσιμη για τα προγράμματα του χρήστη. Επιπλέον δε, δεν επιβαρύνεται και ο κύκλος εκτέλεσης του προγράμματος Μονάδες ψηφιακών εισόδων ( Digital Input - D /I) Ο ρόλος τους είναι να μεταφέρουν την εικόνα της εγκατάστασης στη CPU, όπως για παράδειγμα ότι πατήθηκε ένας τερματικός ή ότι ο χειριστής πάτησε ένα μπουτόν. Η πληροφορία αυτή μεταφέρεται ηλεκτρικά σε κλέμα της κάρτα εισόδου, ψηφιοποιείται και αποθηκεύεται στη μνήμη απεικόνισης εισόδων. Σαν ψηφιακή πληροφορία εννοούμε αυτήν που μπορεί να πάρει μόνο 2 διακριτές τιμές. Έτσι για παράδειγμα, σ ένα έμβολο ο τερματικός του διακόπτης είτε θα είναι II

15 ενεργοποιημένος είτε όχι. Λογικά αλλά και κατασκευαστικά καμία άλλη ενδιάμεση κατάσταση δεν είναι δυνατή. Σε ηλεκτρική υλοποίηση σημαίνει ότι ο τερματικός διακόπτης είναι μία επαφή η οποία μπορεί να είναι είτε ανοικτή είτε κλειστή. Αν τροφοδοτήσουμε την επαφή αυτή με τάση τότε η τάση αυτή, όταν κλείσει η επαφή, θα εμφανιστεί και στην αντίστοιχη κλέμα εισόδου του PLC. Όταν έχουμε τάση σε μια κλέμα κάρτας εισόδου του PLC τότε λέμε ότι εκεί έχουμε σήμα «1» ενώ στην αντίθετη περίπτωση ότι έχουμε σήμα «0» Μονάδες ψηφιακών εξόδων ( Digital Output - D/O ) 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 κάρτες εξόδων. Οι κάρτες εξόδου λειτουργούν σαν διακόπτες, στους οποίους δίνουμε εμείς την τάση και όταν κλείσει ο διακόπτης η τάση περνάει και πηγαίνει προς το υπόλοιπο κύκλωμα. Έτσι, η τροφοδοσία των καρτών γίνεται εξωτερικά, ανάλογα με το τι τάση χρησιμοποιείται. Σε αντιστοιχία με τις κάρτες εισόδου το πρώτο χαρακτηριστικό που θα πρέπει να λάβει υπόψη του κάποιος είναι η τάση και το ρεύμα εξόδου της κάρτας. Έ τσι λοιπόν η τάση εξόδου της κάρτας που θα πρέπει να συμφωνεί με αυτή του φορτίου και αντίστοιχα το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να δώσει η κάρτα προς το φορτίο Μονάδες αναλογικών εισόδων ( Analog Input - Α /Ι) Οι κάρτες που εξετάσαμε μέχρι τώρα επεξεργάζονταν σήματα που έχουν μόνο 2 καταστάσεις. Έτσι ένας τερματικός ή είναι ενεργοποιημένος ή όχι και σε έναν κινητήρα είτε έχουμε οπλίσει το ρελέ του να εκκινήσει είτε όχι, σε αυτές τις περιπτώσεις δεν υπάρχει καμία ενδιάμεση κατάσταση. Στην καθημερινή πρακτική όμως δεν μας ενδιαφέρουν και σήματα τα οποία έχουν διαρκώς μεταβολή. Έ τσι στην παρακολούθηση της στάθμης μίας δεξαμενής μας ενδιαφέρει η ακριβής τιμή της (π.χ. 88 cm) 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. Για την επεξεργασία τους μετατρέπουμε πρώτα το φυσικό μέγεθος σε ηλεκτρικό με την βοήθεια του κατάλληλου αισθητήρα και στη συνέχεια το εισάγουμε στο PLC.

16 2.2.6 Μονάδες αναλογικών εξόδων ( Analog Output - A/Q ) Στις παραγωγικές διαδικασίες πολλές φορές απαιτείται να ελέγξουμε το ποσοστό λειτουργίας μιας μονάδος και όχι μόνο αν θα λειτουργεί ή όχι. Έτσι για παράδειγμα η παροχή καυσίμου σε ένα μπακ θα μπορούσε να ρυθμίσει την θερμοκρασία ενός λέβητα, ή ο έλεγχος των στροφών ενός κινητήρα, την ταχύτητα μιας μεταφορικής ταινίας. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις επιβάλλεται η χρήση μιας κάρτας αναλογικών εξόδων. Η κάρτα αυτή αναλαμβάνει να μετατρέψει το αριθμητικό μέγεθος με το οποίο «σκέπτεται» η CPU στην κατάλληλη τιμή ρεύματος ή τάσης ώστε να μπορεί να οδηγηθεί το ανάλογο εξάρτημα που ελέγχει το φυσικό μέγεθος της εγκατάστασης μας. Έτσι, αν θέλουμε να ελέγξουμε το άνοιγμα μιας αναλογικής δικλείδας από 0-10θ% (και άρα την παροχή ρευστού σε έναν αγωγό), η κάρτα αναλογικών εξόδων θα τροφοδοτήσει την αναλογική δικλείδα με ρεύμα 4-20 ma. Οι μεταβολές του ρεύματος θα αντιστοιχούν σε μεταβολές (0(100%) του ποσοστού ανοίγματος της δικλείδας. Όλα τα χαρακτηριστικά των καρτών είναι σε πλήρη αντιστοιχία με αυτά των αναλογικών εισόδων μια και εκτελούν απλώς την αντίστροφη διαδικασία οπότε δεν απαιτείται κάποια ιδιαίτερη συζήτηση. 2.3 Επιλογή PLC Όπως έχουμε διαπιστώσει από αυτά που προαναφέρθηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια, ο χρήστης έχει να επιλέξει ανάμεσα από 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 τεχνικοοικονομικό. 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 δυνατόν κόστος. Ας δούμε για παράδειγμα για να καταλάβουμε καλύτερα τη λογική με την οποία επιλέγουμε κάποιο σύστημα. Παράδειγμα Σ ένα εργοστάσιο υπάρχει μία εγκατάσταση με τα εξής στοιχεία: Διακόπτες 1-0 : 5 Διακόπτες : 3 Μ πουτόν; 8 Αυχνίες 24VDC/150mA : 20 Σειρήνα (220VAC): 1 Βάνες (24VDC/150mA) με ένδειξη ανοικτό /κ>.ειστό : 10 Κινητήρες με Κατ ευθείαν εκκίνηση : 5 Δύο φορών περιστροφής : 3 Ό αυτοματισμός θα είναι απλός, τα στοιχεία θα εκκινούν και θα σταματούν με το πάτημα των μπουτόν. Τέλος, υπάρχει η απαίτηση με το σύστημα που θα τοποθετηθεί να έχει τη δυνατότητα να συνδεθεί με συσκευή παρακολούθησης και τηλεχειρισμών (Operation Panel) και να μπορεί

17 να συνδεθεί και στο υπάρχον δίκτυο υπολογιστών του εργοστασίου, υλοποιημένο με το κλασικό Ethernet Υπολογισμός αριθμού εισόδων /εξόδοιν -Οι διακόπτες και τα μπουτόν απαιτούν για κάθε θέση τους μια είσοδο (εξαιρείται η θέση «0» η οποία συμπεραίνεται, δηλαδή στη περίπτωση διακόπτη 1-0 αν ο διακόπτης δεν είναι γυρισμένος στη θέση «1» τότε είναι γυρισμένος στη θέση «0»). -Οι βάνες με ένδειξη ανοικτό /κλειστό απαιτούν μία έξοδο και δύο εισόδους. -Οι κινητήρες με δύο φορές περιστροφής απαιτούν δύο εξόδους και δύο εισόδους (ένα ζεύγος για κάθε φορά περιστροφής): Είσοδοι Έξοδοι Διακόπτες Διακόπτες Μπουτόν 8 Λυχνίες 20 Σειρήνα 1 Βάνες 2Θ 10 Κινητήρες κατ ευθείαν εκκίνησης 5 5 Κινητήρες δύο φορών περιστροφής 6 6 ΣΥΝΟΛΟ Υπολογισμός καρτών εισόδου / εξόδου Για να υπολογίσουμε τον απαιτούμενο αριθμό καρτών, αρκεί να διαιρέσουμε τα σύνολα που έχουν προκύψει με τον αριθμό σημάτων που έχει η μονάδα εισόδου ή εξόδου που θα χρησιμοποιήσουμε. Έτσι, αν χρησιμοποιήσουμε κάρτες των 32 σημάτων, θα διαιρέσουμε δια 32! Από τα προαναφερόμενα προκύπτει ότι χρειαζόμαστε: 2 κάρτες ψηφιακών εισόδων 2 κάρτες ψηφιακών εξόδων 4 πρίζες καλωδίων 2.4 Διευθυνσιοδότηση - Ονοματολογία Σημασιολογία Για να καταλάβουμε το πώς ένα PLC επεξεργάζεται το πρόγραμμά μας είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τους όρους bit, byte, word και double word καθώς και την ονομασία των στοιχείων του PLC (είσοδοι, έξοδοι, χρονικά, απαριθμητές κ>.π) Έννοιες bit, byte, λέξης (word) και διπλής λέξης (double word) To bit είναι η μικρότερη πληροφοριακή μονάδα και μπορεί να έχει μόνο δύο τιμές «0» και «1».

18 Η αντιστοιχία της δυαδικής πληροφορίας (0-1) με τις πραγματικές συνθήκες που υπάρχουν σε μια εγκατάσταση, περιγράφονται από το ακόλουθο παράδειγμα: Έστω ότι έχουμε δύο τερματικούς συνδεδεμένους σε κάρτα εισόδων στο PLC. Ο πρώτος (επαφή σε ηρεμία ανοικτή) διακόπτει τη τάση προς την κάρτα ενώ ο δεύτερος όχι. Έτσι, στις κλέμες της εισόδου στη μεν πρώτη περίπτωση δεν θα έχουμε τάση ενώ στη δεύτερη θα έχουμε. Η ύπαρξη τάσης σε μια κλέμα «μεταφράζεται» από το PLC σε σήμα «1» ενώ η έλλειψή της σε σήμα «0». Μια ομάδα από 8 συνεχόμενα bit ορίζει ένα byte. Δύο συνεχόμενα byte (ή 16 συνεχόμενα bit) ορίζουν μια word. Τέλος, δύο συνεχόμενες word (ή 4 συνεχόμενα byte ή 32 συνεχόμενα bit) ορίζουν μια double word. Οι όροι αυτοί γίνονται καλύτερα κατανοητοί στο σχήμα που ακολουθεί:

19 Η αρίθμηση γίνεται πάντα από τα δεξιά προς τ αριστερά ξεκινώντας από το bit 0 και φθάνοντας στο 7 (στα byte), 15 (στις word) ή 31 (στις double word) Είσοδοι ( Input - I ) Οι είσοδοι ενός PLC συμβολίζονται με το γράμμα 1 ( Input). Μονοσήμαντα μια είσοδος χαρακτηρίζεται από δύο στοιχεία - σε ποια οκτάδα ανήκει (byte) και στα όρια αυτής της οκτάδας σε ποια επιμέρους θέση (bit). Χαρακτηρισμός I x.y X - Διεύθυνση byte (0... η, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη CPU) y - Διεύθυνση bit (0... 7) Παράδειγμα ΙΟ.0,10.1,

20 2.4.3 Έξοδοι ( Output - Q ) Οι έξοδοι ενός PLC συμβολίζονται με το γράμμα Q ( Output). Μονοσήμαντα μια έξοδος χαρακτηρίζεται από δύο στοιχεία - σε ποια οκτάδα ανήκει (byte) και στα όρια αυτής της οκτάδας σε ποια επιμέρους θέση (bit). Χαρακτηρισμός Q x.y X - Διεύθυνση byte (0... η, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη CPU) y - Διεύθυνση bit (0... 7) Π αράδειγμα Q0.0, Q 0.1,Q Q Βοηθητικά ( Memory - Μ ) Πολλές φορές κατά την εκπόνηση του προγράμματός μας καλούμαστε να επαναλάβουμε τμήματα του κώδικα για να εκτελέσουμε κάποιες διαδικασίες. Ένας τρόπος είναι να γράψουμε τον επαναλαμβανόμενο κώδικα τόσες φορές όσες χρειαζόμαστε - πράγμα που μας κοστίζει σε χρόνο (καταγραφής αλλά και εκτέλεσης αργότερα από τη CPU) και σε μνήμη προγράμματος. Η ενδεδειγμένη λύση είναι η χρησιμοποίηση βοηθητικών. Καταγράφεται μια φορά η λογική, αποθηκεύεται σ ένα βοηθητικό και το βοηθητικό αυτό το χρησιμοποιούμε όσες φορές και σε όποιο σημείο του προγράμματος μας θέλουμε. Τα βοηθητικά παίζουν το ρόλο των βοηθητικών ρελέ στο κλασικό αυτοματισμό. Τα χρησιμοποιούμε στο πρόγραμμά μας για να αποθηκεύσουμε ορισμένες καταστάσεις. Τα bit εδώ παρομοιάζονται όσον αφορά τη λειτουργία τους με τις εξόδους, με τη διαφορά ότι αυτά δεν απεικονίζονται σε LED (δεν πηγαίνουν απ ευθείας στην εγκατάσταση και μπορούμε να δούμε τη κατάστασή τους μόνο με τη βοήθεια συσκευής προγραμματισμού). Μονοσήμαντα ένα βοηθητικό χαρακτηρίζεται από δύο στοιχεία - σε ποια οκτάδα ανήκει (byte) και στα όρια αυτής της οκτάδας σε ποια επιμέρους θέση (bit). Χαρακτηρισμός X - Διεύθυνση byte (0...η, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη CPU) y - Διεύθυνση bit (0...7) Π αράδειγμα ΜΟ.Ο, Μ 0.1,Μ Μ 1.0

21 2.4.5 Χρονικά ( Tim er - Τ ) Η λειτουργία χρονικών χρησιμοποιείται για να υλοποιήσει αλγορίθμους που έχουν σχέση με χρόνο (επιτήρηση, αναμονή, μέτρηση χρονικού διαστήματος, δημιουργία παλμών). Έτσι για παράδειγμα, θα χρειαστούμε τη χρησιμοποίηση χρονικού αν υπάρχει η απαίτηση όταν εκκινήσει ένα μηχάνημα μετά από 10 δευτερόλεπτα να εκκινήσει ένα άλλο. Με τον όρο «χρονικό» εννοούμε μια λέξη (word) σε μια ειδική περιοχή της μνήμης, αυτή των χρονικών. Εκεί βρίσκεται καταχωρημένη η μονάδα (msec, sec) και η τιμή του χρόνου. Όταν υπάρξουν οι κατάλληλες προϋποθέσεις η τιμή αυτή αρχίζει να μειώνει με το ρυθμό που ορίζει η μονάδα του χρόνου (π.χ. κάθε sec) μέχρι να φθάσει την τιμή «0». Όσον αφορά το πρόγραμμά μας, μπορούμε να εκμεταλλευτούμε και το διάστημα που μετρά το χρονικό αλλά και αυτό - μετά την ολοκλήρωση της μέτρησης. Χ αρακτηρισμός Τ χ X - Αριθμός του χρονικού (0...η, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη CPU) Π αράδειγμα ΤΟ, Τ37,Τ Απαριθμητές ( Counter - C ) Όι λειτουργίες απαριθμητή μας δίνουν τη δυνατότητα να εκτελούμε εργασίες απαρίθμησης απ ευθείας από το κεντρικό επεξεργαστή. Όι απαριθμητές μετρούν προς τα επάνω και προς τα κάτω μέσα στα όρια Για να μετρήσει η CPU πρέπει να διαπιστώσει αλλαγή κατάστασης (π.χ. από «0» σε «1» σε κάποια είσοδο). Με τον όρο απαριθμητής εννοούμε μια λέξη (word) σε μια ειδική περιοχή της μνήμης, αυτή των απαριθμητών. Σ αυτή τη θέση, βρίσκεται καταχωρημένο το περιεχόμενο του απαριθμητή (το πόσο έχει δηλαδή μετρήσει) το οποίο το αυξάνουμε, το μειώνουμε ή το μηδενίζουμε από το πρόγραμμά μας. Χαρακτηρισμός X - Αριθμός απαριθμητή (0... η, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη CPU) Π αράδειγμα C0, C3, C56

22 2.5 Μνήμες Η μνήμη είναι μια από τις βασικότερες συνιστώσες σ ένα σύστημα αυτοματισμού. Στη σημερινή εποχή διαπιστώνουμε ότι η μνήμη γενικότερα στα συστήματα υπολογιστών συνεχώς γίνεται και μικρότερη, γρηγορότερη, κοστίζει όλο και πιο φθηνά και αντέχει σε όλο και πιο αντίξοες συνθήκες λειτουργίας. Μέχρι πριν από λίγα χρόνια συστήματα με μερικές δεκάδες ΚΒ μνήμης θεωρούντο υπεραρκετά και ικανά ακόμα και για τις πιο περίπλοκες εφαρμογές. Σήμερα μιλάμε για μνήμες της τάξης των MB (π.χ. 16 MB) για μεγάλες εφαρμογές, αφού οι απαιτήσεις των εφαρμογών έχουν αυξηθεί δραματικά - πολύ πιο σύνθετοι αυτοματισμοί, επικοινωνίες, τηλεέλεγχος, Internet. Η μνήμη μιας CPU χωρίζεται σε 3 γενικές κατηγορίες - Μνήμη φόρτωσης, μνήμη εργασίας και μνήμη συστήματος, τις οποίες θα δούμε παρακάτω αναλυτικά Μνήμη φόρτωσης (Load memory) Στη μνήμη αυτή αποθηκεύεται ολόκληρο το πρόγραμμα του χρήστη, η περιγραφή του συστήματος καθώς και οι παράμετροι των καρτών. Στο κοντινό μέλλον εδώ θ αποθηκεύονται και τα σύμβολα και ο σχολιασμός του προγράμματος, που προς το παρόν γίνεται μόνο στη συσκευή προγραμματισμού.

23 Η μνήμη αυτή προϋπάρχει σε κάθε CPU και μπορεί να επεκταθεί με εξωτερικές μνήμες RAM ή Flash EPROM (FEPROM) Μνήμη εργασίας (Work memory) Αυτή είναι πάντα ενσωματωμένη RAM υιμηλής απόδοσης (ταχύτητας) και διατηρεί το περιεχόμενό της μόνο με τη βοήθεια μπαταρίας Εδώ υπάρχουν και εκτελούνται μόνο τα άκρως απαραίτητα στοιχεία από το πρόγραμμά μας καθώς και τα μπλοκ δεδομένων - χώροι όπου αποθηκεύονται τιμές (αριθμοί). Η εργασία αυτή - η μεταφορά των απαραιτήτων στοιχείων από εξωτερική μνήμη στη μνήμη εργασίας γίνεται από το λειτουργικό σύστημα της CPU. Στην περίπτωση που το πρόγραμμα μεταφέρεται από συσκευή προγραμματισμού, τότε αυτό στη μνήμη φόρτωσης και εργασίας ταυτόχρονα. Η μνήμη αυτή προϋπάρχει σε κάθε CPU στη μέγιστη τιμή της, πράγμα που σημαίνει ότι δεν επεκτείνεται με εξωτερικές μνήμες (RAM ή Flash EPROM) Μνήμη συστήματος (System memory) Η μνήμη συστήματος περιέχει τις μεταβλητές στις οποίες αναφερόμαστε στο πρόγραμμά. Αυτές υπάρχουν ομαδοποιημένες στη μνήμη και το μέγεθός τους εξαρτάται από την εκάστοτε χρησιμοποιούμενη CPU. Η μνήμη συστήματος στη CPU περιλαμβάνει τις παρακάτω περιοχές: Μνήμη απεικόνισης εισόδων (ΡΙΙ) - στην αρχή κάθε κύκλου σάρωσης του προγράμματός μας η CPU διαβάζει τις εισόδους από τις κάρτες εισόδων και καταγράφει τις τιμές σ αυτή την περιοχή. Μνήμη απεικόνισης εξόδων (P1Q) - κατά την διάρκεια της εκτέλεσής του, το πρόγραμμα υπολογίζει τιμές εξόδου (εντολές) και τις τοποθετεί σ αυτή την περιοχή. Στο τέλος του κύκλου σάρωσης, η CPU στέλνει τις τιμές αυτές στις κάρτες εξόδου. Βοηθητικά (Μ) - αποθηκεύει πληροφορίες (καταστάσεις) ή ενδιάμεσα αποτελέσματα που είναι διαθέσιμα σε όλο το πρόγραμμα. Χρονικά (Τ) - παρέχει αποθήκευση των χρόνων των χρονικών. Απαριθμητές (C) - παρέχει αποθήκευση του περιεχομένου των απαριθμητών. Τοπικά βοηθητικά (L) - θέσεις που παίζουν το ρόλο της ενδιάμεσης αποθήκευσης των δεδομένων ενός υποπρογράμματος την ώρα που αυτό εκτελείται. Διαγνωστικά - καταχωρούνται διάφορες ενέργειες που έχουν γίνει στο σύστημα με ώρα και ημερομηνία όπως CPU σε RUN/ STOP, βραχυκυκλωμένη κάρτα αναλογικών κλπ Διατηρούμενη μνήμη Μια περιοχή μνήμης είναι διατηρούμενη όταν το περιεχόμενό της παραμένει ακόμα κι όταν κλείσει η τροφοδοσία του συστήματος ή όταν γίνεται μετάβαση από STOP σε RUN. Τέτοιες περιοχές είναι αυτές των βοηθητικών, των χρονικών, των απαριθμητών και των περιοχών με δεδομένα.

24 ο αριθμός των Bytes που μπορεί να διατηρηθεί εξαρτάται από την εκάστοτε CPU. Η δήλωση των περιοχών που μας ενδιαφέρει να διατηρούνται γίνεται με τη βοήθεια του προγράμματος παραμετροποίησης και προγραμματισμού Step 7. Οι περιοχές που δηλώνουμε, αποθηκεύονται στη μνήμη φόρτωσης (Load memory). Έτσι, αν η μνήμη αυτή είναι μνήμη RAM θα πρέπει οπωσδήποτε να τη διατηρούμε με μπαταρία Μνήμη ρολογιού Πολλές διαδικασίες στο PLC χρειάζονται περιοδικό σήμα. Αυτό μπορούμε να το παράγουμε με διάφορους τρόπους (π.χ. χρονικά) αλλά ο πιο ενδεδειγμένος κι ευκολότερος είναι η χρήση της μνήμης ρολογιού. Η μνήμη αυτή έχει μήκος 8 bit που το κάθε ένα αναβοσβήνει περιοδικά με μια συγκεκριμένη συχνότητα. Αυτό που κάνουμε εμείς είναι όταν ορίζουμε το υλικό, στις παραμέτρους της CPU να δηλώσουμε ένα byte βοηθητικών το οποίο ενημερώνεται από το λειτουργικό σύστημα της CPU. Έ τσι για παράδειγμα, αν έχουμε δηλώσει το byte βοηθητικών MB 100, τότε με συχνότητα 2Ηζ θα πάλλεται το bit Μ

25 2.5.6 Εξωτερικές μνήμες Υπάρχουν σήμερα πια δυο ήδη εξωτερικής μνήμης που μπορεί να τοποθετηθεί στο PLC - μνήμη RAM και μνήμη Flash EPROM(FEPROM). Ο ι μνήμες RAM έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούμε να γράψουμε και να σβήσουμε πληροφορίες επάνω τους όσες φορές θέλουμε, χωρίς μάλιστα να τις απομακρύνουμε από το PLC - άρα και χωρίς να διακόψουμε τη λειτουργία της εγκατάστασης. Το μεγάλο τους μειονέκτημα είναι ότι σε περίπτωση διακοπής τάσης χάνουν το περιεχόμενό τους. Για της περιπτώσεις αυτές, χρησιμοποιείτε εξωτερική μπαταρία. Ο ι μνήμες FEPROM έχουν ακριβώς τις αντίστροφες ιδιότητες. Μάλιστα, πρέπει πρώτα να τις σβήσουμε και κατόπιν να περάσουμε τα νέα δεδομένα, πράγμα το οποίο πρέπει να έχουμε πάντα υπόψη μας αφού οι μνήμες αυτές μας επιτρέπουν να τις σβήσουμε μόνο ορισμένες φορές Μνήμες παλαιότερης λογικής έχουν εκλείψει πια (EPROM, EEPROM) αφού οι σύγχρονες μνήμες FEPROM είναι μικρότερές σε διαστάσεις, πολύ μεγαλύτερες σε χώρο αποθήκευσης και επιτρέπουν περισσότερες φορές να σβηστούν και να ξαναγραφτούν. Συνήθως, μνήμες RAM χρησιμοποιούμε κατά την φάση της υλοποίησης του προγράμματος καθώς και κατά τη θέση του σε λειτουργία στην εγκατάσταση, αφού οι αλλαγές που πρέπει να γίνονται είναι συχνότατο φαινόμενο. Μετά την ολοκλήρωση των δοκιμών και την παρέλευση ικανού διαστήματος (πχ δύο μήνες) για να παρέλθουν ο ι«παιδικές αρρώστιες» τις εγκατάστασης τοποθετούμε μνήμη FEPROM 2.6 Επεξεργασία αριθμών Συστήματα αριθμών Επειδή ο επεξεργαστής του PLC αναγνωρίζει τις τιμές σημάτων «0» και «1» μόνο, χρειάζεται ένα σύστημα αριθμών που να βασίζεται σ αυτούς τους δύο αριθμούς. Ένα τέτοιο σύστημα είναι το δυαδικό (Binary system - Base 2). Εάν λάβουμε υπόψη το σημαντικά πιο μεγάλο αριθμό των θέσεων που χρειαζόμαστε σε σχέση με το κανονικό δεκαδικό σύστημα (Decimal - Base 10), καταλαβαίνουμε γιατί χρησιμοποιούνται επιπρόσθετα συστήματα αριθμών με σκοπό να μειώσουμε τον αριθμό των θέσεων. Τέτοια συστήματα είναι το δεκαεξαδικό (Hexadecimal), το οκταδικό (Octal) και το BCD (Binary Code Decimal). Όλα τα συστήματα αριθμών δημιουργούνται όπως ακριβώς και το δεκαδικό σύστημα. Αναγνωρίζονται από τρία ουσιώδη χαρακτηριστικά: Το ψηφίο Τη βάση και Τη δύναμη της βάσης

26 2.6.2 Δεκαδικό σύστημα Το δεκαδικό σύστημα έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Έχει δέκα ψηφία (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,1, 8, 9). Έχει βάση το 10. Οι επιμέρους θέσεις είναι δυνάμεις του 10 (1, 10, 100, 1000 κλπ.). Έτσι για παράδειγμα, ο αριθμός 425 είναι μια συντομογραφία του αθροίσματος = = 1 10* = 10 10" =100 ΠΙΝΑΚΑΣ Η θέση του ψηφίου σε κάθε αριθμό έχει διαφορετική βαρύτητα χαρακτηρίζεται ως μονάδες, δεκάδες, εκατοντάδες κλπ Δυαδικό σύστημα Το δυαδικό σύστημα έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Έχει δύο ψηφία (0,1). Έχει βάση το 2. Οι επιμέρους θέσεις είναι δυνάμεις του 2 (1,2,4,8,16,32 κλπ.). Για να καθορίσουμε την αριθμητική τιμή ενός δυαδικού αριθμού, πρέπει να πολλαπλασιάσουμε το κάθε ψηφίο του με το βάρος της κάθε θέσης και ν αθροίσουμε τους επιμέρους αριθμούς που προέκυψαν. Για το ίδιο παράδειγμα που αναφέραμε στο δεκαδικό σύστημα, ο αριθμός 425 σε δυαδική μορφή είναι όπως φαίνεται στον πίνακα που ακολουθεί: 2 = 1 1 * 1 = 1 2* = 2 0* 2 = 2 2 " = 4 0* 4 = 4 2" = 8 1 * 8 = 8 2^* = 16 θ* 16 = 16 2^ = 32 1 * 32 = 32 2* = 64 θ* 64 = 64 2' = * 128 = =256 1 * 256 =

27 2.6.4 Δεκαεξαδικό σύστημα Το δεκαεξαδικό σύστημα έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Έχει δεκαέξι ψηφία (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F). Έχει βάση το 16. Οι ετημέρους θέσεις είναι δυνάμεις του 16 (1,16,256 κλπ.). Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί δεκαέξι ψηφία - τα δέκα του δεκαδικού συστήματος (0...9) και τα έξι πρώτα γράμματα της λατινικής αλφαβήτου (A,B,C,D,E,F). Για το ίδιο παράδειγμα που αναφέραμε στο δεκαδικό σύστημα, ο αριθμός 425 σε δεκαεξαδική μορφή είναι όπως φαίνεται στον πίνακα που ακολουθεί: 16»- 1 ΠΙΝΑΚΑΣ Εάν έχουμε ένα αριθμό σε δυαδική μορφή, τότε για να τον μετατρέψουμε σε δεκαεξαδικό θα πρέπει να τον χωρίσουμε σε τετράδες ξεκινώντας από τα δεξιά προς τ αριστερά. Εάν στην τελευταία ομάδα δεν υπάρχουν 4 ψηφία, οι κενές θέσεις συμπληρώνονται με μηδενικά. Είδαμε προηγουμένως ότι ο δεκαδικός αριθμός 425 σε δυαδική μορφή είναι: Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, ο αριθμός χωρίζεται σε τετράδες και του προστίθεται τρία μηδενικά στα αριστερά του. ΣΧΗΜΑ Στα όρια κάθε τετράδας εφαρμόζουμε τη μεθοδολογία των δυαδικών αριθμών Κώδικας BCD Όπως έχουμε δει, τα PLC μπορούν να επεξεργάζονται αριθμούς σε δυαδική μορφή. Οι δυαδικοί αριθμοί είναι πολύ ογκώδεις και δεν βολεύουν καθόλου στο να εισάγουμε πληροφορίες ή να διαβάσουμε από το PLC σ αυτή τη μορφή. Για να ξεπερασθεί το πρόβλημα, δημιουργήθηκε η BCD μορφή ( δυαδικός κώδικας για δεκαδικούς αριθμούς). Οι αριθμοί BCD δεν παριστάνουν ένα ακόμα σύστημα αρίθμησης αλλά αριθμούς του δεκαδικού συστήματος στους οποίους κάθε επιμέρους ψηφίο μετατρέπεται σε δυαδικό αριθμό οπότε μπορεί να το επεξεργαστεί το PLC.

28 * 10' Τα επιμέρους ψηφία του δεκαδικού αριθμού κωδικοποιούνται με 4 δυαδικά ψηφία (Bit). Υπάρχουν 16 επιτρεπτοί συνδυασμοί όταν έχουμε 4 δυαδικά ψηφία - από 000 μέχρι Δυαδική Δεκαδική Επιτρεπτό V V V V V V V V V V Στη BCD μορφή χρησιμοποιούνται μόνο οι πρώτοι δέκα (0000 έως 1001). Τα υπόλοιπα είναι απαγορευμένοι συνδυασμοί και ονομάζονται «ψευτοτετράδες».

29 2.6.6 Τύποι δεδομένων Τα δεδομένα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν σ ένα πρόγραμμα προσδιορίζονται από κάποιο τύπο δεδομένων (π.χ. ακέραιος αριθμός). Ορίζοντας έναν τύπο δεδομένων ορίζουμε και το μέγεθος των δεδομένων (το χώρο δηλαδή που καταλαμβάνουν στη μνήμη) καθώς και τη δομή των bit τους. Το Step 7 προσφέρει διάφορες μορφές για την αναπαράσταση αριθμητικών τιμών που τις χρησιμοποιούμε για να δώσουμε στο σύστημα κάποιες τιμές ή να επιτηρούμε τα δεδομένα. Ο παρακάτω πίνακας μας δίνει τις διάφορες μορφές, τη δομή τους καθώς και κάποιο παράδειγμα για κάθε μορφή. Β#16#0έωςΒ#16#ΡΡ L2#0110J110J010J1 LW#16#1000 LC#54t LB#(10,20) Lbyte#(10,20) DW#16# έως DW#16#PPPF ΡΡΡΡ Β#{0,0,0.0) έως LDW#16#11B1_1E21 Ldword#ie#l11i 1111 LB#( ) S5TIME (Χρονικό Simalic) Χρονικό SImatic S5, σε βήματα των 10msec _648Μ3έως Τ# Η 31M_23S 647MS H επιλογή κάποιου συγκεκριμένου τύπου για απεικόνιση ενός αριθμού έχει πάντα σχέση με ^ ΧΡήοη αυτού του αριθμού. Έτσι για παράδειγμα, αν θέλουμε να συγκρίνουμε μια ημερομηνία με μια άλλη τότε θα επιλέξουμε το format DATE ή για να προσδώσουμε μια τιμή σ έναν απαριθμητή θα επιλέξουμε το format WORD σε BCD.

30 Boolean Ο τύπος δεδομένων BOOL αναφέρεται σ ένα bit (ή δυαδικό ψηφίο). Η κατάσταση ενός bit μπορεί να είναι «0» ή «1» (FALSE ή TRUE αντίστοιχα). Integer Ο τύπος δεδομένων ΙΝΤ αναφέρεται σ έναν ακέραιο (16 bit). Το 15 bit μας υποδηλώνει το πρόσημο του αριθμού («0» = θετικός, «1» ==αρνητικός). Ένας ακέραιος αυτής της μορφής μπορεί να πάρει τιμές από έως και καταλαμβάνει μια Word στη μνήμη. ΣΧΙΙΜΑ Double Integer Ο τύπος δεδομένων DINT αναφέρεται σ έναν ακέραιο (32 bit). Το 31 bit μας υποδηλώνει το πρόσημο του αριθμού («0» = θετικός, «1» - αρνητικός). Ένας ακέραιος αυτής της μορφής μπορεί να πάρει τιμές από έως και καταλαμβάνει μια Double Word στη μνήμη. 3 Real Number Ο τύπος δεδομένων REAL (αλλιώς ονομαζόμενος και πραγματικός αριθμός ή αριθμός με κινητή υποδιαστολή floating point number) είναι ένας θετικός ή αρνητικός αριθμός που μπορεί να έχει και δεκαδικά ψηφία (π.χ ή ). Μπορείτε να αντικαταστήσετε τον REAL αριθμό με μια δύναμη του 10 (π.χ. ο αριθμός 1024 μπορεί να δηλωθεί και ως Ε+3). Ένας αριθμός του τύπου REAL αποτελείται από δύο συνιστώσες - το δεκαδικό μέρος (Mantissa) και το εκθετικό (Exponent) και καταλαμβάνει 2 word στη μνήμη του PLC. ^ Το τελευταίο αριστερά bit δηλώνει το πρόσημο του αριθμού ενώ τα υπόλοιπα bit είναι η Mantissa και ο Exponent, όπως φαίνεται στο σχήμα που ακολουθεί:

31 Ένας αριθμός αυτής της μορφής μπορεί να πάρει τιμές από _ Ε+38 έως Ε-38. BCD Ο τύπος δεδομένων BCD αποτελείται από μια word όπου τα πρώτα 3 ψηφία είναι ο ίδιος ο αριθμός ενώ το τελευταίο αριστερά - το πρόσημο. Το τελευταίο είναι θετικό όταν τα 4 bit που το ορίζουν έχουν τη τιμή «0000» ενώ είναι αρνητικό όταν είναι «1111». ΣΧΗΜΑ 1S τγ ν ΐ ^ 8 7 ^ Ο Γ I 0000 υuuu 1I 00η I I Γοοοι ^, I οοοο ^ ---- _ Ι ^ npc-οημο. _ Γ- Εκατο^άδΓ.ς S/lO^SoCC Αεκαήες Στο παραπάνω παράδειγμα δηλώθηκε ο αριθμός 310 σε BCD μορφή.

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΕΝΤΟΛΕΣ (S7-200) 3. Γλώσσα προγραμματισμού Τα PLC από μόνα τους είναι ουδέτερες συσκευές αφού δεν είναι από πριν κατασκευασμένες για μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Κάθε φορά, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε εγκατάστασης προγραμματίζονται να κάνουν την μεν ή την δε ενέργεια. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι προγραμματισμού που ποικίλουν ακριβώς γιατί ποικίλουν και τα επίπεδα γνώσης και εμπειριών του κάθε προγραμματιστή. Οι ουσιαστικές διαφορές είναι στο τι βλέπουμε στην οθόνη του υπολογιστή μας, αφού το τελικό αποτέλεσμα είναι πάντα ένα και το αυτό - η γλώσσα μηχανής MC7 (Machine Code 7) που καταλαμβάνει το PLC. Οι διάφορες γλώσσες μετατρέπονται σε γλώσσα μηχανής κατά την μεταφορά του προγράμματος από τη συσκευή προγραμματισμού στο PLC. 3.1 Μ ορφές Υπάρχουν τρεις τυποποιημένες μορφές προγραμματισμού που έχουν επικρατήσει διεθνώς: Λίστα εντολών (STL -Statement List) Σχέδιο επαφών (LAD - Ladder Diagram) και Διάγραμμα λογικών πυλών (FBD - Function Block Diagram) Ένα παράδειγμα των τριών αυτών μορφών βλέπουμε στο παρακάτω σχήμα;

33 Η STL είναι η γλώσσα προγραμματισμού με μορφή κειμένου. Η σύνταξη των εντολών είναι παραπλήσια με αυτή του κώδικα μηχανής (Machine Code), όπου οι εντολές και οι λειτουργίες ακολουθούνται από διευθύνσεις. Η γλώσσα αυτή είναι αυτή που ενδείκνυται αν θέλουμε να έχουμε βέλτιστη χρήση της μνήμης και εκτέλεση του προγράμματος. Η LAD είναι γλώσσα προγραμματισμού με γραφικά στο Step 7. Η σύνταξη των εντολών μοιάζει με το διάγραμμα κυκ7υώματος κλασικού αυτοματισμού κι επιτρέπει να παρακολουθούμε εύκολα τη ροή του σήματος από τις επαφές και τα πηνία. Τα στοιχεία αυτά επιλέγονται και τοποθετούνται στον LAD/STL/FBD Editor από το ειδικό παράθυρο επιλογής στοιχείων είτε από τα μενού του (Insert -> LAD Element). Η FBD είναι κι αυτή γλώσσα προγραμματισμού με γραφικά. Οι εντολές εδώ αναπαρίστανται με λογικά «κουτιά», παρόμοια με αυτά που συναντάμε στην άλγεβρα Bool. Κι εδώ όπως και στα διαγράμματα στη ψηφιακή τεχνολογία μπορούμε να παρακολουθήσουμε τη ροή του σήματος, ανάμεσα στα «κουτιά». Τα στοιχεία αυτά επιλέγονται και τοποθετούνται στον LAD/STL/FBD Editor από το ειδικό παράθυρο επιλογής στοιχείων είτε από το μενού του (Insert-> FBD Element). Και οι τρεις αυτές μορφές υπάρχουν ενσωματωμένες στο πακέτο προγραμματισμού Step 7. FI ετηλογή τους είναι ελεύθερη και μπορεί να γίνει οποιοσδήποτε συνδυασμός στα όρια ενός project -κάποια FC να είναι δημιουργημένα σε LAD, άλλα σε FBD κοκ. Υπάρχει η δυνατότητα να μετατρέπουμε ένα μπλοκ από μια μορφή απεικόνισης σε μια άλλη. Αυτό είναι πάντα δυνατό από LAD ή FBD σε STL ενώ δεν ισχύει πάντοτε το αντίθετο, αφού στη λίστα εντολών μπορούν να προγραμματισθούν πράγματα που είναι αδύνατο να απεικονισθούν σε γραφική μορφή.

34 3.2 Εντολές λογικών μανδαλώσεων Οι εντολές αυτές υλοποιούν τις γνωστές μας μανδαλώσεις από τον κλασικό αυτοματισμό συνδεσμολογίες σε σειρά, παράλληλα, κλπ Εντολή Α, ΑΝ Παράδειγμα Έστω ότι έχουμε δύο διακόπτες - S I και -S2 (επαφές σε ηρεμία ανοικτές - Normally Open - NO) συνδεδεμένους σε σειρά και θέλουμε να ανάβουν οι λυχνίες -L1 και -L2 όταν πατηθούν και οι δύο ταυτόχρονα. Στο σχήμα που ακολουθεί απεικονίζονται οι λύσεις με τον κλασικό τρόπο καθώς και με προγραμματισμό σε LAD, FBD και STL.

35 Έστω ότι έχουμε συνδέσει τις επαφές από τους δύο διακόπτες -S1 και -S2 σε μια κάρτα εισόδων του PLC και πιο συγκεκριμένα στις θέσεις I 0.0 και I 0.1. Αντίστοιχα, συνδέσαμε και τις δύο λυχνίες στις εξόδους Q 8.0 και Q 8.1 όπως φαίνεται στο σχήμα που ακολουθεί: Ο πίνακας που ακολουθεί μας δείχνει τις πιθανές καταστάσεις που μπορούν να υπάρξουν και αντίστοιχα το πώς θα συμπεριφερθεί η έξοδος. Έτσι, μπορούμε να έχουμε και τους δύο διακόπτες απενεργοποιημένους ή μόνο τον δεύτερο ενεργοποιημένο ή μόνο τον πρώτο ή και τους δύο. Ο μόνος συνδυασμός που θα ανάψει τη λυχνία είναι ο τελευταίος, όπως φαίνεται και από τον πίνακα που ακολουθεί (γνωστός και ως Πίνακας Αλήθειας)

36 Στο παράδειγμα αυτό έχουμε επιλέξει διακόπτες των οποίων η επαφή είναι σε ηρεμία ανοικτή (NO - Normally Open). Σύμφωνα με την απαίτηση, για να ανάψει η λυχνία θα πρέπει και οι δύο να ενεργοποιηθούν. Σε αυτή την περίπτωση, θα κλείσουν την επαφή τους με αποτέλεσμα να εμφανισθεί στις αντίστοιχες κλέμες εισόδου του PLC. Είχαμε αναφερθεί σε προηγούμενο κεφάλαιο, ότι η ύπαρξη τάσης σε μια κλέμα μεταφράζεται από το PLC σε σήμα «1».Έτσι, όταν ρωτάμε για την ύπαρξη σήματος «1» σε συνδεσμολογία σε σειρά, η εντολή στο πρόγραμμα είναι η ΑΙΟ.Ο Τι γίνεται σε περιπτώσεις που θέλουμε να υλοποιήσουμε το ίδιο πράγμα μόνο που: Έχουμε τον - S 1 με ανοικτή (NO) και τον -S2 με κλειστή (Normally Closed - NC) επαφή. Έχουμε και τους δύο με κλειστή (NC) επαφή. ΣΧΗΜΑ Ο πίνακας αλήθειας για την περίπτωση Β έχει ως εξής: ΙΟ.Ο Η ερώτηση για σήμα «0» σε κλέμα του PLC για συνδεσμολογία σε σειρά γίνεται με την εντολή ΑΝ (AND NOT). To πρόγραμμα στη μορφή STL διαμορφώνεται ως εξής: