ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑIΟΥ & ΑΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Τ.Τ.

Transcript

1 Τμήματα Ναυτιλίας και Επιχειρηματικών Υπηρεσιών & Μηχ. Αυτοματισμού ΤΕ Συστήματα Επιτήρησης και Ελέγχου (Supervisory Control Systems)

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΝΤΡΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ (ΤΗΛΕΕΛΕΓΧΟΣ- ΤΗΛΕΧΕΙΡΙΣΜΟΣ) Ελεγκτές Προγραμματιζόμενης Λογικής (PLC) Πλεονεκτήματα ελεγκτών προγραμματιζόμενης λογικής Στάδια εργασίας στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό Δομή ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής Πλαίσιο τοποθέτησης μονάδων Μονάδα τροφοδοσίας Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) Μονάδες εισόδων / εξόδων (I/Q) Kάρτες επικοινωνίας Ονοματολογία Ονοματολογία χρονικών Ονοματολογία απαριθμητών Κυκλική επεξεργασία Χρόνος κύκλου Λειτουργικό σύστημα ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής Προσπέλαση προγράμματος Μέθοδοι προσπέλασης προγράμματος Δομή προγράμματος Τύποι μπλοκ Δομή μπλοκ Μορφές προγραμματισμού Γλώσσες προγραμματισμού Σύγκριση μορφών προγραμματισμού Πλεονεκτήματα λίστας εντολών (STL) σε σχέση με τις γραφικές μορφές (LAD, FBD) Μειονεκτήματα λίστας εντολών (STL) σε σχέση με τις γραφικές μορφές (LAD, FBD) Συμπεράσματα Θέση σε λειτουργία ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής Θέση σε λειτουργία και έλεγχος των μονάδων ενός ελεγκτή (HARDWARE) Θέση σε λειτουργία του προγράμματος (SOFTWARE) Σύγκριση μεταξύ κλασσικού αυτοματισμού και μοντέρνου (PLC) 33 2 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΟΥ PLC SET ΕΝΤΟΛΩΝ Γενικά Τύποι δεδομένων Status Word Εντολές λογικών μανδαλώσεων Εντολές And, And Not, Or, Or Not Εντολές διέγερσης Εντολή = Εντολές RESET και SET Εντολές αναγνώρισης παρυφών Εντολή FP Εντολή FΝ Χρονικά Χρονικό παλμού SP Χρονικό παλμού με αυτοσυγκράτηση SE Χρονικό καθυστέρησης έλξης SD Χρονικό καθυστέρησης έλξης με αυτοσυγκράτηση SS Χρονικό καθυστέρησης πτώσης SF Απαριθμητές Πρόσδωση τιμή σε απαριθμητή Προτοποθέτηση απαριθμητή i

3 2.8.3 Μηδενισμός απαριθμητή Αύξηση περιεχομένου απαριθμητή Μείωση περιεχομένου απαριθμητή Φόρτωση περιεχομένου απαριθμητή Συγκρίσεις Σύγκριση ακέραιου αριθμού ΙNT (16bit) Σύγκριση ακέραιου αριθμού DINT (32bit) Σύγκριση πραγματικών αριθμών REAL (32bit) Μετατροπείς τύπων Εντολή BTI Εντολή BTD Εντολή ITB Εντολή DTB Εντολή ITD Εντολή DTR Εντολή INVI Εντολή INVD Εντολή RND Εντολή TRUNC Αριθμητικές πράξεις Αριθμητικές πράξεις ακέραιου αριθμού INT (16bit) Αριθμητικές πράξεις ακέραιου αριθμού DINT (32bit) Αριθμητικές πράξεις πραγματικού αριθμού REAL (32bit) Έλεγχος ροής προγράμματος Εντολή JU Εντολή JC Εντολή JCΝ Εντολές λογικών πράξεων μεταξύ λέξεων Εντολές Word λέξεων (16bit) Εντολές Double Word λέξεων(32bit) Εντολές μαζικής μεταφοράς Εντολή Load Εντολή Transfer Πίνακας εντολών στην STL Προγραμματισμός του PLC Γενικά Ανοίγοντας τον Simatic Manager Δημιουργία Project Εισαγωγή σταθμού Ορισμός υλικού HW Config Δημιουργία μπλοκ στο S Δημιουργία κώδικα με χρήση του LAD/STL/FBD Editor Μεταφορά του προγράμματος στο PLC

4 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΝΤΡΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ (ΤΗΛΕΕΛΕΓΧΟΣ-ΤΗΛΕΧΕΙΡΙΣΜΟΣ) Τα βήματα για να γίνει μια ανάπτυξη ενός συστήματος κεντρικού ελέγχου είναι τα παρακάτω : Περιγραφή λειτουργίας της εγκατάστασης Κατανοούμε την λειτουργία του συστήματος έτσι ώστε να συμπεράνουμε όλες τις διαδικασίες, και τις απαιτήσεις που έχει για να εξασφαλίσουμε την καλύτερη επιλογή συνθηκών λειτουργίας της εγκατάστασης. Επιλογή των στοιχείων της εγκατάστασης Από την περιγραφή της λειτουργίας επιλέγουμε τα στοιχεία που θα χρησιμοποιήσουμε για να λειτουργήσουν οι διάφορες διαδικασίες (κινητήρες, βάνες, έμβολα κλπ). Στην συνεχεία επιλέγουμε τους πίνακες με τα απαραίτητα υλικά που θα μας οδηγούν τα παραπάνω στοιχεία. 1

5 Σχεδίαση της αρχιτεκτονικής δομής της εγκατάστασης Data base OP PLC Distributed I/O Field devices ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Communication SCADA Controller I/O Drives Το επόμενο βήμα είναι να σχεδιάσουμε την αρχιτεκτονική δομή της εγκατάστασης των οποίων τα βήματα είναι τα εξής: Επιλέγουμε τα υλικά οδήγησης και σχεδιάζουμε τις απαιτούμενες καλωδιώσεις για την λειτουργία των στοιχείων. Από τα στοιχεία υπολογίζουμε τι πληροφορίες μπορούμε να έχουμε από αυτά, καθώς και τι εντολές ελέγχου χρειάζονται για να έχουμε τους επιθυμητούς αυτοματισμούς. Πολύ σημαντικό είναι να γνωρίζουμε εάν τα στοιχεία βρίσκονται σε κοντινές αποστάσεις μεταξύ τους ή όχι, έτσι ώστε να μπορέσουμε να κάνουμε την σωστότερη οικονομικοτεχνική επιλογή των PLC. Επιλέγουμε PLC με τα απαιτούμενα τεχνικά χαρακτηριστικά της εγκατάστασης δηλαδή κατάλληλο πλαίσιο στο οποίο τοποθετούνται το τροφοδοτικό, η CPU, κάρτες Ι/O, κάρτες επικοινωνίας και ότι άλλη κάρτα απαιτεί η εγκατάστασή μας. Επιλέγουμε το είδος της επικοινωνίας που θέλουμε να έχουμε μεταξύ της εγκατάστασης και των χειριστών ή υπευθύνων (εργοδηγών, προϊστάμενων, διεύθυνσης κλπ.) Στην επιλογή αυτή μπορούμε να έχουμε από ένα απλό χειριστήριο με μπουτόν και λυχνίες μέχρι υπολογιστικά συστήματα με βάσεις δεδομένων και τηλεέλεγχο τηλεχειρισμό. Για να έχουμε σε ένα σύστημα απαιτήσεις τηλεελέγχου τηλεχειρισμού τότε θα πρέπει να υπάρχει σε δικτυακά περιβάλλοντα έναν υπολογιστή που να κρατάει τα δεδομένα πραγματικού χρόνου 2

6 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑIΟΥ & ΑΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Τ.Τ. στην εσωτερική του Βάση εδομένων Πραγματικού Χρόνου (RDBMS). Αυτά τα δεδομένα να είναι δυνατόν να εμφανιστούν στην οθόνη των υπολογιστών από έναν ή περισσότερους clients ταυτόχρονα που συνδέονται με ίδιο υπολογιστή που φιλοξενεί τον server ή σε οποιοδήποτε άλλο υπολογιστή που συνδέεται με τον server με ένα δίκτυο NetBeUI ή TCP/IP. Επιλέγουμε ένα SCADA που να περιλαμβάνει πληθώρα έτοιμων λειτουργιών καθώς και προσκολλημένες λειτουργίες, να είναι ταυτόχρονα και τρομερά εύκολο στο χρήστη να το επεκτείνει ή να το τροποποιήσει σε πάρα πολύ μικρό χρονικό διάστημα, χωρίς να διακόπτει την συλλογή και καταγραφή των δεδομένων ( εν χρειάζεται compilation μετά από οποιαδήποτε αλλαγή στο εργαλείο ανάπτυξης, παρά μόνο ένα απλό save). Με τη δυνατότητα αυτή δεν υπάρχει απώλεια στην αποθήκευση των δεδομένων της εγκατάστασης για όσο διάστημα γίνεται μετατροπή σε κάποια π.χ. εικόνα. Ο χειριστής να μαθαίνει το πρόγραμμα εφαρμογής σε ελάχιστο διάστημα στην πιο μικρή του λεπτομέρεια με τη βοήθεια των εργαλείων Tutorial και πιο ειδικά με την εφαρμογή CBT (Computer Based Training) και του μικρού βιβλίου Getting Started. Με τη βοήθεια εργαλείων και με τη χρήση του ποντικιού να επιλέγει μέσα από ειδικές μάσκες το είδος της εργασίας που θέλει να κάνει (π.χ. δημιουργία ολόκληρου project με εικόνες, καμπύλες, μπάρες, πρωτόκολλα και μηνύματα). Από εδώ και πέρα, να αρχίζει μία διαλογική συζήτηση του χειριστή με το σύστημα, όπου αυτός απαντά σε ερωτήσεις που του τίθενται και έτσι κρυφά από αυτόν δημιουργείται αυτόματα η εφαρμογή. Τελειώνοντας την ανάπτυξη και με την βοήθεια του εργαλείου Simulator να μπορεί να δοκιμάσει την εφαρμογή του για την καλή της λειτουργία χωρίς να είναι υποχρεωτικά συνδεδεμένος με τους τοπικούς σταθμούς. Τα προγράμματα εφαρμογής, επιτελούν τη λειτουργία τηλελέγχου/τηλεχειρισμού των Εγκαταστάσεων με τρόπο κατανοητό και χωρίς περιττές ενέργειες από το χρήστη που στη συγκεκριμένη περίπτωση δεν είναι απαραίτητο να είναι ειδικευμένος ή εκπαιδευμένος στη πληροφορική. Όλη η σύνθετη λειτουργία γίνεται μακριά απ αυτόν, πίσω από τις οθόνες που αυτός βλέπει και χειρίζεται. Αυτός, με τη βοήθεια του ποντικιού του και μέσα από τις ιεραρχικά δομημένες οθόνες του υπολογιστή του μπορεί να επιλέγει τρόπο λειτουργίας (τοπικά ή κεντρικά), να ενεργοποιεί ή ν απενεργοποιεί αντλίες, να ζητά εκτύπωση καμπυλών ή σφαλμάτων που καταγράφηκαν κατά τη λειτουργία της εγκατάστασης κ.α. Σε καμία περίπτωση δεν είναι απαραίτητη η απομνημόνευση κωδικών προγραμμάτων ή εντολών λειτουργικού συστήματος για να επιτελεσθεί κάποια εργασία στο σύστημα, πέραν από αυτές που έχουν να κάνουν με την ασφάλεια του συστήματος (κωδικοί πρόσβασης). Οι βασικότερες λειτουργίες που πρέπει να έχουμε με ένα SCADA είναι να αποθηκεύει τα παραγωγικά στοιχεία σε σύστημα βάσης δεδομένων όπου να γίνεται προσπέλαση από οποιαδήποτε front end εργαλείο πού υποστηρίζει ODBC/SQL. Αρχικά οι μεταβλητές (Tags) να συλλέγονται με κύκλο < 500 ms μέσω του πακέτου Τag Logging, να αρχειοθετούνται κυκλικά, επιλεγμένα κυκλικά, μη κυκλικά, να συμπιέζονται σε αθροίσματα, μέσες τιμές, Min και Max τιμές, να παρουσιάζονται σε καμπύλες και πίνακες και αποθηκεύονται στην SQL βάση δεδομένων. Στην κυκλική αρχειοθέτηση η συλλογή δεδομένων να αρχίζει με την εκκίνηση του συστήματος και να εκτελείται σε σταθερούς κύκλους χρόνου μέχρι την παύση του συστήματος. Βασικά να μπορεί σε κάθε αρχείο να ρυθμισθεί ο κύκλος συλλογής και αρχειοθέτησης ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. (Η 3

7 ρύθμιση μπορεί να είναι από 1 sec έως 1 χρόνο. Οι κύκλοι χρόνου τοποθετούνται σταθερά για κάθε μεταβλητή ή για κάθε ομάδα μεταβλητών και οι τελευταίες στατικά και σταθερά αποθηκεύονται μέχρι την λήξη του χρόνου.) Στην επιλεγμένα κυκλικά αρχειοθέτηση η αρχειοθέτηση δεδομένων να αρχίζει με την εμφάνιση κάποιου γεγονότος (σήμα εκκίνησης) και εκτελείται σε σταθερούς κύκλους χρόνου μέχρι την εμφάνιση δεύτερου γεγονότος (σήμα παύσης). Στο stop σήμα επιπρόσθετα να αποθηκεύεται και η τελευταία συλλεγόμενη μεταβλητή. Γεγονότα Start-Stop μπορούν να είναι: Η αλλαγή κατάστασης μίας λογικής μεταβλητής/τιμής Η εμφάνιση μίας οριακής τιμής της μεταβλητής/τιμής Η Ώρα και η ημερομηνία Ο χειρισμός του πληκτρολογίου και του Mouse. Eντολή από άλλη εφαρμογή εκτός του Simatic WinCC Συνδυασμός όλων των παραπάνω δυνατοτήτων. Στην μη κυκλική αρχειοθέτηση μία δυαδική η αναλογική μεταβλητή/τιμή αποθηκεύεται μόνο μία φορά με την εμφάνιση κάποιου γεγονότος. Start ή Stop γεγονότα είναι: Η αλλαγή κατάστασης μίας δυαδικής μεταβλητής/τιμής (impulse διέγερση) Η εμφάνιση μίας οριακής τιμής μίας αναλογικής μεταβλητής/τιμής Συνδυασμός των παραπάνω δυνατοτήτων. Γεγονός που έχει παραχθεί σε σχέση με την ώρα και ημερομηνία. Τηλεγράφημα. Τα γεγονότα φτιάχνονται με την βοήθεια του προγραμματισμού Αction. Στην μη κυκλική αρχειοθέτηση αποθηκεύεται πάντα η στιγμιαία τιμή. Το SCADA πρέπει να προσφέρει authorization level έτσι ώστε να κλειδώνεται έναντι μη εξουσιοδοτημένης πρόσβασης. Με την βοήθεια της User εξουσιοδότησης από τόν User Administator πού περιλαμβάνει το πακέτο να μπορούν να προστατευθούν από μη εξουσιοδοτημένη προσπέλαση π.χ. α) αλλαγές και εισαγωγές setpoints, επιλογές εικόνων και μιμικών διαγραμμάτων, αλλαγή παραμέτρων συναγερμών και ελέγχων, βρόγχων ελέγχων και β) τα αρχεία από εγγραφή ( όπως διαμόρφωση /μετατροπή κενών στοιχείων φύλλων εργασίας και σύνταξη αναφορών μέσω του Excell ή παρομοίου προγράμματος). 4

8 1. Ελεγκτές Προγραμματιζόμενης Λογικής (PLC) Εισαγωγή Η τεχνική του αυτοματισμού μέχρι πριν τρις δεκαετίες περίπου, βασιζόταν στο μεγαλύτερο μέρος της στα συστήματα συρματωμένης λογικής. ηλαδή, η λειτουργία του αυτοματισμού στηριζόταν στην συρμάτωση ανάμεσα στα διάφορα στοιχεία (π.χ. επαφές, πηνία, ρελέ, χρονικά κ.λπ., για αυτοματισμούς με ρελέ, πύλες AND, πύλες OR κ.λπ., για αυτοματισμούς με ηλεκτρικές πλακέτες). Επομένως, ένας πίνακας αυτοματισμού μπορούσε να κατασκευασθεί, μόνον όταν είχε τελειώσει οριστικά η μελέτη, δηλ. το συνδεσμολογικό σχέδιο. Επιπλέον, κάθε μετέπειτα αλλαγή είχε σαν αποτέλεσμα αντίστοιχη αλλαγή στην συρμάτωση (τροποποίηση του πίνακα), με τα γνωστά προβλήματα, π.χ. αν φτάνουν ή όχι οι ελεύθερες επαφές των ρελέ, αν υπάρχει χώρος για προσθήκη νέου υλικού κ.λπ. Σήμερα, τα συστήματα προγραμματιζόμενης λογικής, με κύριους εκπρόσωπους στη βιομηχανία τους ελεγκτές προγραμματιζόμενης λογικής, έχουν πια εκτοπίσει τελείως τα προηγούμενα συστήματα αυτοματισμού. Οι ελεγκτές προγραμματιζόμενης λογικής έκαναν την εμφάνισή τους στην αγορά στα τέλη του 1960, επιβαλλόμενοι τόσο από τις παραγωγικές διαδικασίες που απαιτούσαν όλο και πιο πολύπλοκη λογική στα συστήματα ελέγχου, όσο και από την πρόοδο στην βιομηχανία της ηλεκτρονικής που μπορούσε να προμηθεύσει τους κατασκευαστές με τα απαραίτητα στοιχεία (μνήμες, επεξεργαστές, A/D μετατροπείς, κτλ.). Τα πρώτα PLC είχαν την δυνατότητα επεξεργασίας μόνο ψηφιακών σημάτων και βέβαια ο προγραμματισμός τους δεν ήταν, όπως συνηθίστε να λέμε, φιλικός στον χρήστη. Για παράδειγμα, η αποθήκευση του προγράμματος γινόταν σε κασέτες. Η δεκαετία του 70 ήταν η εποχή όπου τα PLC άρχιζαν να εγκαθίστανται δειλά - δειλά στην βιομηχανία, ενώ καθιέρωσή τους ήρθε την επόμενη δεκαετία (1980). Η παρουσία του προσωπικού υπολογιστή από το 1982 και μετά, από την μία μεριά προσέφερε απεριόριστες δυνατότητες και ευκολίες στην δημιουργία και τον έλεγχο προγραμμάτων, ενώ από την άλλη απείλησε τα PLC που κινδύνευσαν προσωρινά από συστήματα ελέγχου με προσωπικούς υπολογιστές (PC based automation). Όμως το τοπίο ξεκαθάρισε οριστικά στα τέλη της δεκαετίας όπου τόσο τα PLC, όσο και οι Η/Υ απέκτησαν την θέση τους στις παραγωγικές διαδικασίες με σαφές πλεονέκτημα υπέρ των PLC. Στα συστήματα προγραμματιζόμενης λογικής, η κατασκευή και συρμάτωση του πίνακα είναι ανεξάρτητη από τη λειτουργία που πρόκειται να εκτελέσει ο αυτοματισμός, με άλλά λόγια η μελέτη δεν αποτελεί προϋπόθεση. Πάνω στις κλέμες του ελεγκτή συνδέονται όλα τα στοιχεία, που δίνουν εντολές (τερματικοί διακόπτες, μπουτόν κ.λπ.), καθώς και όλα τα στοιχεία που δέχονται εντολές (πηνία, ρελέ ισχύος κινητήρων, βαλβίδες, λυχνίες κ.λπ.). 5

9 Η λειτουργία του αυτοματισμού προγραμματίζεται στην μνήμη του ελεγκτή, ακόμα και την τελευταία στιγμή, πριν από τη θέση σε λειτουργία. Επομένως η μελέτη (πρόγραμμα) μπορεί να γίνεται παράλληλα με την επιλογή του υλικού και την κατασκευή του πίνακα. Αν στην συνέχεια χρειαστεί να γίνουν αλλαγές στη λειτουργία, γεγονός σύνηθες στον αυτοματισμό, τότε αυτές γίνονται πολύ απλά «διορθώνοντας» το πρόγραμμα, χωρίς να χρειαστεί να επέμβουμε τη συρμάτωση του πίνακα. Αυτή η ευελιξία στις μετατροπές και οι πολλές τους δυνατότητες αποτελούν το σπουδαιότερο πλεονέκτημα των ελεγκτών προγραμματιζόμενης λογικής στην τεχνική του αυτοματισμού. Τέλος, από τις αρχές του 1990 έως σήμερα η ανάπτυξη των ελεγκτών προγραμματιζόμενης λογικής είναι αλματώδης και χαρακτηρίζεται από δίκτυα υψηλών ταχυτήτων, ταχύτατους και πανίσχυρους κεντρικούς επεξεργαστές Πλεονεκτήματα ελεγκτών προγραμματιζόμενης λογικής Μεγιστοποιούν την ταχύτητα της διαδικασίας παραγωγής και κατά συνέπεια μειώνουν πολύ γρήγορα το χρόνο απόσβεσης της εγκατάστασης. Στο στάδιο της μελέτης δεν υπάρχει πρόβλημα αν επαρκούν ή όχι οι επαφές των ρελέ, των χρονικών ή των εξωτερικών τερματικών. Η λειτουργία του αυτοματισμού μπορεί να αλλάξει πολύ εύκολα σε οποιοδήποτε στάδιο (μελέτη, κατασκευή, θέση σε λειτουργία ή αργότερα). Ο εντοπισμός βλαβών διευκολύνεται γιατί για κάθε εξωτερική εντολή υπάρχει αντίστοιχο LED. Επίσης, η ροή του αυτοματισμού μπορεί να παρακολουθείται άνετα, με τη βοήθεια μιας συσκευής προγραμματισμού. Έχουν τη δυνατότητα επέκτασης. ηλαδή αν προστεθεί κάποια καινούρια διαδικασία ή χρειάζεται κάποιος επιπλέον έλεγχος, μπορεί με την προσθήκη των κατάλληλων καρτών εισόδων / εξόδων (I/O), το ίδιο το PLC να την πραγματοποιήσει. Ο αυτοματισμός παραδίνεται συντομότερα σε λειτουργία, επειδή η μελέτη μπορεί να γίνεται παράλληλα με την τοποθέτηση και συρμάτωση του ελεγκτή. εν υπάρχει το γνωστό πρόβλημα των «μη ενημερωμένων» σχεδίων του πίνακα αυτοματισμού μετά από λίγο καιρό. Ο ελεγκτής έχει πάντα κρατημένο «μέσα του» το τελευταίο πρόγραμμα, το οποίο μπορεί να διαβαστεί με μία συσκευή προγραμματισμού ή να εκτυπωθεί σε χαρτί. Υπάρχει σημαντική οικονομία στο χώρο, τη συντήρηση (δεν υπάρχουν μηχανικές επαφές) και την κατανάλωση ενέργειας. Η τοποθέτηση μπορεί να γίνει χωρίς κίνδυνο και μέσα σε πεδία ισχύος. Ένας ελεγκτής μπορεί να συνδεθεί με περιφερειακές μονάδες για επιτήρηση - έλεγχο της εγκατάστασης (οθόνη, εκτυπωτής, πληκτρολόγιο), καταργώντας το κλασικό μιμητικό διάγραμμα και τον πίνακα χειρισμών. 6

10 Επίσης, μπορεί να συνδεθεί με ηλεκτρονικό υπολογιστή για ανταλλαγή στοιχείων. Η γλώσσα προγραμματισμού είναι προσαρμοσμένη στο βιομηχανικό αυτοματισμό και άρα είναι προσιτή στο προσωπικό που μέχρι σήμερα συντηρούσε τους κλασσικούς πίνακες αυτοματισμού. Όλες οι κάρτες είναι τοποθετημένες στον ίδιο δίαυλο επικοινωνίας (bus), πράγμα που επιταχύνει την διαδικασία ανταλλαγής πληροφοριών. Τα PLC έχουν σχεδόν απεριόριστη διάρκεια ζωής λόγω των ασθενών ρευμάτων που χρησιμοποιούν. Ταυτόχρονα συμβάλουν στην οικονομικότερη, από πλευράς κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, λειτουργία της εγκατάστασης Στάδια εργασίας στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό Στην επίλυση ενός προβλήματος αυτοματισμού με ένα ελεγκτή συναντάμε τρία στάδια. Παρακάτω περιγράφονται τα στάδια αυτά, ενώ παράλληλα παρουσιάζεται η αντιστοιχία που έχουν με σύστημα συρματωμένης λογικής (π.χ. αυτοματισμός με ρελέ). Προγραμματιζόμενη λογική Συρματωμένη λογική 1. Επιλογή ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής. 2. Τοποθέτηση ελεγκτή σε πίνακα. Συρμάτωση εξωτερικών στοιχείων της εγκατάστασης (τερματικοί, μπουτόν, διακόπτες, ενδ. λυχνίες, ρελέ ισχύος, βαλβίδες κ.λπ.), πάνω στις κλέμες του ελεγκτή. 1. Επιλογή βοηθητικού ρελέ, χρονικών, κ.λπ. που χρειάζονται για τον αυτοματισμό, βάσει του συνδεσμολογικού σχεδίου. 2. Απλή τοποθέτηση του υλικού (βοηθητικά ρελέ, χρονικά) μέσα στον πίνακα. Συρμάτωση των εξωτερικών στοιχείων της εγκατάστασης (τερματικοί, μπουτόν, διακόπτες, ενδ. λυχνίες, ρελέ ισχύος, βαλβίδες κ.λπ.) πάνω στην κλεμοσειρά του πίνακα. 3. Προγραμματισμός. 3. Συρμάτωση του υλικού αυτοματισμού (βοηθητικά ρελέ, χρονικά) μέσα στον πίνακα μεταξύ τους, σύμφωνα με το συνδεσμολογικό σχέδιο. 7

11 1.3. ομή ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής Η επιλογή ενός ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής (τύπος - μέγεθος - κόστος) εξαρτάται κυρίως 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, απαιτούμενη μνήμη και δυνατότητες της κεντρικής μονάδας). Ανεξάρτητα, όμως, από τον τύπο και το μέγεθος, σε κάθε ελεγκτή συναντάμε τα εξής απαραίτητα στοιχεία: Πλαίσιο για τοποθέτηση των μονάδων Μονάδα τροφοδοσίας Κεντρική μονάδα (CPU) με τον μικροεπεξεργαστή και την μνήμη για το πρόγραμμα Μονάδες εισόδων Μονάδες εξόδων Πλαίσιο τοποθέτησης μονάδων Όλες οι μονάδες, από τις οποίες αποτελείται ένας ελεγκτής, πρέπει να τοποθετηθούν σε κάποιο πλαίσιο. Σ αυτό είναι ενσωματωμένο το σύστημα ζυγών, δηλ. το σύστημα αγωγών, μέσω των οποίων επικοινωνούν οι διάφορες μονάδες μεταξύ τους για την ανταλλαγή πληροφοριών και για την τροφοδοσία τους. Κεντρικό πλαίσιο (μόνο ένα) Χαρακτηριστικό του είναι ότι μόνο σ αυτό τοποθετείται η κεντρική μονάδα (CPU) και μάλιστα σε καθορισμένη θέση. Επίσης, εδώ τοποθετείται και η μονάδα τροφοδοσίας για ορισμένους τύπους ελεγκτών (π.χ. SIMATIC S7). Στις υπόλοιπες θέσεις του πλαισίου τοποθετούνται μονάδες εισόδων - εξόδων ή άλλες ειδικές μονάδες. Σε μεγαλύτερα συστήματα ελεγκτών η μονάδα τροφοδοσίας δεν είναι σε μορφή κάρτας αλλά ερμαρίου και αποτελεί βασικό στοιχείο του κεντρικού πλαισίου. Πλαίσιο επέκτασης (ένα ή περισσότερα) Σ αυτό τοποθετούνται μόνο μονάδες εισόδων - εξόδων. Χρησιμοποιείται αν δεν φτάνουν οι θέσεις του κεντρικού πλαισίου, για να χωρέσουν όλες οι απαιτούμενες μονάδες. Συνδέεται με το κεντρικό (ή με άλλα πλαίσια επέκτασης), μέσω ειδικής μονάδας διασύνδεσης και καλωδίου. 8

12 Συγκεκριμένα το πλαίσιο δημιουργείται τοποθετώντας όσες «μονάδες πλαισίου» απαιτούνται τη μία πλάι στην άλλη και συνδέοντάς τις. Κάθε τέτοια μονάδα πλαισίου έχει συγκεκριμένες θέσεις για τοποθέτηση μονάδων εισόδων - εξόδων. Χωροταξική διάταξη πλαισίων ελεγκτή Όπως είπαμε προηγουμένως, ένας ελεγκτής αποτελείται από ένα κεντρικό πλαίσιο και τα απαιτούμενα πλαίσια επέκτασης. Ανάλογα με την απόσταση από το κεντρικό πλαίσιο, στην οποία τοποθετούνται τα πλαίσια επέκτασης, τα συστήματα διακρίνονται σε δύο περιπτώσεις: Κεντρικό σύστημα Αποκεντρωμένο σύστημα Κεντρικό σύστημα Το κεντρικό πλαίσιο και όλα τα πλαίσια επέκτασης βρίσκονται χωροταξικά σε μια θέση (π.χ. τοποθετημένα μέσα σ έναν πίνακα). Η απόσταση του πιο μακρινού πλαισίου επέκτασης από το κεντρικό δεν επιτρέπεται να είναι μεγαλύτερη από π.χ. 2-2,5m. Εκτός από τις καθορισμένες θέσεις των μονάδων τροφοδοσίας, CPU και διασύνδεσης, σε όλες τις άλλες θέσεις μπορούν να τοποθετηθούν μονάδες εισόδων - εξόδων. Αποκεντρωμένο σύστημα Στο αποκεντρωμένο σύστημα ορισμένα πλαίσια επέκτασης βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση από το κεντρικό. Ένα αποκεντρωμένο σύστημα έχει νόημα, αν η προς αυτοματισμό εγκατάσταση έχει τα στοιχεία της (π.χ. τερματικοί, μπουτόν, βαλβίδες, λυχνίες, ρελέ ισχύος, κ.λπ.) «μοιρασμένα» σε περισσότερα «κέντρα βάρους». Σε μια τέτοια περίπτωση «αντιστοιχούμε» ένα ή περισσότερα πλαίσια επέκτασης σε κάθε ένα τέτοιο βάρος. Αποτέλεσμα είναι η μεγάλη οικονομία καλωδίωσης από τα στοιχεία της εγκατάστασης προς τις μονάδες εισόδων - εξόδων. Η διασύνδεση δύο μακρινών μεταξύ τους πλαισίων επιτυγχάνεται μέσω ειδικών μονάδων διασύνδεσης σε κάθε πλαίσιο και ειδικού καλωδίου. Στα πλαίσια αυτά επίσης είναι απαραίτητο να υπάρχει και η μονάδα τροφοδοσίας. Πάνω σε κάθε κλάδο της «αλυσίδας» επιτρέπεται να υπάρχουν μέχρι 4 «σημεία», στα οποία θα τοποθετηθούν τα πλαίσια επέκτασης. Στα 4 αυτά «σημεία» μπορούν να τοποθετηθούν περισσότερα από ένα πλαίσια με τη μέθοδο του κεντρικού συστήματος. Σημείωση 1 Αν και οι διάφορες είσοδοι - έξοδοι δεν είναι χωροταξικά στην ίδια θέση, αυτό δεν ενοχλεί πουθενά το χρήστη, όταν φτιάχνει το πρόγραμμα. Προγραμματιστικά δηλαδή δεν γίνεται καμία διάκριση σε «κοντινές» και «μακρινές» I/Q. Σημείωση 2 9

13 Εκτός από τη μέθοδο αποκεντρωμένου συστήματος με τη μορφή της «αλυσίδας» υπάρχει και η λεγόμενη «ακτινική» μορφή. Σ αυτήν μπορούν να συνδεθούν ακτινικά με το κεντρικό πλαίσιο μέχρι 3 αποκεντρωμένες θέσεις - κάθε μια σε απόσταση 1Km. Σε κάθε αποκεντρωμένη θέση μπορεί να τοποθετηθούν περισσότερα από ένα πλαίσια με τη μέθοδο του κεντρικού συστήματος. Σύγκριση κεντρικού - αποκεντρωμένου συστήματος Σε μια εγκατάσταση με χωροταξικά «μαζεμένα» όλα τα στοιχεία της, χρησιμοποιούμε πάντα το κεντρικό σύστημα. Αντίθετα, σε μια εγκατάσταση με κατανεμημένα χωροταξικά τα στοιχεία της σε περισσότερα «κέντρα βάρους», πρέπει να εξεταστεί οικονομοτεχνικά, αν συμφέρει το αποκεντρωμένο σύστημα Μονάδα τροφοδοσίας Η μονάδα τροφοδοσίας χρησιμεύει για να δημιουργηθούν από την τάση του δικτύου οι απαραίτητες εσωτερικές τάσεις για την τροφοδοσία αποκλειστικά των ηλεκτρικών στοιχείων, που υπάρχουν μέσα στον ελεγκτή (τρανζίστορς, ολοκληρωμένα κ.λπ.). Επίσης για να διατηρηθεί το περιεχόμενο της μνήμης RAM σε μια διακοπή τάσης με τη βοήθεια μπαταρίας, που ενσωματώνεται σ αυτή. Τα σπουδαιότερα τεχνικά χαρακτηριστικά μιας μονάδας τροφοδοσίας είναι τα εξής: Είσοδος Ονομαστική τάση, ανοχές τάσης, συχνότητα, απορροφούμενο ρεύμα, προστασία. Έξοδος Ονομαστική τάση, ονομαστικό ρεύμα, προστασία βραχυκυκλώματος. ιάφορα Μπαταρία για διατήρηση μνήμης RAM. Αν το πρόγραμμα ενός ελεγκτή πρόκειται να αποθηκευτεί σε μνήμη RAM, τότε απαραίτητα πρέπει να υπάρχει στο σύστημα και μια μπαταρία για τη διατήρηση του περιεχομένου της μνήμης σε μια διακοπή τάσης του δικτύου. Αυτή ή μπαταρία, που είναι συνήθως λιθίου τοποθετείται στη μονάδα τροφοδοσίας και μπορεί να κρατήσει το πρόγραμμα της μνήμης RAM για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Πρέπει, όμως, να προσεχτούν τα εξής σημεία: α) Η μπαταρία θα πρέπει να αλλάζεται με την συχνότητα που ορίζει ο κατασκευαστής. β) Το SOFTWARE του ελεγκτή πρέπει να παρέχει στο χρήστη τη δυνατότητα να αξιολογήσει το γεγονός, ότι η μπαταρία έχει πέσει κάτω από το όριο ασφαλείας. γ) Η αντικατάσταση της μπαταρίας πρέπει πάντοτε να γίνεται με τον ελεγκτή υπό τάση για να μην χαθεί το πρόγραμμα. 10

14 Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) Η CPU έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Ενσωματωμένη RAM εργασίας (Working Memory) Ενσωματωμένη RAM φορτώματος (Load memory) Εξωτερική Flash EPROM φορτώματος (Load memory) που επεκτείνει την ενσωματωμένη. Η Load μνήμη περιλαμβάνει όλα τα Block Λογικής (συμπεριλαμβανομένων και Block που δεν απαιτούνται για την εκτέλεση του προγράμματος πχ. Block Header),μπλοκ εδομένων και εδομένων παραμετροποίησης( 4 Kbytes) που δεν χάνονται ούτε με το Reset της μνήμης ούτε με την απώλεια μπαταρίας του τροφοδοτικού. Mε την Μεταγωγή της CPU από κατάσταση Stop - κατάσταση εκτέλεσης του προγράμματος μεταφέρονται από την Load μνήμη στην Working μνήμη μόνο τα κομμάτια των μπλοκ λογικής και δεδομένων που είναι απαραίτητα για την εκτέλεση του προγράμματος. Η working μνήμη είναι γρηγορότερη από την Load μνήμη και σβήνει με το μπουτόν Reset memory της CPU ή αν πέσει η μπαταρία του τροφοδοτικού. Η CPU εμπεριέχει Status Leds και Leds σφαλμάτων ενώ ο τρόπος λειτουργίας επιλέγεται με κλειδί (KEY). Όταν το κλειδί μετακινηθεί ο τρόπος λειτουργίας της CPU δεν μπορεί να αλλάξει. Αυτή η δυνατότητα προστατεύει το πρόγραμμα της εφαρμογής από μη εξουσιοδοτημένη αλλαγή ή διαγραφή του. Η CPU περιλαμβάνει διαγνωστική μνήμη μήκους μηνυμάτων που δεν σβήνεται ούτε με την πτώση τάσης ούτε με το Reset της μνήμης και καταγράφονται με ώρα και ημερομηνία γεγονότα που συνδέονται με: Σφάλματα της CPU. Σφάλματα συστήματος της CPU. Σφάλματα περιφερειακών modules. Μεταγωγή από κατάσταση Stop-Εκτέλεση προγράμματος (RUN) -Stop. Προγραμματιστικά λάθη στο πρόγραμμα εφαρμογής. Η διαγνωστική μνήμη μπορεί να διαβασθεί ON-LINE τοπικά με τον φορητό ηλεκτρονικό υπολογιστή. Επίσης η CPU περιλαμβάνει ιαγνωστικό Alarm μπλοκ στο οποίο προγραμματίζοντας την ιεύθυνση μιας οποιασδήποτε κάρτας εισόδου / εξόδου λαμβάνονται διαγνωστικά bit για την κάρτα όπως: Βλάβη κάρτας Εσωτερικό εξωτερικό σφάλμα Πρόβλημα σε κάποιο κανάλι της κάρτας Έλλειψη εξωτερικής τάσης Έλλειψη φίσσας καλωδίων, Bit που μπορούν συνολικά να ενημερώσουν τοπική λυχνία ή να μεταφερθούν μέσω του δικτύου των οπτικών ινών στους ΚΣ. Ειδικά 11

15 στις κάρτες αναλογικών εισόδων αν στο στάδιο αρχικής παραμετροποίησης της κάρτας ενεργοποιήσει ο χρήστης την ανίχνευση κομμένου καλωδίου τότε είτε με την ενεργοποίηση του διαγνωστικού Alarm μπλοκ είτε με την μη ενεργοποίηση του αλλά οπτικά σε εξωτερικό LED της κάρτας (System Fault) ειδοποιείται τοπικά ή remote το σύστημα για το κομμένο καλώδιο οποιοδήποτε αναλογικού οργάνου(4...20ma) Ο μέσος κύκλος εκτέλεσης για 1000 εντολές είναι 0.3 m sec- 0.6 msec Τα εσωτερικά βοηθητικά ρελαί (Flags) είναι 2048 από τα οποία όλα μπορούν να είναι μόνιμα (διατήρηση περιεχομένου τους σε περίπτωση διακοπής τάσης ή μεταγωγής της CPU από RUN-Stop- RUN. Tα χρονικά και οι απαριθμητές που είναι ενσωματωμένα στην CPU είναι 128 καί 64 αντίστοιχα εκ των οποίων όλα μπορούν να είναι μόνιμα. Ο μέγιστος αριθμός ψηφιακών εισόδων εξόδων είναι 512 Ο μέγιστος αριθμός αναλογικών εισόδων και εξόδων είναι 64 Υπάρχει ενσωματωμένο ρολόι πραγματικού χρόνου Υποστηρίζονται Γλώσσες προγραμματισμού όπως LAD (LADDER) FBD (Πύλες) STL ( λίστα εντολών) σύμφωνα με τα διεθνή Standards IEC Part 3 αλλά και επιπλέον γλώσσες προγραμματισμού με την χρήση Optional Software πακέτων όπως Όλες οι επιπλέον γλώσσες προγραμματισμού με μικρό ποσό μετάφρασης (Compilation) μεταφράζονται στις γλώσσες LAD, FBD, STL. Υποστήριζεται δομημένος προγραμματισμού με την ύπαρξη ειδικών μπλοκ οργάνωσης (ΟΒ) Block δεδομένων (DB, Block λειτουργία (FC, FB), Block Λειτουργιών συστήματος (SFC, SFB) και Block δεδομένων συστήματος (SDB). Υποστηρίζονται οι παρακάτω εντολές Λογικής bit BOOLEAN (AND, OR) Λογικής Word boolean (AND, OR) με 16 bit-σταθερές. Λογικής Double Boοlean (AND,OR) με 32 bit- Σταθερές Εντολές παλμού. Set / Reset bit (πχ. Inputs, Outputs, Memorys) Εντολές ολίσθησης εξιά, αριστερά και κυκλικής ολίσθησης. Set /Reset bit (π.χ. Inputs, Outputs, Memorys) Εντολές ολίσθησης δεξιά, αριστερά και κυκλικής ολίσθησης Εντολές χρονικών και απαριθμητών Αποθήκευσης και μεταφοράς τιμών από και προς καταχωρητές byte, Word, Doubleword. Εντολές σύγκρισης (16bit, 32 bit ακέραιων αριθμών, 32 bit δεκαδικών αριθμών). 12

16 Αριθμητικές πράξεις όπως α) Πρόσθεση/πολλαπλασιαμό 16bit ακέραια β) Πρόσθεση/πολλαπλασιαμό 32 bit ακέραια γ) Πρόσθεση/πολλαπλασιαμό 32 bit δεκαδικών Εύρεση τετραγωνικής ρίζας, Λογαριθμικές πράξεις, τριγωνομετρικές λειτουργίες. Εντολές αλλαγής ελέγχου του προγράμματος από μπλόκ σε μπλοκ και από εντολή σε εντολή μέσα στο ίδιο μπλοκ. Εντολές μετατροπής κώδικα (πχ BCD σε 16 bit Ακέραια) ιάφοροι τρόποι εκτέλεσης του προγράμματος όπως κυκλικός, ελεγχόμενος από γεγονός ή από χρόνο Ένδειξη μεγίστου - ελαχίστου- μέσου κύκλου εκτέλεσης προγράμματος Υποστήριξη αναλογικό - ολοκληρωτικό- διαφορικού ελεγκτή κλειστού βρόχου (PID Controller) με την βοήθεια επιπλέον πακέτου παραμετροποίησης και πακέτου Block Λειτουργίας. Οι παρακάτω PID Controllers είναι διαθέσιμοι α) Συνεχείς PID Controllers β) Controllers παλμού γ) Βηματικοί Controllers Το πακέτο παραμετροποίησης υποστηρίζει Test λειτουργία και λειτουργία βελτιστοποίησης του κλειστού βρόγχου. Τα Block Λειτουργίας καταλαμβάνουν στην μνήμη της CPU περίπου 6 ΚΒYTE ενώ κάθε βρόγχος καταλαμβάνει περίπου 0.4 KBYTE. Η επικοινωνία της CPU με τον φορητό προγραμματιστή (PG) και του τοπικού πληκτρολογίου και οθόνης (OPERATION PANEL) γίνεται RS485 πρωτόκολλο και ταχύτητες μετάδοσης μέχρι bps. Mε το Interface και φίσσα που έχει 2 Interfaces και που τοποθετείται πάνω στην CPU, μπορεί o χειριστής ταυτόχρονα να συνδέσει τον φορητό προγραμματιστή για λειτουργίες ελέγχου και εκσφαλμάτωση του προγράμματος της CPU και το OPERATION PANEL για την εμφάνιση στην οθόνη του των μιμικών διαγραμμάτων, της δυνατότητας αλλαγής των παραμέτρων λειτουργίας, των ενδείξεων λειτουργίας κινητήρων και την δυνατότητα χειροκίνητης λειτουργίας. Στο Interface της CPU μπορούν να συνδεθούν ταυτόχρονα μέχρι 16 Stations (όπως CPUS. PGs,OPs) με μέγιστη απόσταση μεταξύ 2 γειτονικών σταθμών 50m χωρίς repeaters 1100m με 2 repeaters, m με 10 repeaters σε σειρά και 93 km μέσω οπτικών ινών (Fiber optics) Mε το Interface μπορούν να ανταλλαχθούν μικρά Set δεδομένων (64 bytes κυκλικά) μεταξύ διαφόρων CPU s με απλό τρόπο. Στην κεντρική μονάδα (CPU) ο μικροεπεξεργαστής προσπελαύνει συνεχώς (κυκλικά) το πρόγραμμα, που είναι γραμμένο στην μνήμη. Ρωτάει συνεχώς, αν οι διάφορες είσοδοι έχουν ή δεν έχουν τάση (επαφές κλειστές ή ανοιχτές), επεξεργάζεται τις εντολές του προγράμματος και βάσει αυτών εξαναγκάζει τις 13

17 εξόδους να διεγερθούν ή όχι (δηλ. να αποκτήσουν ή όχι τάση, οπότε διεγείρονται ή όχι τα συνδεδεμένα σ αυτές ρελέ, βαλβίδες κ.λπ.). Το πρόγραμμα γράφεται στη μνήμη με τη βοήθεια μιας συσκευής προγραμματισμού (προγραμματιστής). Αυτή συνδέεται στην κεντρική μονάδα μόνο όταν πρόκειται να γραφτεί ή να μεταφερθεί το πρόγραμμα στην μνήμη, ή αν πρόκειται να γίνουν αλλαγές. Επίσης, χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των διαφόρων σημάτων κατά την εξέλιξη του προγράμματος και για την ανεύρεση σφαλμάτων Μονάδες εισόδων / εξόδων (I/Q) Τα καλώδια που έρχονται από τα αισθητήρια της παραγωγικής διαδικασίας (τερματικοί, μπουτόν, διακόπτες), συνδέονται στις κλέμες των μονάδων εισόδων (είσοδοι του ελεγκτή). Αντίστοιχα, τα καλώδια που πηγαίνουν προς τα ρελέ ισχύος, βαλβίδες, λυχνίες κ.λπ. συνδέονται στις κλέμες των μονάδων εξόδου (έξοδοι του ελεγκτή). -L1 -M PS CPU Inputs Outputs -L2 -M Σχ ομή προγραμματιζόμενου ελεγκτή. PS = τροφοδοτικό, CPU = κεντρική μονάδα επεξεργασίας, Inputs = είσοδοι, Outputs = έξοδοι., -Μ = ο ακροδέκτης Μ του τροφοδοτικού (αρνητικός πόλος) Ο ελεγκτής αντιλαμβάνεται ότι ένα αισθητήριο είναι ανοιχτό ή κλειστό από το αν εμφανίζεται τάση L1 στην αντίστοιχη κλέμα εισόδου. Επίσης, αν από το πρόγραμμα δοθεί εντολή για διέγερση π.χ. μιας βαλβίδας, τότε εμφανίζεται η τάση L2 στην αντίστοιχη κλέμα εξόδου. Οι τάσεις L1, L2 δεν παρέχονται από την μονάδα τροφοδοσίας του ελεγκτή και πρέπει να δημιουργηθούν από εμάς με κατάλληλο τροφοδοτικό (για DC) ή μετασχηματιστή τάσης χειρισμού (για AC). Μονάδες ψηφιακών εισόδων Ένας ελεγκτής αντιλαμβάνεται ότι μια εξωτερική επαφή (π.χ. τερματικός) έκλεισε, όταν στην αντίστοιχη κλέμα εισόδου εμφανίζεται τάση. Η τάση αυτή ονομάζεται τάση εισόδων. 14

18 Η τάση για την τροφοδοσία των εισόδων δεν δημιουργείται από τη μονάδα τροφοδοσίας του ελεγκτή, αλλά πρέπει να τη δημιουργήσουμε εμείς με κατάλληλο τροφοδοτικό (για DC) ή μετασχηματιστή τάσης χειρισμού (για AC). Εξαίρεση αποτελούν συνήθως οι πολύ μικροί ελεγκτές, στους οποίους ο κατασκευαστής μπορεί να έχει ενσωματώσει ένα μικρό τροφοδοτικό. Σημείωση Μια μονάδα εισόδων έχει συνήθως 4, 8, 16 ή 32 εισόδους, ανάλογα με τον τύπο του ελεγκτή και τη τάση. Υποχρεωτικό είναι να χρησιμοποιείται η ίδια τάση για όλες τις εισόδους μιας μονάδας εισόδων. Για μια άλλη όμως μονάδα εισόδων μπορεί να χρησιμοποιηθεί διαφορετική τάση, όπως: Η κάρτα ψηφιακών εισόδων 32Χ24 VDC ικανοποιεί τα χαρακτηριστικά Τάση εισόδου : Ονομαστική τιμή 24 VDC Eπιτρεπτή περιοχή VDC Γαλβανική απομόνωση Περιοχή τάσης για το σήμα VDC, Περιοχή τάσης για το σήμα V Ένδειξη της κατάστασης του σήματος της κάθε ψηφιακής εισόδου με LED. Επιπρόσθετη φίσσα καλωδίωσης που μετακινείται απλά και χωρίς κίνδυνο να τοποθετηθεί σε λάθος τύπο κάρτας (περιλαμβάνει Key πολικότητας) Μέγιστος χρόνος ανταπόκρισης στην ονομαστική τάση εισόδου : ms Ρεύμα εισόδου για σήμα 1 μέγιστο 7.5 ma υνατότητα για σύνδεση με δυσύρματο BERO ( επιτρεπτό υπόλοιπο ρεύματος αισθητηρίου 1.5 ma) υνατότητα συλλογής ψηφιακής πληροφορίας μέχρι 1000m με μπλενταρισμένο καλώδιο 600 m χωρίς μπλενταρισμένο καλώδιο. Τα σπουδαιότερα τεχνικά χαρακτηριστικά μίας μονάδας εισόδων είναι: το πλήθος εισόδων, η γαλβανική απομόνωση, η ονομαστική τάση, οι ανοχές τάσης για σήμα «1», οι ανοχές τάσης για σήμα «0», η μέγιστη συνολική διαδρομή καλωδίων, το ρεύμα που απορροφά κάθε είσοδος σε σήμα «1», το ρεύμα που απορροφά η μονάδα συνολικά από τα εσωτερικά DC 5V, η απαιτούμενη πρίζα καλωδίων (τύπος). Μονάδες ψηφιακών εξόδων Οι μονάδες ψηφιακών εξόδων χρησιμεύουν για τη διέγερση των εξωτερικών στοιχείων της εγκατάστασης, όπως ρελέ κινητήρων, βαλβίδες, ενδεικτικές λυχνίες κλπ. Όταν από το πρόγραμμα δοθεί εντολή για τη διέγερση ενός π.χ. εξωτερικού ρελέ, τότε κλείνει ο αντίστοιχος «διακόπτης» της εξόδου. Η τάση εμφανίζεται στην κλέμα εξόδου και το ρελέ οπλίζει. Η τάση αυτή ονομάζεται τάση εξόδων. Ο «διακόπτης» εξόδου είναι συνήθως ηλεκτρονικός (τρανζίστορ, triac), αλλά μπορεί να είναι και μηχανική επαφή μικρορελέ. 15

19 Η τάση για την τροφοδοσία των μονάδων εξόδων δεν δημιουργείται από τη μονάδα τροφοδοσίας του ελεγκτή, αλλά πρέπει να τη δημιουργήσουμε εμείς με κατάλληλο τροφοδοτικό (για DC) ή μετασχηματιστή τάσης χειρισμού (για AC). Σημείωση Τα κυκλώματα και οι τάσεις των εισόδων είναι τελείως ανεξάρτητα από τα κυκλώματα και τις τάσης των εξόδων. Επομένως η τάση για τις εισόδους μπορεί να είναι διαφορετική από την τάση για τις εξόδους. Επιπλέον υπάρχει η δυνατότητα και ξεχωριστής τάσης ανά μονάδα εισόδων ή εξόδων. Συνήθως μια μονάδα εξόδων περιλαμβάνει 4 ή 8 ή 16 ή 32 εξόδους, ανάλογα με τον τύπο του ελεγκτή και την τάση. Τα σπουδαιότερα τεχνικά χαρακτηριστικά μίας μονάδας εξόδων είναι: το πλήθος των εξόδων, η γαλβανική απομόνωση, η ονομαστική τάση, οι ανοχές τάσης, το ονομαστικό ρεύμα κάθε εξόδου, το ελάχιστο ρεύμα φορτίου, η ταυτόχρονη φόρτιση εξόδων μιας ομάδας, η προστασία εξόδων, η μέγιστη συνολική διαδρομή καλωδίων, η συχνότητα ζεύξεων, το ρεύμα που απορροφά η μονάδα συνολικά από τα εσωτερικά 5 V, η απαιτούμενη πρίζα καλωδίων (τύπος). Αν γίνει κάποιο βραχυκύκλωμα στο εξωτερικό κύκλωμα μιας εξόδου, τότε χρειάζεται η «επέμβαση» της προστασίας που υπάρχει μέσα στη μονάδα. Στην απλούστερη περίπτωση, η προστασία αυτή είναι μια ασφάλεια υπερταχείας τήξης και μάλιστα μία ανά μονάδα εξόδων. Αντίθετα, στις μονάδες DC 24V, είναι συνηθισμένη η «ηλεκτρονική» προστασία. Σ αυτή την περίπτωση, όταν συμβεί ένα εξωτερικό βραχυκύκλωμα, η προστασία μειώνει ή και μηδενίζει ακόμα την τάση εξόδου της μονάδας, ώστε το ρεύμα εξόδου να μην υπερβεί το μέγιστο επιτρεπόμενο. Μία τυπική κάρτα ψηφιακών εξόδων είναι: Η κάρτα ψηφιακών εξόδων 32X24VDC σε ομάδες των 8 εξόδων έχει Τάση τροφοδοσίας 24VDC Γαλβανική απομόνωση Επιτρεπτή περιοχή τάσης VDC Τάση εξόδου για σήμα 1 24VDC 0.8V Ρεύμα εξόδου για 1 σε 60, 0.5Α Ελάχιστο ρεύμα για 1 σε 60 5mA Ρεύμα εξόδου για 0 σε 60, 0.5Α Συνολικό ρεύμα εξόδου ( ανά ομάδα εξόδων ) 2Α Φορτίο Λαμπτήρα 5W Συχνότητα ζεύξεων επαφών ΩΜΙΚΩΝ 100ΗΖ ΕΠΑΓΩΓΙΚΩΝ 0.5ΗΖ Φορτία ενδείξεως 100ΗΖ Ένδειξη κατάστασης του σήματος της κάθε ψηφιακής εξόδου με LED Επιπρόσθετη φίσσα καλωδίων Ηλεκτρονική προστασία από βραχυκύκλωμα 16

20 υνατότητα αποστολής εντολής μέχρι 600m χωρίς μπλενταρισμένο καλώδιο και 1000m με μπλενταρισμένο Μονάδες αναλογικών εισόδων Η αναλογική κάρτα εισόδων μπορεί να επεξεργασθεί αισθητήρια με δυνατότητα μετρήσεων βασικών περιοχών τάσης 1V /200 ΚΩ Αντίσταση εισόδου 1..5V/200 ΚΩ Αντίσταση εισόδου και περιοχών ρεύματος mA/80Ω Αντίσταση εισόδου 20mA/ 80Ω Αντίσταση εισόδου Θερμοστοιχεία N, E, J, K PT100 Standard /10 Mohms / 4 κανάλια η 1 κανάλι αλλάζοντας τον τύπο της μέτρησης με μηχανικά jumbers πάνω στην κάρτα και ρυθμίζοντας διάφορα μεγέθη (πχ πάνω -κάτω όριο) από το Software. Η ανάλυση του A/D μετατροπέα της κάρτας είναι 12 bits Ο κύκλος ολοκλήρωσης / μετατροπής για κάθε κανάλι 2.5/100 msec Το μήκος καλωδίου μέχρι το αισθητήριο θα είναι τουλάχιστον 200m με μπλενταρισμένο καλώδιο Έχει γαλβανική απομονωση Προστασία έναντι ανάστροφου πολικότητας Επιτρεπτή τάση εισόδου για κανάλι τάσης 20V Eπιτρεπτό ρεύμα εισόδου για κανάλι ρεύματος 40mA Αντιστάθμιση Θερμοκρασίας : εσωτερική ή εξωτερικό με Module αντιστάθμισης. Όριο σφάλματος λειτουργίας ( πάνω από την περιοχή θερμοκρασίας πού αναφέρεται στην περιοχή εισόδου ) max +-1% Όριο Βασικού σφάλματος (Όριο σφάλματος λειτουργίας στα 25 πού αναφέρεται στην περιοχή εισόδου ) max % υνατότητα διάγνωσης μέσω κόκκινου Led για σφάλματα καναλιών Φίσσα καλωδίων με στοιχείο κωδικοποίησης. Όταν η φίσσα τοποθετείται για πρώτη φορά στην κάρτα τότε το στοιχείο κωδικοποίησης επιδρά στο να μπορεί να τοποθετηθεί η φίσσα σε κάρτες της ιδίας περιοχής τάσης ή ρεύματος. Μονάδες αναλογικών εξόδων Η αναλογική κάρτα εξόδων έχουν: Τάση τροφοδοσίας 24VDC Γαλβανικά απομονωμένη Περιοχές εξόδου τάσης 10V, 0-10V 1-5V και περιοχές εξόδου ρεύματος 4..20mA, 20mA, 0-20mA πού μπορούν να αλλαχθούν με μηχανικά Jumbers πάνω στην κάρτα ενώ διάφορες ρυθμίσεις μπορούν να γίνουν από το Software. Aντίσταση φορτίου για τα κανάλια τάσης min 1ΚΩ 17

21 Αντίσταση φορτίου για τα κανάλια ρεύματος max 0.5 ΚΩ. Χωρητικά φορτία max 1μF Επαγωγικά φορτία max 1 mh Προστασία από βραχυκύκλωμα με ρεύμα βραχυκύκλωσης 25mA για εξόδους τάσης. Ισχύς εξόδου με τάση ανοικτού κυκλώματος 18V Η ανάλυση του D/A Converter είναι 11 bits+πρόσημο ( 10V, 4..20mA, 20mA, 1-5V), 12 Bits (0-10V, 0-20mA) Ο κύκλος μετατροπής για κάθε κανάλι είναι max 0.8 msec και ειδικά για Ωμικά φορτία 0.1ms για χωρητικά φορτία 3.3 ms για επαγωγικά φορτία 0.5.ms Όρια λειτουργίας (0..60 C στην περιοχή εξόδου) Τάση 0,5% Ρεύμα 0.6% Βασικό σφάλμα (0-25 C στην περιοχή εξόδου) Τάση 0,2% Ρεύμα 0,3% Το μήκος καλωδίου μέχρι το στοιχείο ενεργοποίησης είναι 200μ με μπλενταρισμένο καλώδιο Φίσσα καλωδίου με την ίδια λογική όπως της αναλογικής κάρτας εισόδου. υνατότητα διάγνωσης μέσω κόκκινου Led για σφάλματα καναλιών Kάρτες επικοινωνίας Interfaces 1 ( RS232C-V24,RS485) ταχύτητα μετάδοσης 2.4 Kbit/sec Kbit/sec LEDS για SEND-RECEIVE- ERROR Πρωτόκολλα : ASCII ( μήκος πληροφορίας max 1024 bytes, ταχύτητα 9.6 Kbit/sec), 3964R( μήκος πληροφορίας max 1024 bytes, ταχύτητα 19.2 Kbit/sec), RK512 ( με ειδικό Software εφαρμογή ), Printer Driver (ταχύτητα 9.6 Kbit/sec) O χρήστης με την βοήθεια πακέτου παραμετροποίησης πού φορτώνεται στο βασικό Software, καθορίζει το πρωτόκολλο και τα χαρακτηριστικά του και αυτά υπό μορφή System Data φορτώνονται στην Load Memory της CPU. Το PLC ικανοποιεί τα βιομηχανικά Standards λογω της συμβατότητας τους σε υψηλά ηλεκτρομαγνητικά πεδία, της λειτουργίας του σε μεγάλη θερμοκρασία C και της αντοχής του σε κραδασμούς, δεν απαιτεί κατά την λειτουργία του επιπλέον ανεμιστήρες. 18

22 1.4. Ονοματολογία Τα PLC βασίζονται στην ψηφιακή τεχνολογία, γεγονός που σημαίνει ότι χρησιμοποιούν το δυαδικό σύστημα. Αυτό συμβαδίζει με την ήδη υπάρχουσα φιλοσοφία στην τεχνολογία των αυτοματισμών, αφού και οι συμβατικοί αυτοματισμοί (ρελέ, διακόπτες, μπουτόν) βασίζονται σε δύο επίσης καταστάσεις «ανοιχτό - κλειστό». Η οργάνωση των bit μνήμης, στη μνήμη του PLC είναι κατά byte, λέξεις (2 bytes), ή διπλή λέξη (4 bytes) όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα: Byte Byte Word Byte Double Word x Byte Byte Byte Byte Σχ Οργάνωση μνήμης σε byte. Word = λέξη, Double Word = διπλή λέξη. Η διεύθυνση μιας εισόδου ή μιας εξόδου, αντίστοιχα, στο PLC ορίζεται με τη μορφή: I x.y όπου x = καθορίζει τη διεύθυνση του byte εισόδων/ εξόδων μόνο για bit Q x.y y = καθορίζει τη διεύθυνση του bit εισόδων/ εξόδων ενώ Ι είναι η είσοδος Q είναι η έξοδος Η ίδια διευθυνσιοδότηση ακολουθείται και στα βοηθητικά, δηλ τα bit μιας ειδικής περιοχής της μνήμης, που χρησιμοποιούνται από το πρόγραμμα για την αποταμίευση ορισμένων καταστάσεων (παίζουν το ρόλο των βοηθητικών ρελέ του συμβατικού ηλεκτρισμού). Σε αντίθεση με τις εισόδους / εξόδους, τα βοηθητικά δεν έχουν «επικοινωνία» με τον έξω κόσμο (π.χ. κάποια κλέμα ή LED) και η κατάσταση τους μπορεί να αναγνωριστεί μόνο με τη βοήθεια της μιας συσκευής προγραμματισμού. 19

23 Ονοματολογία χρονικών Με τον όρο χρονικό εννοούμε μια λέξη (2 byte) μέσα σε μια ειδική περιοχή της μνήμης - την περιοχή των χρονικών. Σ αυτή τη λέξη προτοποθετείται με το πρόγραμμα η τιμή του χρόνου (π.χ. 100 sec). Όταν - από το πρόγραμμα επίσης - ξεκινήσει να «μετράει» ο χρόνος, τότε η τιμή αυτή αρχίζει και μειώνεται με το ρυθμό της χρονικής μονάδας (π.χ. 1 sec). Όταν περάσει ο χρόνος, (δηλ. όταν η τιμή του χρονικού μέσα στη λέξη γίνει μηδέν), τότε παίρνουμε αντίστοιχο σήμα, το οποίο μπορούμε να αξιοποιήσουμε. Ένα χρονικό χαρακτηρίζεται μονοσήμαντα ως εξής: όπου Τx T το χρονικό x ο αριθμός του χρονικού Ονοματολογία απαριθμητών Με τον όρο απαριθμητής εννοούμε μια λέξη (2byte) μέσα σε μια ειδική περιοχή της μνήμης - την περιοχή των απαριθμητών. Σ αυτή την λέξη μέσα βρίσκεται κάθε στιγμή το «περιεχόμενο» του απαριθμητή, το οποίο αυξάνεται ή ελαττώνεται κατά 1 με κατάλληλες εντολές από το πρόγραμμα. Επίσης, το περιεχόμενο αυτό μπορεί να ζητηθεί και να αξιολογηθεί. Ένας απαριθμητής χαρακτηρίζεται μονοσήμαντα ως εξής: Cx όπου C ο απαριθμητής x ο αριθμός του απαριθμητή 20

24 1.5. Κυκλική επεξεργασία Βασικό χαρακτηριστικό ενός ελεγκτή είναι η συνεχής (κυκλική) επεξεργασία του προγράμματος που είναι γραμμένο από το χειριστή στη μνήμη. Ένας υπολογιστής επεξεργάζεται τις εντολές του προγράμματος του, καταλήγει στα αποτελέσματα και μετά σταματά. Αντίθετα σ έναν ελεγκτή συμβαίνουν τα εξής: 1. Ο μικροεπεξεργαστής διαβάζει την τρέχουσα κατάσταση των εισόδων και γράφει τις τιμές που αντιστοιχούν (0 ή 1) σε έναν πίνακα απεικόνισης καταστάσεων εισόδων (Process-Image Input Register) που βρίσκεται στην μνήμη του επεξεργαστή. ΑΡΧΗ IM IK M Main program V T C QΜ QΚ ΤΕΛΟΣ Σχ Κυκλική επεξεργασία προγράμματος 2. Ο μικροεπεξεργαστής διαβάζει και ταυτόχρονα εκτελεί μία, μία τις εντολές που είναι γραμμένες στη μνήμη, αρχίζοντας από την πρώτη και τελειώνοντας στην τελευταία 3. Μετά την εκτέλεση της τελευταίας εντολής, ο μικροεπεξεργαστής «οδηγεί» τις εξόδους ανάλογα με την τιμή (0 ή 1) που έχουν στον πίνακα απεικόνισης εξόδων (Process-Image Output Register). 4. Τέλος, ξαναγυρνά στο πρώτο βήμα και η διαδικασία επαναλαμβάνεται συνεχώς. Επομένως, σ έναν ελεγκτή έχουμε μια διαρκή σάρωση και εκτέλεση των εντολών του προγράμματος. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να τονίσουμε ότι η πληροφορία για την κατάσταση της εισόδου αποκτάται μόνο στην αρχή του κύκλου. Παρόλο που η κατάσταση της εισόδου, κατά τον χρόνο εκτέλεσης του προγράμματος, θεωρείται σταθερή (γεγονός 21

25 που βεβαίως μπορεί και να μην συμβαίνει), ο κύκλος του PLC είναι τόσο σύντομος (τυπικά μερικά ms) που ακόμα και αν αλλάξει κατάσταση η είσοδος, η CPU θα το αντιληφθεί στον αμέσως επόμενο κύκλο και θα δράσει ανάλογα, με καθυστέρηση μόνο χιλιοστών του δευτερολέπτου Χρόνος κύκλου Σαν χρόνος κύκλου ορίζεται ο χρόνος που απαιτείται για την επεξεργασία και εκτέλεση (μία φορά) των εντολών που είναι γραμμένες στην μνήμη, από την πρώτη μέχρι την τελευταία. Είναι αυτονόητο, ότι όσο πιο μεγάλο είναι το πρόγραμμα τόσο μεγαλύτερος είναι και ο χρόνος κύκλου. Για να μπορούν να συγκριθούν διαφορετικοί τύποι ελεγκτών, οι κατασκευαστές δίνουν συνήθως τον μέσο χρόνο κύκλου για 1 Κ (= 1024) εντολές προγράμματος. Όσο μικρότερος είναι αυτός ο χρόνος, τόσο ταχύτερος είναι ο ελεγκτής. Η έννοια μέσος χρόνος κύκλου οφείλεται στο γεγονός ότι όλες οι εντολές δεν απαιτούν ίδιο χρόνο για την επεξεργασία τους. Έτσι, ανάλογα με τις εντολές που θα χρησιμοποιήσουμε, διαφοροποιείται και ο χρόνος αυτός. Συνήθως ο χρόνος κύκλου για ένα 1 Κ εντολές είναι της τάξεως μερικών msec Λειτουργικό σύστημα ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής Ορισμένες ενέργειες του ελεγκτή γίνονται αυτόματα, χωρίς καμία απολύτως εντολή από το χρήστη, π.χ. Όταν επανέρχεται η τάση μετά από μία διακοπή του δικτύου γίνεται μηδενισμός των βοηθητικών που ανήκουν στην περιοχή μνήμης χωρίς συγκράτηση. Πριν από την έναρξη κάθε κύκλου προγράμματος γίνεται μεταφορά σημάτων από τις κλέμες των μονάδων εισόδων στη μνήμη απεικόνισης καταστάσεων εισόδων (Process - Image Input Register). Μετά το τέλος κάθε κύκλου προγράμματος γίνεται μεταφορά της μνήμης απεικόνισης καταστάσεων εξόδων (Process - Image Output Register) στις αντίστοιχες κλέμες των μονάδων εξόδων. Όλες αυτές οι απαραίτητες ενέργειες, οι οποίες προσδιορίζουν τι άλλο πρέπει να κάνει ο ελεγκτής παράλληλα με το κυρίως πρόγραμμα του χρήστη, το οποίο εμείς προγραμματίζουμε, αποτελούν το λειτουργικό πρόγραμμα του ελεγκτή. Το πρόγραμμα αυτό είναι συνήθως αποθηκευμένο σε μια μνήμη ROM μέσα στην κεντρική μονάδα και περιέχει εντολές που δεν μπορούν να διαβαστούν από εμάς, και οι οποίες καθορίζουν τις παραπάνω αντιδράσεις. 22

26 Κυκλική επεξεργασία Πρόγραμμα Χρήστη (RAM, EEPROM, FEPROM) Πρόγραμμα Λειτουργικού Συστήματος (ROM) Σχ.1.4. Κυκλική επεξεργασία Προσπέλαση προγράμματος Το γενικό πρόγραμμα μιας κεντρικής μονάδας αποτελείται από το λειτουργικό σύστημα και το πρόγραμμα του χρήστη. Το λειτουργικό σύστημα όπως προαναφέραμε, αποτελεί το σύνολο που περιέχει όλες τις εντολές και τις δηλώσεις που ελέγχουν τις πηγές του συστήματος, τις διαδικασίες που χρησιμοποιούν αυτές τις πηγές, καθώς και περιοχές λειτουργίας όπως αποθήκευση δεδομένων στην περίπτωση πτώση της τάσης του δικτύου, ενεργοποίηση τάξεων προτεραιότητας, κλπ. Το λειτουργικό σύστημα αποτελεί ένα μέρος της κεντρικής μονάδας, στο οποίο ο χρήστης δεν έχει πρόσβαση γραφής. Εντούτοις, μπορούμε να φορτώσουμε ξανά το σύστημα αυτό από μια μονάδα μνήμης, π.χ. στην περίπτωση της ενημέρωσης με τις τελευταίες αλλαγές του προγράμματος. Το πρόγραμμα του χρήστη αποτελεί το σύνολο όλων των εντολών και δηλώσεων, στην περίπτωση αυτή τα στοιχεία του προγράμματος, για την οδήγηση των σημάτων, μέσα από την οποία η όλη διαδικασία επηρεάζεται ανάλογα με τη προκαθορισμένη εργασία ελέγχου Μέθοδοι προσπέλασης προγράμματος Το πρόγραμμα του χρήστη μπορεί να αποτελείται από διάφορα μέρη τα οποία η κεντρική μονάδα επεξεργασίας εκτελεί ανάλογα με το αν λαμβάνουν χώρα κάποια συγκεκριμένα γεγονότα. Ένα τέτοιο γεγονός μπορεί να είναι η εκκίνηση του αυτόματου συστήματος, μια διακοπή ή η ανίχνευση σφάλματος. Τα προγράμματα που εξαρτώνται από τέτοια γεγονότα χωρίζονται σε τάξεις προτεραιότητας που καθορίζουν την σειρά εκτέλεσης των μερών του προγράμματος όταν συμβαίνουν συγκεκριμένα γεγονότα. Το χαμηλής τάξης προτεραιότητας πρόγραμμα είναι το κυρίως πρόγραμμα, το οποίο προσπελαύνεται κυκλικά από την κεντρική μονάδα. Όλα τα άλλα γεγονότα μπορούν να διακόψουν το κυρίως πρόγραμμα σε οποιοδήποτε σημείο. Η CPU τότε 23

27 εκτελεί την ανάλογη ρουτίνα διακοπής ή ρουτίνα αποσφαλμάτωσης και επιστρέφει στο κυρίως πρόγραμμα. Ένα συγκεκριμένο μπλοκ οργάνωσης (organization block OB) συναντάται σε κάθε γεγονός. Τα μπλοκ οργάνωσης αναπαριστούν τις τάξεις προτεραιότητας στο πρόγραμμα του χρήστη. Όταν ένα γεγονός λαμβάνει χώρα, η κεντρική μονάδα καλεί το ανάλογο μπλοκ οργάνωσης. Ένα τέτοιο μπλοκ αποτελεί ένα μέρος του προγράμματος του χρήστη. Πριν ακόμα ξεκινήσει η CPU να εκτελεί το κυρίως πρόγραμμα, εκτελεί μια ρουτίνα εκκίνησης. Αυτή η ρουτίνα μπορεί να ενεργοποιηθεί με το άνοιγμα της κεντρικής τάσης τροφοδοσίας, από τον επιλογικό διακόπτη που υπάρχει στην CPU ή μέσω ενός προγραμματιστή. Το κυρίως πρόγραμμα βρίσκεται μέσα στο μπλοκ οργάνωσης ΟΒ1, το οποίο η κεντρική μονάδα επεξεργασίας εκτελεί. Αφού έχει τελειώσει η εκτέλεση του ΟΒ1 (τέλος προγράμματος), η CPU επιστρέφει στο λειτουργικό σύστημα και μόλις καλέσει για εκτέλεση διάφορες λειτουργίες του συστήματος, όπως ενημέρωση του πίνακα διευθύνσεων των εξόδων, καλεί, ξανά, για άλλη μια φορά το ΟΒ1. Γεγονότα που μπορούν να διακόψουν το πρόγραμμα είναι οι αιτήσεις διακοπών και τα σφάλματα. Οι διακοπές μπορούν να ζητηθούν από την διαδικασία (hardware interrupts) ή από την CPU (διακοπές εποπτείας). Όσον αφορά τα σφάλματα, υπάρχει ένας διαχωρισμός μεταξύ συγχρονισμένων και ασύγχρονων σφαλμάτων. Το ασύγχρονο σφάλμα είναι ανεξάρτητο από τον κύκλο του προγράμματος, για παράδειγμα διακοπή τροφοδοσίας σε μια μονάδα επέκτασης ή διακοπή που έχει προκληθεί από την αντικατάσταση της μονάδας. Το σύγχρονο σφάλμα προκαλείται από την εκτέλεση του προγράμματος, όπως η αναφορά σε μη υπαρκτή διεύθυνση ή η δημιουργία σφάλματος μετατροπής τύπων δεδομένων. Ο τύπος και ο αριθμός των καταχωρημένων γεγονότων, καθώς και τα ανάλογα μπλοκ οργάνωσης εξαρτώνται από την κεντρική μονάδα επεξεργασίας ομή προγράμματος Μπορούμε να χωρίσουμε το πρόγραμμα σε όσα μέρη θέλουμε με σκοπό να το διαβάζουμε και να το αντιλαμβανόμαστε καλύτερα και ευκολότερα. Κάθε μέρος του προγράμματος πρέπει να έχει τεχνολογική και λειτουργική βάση. Αυτού του είδους τα μέρη ονομάζονται «Μπλοκ». Ένα μπλοκ αποτελεί ένα μέρος του προγράμματος του χρήστη που καθορίζεται από τις λειτουργίες του, τη δομή και τον σκοπό της ύπαρξής του Τύποι μπλοκ Υπάρχουν διάφοροι τύποι μπλοκ για διάφορους σκοπούς: Μπλοκ χρήστη. Τα μπλοκ αυτά περιέχουν το πρόγραμμα και τα δεδομένα του χρήστη. Μπλοκ συστήματος. Τα μπλοκ αυτά περιέχουν το πρόγραμμα και τα δεδομένα του συστήματος. Στάνταρτ μπλοκ. Τα μπλοκ αυτά αποτελούν το κλειδί λειτουργίας των οδηγών (drivers) των ειδικών καρτών CP και FM. 24

28 Μπλοκ χρήστη Τα μεγάλα και περίπλοκα προγράμματα «δομούνται» (διαχωρίζονται) σε μπλοκ τα οποία εν μέρη είναι απαραίτητα. Μπορούμε να διαλέξουμε μεταξύ των διαφόρων τύπων των μπλοκ, ανάλογα με την εφαρμογή: Μπλοκ οργάνωσης (OB). Τα προαναφερόμενα μπλοκ συμβάλουν στην επικοινωνία μεταξύ του λειτουργικού συστήματος και του προγράμματος του χρήστη. Οι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας καλούν τα μπλοκ οργάνωσης όταν συγκεκριμένα γεγονότα λαμβάνουν χώρα, π.χ. στην περίπτωση διακοπής. Το κυρίως πρόγραμμα βρίσκεται στο μπλοκ οργάνωσης OB1. Τα άλλα μπλοκ οργάνωσης έχουν συγκεκριμένους αριθμούς βασισμένους στο είδος των γεγονότων, τα οποία καλούνται να χειριστούν. Μπλοκ λειτουργίας (FB). Αποτελούν μέρος του προγράμματος του οποίου οι κλήσεις μπορούν να προγραμματιστούν μέσω παραμέτρων του μπλοκ. Οι μεταβλητές μνήμης που περιέχονται σε ένα μπλοκ δεδομένων το οποίο με την σειρά του περιλαμβάνεται στην κλήση του μπλοκ λειτουργίας. Επίσης είναι δυνατόν σε κάθε κλήση να περιέχεται και διαφορετικό μπλοκ δεδομένων (με την ίδια δομή δεδομένων άλλα διαφορετικές τιμές μεταβλητών). Λειτουργία (Fc). Οι λειτουργίες χρησιμοποιούνται για το προγραμματισμό περίπλοκων αυτόματων λειτουργιών. Μπορούν να παραμετροποιηθούν και να επιστρέψουν μια τιμή στο καλούμενο μπλοκ. Η τιμή της λειτουργίας είναι προαιρετική ενώ οι λειτουργίες μπορούν, επίσης, να στέλνουν προς τα έξω διαφορετικές παραμέτρους. Οι λειτουργίες δεν αποθηκεύουν πληροφορίες και δεν περιέχουν μπλοκ δεδομένων. Μπλοκ δεδομένων (DB). Αυτά τα μπλοκ περιέχουν τα δεδομένα του προγράμματός μας. Προγραμματίζοντάς τα καθορίζουμε σε ποια μορφή θα σωθούν τα δεδομένα (σε ποιο μπλοκ, με ποια σειρά και με τι τύπο δεδομένων). Υπάρχουν δύο τρόποι χρήσης των μπλοκ δεδομένων: ως καθολικά και ως στιγμιαία μπλοκ. Ένα καθολικό μπλοκ δεδομένων είναι ένα «ελεύθερο» μπλοκ μέσα στο πρόγραμμα του χρήστη και δεν περιέχεται σε ένα κωδικοποιημένο μπλοκ. Ένα στιγμιαίο μπλοκ δεδομένων όμως, περιέχεται σε ένα μπλοκ λειτουργίας και αποθηκεύει μέρος των δεδομένων του μπλοκ λειτουργίας. Ο αριθμός των μπλοκ ανά τύπο μπλοκ και το μήκος τους εξαρτάται από την CPU. Οι αριθμοί των μπλοκ οργάνωσης και το πλήθος τους είναι καθορισμένα. Αναθέτονται από το λειτουργικό σύστημα της κεντρικής μονάδας. Μπορούμε να ορίσουμε μόνοι μας τον αριθμό του μπλοκ των άλλων ειδών των μπλοκ, αρκεί αυτός να βρίσκεται μέσα σε καθορισμένα όρια. Επίσης έχουμε την επιλογή να ονομάσουμε κάθε μπλοκ μέσω του πίνακα συμβόλων και στη συνέχεια να αναφερόμαστε σ αυτά με το όνομά τους. 25

29 Μπλοκ συστήματος Τα μπλοκ συστήματος αποτελούν μέρος του λειτουργικού συστήματος. Μπορούν να περιέχουν προγράμματα (λειτουργίες συστήματος) ή μπλοκ λειτουργιών ή δεδομένα (μπλοκ δεδομένων συστήματος). Τα μπλοκ συστήματος πραγματοποιούν έναν αριθμό από σημαντικές λειτουργίες του συστήματος, προσβάσημες στο χρήστη, όπως είναι ο χειρισμός του εσωτερικού ρολογιού της CPU, ή οι διάφορες λειτουργίες επικοινωνίας. Μπορούμε να καλέσουμε τις λειτουργίες του συστήματος και τα μπλοκ λειτουργιών του συστήματος, αλλά δεν μπορούμε να τα διαμορφώσουμε ή να τα προγραμματίσουμε. Τα μπλοκ από μόνα τους δεν διατηρούν χώρο στην μνήμη. Μόνο οι κλήσεις των μπλοκ και τα στιγμιαία μπλοκ δεδομένων των μπλοκ λειτουργιών του συστήματος είναι στην μνήμη ομή μπλοκ Συνήθως τα μπλοκ αποτελούνται από τρία μέρη : Τον αριθμό του μπλοκ που περιέχει τις ιδιότητες του μπλοκ, όπως το όνομα του. Το μέρος των δηλώσεων όπου οι τοπικές μεταβλητές του μπλοκ δηλώνονται. Το μέρος του προγράμματος όπου περιέχονται οι εντολές του προγράμματος. Ένα μπλοκ δεδομένων έχει παρόμοια μορφή: Την επικεφαλίδα του μπλοκ που περιέχει τις ιδιότητες του μπλοκ. Το μέρος των δηλώσεων που περιέχει τις δηλώσεις των τοπικών λειτουργιών του μπλοκ, στην περίπτωση αυτή τις διευθύνσεις των δεδομένων με τους τύπους των δεδομένων. Το μέρος της αρχικοποίησης, στο οποίο μπορούν να οριστούν αρχικές τιμές για μεμονωμένες διευθύνσεις δεδομένων Μορφές προγραμματισμού Για να αναλύσουμε έναν περίπλοκο αυτοματισμό θα πρέπει να χωρίσουμε την εφαρμογή σε μικρότερα μέρη ανάλογα με την δομή της διαδικασίας που πρέπει να ελεγχθεί. Μετά μπορούμε να διαμορφώσουμε τα επιμέρους κομμάτια καθορίζοντας τις λειτουργίες και διοχετεύοντας τα εσωτερικά σήματα προς την διαδικασία ή άλλα μέρη. Αυτός ο διαχωρισμός μπορεί να εφαρμοστεί και στον προγραμματισμό μας. Μ αυτόν τον τρόπο η δομή του προγράμματός μας ανταποκρίνεται στον διαχωρισμό της εφαρμογής. Ένα τέτοιο πρόγραμμα μπορεί να διαμορφωθεί πιο εύκολα και να προγραμματιστεί σε μέρη, ακόμα και από διαφορετικά άτομα, στην περίπτωση που το πρόγραμμα είναι πολύ μεγάλο. Τέλος, χωρίζοντας το πρόγραμμα σε μέρη είναι πιο εύκολη η δοκιμή και η αποσφαλμάτωση του. Η δομή του προγράμματος του χρήστη εξαρτάται από το μέγεθος και τις λειτουργίες του. Οι μορφές προγραμματισμού είναι οι εξής: Γραμμικός προγραμματισμός. Εδώ όλο το κυρίως πρόγραμμα είναι το μπλοκ οργάνωσης ΟΒ1. Κάθε τρέχον μονοπάτι είναι σε ξεχωριστό network. Όταν διορθώνουμε και αποσφαλματώνουμε, μπορούμε να αναφέρουμε το κάθε network απευθείας από τον αριθμό του. 26

30 Μερικός προγραμματισμός. Ο μερικός προγραμματισμός βασίζεται στον γραμμικό προγραμματισμό μόνο που το πρόγραμμα χωρίζεται σε μπλοκ. Οι αιτίες για τον διαχωρισμό του προγράμματος σε μικρότερα μέρη είναι είτε το γεγονός ότι το πρόγραμμα είναι πολύ μεγάλο για το ΟΒ1, είτε επειδή θέλουμε να διαβάζεται πιο εύκολα. Τα μπλοκ τότε καλούνται με την σειρά. Μπορούμε επίσης να χωρίσουμε το πρόγραμμα ενός μπλοκ σε άλλα μπλοκ όπως κάναμε με το ΟΒ1. Αυτή η μέθοδος μας επιτρέπει να καλούμε συσχετισμένες λειτουργίες της διαδικασίας μέσα από ένα και το αυτό μπλοκ. Το πλεονέκτημα αυτής της μορφής προγραμματισμού είναι ότι αν και το πρόγραμμα είναι γραμμικό μπορούμε να το αποσφαλματώσουμε σε μέρη (απλά μόνο καλώντας τα μπλοκ). ομημένος προγραμματισμός. Ο δομημένος προγραμματισμός χρησιμοποιείται όταν το επινοημένο σχέδιο είναι εξαιρετικά ακριβό, όταν θέλουμε να δημιουργήσουμε λειτουργίες προγράμματος και όταν πρέπει να λυθούν περίπλοκα προβλήματα. Μ αυτήν την μέθοδο χωρίζουμε το πρόγραμμα σε κομμάτια (μπλοκ) με ενσωματωμένες λειτουργίες ή σε μπλοκ που εξυπηρετούν έναν συγκεκριμένο σκοπό λειτουργίας και τα οποία ανταλλάσσουν όσο το δυνατόν λιγότερα σήματα με τα άλλα μπλοκ. Αναθέτοντας σε κάθε κομμάτι μια συγκεκριμένη λειτουργία δημιουργούμε ευανάγνωστα μπλοκ με απλούστερη επικοινωνία με τα άλλα μπλοκ. Τέλος, η οργάνωση του προγράμματος καθορίζει την σειρά με την οποία η κεντρική μονάδα επεξεργασίας θα εκτελέσει τα μπλοκ που έχουμε δημιουργήσει. Για να οργανώσουμε το πρόγραμμα μας, προγραμματίζουμε τις κλήσεις των μπλοκ με την σειρά που επιθυμούμε. Η σειρά αυτή θα πρέπει να είναι ανάλογη με την σειρά των επιμέρους λειτουργιών της διαδικασίας που θέλουμε να ελέγξουμε Γλώσσες προγραμματισμού Οι ελεγκτές προγραμματίζονται συνήθως σε μια (ή περισσότερες) από τις παρακάτω πια διεθνώς τυποποιημένες μορφές γλωσσών: Λίστα εντολών (STATEMENT LIST = STL) Σχέδιο επαφών (LADDER DIAGRAM = LAD) Λογικό διάγραμμα (FUNCTION BLOCK DIAGRAM = FBD) Οι μορφές αυτές έχουν τυποποιηθεί κατά DIN και IEC και αποτελούν κατά κάποιο τρόπο τη «γλώσσα» στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό. Μπορούμε να πούμε από την αρχή, ότι οι μορφές σχεδιασμού επαφών (LAD) και λογικού διαγράμματος (FBD) είναι γραφικές μορφές παράστασης, δηλ. το πρόγραμμα «ζωγραφίζεται» πάνω στην οθόνη μιας συσκευής προγραμματισμού. 27

31 Το σχέδιο επαφών χρησιμοποιεί λίγο πολύ σύμβολα του κλασσικού συνδεσμολογικού σχεδίου, π.χ. επαφές, πηνία, κτλ. Αντίθετα, το λογικό διάγραμμα χρησιμοποιεί σύμβολα λογικών πυλών, π.χ. πύλη AND, πύλη OR, κλπ. Παρακάτω φαίνεται η αντιστοιχία που υπάρχει ανάμεσα στις τρεις μορφές προγραμματισμού. Ι0.4 Ι0.5 Q8.0 ( ) XOR Q8.0 Ι0.4 Ι0.5 (α) (β) A I0.4 AN I0.5 Χ Ι0.4 O ή Χ Ι0.5 AN I0.4 = Q8.3 A I0.5 = Q8.0 (γ) Σχ (α) πρόγραμμα σε LADDER, (β) πρόγραμμα σε FBD, (γ) πρόγραμμα σε STL Σύγκριση μορφών προγραμματισμού Η «μητρική» γλώσσα κάθε ελεγκτή είναι αναμφίβολα η λίστα εντολών, η οποία έχει και τις μεγαλύτερες δυνατότητες και ευελιξία. Οπωσδήποτε, και οι δύο γραφικές μορφές (σχέδιο επαφών, λογικό διάγραμμα) έχουν το μεγάλο πλεονέκτημα της καλύτερης εποπτείας «με μία ματιά». Στη συνέχεια θα επιχειρήσουμε μια παρουσίαση των σημαντικότερων πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων Πλεονεκτήματα λίστας εντολών (STL) σε σχέση με τις γραφικές μορφές (LAD, FBD) Έχει τις μεγαλύτερες δυνατότητες, γιατί υπάρχουν εντολές, οι οποίες δεν είναι δυνατόν να παρασταθούν γραφικά, αν και στο κοντινό μέλλον αυτό θα διορθωθεί. Γνωρίζουμε με απόλυτη ακρίβεια τη σειρά, με την οποία ο μικροεπεξεργαστής επεξεργάζεται το πρόγραμμα (τη μία εντολή ύστερα από την άλλη). Καταλαμβάνει μικρότερο χώρο στη μνήμη για την αποθήκευση του προγράμματος. Είναι πολύ προσιτή στην χρήση σε όποιον έχει ασχοληθεί ήδη με προγραμματισμό κάθε είδους. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μικροί, φτηνοί, φορητοί προγραμματιστές χειρός (ενώ αντίθετα για τη «σχεδίαση» μιας γραφικής μορφής απαιτείται οθόνη, αν θέλουμε να έχουμε εποπτεία). 28

32 Ο χειρισμός κατά την πληκτρολόγηση του προγράμματος είναι πολύ απλούστερος. Αντίθετα, για την πληκτρολόγηση ενός στοιχείου στις γραφικές μορφές, π.χ. μιας επαφής, πρέπει ο δείκτης (cursor) στην οθόνη να βρίσκεται στη σωστή θέση. Αν σαν βάση για τον προγραμματισμό χρησιμοποιηθεί ένα κλασσικό συνδεσμολογικό σχέδιο με ρελέ ή ένα λογικό διάγραμμα (flow-chart), τότε η «μετάφραση» τους σε λίστα εντολών είναι το ίδιο εύκολη με την «μετάφραση» τους σε σχέδιο επαφών ή λογικό διάγραμμα αντίστοιχα (αν όχι ευκολότερη πολλές φορές). Πρέπει να τονιστεί, ότι ένα ηλεκτρολογικό συνδεσμολογικό σχέδιο, πολύ σπάνια μπορεί να προγραμματιστεί όπως είναι, χωρίς μετατροπές, σε σχέδιο επαφών Μειονεκτήματα λίστας εντολών (STL) σε σχέση με τις γραφικές μορφές (LAD, FBD) Ένα πρόγραμμα γραμμένο σε λίστα εντολών δεν έχει την ίδια εποπτεία «με μια ματιά», την οποία έχουν οι γραφικές μορφές. Με τις δυνατότητες όμως σχολιασμού προγράμματος, που παρέχουν οι σύγχρονες συσκευές προγραμματισμού, το μειονέκτημα αυτό παύει να είναι ιδιαίτερα σημαντικό. Η παρακολούθηση του αυτοματισμού σε λειτουργία (πάνω σε μια συσκευή προγραμματισμού οθόνης συνδεδεμένη στον ελεγκτή) είναι απλούστερη και πιο εποπτική, αν το πρόγραμμα είναι γραμμένο σε κάποια από τις δύο γραφικές μορφές Συμπεράσματα Καλό είναι οι ελεγκτές να έχουν τη δυνατότητα να προγραμματιστούν και στις τρεις μορφές που προαναφέρθηκαν και να αφήνεται σ αυτόν που θα φτιάξει το πρόγραμμα η επιλογή της μορφής προγραμματισμού. Θεωρείται αυτονόητο ότι οι τρεις μορφές είναι συμβατές μεταξύ τους, δηλ. σε όποια μορφή κι αν προγραμματίσουμε, έχουμε τη δυνατότητα να πάρουμε το πρόγραμμα και στις άλλες δύο, ζητώντας το από τη συσκευή. Η χρήση περισσότερων από μία μορφή παράστασης ενός προγράμματος είναι πολλές φορές επιθυμητή και για άλλους λόγους: Π.χ. σ ένα μεγάλο εργοστάσιο, αυτός που θα φτιάξει το πρόγραμμα μπορεί να επιλέξει π.χ. τη λίστα εντολών, αλλά η ηλεκτρολογική συντήρηση πιθανόν να προτιμάει στο αρχείο της την παράσταση σχεδίου επαφών, για την ανεύρεση βλαβών. Όσοι έχουν εμπειρία στον τομέα του αυτοματισμού επιλέγουν συνήθως τη μορφή προγραμματισμού που ταιριάζει καλύτερα στην εμπειρία τους, λαμβάνοντας υπ όψη και τα πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα που προαναφέραμε. FBD LAD 29 STL

33 Σχ Συμβατότητα μεταξύ των γλωσσών Θέση σε λειτουργία ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής Η θέση σε λειτουργία χωρίζεται σε δύο τελείως ξεχωριστά μέρη: Θέση σε λειτουργία και έλεγχος όλων των μονάδων του ελεγκτή (HARDWARE). Μπορεί να γίνει και από μη ειδικευμένο προσωπικό και προηγείται πάντοτε οποιουδήποτε ελέγχου. Θέση σε λειτουργία του προγράμματος (SOFTWARE). Γίνεται οπωσδήποτε από άτομο με γνώσεις προγραμματισμού Θέση σε λειτουργία και έλεγχος των μονάδων ενός ελεγκτή (HARDWARE) Συνήθως, ο ελεγκτής παραδίνεται επί τόπου του έργου, τοποθετημένος και συρματωμένος μέσα σ έναν πίνακα. Όλες οι είσοδοι και οι έξοδοι, που πρόκειται να συνδεθούν με την εξωτερική εγκατάσταση, πρέπει να είναι συρματωμένες σε κλέμες. Ο πίνακας περιέχει, συνήθως, και τα τροφοδοτικά για τις τάσεις εισόδων - εξόδων, με τους αντίστοιχους μικροαυτόματους κατανομής προς τις μονάδες. Η θέση σε λειτουργία των μονάδων ενός ελεγκτή διακρίνεται σε 4 διαδοχικά στάδια: Προετοιμασία. Έλεγχος μονάδας τροφοδοσία και CPU. Έλεγχος των εισόδων και της συρμάτωσης τους. Έλεγχος των εξόδων και της συρμάτωσης τους. Προετοιμασία 1. Βγάζουμε τις ασφάλειες από όλα τα κυκλώματα ισχύος (π.χ. κινητήρες ) και «αδρανοποιούμε» τα υδραυλικά κυκλώματα, ώστε αν τυχαία οπλίσει ένα ρελέ να μην πάρει μπρος ο αντίστοιχος κινητήρας. 2. Βγάζουμε εκτός όλους τους μικροαυτόματους, οι οποίοι τροφοδοτούν τον ελεγκτή και τις εισόδους / εξόδους του. 30

34 3. Ξεσυρματώνουμε και τραβάμε έξω τις πρίζες καλωδίων από όλες τις μονάδες εισόδων - εξόδων. 4. Ελέγχουμε, βάσει του σχεδίου, αν σε κάθε θέση του πλαισίου υπάρχει ο σωστός τύπος μονάδας με τις σωστές διευθύνσεις. Έλεγχος μονάδας τροφοδοσίας (PS) και κεντρικής μονάδας (CPU) 1. Ελέγχουμε αν η τάση του δικτύου έχει σωστή τιμή, αντίστοιχη με την ονομαστική τάση της μονάδας τροφοδοσίας. Αν υπάρχει επιλογικός διακόπτης τάσης, εξετάζουμε αν είναι στη σωστή θέση. Βάζουμε εντός τον μικροαυτόματο παροχής τροφοδοσίας και ελέγχουμε, αν τα LED ένδειξης των εσωτερικών τάσεων του ελεγκτή πάνω στη μονάδα τροφοδοσίας ανάβουν όλα. 2. Για την κεντρική μονάδα μπορούμε να κάνουμε ένα απλό τεστ, το οποίο λέει χονδρικά, αν η μονάδα είναι εντάξει. Προσοχή! Το τεστ που ακολουθεί μπορεί να εφαρμοστεί μόνο αν είμαστε σίγουροι ότι δεν υπάρχει πρόγραμμα στη μνήμη. Σε αντίθετη περίπτωση το πρόγραμμα χάνεται. Τεστ: Συνδέουμε μια συσκευή προγραμματισμού και προσπαθούμε να σβήσουμε όλη τη μνήμη, με τους χειρισμούς που λέει ο κατασκευαστής. Σε πολλούς τύπους ελεγκτών το σβήσιμο αυτό είναι δυνατό και χωρίς συσκευή προγραμματισμού, απλά και μόνο με χειρισμούς πάνω στους διακόπτες της μονάδας CPU. Στη συνέχεια, πηγαίνουμε το διακόπτη της κεντρικής μονάδας στη θέση «RUN». Αν ανάψει το αντίστοιχο LED, σημαίνει ότι η μονάδα μπαίνει σε κύκλο λειτουργίας, άρα με μεγάλη πιθανότητα είναι εντάξει. Έλεγχος των εισόδων και της συρμάτωσης τους 1. Βάζουμε εντός τους μικροαυτόματους τροφοδοσίας των μονάδων εισόδων. 2. ιεγείροντας έναν - έναν τερματικό, μπουτόν, διακόπτη κ.λπ. (π.χ. S1), ελέγχουμε με πολύμετρο, αν φτάνει η σωστή τάση στη σωστή κλέμα της τραβηγμένης πρίζας καλωδίων. Ελέγχουμε επίσης, αν φτάνει η τάση L- βάσει του σχεδίου. Έτσι βεβαιωνόμαστε για τον Έλεγχο των εισόδων και της συρμάτωσης τους. 3. Βάζουμε τις πρίζες καλωδίων των μονάδων εισόδων στη θέση τους και συνδέουμε μια συσκευή προγραμματισμού στην κεντρική μονάδα. Επιλέγουμε τη λειτουργία «Έλεγχος κατάστασης στοιχείου» (STATUS VAR). Γεφυρώνουμε διαδοχικά το μπαράκι κατανομής δυναμικού προς την εγκατάσταση με μία - μία κλέμα εισόδου πάνω στις πρίζες καλωδίων. Παρατηρούμε αν ανάβει το αντίστοιχο LED εισόδου και αν το αντίστοιχο σήμα της εισόδου στη συσκευή προγραμματισμού γίνεται «1». Αν δεν υπάρχει αντιστοιχία: «Τάση στην κλέμα» - «LED αναμμένο» = Σήμα εισόδου «1», η υπό έλεγχο είσοδος δεν λειτουργεί σωστά. Έτσι βεβαιωνόμαστε για τη σωστή λειτουργία των μονάδων εισόδου. 31

35 Σημείωση 1 Μελετώντας το ηλεκτρολογικό σχέδιο του συστήματος διαπιστώνουμε, ότι η κατάσταση «LED εισόδου αναμμένο» δεν σημαίνει τίποτε άλλο, παρά το ότι η τάση φτάνει στην αντίστοιχη κλέμα της μονάδας εισόδων. Ότι η τάση αυτή μετατρέπεται σωστά και «περνάει» στο εσωτερικό του συστήματος ελέγχεται μόνο με τη συσκευή προγραμματισμού, αν επιλέξουμε τη λειτουργία που αναφέραμε. Σημείωση 2 Από τα προηγούμενα διαπιστώσαμε ότι χρειάστηκε πρακτικά να γίνει η ίδια δουλεία δύο φορές, για τον έλεγχο της συρμάτωσης και της σωστής λειτουργίας εισόδων. Πολλές φορές στην πράξη αυτό γίνεται σε μία φάση χωρίς τράβηγμα των πριζών καλωδίων και χωρίς χρήση του πολυμέτρου. ιεγείροντας τον τερματικό, παρατηρούμε το LED και το σήμα της εισόδου, αν έχουμε συνδέσει τον προγραμματιστή. Η μέθοδος αυτή δεν συνιστάται, γιατί μπορεί να προκαλέσει καταστροφή της μονάδας αν έχει γίνει λάθος συρμάτωση. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει, λοιπόν, διαθέσιμος χρόνος, κάνουμε μόνο έλεγχο της συρμάτωσης, όπως περιγράψαμε. Τυχόν λανθασμένη λειτουργία κάποιας εισόδου θα ανακαλυφθεί κατά τον έλεγχο του προγράμματος. Έλεγχος των εξόδων και της συρμάτωσης τους 1. Βάζουμε «εντός» όλους τους μικροαυτόματους τροφοδοσίας των μονάδων εξόδων. 2. Ελέγχουμε, βάσει του σχεδίου, αν φτάνει η σωστή τάση τροφοδοσίας στην κλέμα τροφοδοσίας των μονάδων εξόδων, π.χ. κλέμα 1 της τραβηγμένης πρίζας καλωδίων. Ελέγχουμε επίσης, αν φτάνει και η τάση L- (0V) στην αντίστοιχη κλέμα, π.χ. κλέμα Βάζουμε τις πρίζες καλωδίων των μονάδων εξόδων στη θέση τους και συνδέουμε τη συσκευή προγραμματισμού στην κεντρική μονάδα. 4. Χρησιμοποιώντας τη λειτουργία Εξαναγκασμός σήματος (Force), εξαναγκάζουμε διαδοχικά σήμα «1» σε κάθε έξοδο. Πρέπει να ανάβει το αντίστοιχο LED εξόδου και να διεγείρεται το αντίστοιχο στοιχείο που δέχεται την εντολή (π.χ. ρελέ -Κ1). Έτσι βεβαιωνόμαστε ταυτόχρονα και για τη σωστή συρμάτωση και για τη σωστή λειτουργία των εξόδων. Σημείωση Αν δεν διαθέτουμε συσκευή προγραμματισμού, μπορούμε να κάνουμε έλεγχο μόνο της σωστής συρμάτωσης, ως εξής: Χωρίς να βάλουμε τις πρίζες καλωδίων στη σωστή θέση τους, γεφυρώνουμε την κλέμα τροφοδοσίας κάθε μονάδας εξόδων (π.χ. κλέμα 1 της πρίζας καλωδίων) με μία - μία κλέμα εξόδου (π.χ. κλέμα 4) και παρατηρούμε αν διεγείρεται το αντίστοιχο στοιχείο (π.χ. ρελέ -Κ1). 32

36 Θέση σε λειτουργία του προγράμματος (SOFTWARE) Η θέση σε λειτουργία του προγράμματος διευκολύνεται πολύ, αν έχει γίνει χρήση του δομημένου προγραμματισμού. Έστω λοιπόν, ότι η δομή του προγράμματος είναι η παρακάτω: ΟΒ 1 FC 1 FC 2 Σχ Παράδειγμα δομής προγράμματος. Τα βήματα που ακολουθούμε είναι τα εξής: FC 3 1. Μεταφέρουμε στην μνήμη του ελεγκτή όλες τις λειτουργίες (Fc). 2. Το ΟΒ 1 το προγραμματίζουμε κατευθείαν στην μνήμη, γράφοντας αρχικά μόνο μια κλήση. 3. Πηγαίνουμε το σύστημα σε RUN και ελέγχουμε μεμονωμένα κάθε μια από τις λειτουργίες (Fc). Τυχόν σήματα που προέρχονται από άλλα μπλοκ, εξομοιώνονται με την λειτουργία της συσκευής προγραμματισμού Έλεγχος - Εξαναγκασμός Σήματος. Άλλωστε όλα τα μπλοκ που δεν έχουν κληθεί για επεξεργασία από το ΟΒ 1, παραμένουν αδρανή μέσα στην μνήμη. 4. Εφόσον ελέγξουμε και διορθώσουμε τις λειτουργίες (Fc), τα μπλοκ (FB), κ.τ.λ. προσθέτουμε μια ακόμα κλήση Fc ή μπλοκ στο ΟΒ1. 5. Συνεχίζουμε κατά τον ίδιο τρόπο προσθέτοντας κλήσεις στο ΟΒ 1, μέχρι να γίνει έλεγχος όλων των λειτουργιών και μπλοκ, μαζί Σύγκριση μεταξύ κλασσικού αυτοματισμού και μοντέρνου (PLC) Σε μια αυτοματοποιημένη παραγωγική διαδικασία (π.χ. ένα τριβείο μεταλλεύματος, ένα σύστημα διακίνησης ή μία μηχανή) διακρίνουμε τα εξής βασικά μέρη, αν ο αυτοματισμός έχει γίνει με το κλασσικό τρόπο. i. Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός της διαδικασίας (τερματικοί διακόπτες, αναλογικά αισθητήρια, κινητήρες, βαλβίδες). ii. Πίνακας ισχύος για την τροφοδοσία των κινητήρων και των βαλβίδων. 33

37 iii. Πίνακας αυτοματισμού με βοηθητικά ρελέ - χρονικά. iv. Πίνακας χειρισμών (μπουτόν, διακόπτες). v. Μιμικό διάγραμμα (απεικόνιση, λυχνίες, αναλογικά όργανα). Η «καρδιά» όλων των ανωτέρω είναι ο πίνακας αυτοματισμού ο οποίος : έχεται εντολές (σήματα) από τα αισθητήρια της εγκατάστασης, από το χειριστήριο και από τον πίνακα ισχύος (βοηθητικές επαφές των ρελέ ισχύος). Επεξεργάζεται τις εντολές αυτές με βάση κάποιο συνδεσμολογικό σχέδιο (λειτουργία αυτοματισμού). Στέλνει εντολές ενεργοποίησης προς τον πίνακα ισχύος, για την ζεύξη των κινητήρων και των βαλβίδων, και προς το μιμικό διάγραμμα, για ένδειξη στις λυχνίες και τα αναλογικά όργανα. Το πρώτο βήμα βελτίωσης της «ποιότητας» είναι η αντικατάσταση του κλασικού πίνακα αυτοματισμού με τον ελεγκτή προγραμματιζόμενης λογικής. Η βασική διαφοροποίηση είναι ότι η λειτουργία του αυτοματισμού δεν «συρματώνεται» αλλά «προγραμματίζεται» με κάποια συσκευή προγραμματισμού, στην μνήμη της συσκευής αυτοματισμού, με όλα τα σχετικά πλεονεκτήματα, όπως: Αξιοπιστία λόγω μη κινούμενων μερών. Περισσότερες δυνατότητες, μη πραγματοποιήσιμες με ρελέ. Ευκολία αλλαγών χωρίς αλλαγή της συρμάτωσης. εν υπάρχουν «ανενημέρωτα» σχέδια, γιατί το τρέχον πρόγραμμα είναι μέσα στη μνήμη και μπορεί να διαβαστεί ή να τυπωθεί ανά πάσα στιγμή. Στη μελέτη δεν υπάρχει το πρόβλημα αν επαρκούν οι επαφές των ρελέ, των χρονικών ή των εξωτερικών τερματικών. ιευκόλυνση στον εντοπισμό εξωτερικών βλαβών λόγω υπάρξεως LED σε κάθε είσοδο, έξοδο. Το επόμενο βήμα βελτίωσης, το οποίο μελετάται στη συνέχεια, είναι η αντικατάσταση του χειριστηρίου από ένα πληκτρολόγιο και του μιμικού διαγράμματος από ένα έγχρωμο MONITOR. Τα νέα αυτά στοιχεία συνδέονται σε μια κάρτα επικοινωνίας CP (Communicator Processor). Η κάρτα αυτή έχει δικό της μικροεπεξεργαστή και μνήμη για την αποθήκευση των εικόνων και των σχετικών λειτουργιών. Έτσι η όλη διαδικασία της παρακολούθησης και του χειρισμού γίνεται αυτόνομα χωρίς «επιβάρυνση» της CPU του ελεγκτή (ταχύτερη επεξεργασία). Ένα ακόμα βήμα βελτίωσης έγκειται στη προσθήκη κάποιων συσκευών εκτύπωσης, με σκοπό την δυνατότητα καταγραφής χρήσιμων στοιχείων που σχετίζονται άμεσα με την διαδικασία. Συνήθως απαιτείται η καταγραφή του χρόνου λειτουργίας κάποιων κινητήρων, φωτιστικών, κ.α. Παράλληλα, είναι πολύ θετικό να γίνεται ενημέρωση μέσω του εκτυπωτή για την ύπαρξη βλάβης σε κάποιο σημείο της 34

38 διαδικασίας ή την αποκατάσταση αυτής, με ταυτόχρονη εμφάνιση ώρας και ημερομηνίας για εκτίμηση της συχνότητας με την οποία επαναλαμβάνονται τα διάφορα σφάλματα. Η σύνδεση του εκτυπωτή με το PLC επιτυγχάνεται με τη χρήση της ειδικής κάρτας CP. Στις μέρες μας εξαιτίας της περιπλοκότητας των, βιομηχανικών και μη, διεργασιών που καλείται να ελέγξει ο ελεγκτής προγραμματιζόμενης λογικής, έχουν αναπτυχθεί σε μεγάλο βαθμό τα Συστήματα Εποπτικού Ελέγχου. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΟΥ PLC SET ΕΝΤΟΛΩΝ 35

39 2.1 Γενικά 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 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. Οι διάφορες γλώσσες μετατρέπονται σε γλωσσά μηχανής MC7 (Machine Code 7) κατά την μεταφορά του προγράμματος από την συσκευή προγραμματισμού στο PLC. Υπάρχουν τρεις τυποποιημένες μορφές προγραμματισμού που έχουν επικρατήσει διεθνώς: o Η λίστα εντολών STL o Σχέδιο επαφών LAD o ιάγραμμα λογικών πυλών FDB Λεπτομερή αναφορά για την κάθε μια έχει γίνει σε προηγούμενο κεφάλαιο. Παρακάτω θα αναφερθούμε σε βασικές εντολές προγραμματισμού σε μορφή STL 2.2 Τύποι δεδομένων Τα δεδομένα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν σε ένα πρόγραμμα προσδιορίζονται από κάποιο τύπο δεδομένων. Ορίζοντας έναν τύπο δεδομένων ορίζουμε και το μέγεθος των δεδομένων 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. Ένα δεδομένο μπορεί να έχει μήκος από 1 bit ως και 32 bits. Από αυτή την άποψη λοιπόν τα δεδομένα χωρίζονται σε Bool, Byte, Char, Int, Word, Dint, Dword: o Bool: Όπως ήδη ξέρουμε τα Bool δεδομένα είναι μήκους 1 bit και έτσι η τιμή τους μπορεί να είναι είτε Αληθής 1 είτε Ψευδής 0. 36

40 o Byte: Τα Bytes είναι προσημασμένοι αριθμοί με μήκος 8 bits και έτσι μπορεί να πάρει τιμή από -128 ως o Char: Αυτός ο τύπος δεδομένων περιλαμβάνει τους ASCII χαρακτήρες οι οποίοι έχουν μήκος 8 bits. o Int: Είναι προσημασμένοι αριθμοί με μήκος 16 bit που μπορούν να πάρουν τιμή από ως o Word: Έχει μήκος 2 Byte ή 16 bits. Η διαφορά του από τους Int αριθμούς, είναι ότι περιέχει δυο ανεξάρτητους διαδοχικούς αριθμούς των 8 bits η καθεμία, ενώ οι Int περιέχουν έναν ενιαίο αριθμό των 16 bits. o Dint: Είναι 32 Bits προσημασμένοι αριθμοί με τιμή από ως o Dword: Είναι μήκους 4 Byte ή 32 bits. Όπως τα words, και τα Dwords περιέχουν τέσσερις διαδοχικούς αριθμούς των 8 bits. 2.3 Status Word Σε κάθε μικροεπεξεργαστή οι εντολές επηρεάζουν κάποιες σημαίες. Το ίδιο συμβαίνει και εδώ. Όλες οι σημαίες βρίσκονται σε μια λέξη που ονομάζεται Status Word. Μετά από κάθε εντολή μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε άμεσα τα Bits που επηρεάστηκαν και έτσι να κατευθύνουμε το πρόγραμμά μας. Το Status word έχει 9 bits που η λειτουργία τους φαίνεται παρακάτω: o BR Binary Result: Μας βοηθά να επεξεργαστούμε εντολές που αφορούν words σαν να ήταν εντολές που αφορούν Bits. ηλαδή, αν μια εντολή έχει σαν αποτέλεσμα έναν οποιοδήποτε αριθμό (π.χ. πρόσθεση δυο ακεραίων), μέσω του BR μπορούμε να επεξεργαστούμε το αποτέλεσμα σαν να ήταν Bit και όχι αριθμός, γιατί αν γίνει η πρόσθεση το BR θα γίνει 1. Αν ε γίνει θα μείνει 0. o CC1 και CC0 Condition Codes: Επηρεάζονται από μαθηματικές εντολές και μας δίνουν πληροφορίες για το αποτέλεσμα. Π.χ. σε μια αφαίρεση, ανάλογα με πια bit είναι 1, μας λέει αν το αποτέλεσμα της ήταν μεγαλύτερο, μικρότερο ή ίσο του μηδενός. 37

41 o OV Overflow: Γίνεται 1 όταν προκύπτει κάποιο λάθος σε μαθηματικές πράξεις, όπως π.χ. το αποτέλεσμα να είναι μεγαλύτερο από το όριο. Γίνεται 0 αν το λάθος αποκατασταθεί. o OS Overflow Stored: Γίνεται 1 αν και το Bit OV γίνει 1, και διατηρεί την κατάσταση αυτή ακόμα και αν το Bit OV γίνει 0. ηλαδή να γίνει λάθος σε μια εντολή το Bit θα είναι Set σε όλη τη διάρκεια του προγράμματος. o OR: Χρησιμοποιείται από την Statement List γλώσσα προγραμματισμού. o STA Status Bit: Παίρνει την τιμή που έχει το τρέχον bit σε μια Bit Logic εντολή. o RLO Result of Logic Operation: Αποθηκεύει το αποτέλεσμα της λογικής επεξεργασίας μετά από κάθε εντολή. o /FC First Check: Είναι Bit ελέγχου του μικροεπεξεργαστή που δεν θα μας χρησιμεύσει η λειτουργία του. 2.4 Εντολές λογικών μανδαλώσεων Οι εντολές αυτές χρησιμεύουν για την πραγματοποίηση λογικών μανδαλώσεων. Στον κλασσικό αυτοματισμό με ρελέ, τέτοιου είδους μανδαλώσεις δημιουργούνται συνδέοντας επαφές σε σειρά ή παράλληλα. Με το ίδιο σκεπτικό, υπάρχουν εντολές στον προγραμματιζόμενο αυτοματισμό, που πραγματοποιούν αυτή τη φιλοσοφία Εντολές And, And Not, Or, Or Not Η κανονικά ανοικτή επαφή είναι κλειστή όταν η τιμή του bit της διεύθυνσης n είναι ίση με 1. Στην STL, η κανονικά ανοικτή επαφή αναπαριστάτε από τις εντολές And και Or. Αυτές οι εντολές φορτώνουν, κάνουν λογικό And ή λογικό Or αντίστοιχα, την τιμή του bit της διεύθυνσης n με την κορυφή του σωρού. Η κανονικά κλειστή επαφή είναι κλειστή όταν η τιμή του bit της διεύθυνσης n είναι ίση με 0. Στην STL, η κανονικά κλειστή επαφή αναπαρίσταται από τις εντολές And Not, και Or Not. Αυτές οι εντολές φορτώνουν, κάνουν λογικό And ή λογικό Or αντίστοιχα, το λογικό όχι της τιμής του bit της διεύθυνσης n με την κορυφή του σωρού. Στα παρακάτω σχήματα έχουμε κάποια παραδείγματα σύνταξης των εντολών στην STL. 38

42 Σχήμα 2.1 Σύνταξη εντολής And Σχήμα 2.2 Σύνταξη δύο εντολών And Σχήμα 2.3 Σύνταξη μιας εντολής Αnd και μιας εντολής And Not 39

43 Σχήμα 2.4 Σύνταξη εντολής Οr Σχήμα 2.5 Σύνταξη μιας εντολής Οr και μιας εντολής Οr Not 2.5 Εντολές διέγερσης Οι εντολές διέγερσης μεταφέρουν στο στοιχείο πάνω στο οποίο επενεργούν το αποτέλεσμα της λογικής πράξης το οποίο προέκυψε από μια λογική μανδάλωση. Οι εντολές αυτές μπορούν να είναι: o ιέγερσης χωρίς αυτοσυγκράτηση (εντολή =) o ιέγερση με αυτοσυγκράτηση (εντολή Set,Reset) Εντολή = Η εντολή = είναι δυναμική και έχει την ιδιότητα να κρατά ενεργοποιημένη μια έξοδο για όσο διάστημα το RLO που δημιουργήθηκε από τις εντολές που προηγήθηκαν είναι 1. Η κατάσταση του RLO μεταφέρεται στο στοιχείο που ορίζουμε (Q,M,D) 40

44 Σχήμα 2.6 Εντολή = Στο σχήμα 5.6 για όσο διάστημα η είσοδος Ι1.0 θα έχει σήμα <<1>>,θα είναι ενεργοποιημένη και η έξοδος Q Εντολές RESET και SET Η εντολή Reset θα δώσει αποτέλεσμα 0, δηλαδή θα κάνει Reset τη διεύθυνση που αντιπροσωπεύει, αν φτάσει μέχρι εκεί ρεύμα. Αν δεν φτάσει η διεύθυνση θα διατηρήσει την προηγούμενη κατάστασή της. Η εντολή Set Θα δώσει αντίστοιχα αποτέλεσμα 1, δηλαδή θα κάνει Set την αντίστοιχη διεύθυνση, αν φτάσει ρεύμα μέχρι εκεί. Οι εντολές αυτές συνήθως χρησιμοποιούνται για θέσεις μνήμης, όμως μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για εξόδους. Για να κατανοήσετε καλύτερα τη διαφορά των εντολών SET, RESET με την εντολή Πηνίο Εξόδου, όταν αυτές χρησιμοποιούνται για εξόδους και όχι για θέσεις μνήμης, θέτουμε το παρακάτω παράδειγμα: Σχήμα 2.7 Εντολή set-reset 41

45 Στο σχήμα 2.7 η έξοδος Q4.0 θα ενεργοποιηθεί μόνο όταν στην είσοδο Ι1.0 έχουμε σήμα <<1>> και στην είσοδο Ι1.1 έχουμε σήμα <<0>>. Αν η είσοδος Ι1.0 χάσει το σήμα 1 η έξοδος Q4.0 θα παραμείνει ενεργοποιημένη, θα απενεργοποιηθεί μόνο όταν η είσοδος Ι1.1 έχει σήμα <<1>>. Να σημειώσουμε εδώ ότι οι δύο εντολές Set και Reset αλλάζουν την κατάσταση των διευθύνσεων που αναφέρονται μόνο με 1 στην είσοδό τους. Με 0 η διεύθυνση διατηρεί την προηγούμενη κατάστασή της. 2.6 Εντολές αναγνώρισης παρυφών Υπάρχουν περιπτώσεις που θέλουμε να παράγουμε μια εντολή μόνο κατά την αλλαγή κατάστασης ενός σήματος (π.χ. από <<0>> σε <<1>>) και όχι κάθε όλο το επόμενο διάστημα της παραμονής του σήματος στη νέα κατάσταση. Για το σκοπό αυτό υπάρχουν εντολές που εκμεταλλεύονται αυτές τις αλλαγές αναγνωρίζοντας τις παρυφές των παλμών θετικές ή αρνητικές. Η μεταγωγή από <<0>> σε <<1>> ονομάζεται θετική παρυφή ενώ η μεταγωγή από <<1>> σε <<0>> αρνητική Εντολή FP Η εντολή αυτή ελέγχει την αλλαγή του RLO από <<0>> σε <<1>> και επιδρά στην έξοδο δίνοντας σήμα <<1>> για ένα κύκλο του προγράμματος. Για να επιτραπεί στο σύστημα να αναγνωρίσει την αλλαγή, το RLO αποθηκεύεται σε ένα Memory bit ή σε ένα Data bit. Στο παράδειγμα που ακολουθεί,για την αποθήκευση χρησιμοποιείται το Μ1.0 42

46 Σχήμα Εντολή FΝ Η εντολή αυτή ελέγχει την αλλαγή του RLO από <<1>> σε <<0>> και επιδρά στην έξοδο δίνοντας σήμα <<1>> για ένα κύκλο του προγράμματος. Για να επιτραπεί στο σύστημα να αναγνωρίσει την αλλαγή, το RLO αποθηκεύεται σε ένα Memory bit ή σε ένα Data bit. Στο παράδειγμα που ακολουθεί,για την αποθήκευση χρησιμοποιείται το Μ1.0 Σχήμα Χρονικά Τα χρονικά ή χρονιστές όπως ονομάζονται, είναι πολύ χρήσιμα εργαλεία στον προγραμματισμό του PLC, καθώς μας δίνουν τη δυνατότητα να εισάγουμε μια συγκεκριμένη καθυστέρηση πριν την εκτέλεση κάποιας εντολής ή ακόμα μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο που διήρκεσε ένα γεγονός. Τα χρονικά μπορούν να μετρήσουν χρόνους μέχρι και 9990 δευτερόλεπτα ή 2 ώρες 46 λεπτά και 30 43

47 δευτερόλεπτα. Ο μικρότερος χρόνος που μπορεί να μετρηθεί είναι 10 msec. Η τιμή του χρόνου για ένα χρονικό δίνεται με την εντολή L συνοδευόμενη πάντα από την τιμή του χρόνου. L S5T#αΗ_bM_cS_dMS όπου H=Hours (ώρες), Μ=Minutes (λεπτά), S=Seconds (δευτερόλεπτα), MS=Millisecs (χιλιοστά δευτερολέπτου) και a,b,c,d είναι νούμερα. Όμως, υπάρχει ένας κανόνας για την εισαγωγή του χρόνου. Αν ο χρόνος που θέλουμε να εισάγουμε είναι μέχρι 9sec και 990msec, τότε σαν μονάδα χρόνου ορίζεται τα 10msec. Αν είναι από 10sec μέχρι 1m39sec900msec (99sec900msec), τότε σαν μονάδα χρόνου τίθεται τα 100msec. Αν είναι από 1m40sec (100sec) μέχρι 16m39sec (999sec), τότε η μονάδα χρόνου είναι 1sec. Τέλος αν είναι από 16m40sec (1000sec) μέχρι και 2h46m30sec (9990sec), τότε η μονάδα χρόνου είναι τα 10sec. ηλαδή, αν δώσετε στο χρονικό την εντολή: S5T#35S450MS, εσείς θα περιμένετε να μετρήσει 35sec και 450msec. Όμως σε αυτή την περίπτωση, μονάδα χρόνου είναι τα 100msec και έτσι το χρονικό θα μετρήσει 35sec και 400msec. Στον παρακάτω πίνακα 7.1 φαίνονται καλύτερα οι μονάδες σε κάθε πεδίο χρόνου. Μονάδα 10msec 100msec 1sec 10sec Υπάρχουν πέντε τύποι χρονικών : Τύπος SP Pulse Timer SE Extended Pulse Timer SD On- delay Timer Πεδίο Από 10msec μέχρι 990msec Από 1sec μέχρι 99sec900msec Από 100sec μέχρι 999sec Από 1000sec μέχρι 9990sec Πίνακας 2.1 Περιγραφή Το χρονικό τρέχει όσο το σήμα στην ακίδα S είναι 1. Αν γίνει 0 τότε το χρονικό θα σταματήσει και θα βγάλει στην έξοδο Q 0. Η έξοδος του χρονικού παραμένει 1 για όλο τον χρόνο που έχει προγραμματιστεί, ακόμα κι αν το σήμα στην ακίδα S έχει γίνει 0. Η έξοδος θα γίνει 1 μόνο όταν περάσει. ο χρόνος που έχουμε θέσει στο χρονικό και το σήμα στην είσοδο είναι ακόμα 1. 44

48 SS Retentive on- delay Timer SF Off- delay Timer Η έξοδος θα γίνει 1 μόνο όταν περάσει ο χρόνος που έχουμε θέσει, ακόμα και αν το σήμα στην είσοδο έχει γίνει 0. Αυτό το χρονικό φορτώνει τον προκαθορισμένο χρόνο όταν έρθει 1 στην ακίδα S αλλά, αντίθετα με τα άλλα, θέλει αρνητικό παλμό για να ξεκινήσει. Η έξοδος του θα μείνει άσος για όσο χρόνο θα μετράει το χρονικό και αν ξαναέρθει 1 στην είσοδο θα γίνει Reset Χρονικό παλμού SP Το χρονικό αυτό είναι από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα χρονικά. Εφαρμόζεται σε περιπτώσεις που θέλουμε να ανεξαρτητοποιήσουμε τη διάρκεια ενός γεγονότος από την έξοδο που θα παράγουμε. Το χρονικό αυτό όπως και όλα τα υπόλοιπα που θα δούμε στη συνέχεια για να λειτουργήσει θα πρέπει να ακολουθήσουμε μια συγκεκριμένη διαδικασία,σε τρία βήματα: o Να δηλώσουμε την αιτία εκκίνησης του χρονικού.(π.χ. Α Ι2.1) o Χρόνος που πρέπει να καταμετρηθεί (π.χ. L S5T#10S) o Εκκίνηση του χρονικού (π.χ. SP T1) Παράδειγμα: A I 2.1 L S5T#10s //Preset 10 seconds into ACCU 1. SP T1 //Start timer T1 as a pulse timer. A I 2.2 R T1 //Reset timer T1. A T1 //Check signal state of timer T1. = Q

49 Από το παραπάνω διάγραμμα του χρονικού διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις όσον αφορά τη λειτουργία αυτού του χρονικού: 1. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι συνεχώς <<1>> είσοδος Ι2.1. Όσο διάστημα κυλάει ο χρόνος η έξοδος είναι ενεργοποιημένη Q4.0. Μόλις μηδενίσει ο χρόνος,παρόλο που το RLO ενεργοποίησης είναι <<1>> η έξοδος μηδενίζει. 2. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι συνεχώς <<1>> και για όλο αυτό το διάστημα η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Αν πριν ολοκληρωθεί η αντίστροφη μέτρηση το RLO αυτό γίνει <<0>> σταματά η μέτρηση και απενεργοποιείται ακαριαία και η έξοδος. 3. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι συνεχώς <<1>> και για όλο αυτό το διάστημα η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Αν πριν ολοκληρωθεί η αντίστροφη μέτρηση το RLO στο reset γίνει<<1>> σταματά η μέτρηση και μηδενίζεται η έξοδος Χρονικό παλμού με αυτοσυγκράτηση SE Αυτό το χρονικό μοιάζει πάρα πολύ με το προηγούμενο με κυρίαρχη διαφορά την αυτοσυγκράτηση του RLO ενεργοποίησης. Εδώ,αρκεί και στιγμιαία το RLO αυτό να γίνει <<1>> για να μας δώσει έξοδο για όλο το διάστημα που το χρονικό μετράει. Παράδειγμα: A I 2.1 L S5T#10s //Preset 10 seconds into ACCU 1. SE T1 //Start timer T1 as an extended pulse timer. 46

50 A I 2.2 R T1 //Reset timer T1. A T1 //Check signal state of timer T1. = Q 4.0 Από το παραπάνω διάγραμμα του χρονικού διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις όσον αφορά τη λειτουργία αυτού του χρονικού: 1. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι συνεχώς <<1>> είσοδος Ι2.1. Όσο διάστημα κυλάει ο χρόνος η έξοδος είναι ενεργοποιημένη Q4.0. Μόλις μηδενίσει ο χρόνος,παρόλο που το RLO ενεργοποίησης είναι <<1>> η έξοδος μηδενίζει. 2. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι έστω και στιγμιαία <<1>>.Όσο διάστημα κυλάει ο χρόνος η έξοδος είναι ενεργοποιημένη.μόλις μηδενίσει ο χρόνος μηδενίζει και η έξοδος. 3. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι συνεχώς <<1>>.Αν το διάστημα αυτό το RLO στο reset γίνει <<1>> παρόλο που το RLO ενεργοποίησης είναι <<1>> η έξοδος μηδενίζει και παύει να μετρά αντίστροφα το χρονικό Χρονικό καθυστέρησης έλξης SD Το συγκεκριμένο χρονικό είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο από τα υπόλοιπα τέσσερα είδη και αφορά τις περιπτώσεις που χρειαζόμαστε να εισάγουμε κάποια χρονοκαθυστέρηση για να εκτελέσουμε μια διαδικασία. Παράδειγμα: A I

51 L S5T#10s //Preset 10 seconds into ACCU 1. SD T1 //Start timer T1 as an on-delay timer. A I 2.2 R T1 //Reset timer T1. A T1 //Check signal state of timer T1. = Q 4.0 Από το παραπάνω διάγραμμα χρόνου διακρίνουμε τέσσερις περιπτώσεις όσον αφορά τη λειτουργία αυτού του χρονικού: 1. Το χρονικό αρχίζει να μετράει αντίστροφα από τη στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι <<1>>.Όταν κυλήσει ο χρόνος και για όσο διάστημα το RLO παραμένει <<1>>, η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. 2. Το χρονικό αρχίζει να μετράει αντίστροφα από τη στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι <<1>>, αλλά πριν προλάβει να ολοκληρώσει τη μέτρηση,το RLO γίνεται <<0>>. Εδώ,η έξοδος δεν ενεργοποιείται και το χρονικό όταν το RLO γίνει και πάλι <<1>> αρχίζει να μετρά από την αρχή. 3. Το χρονικό αρχίζει να μετράει αντίστροφα από τη στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι <<1>>, αλλά πριν προλάβει να ολοκληρώσει τη μέτρηση,το RLO στο Reset γίνεται <<1>>. Εδώ,η έξοδος δεν ενεργοποιείται και το χρονικό μηδενίζεται. 4. Το χρονικό αρχίζει να μετράει αντίστροφα από τη στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι <<1>>.Όταν κυλήσει ο χρόνος, ενεργοποιείται η έξοδος έως ότου το RLO στο Reset γίνει <<1>>,οπότε μηδενίζεται η έξοδος και το χρονικό 48

52 2.7.4 Χρονικό καθυστέρησης έλξης με αυτοσυγκράτηση SS Το χρονικό αυτό μοιάζει αρκετά με το προηγούμενο, μόνο που του αρκεί έστω και στιγμιαία το RLO ενεργοποίησης να γίνει <<1>>,ενώ απαιτεί και reset για να απενεργοποιηθεί, αφού αυτοσυγκρατεί την έξοδο του. Παράδειγμά : A I 2.1 L S5T#10s //Preset 10 seconds into ACCU 1. SS T1 //Start timer T1 as an on-delay timer. A I 2.2 R T1 //Reset timer T1. A T1 //Check signal state of timer T1. = Q 4.0 Από το παραπάνω διάγραμμα χρόνου διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις όσον αφορά τη λειτουργία αυτού του χρονικού: 1. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι έστω και στιγμιαία <<1>>. Όταν κυλήσει ο χρόνος η έξοδος ενεργοποιείται με αυτοσυγκράτηση. Για να απενεργοποιηθεί,πρέπει το RLO στο reset να έχει σήμα<<1>> 2. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι έστω και στιγμιαία <<1>>.Πριν ολοκληρωθεί η αντίστροφη μέτρηση το RLO στο reset έχει σήμα <<1>>, οπότε το χρονικό μηδενίζεται και δεν ενεργοποιείται η έξοδος. 3. Το χρονικό αρχίζει να μετρά αντίστροφα από την στιγμή που το RLO ενεργοποίησης του είναι έστω και στιγμιαία <<1>>.Πριν ολοκληρωθεί η 49

53 αντίστροφη μέτρηση το RLO στο set γίνεται <<0>> και κατόπιν <<1>>, οπότε το χρονικό αρχίζει να μετρά από την αρχή. Όταν κυλήσει ο χρόνος η έξοδος ενεργοποιείται με αυτοσυγκράτηση. Για να απενεργοποιηθεί,πρέπει το RLO στο reset να έχει σήμα<<1>> Χρονικό καθυστέρησης πτώσης SF Το χρονικό καθυστέρησης πτώσης χρησιμοποιείται όταν θέλουμε να έχουμε έξοδο για κάποιο διάστημα ακόμα και μετά την παρέλευση της αιτίας που το προκάλεσε την ενεργοποίησης του. Παράδειγμά : A I 2.1 L S5T#10s //Preset 10 seconds into ACCU 1. SF T1 //Start timer T1 as an on-delay timer. A I 2.2 R T1 //Reset timer T1. A T1 //Check signal state of timer T1. = Q 4.0 Από το παραπάνω διάγραμμα χρόνου διακρίνουμε τέσσερις περιπτώσεις όσον αφορά τη λειτουργία αυτού του χρονικού: 1. Το RLO ενεργοποίησης του δίνει συνεχώς <<1>> και η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Όταν γίνει <<0>>, κυλάει ο χρόνος αντίστροφα και η έξοδος είναι ενεργοποιημένη μέχρις ότου μηδενίσει ο χρόνος οπότε μηδενίζει και η έξοδος 2. Το RLO ενεργοποίησης του δίνει συνεχώς <<1>> και η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Όταν γίνει <<0>>, κυλάει ο χρόνος αντίστροφα και η έξοδος 50

54 είναι ενεργοποιημένη.αν πριν ολοκληρωθεί η αντίστροφη μέτρηση το RLO στο reset γίνει <<1>> τότε μηδενίζει ο χρόνος και απενεργοποιείται η έξοδος. 3. Το RLO ενεργοποίησης του δίνει συνεχώς <<1>> και η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Αν γίνει <<0>> και κατόπιν <<1>> πριν ολοκληρωθεί η μέτρηση του χρονικού, ο χρόνος μετρά και πάλι από την αρχή. 4. Το RLO ενεργοποίησης του δίνει συνεχώς <<1>> και η έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Αν στο μεταξύ το RLO του reset γίνει <<1>> για κάποιο διάστημα, για όλο αυτό το διάστημα η έξοδος απενεργοποιείται ενώ το χρονικό δεν μετράει. 2.8 Απαριθμητές Ένα βασικό σετ εντολών είναι οι εντολές μετρητών - απαριθμητών που μπορούν να μετρήσουν κάποιο γεγονός που συνέβηκε από 0 ως και 999 φορές. Η συχνότητα με την οποία μπορούν να μετρήσουν εξαρτάται από το χρόνο σάρωσης της CPU και την ταχύτητα απόκρισης της κάρτας στην οποία συνδέεται το σήμα απαρίθμησης. Εντολές απαριθμητών: o Προτοποθέτηση απαριθμητή ( S ) o Μηδενισμός απαριθμητή ( R ) o Ενεργοποίηση απαριθμητή ( FR ) o Μέτρηση προς τα επάνω ( CU ) o Μέτρηση προς τα κάτω ( CD ) o Φόρτωση του περιεχομένου του απαριθμητή σε : o 1. υαδική μορφή (L) 2. BCD μορφή (LC) Έλεγχος κατάστασης απαριθμητή (Α,Ο,Χ,ΑΝ,ΟΝ,ΧΝ) Πρόσδωση τιμή σε απαριθμητή Η πρόσδωση τιμής σε απαριθμητή δίνεται με την εντολή L συνοδευόμενη πάντα από την τιμή που θέλουμε να δώσουμε. Η εντολή μπορεί να δοθεί με τρεις τρόπους : 1. L W#16#wxyz, όπου w-είναι πάντα 0 και xyz- η τιμή σε BCD μορφή 2. L C#xxx,όπου xxx είναι η τιμή 3. L MWx 51

55 2.8.2 Προτοποθέτηση απαριθμητή Ένας απαριθμητής προτοποθετείται στην τιμή που έχουμε φορτώσει από πριν στον Accu 1 με την εντολή L C#xxx. Για να γίνει αυτό,πρέπει το RLO που προηγείται της εντολής προτοποθέτησης να είναι <<1>>. Η εντολή προτοποθέτησης είναι S Cn Μηδενισμός απαριθμητή Η εντολή μηδενισμού είναι R Cn Για να εκτελεστεί η εντολή είναι απαραίτητο το RLO που προηγείται της εντολής να είναι <<1>. Μόλις γίνει αυτό,αυτόματα το περιεχόμενο του απαριθμητή γίνεται <<0>> Αύξηση περιεχομένου απαριθμητή Το περιεχόμενο του απαριθμητή αυξάνεται με την εντολή CU Cn Για να εκτελεστεί η εντολή είναι απαραίτητο το RLO που προηγείται της εντολής να μεταβληθεί από <<0>> σε <<1>>. Μόλις γίνει αυτό,αυτόματα το περιεχόμενο του απαριθμητή αυξάνεται κατά 1. Όταν το περιεχόμενο του απαριθμητή είναι 999 και δοθεί παλμός για αύξηση,αυτός αγνοείται και η τιμή παραμένει στο Μείωση περιεχομένου απαριθμητή Το περιεχόμενο του απαριθμητή μειώνεται με την εντολή CD Cn Για να εκτελεστεί η εντολή είναι απαραίτητο το RLO που προηγείται της εντολής να μεταβληθεί από <<0>> σε <<1>>. Μόλις γίνει αυτό,αυτόματα το περιεχόμενο του απαριθμητή μειώνεται κατά 1. Όταν το περιεχόμενο του απαριθμητή είναι 0 και δοθεί παλμός για μείωση,αυτός αγνοείται και η τιμή παραμένει στο Φόρτωση περιεχομένου απαριθμητή Η φόρτωση του περιεχομένου του απαριθμητή μπορεί να γίνει με δυο τρόπους : 1. Σε δυαδική μορφή (binary) με την εντολή 52

56 L Cn Το περιεχόμενο του αποθηκεύεται στον Accu1 σε INT μορφή και μπορούμε να το επεξεργαστούμε περαιτέρω. 2. Σε BCD μορφή με την εντολή LC Cn Το περιεχόμενο του αποθηκεύεται στον Accu1 σε BCD μορφή και μπορούμε να το επεξεργαστούμε περαιτέρω 2.9 Συγκρίσεις Οι λειτουργίες σύγκρισης συγκρίνουν δύο ψηφιακές τιμές που βρίσκονται η μία στον Accu 1 και η άλλη στον Accu 2. Το αποτέλεσμα της σύγκρισης επηρεάζει το RLO και με αυτό μπορούμε να πάρουμε κάποιες αποφάσεις. Ανάλογα με το είδος των αριθμών που πρόκειται να συγκρίνουμε (Integer, Double Integer, Real) υπάρχει και η αντίστοιχη εντολή Σύγκριση ακέραιου αριθμού ΙNT (16bit) Πίνακας με τις διάφορες περιπτώσεις σύγκρισης ακέραιου αριθμού INT (16bit). 53

57 Παράδειγμα : L MW10 //Load contents of MW10 (16-bit integer). L IW24 //Load contents of IW24 (16-bit integer). >I //Compare if ACCU 2-L (MW10) is greater (>) than ACCU 1- L (IW24). = M 2.0 //RLO = 1 if MW10 > IW Σύγκριση ακέραιου αριθμού DINT (32bit) Πίνακας με τις διάφορες περιπτώσεις σύγκρισης ακέραιου αριθμού DINT (32bit) Παράδειγμα: L MD10 //Load contents of MD10 (double integer, 32 bits). L ID24 //Load contents of ID24 (double integer, 32 bits). >D //Compare if ACCU 2 (MD10) is greater (>) than ACCU 1 (ID24). = M 2.0 //RLO = 1 if MD10 > ID Σύγκριση πραγματικών αριθμών REAL (32bit) Πίνακας με τις διάφορες περιπτώσεις σύγκρισης πραγματικών αριθμών REAL(32bit) 54

58 Παράδειγμα: L MD10 //Load contents of MD10 (floating-point number). L 1.359E+02 //Load the constant 1.359E+02. >R //Compare if ACCU 2 (MD10) is greater (>) than ACCU 1 (1.359-E+02). = M 2.0 //RLO = 1 if MD10 > 1.359E Μετατροπείς τύπων Πολλές φορές στην πράξη θέλουμε την πληροφορία που βρίσκεται σε μια μορφή να την μετατρέψουμε σε μια άλλη. Παρακάτω θα παρουσιαστούν οι σημαντικότερες εντολές μετατροπής ενός αριθμού σε κάποιον άλλο Εντολή BTI Μετατρέπει έναν BCD αριθμό σε INT (16Bit) ακέραιο Παράδειγμα: L MW10 //Load the BCD number into ACCU 1-L. BTI //Convert from BCD to integer; store result in ACCU 1-L. T MW20 //Transfer result (integer number) to MW Εντολή BTD Μετατρέπει έναν BCD αριθμό σε 32Bit ακέραιο. 55

59 Παράδειγμα: L MD10 //Load the BCD number into ACCU 1-L. BTD //Convert from BCD to integer; store result in ACCU 1-L. T MD20 //Transfer result (double integer number) to MD Εντολή ITB Μετατρέπει έναν 16Bit ακέραιο σε BCD Παράδειγμα: L MW10 // Load the integer number into ACCU 1-L. ITB //Convert from integer to BCD (16-bit); store result in ACCU 1-L. T MW20 //Transfer result (BCD number) to MW Εντολή DTB Μετατρέπει έναν 32Bit ακέραιο σε BCD Παράδειγμα: L MD10 //Load the 32-bit integer into ACCU 1. DTB // Convert from integer (32-bit) to BCD, store result in ACCU 1.. T MD20 //Transfer result (BCD number) to MD20. 56

60 Εντολή ITD Μετατρέπει έναν 16Bit ακέραιο σε 32Bit ακέραιο Παράδειγμα: L MW12 //Load the integer number into ACCU 1. ITD //Convert from integer (16-bit) to double integer (32-bit); store result in ACCU 1. T MD20 //Transfer result (double integer) to MD Εντολή DTR Μετατρέπει έναν 32Bit ακέραιο σε REAL Παράδειγμα: L MD10 //Load the 32-bit integer into ACCU 1. DTR // Convert from double integer to floating point (32-bit IEEE FP); store result in ACCU 1 T MD20 //Transfer result (BCD number) to MD20. 57

61 Εντολή INVI Συμπλήρωμα ως προς 1 πραγματικού αριθμου INT (16bit) Παράδειγμα: L IW8 // Load value into ACCU 1-L. INVI // Form ones complement 16-bit T MW10 // Transfer result to MW Εντολή INVD Συμπλήρωμα ως προς 1 πραγματικού αριθμου DINT (32bit) Παράδειγμα: L ID8 // Load value into ACCU 1-L. INVI // Form ones complement 32-bit T MD10 // Transfer result to MD Εντολή RND Μετατρέπει έναν πραγματικό αριθμό σε ακέραιο με κανονική στρογγυλοποίηση. Παράδειγμα: L MD10 //Load the floating-point number into ACCU 1-L. RND //Convert the floating-point number (32-bit, IEEE-FP) into an integer (32- bit) and round off the result. T MD20 //Transfer result (double integer number) to MD20. 58

62 Εντολή TRUNC Μετατρέπει έναν πραγματικό αριθμό σε ακέραιο με στρογγυλοποίηση προς τα κάτω. Παράδειγμα: L MD10 //Load the floating-point number into ACCU 1-L. TRUNC //Convert the floating-point number (32-bit, IEEE-FP) into an integer (32-bit) and round off the result. T MD20 //Transfer result (double integer number) to MD Αριθμητικές πράξεις Οι αριθμητικές πράξεις εφαρμόζονται επάνω σε δύο ψηφιακές τιμές που βρίσκονται η μια στον Accu 1και η άλλη στον Accu 2. Ανάλογα με το είδος των αριθμών που πρόκειται να συγκρίνουμε (Integer, Double Integer, Real ) υπάρχει και η αντίστοιχη εντολή Αριθμητικές πράξεις ακέραιου αριθμού INT (16bit) o +I Προσθέτει δύο ακέραιους αριθμούς. o -I Αφαιρεί δύο ακέραιους αριθμούς. o *I Πολλαπλασιάζει δύο ακέραιους αριθμούς. o /I ιαιρεί δύο ακέραιους αριθμούς. Παράδειγμα: L IW10 //Load the value of IW10 into ACCU 1-L. L MW14 //Load the contents of ACCU 1-L into ACCU 2-L. Load the value of MW14 into ACCU 1-L. +I //Add ACCU 2-L and ACCU 1-L; store the result in ACCU 1-L. T DB1.DBW25 //The contents of ACCU 1-L (result) are transferred to DBW25 of DB Αριθμητικές πράξεις ακέραιου αριθμού DINT (32bit) o +D Προσθέτει δύο ακέραιους αριθμούς. o -D Αφαιρεί δύο ακέραιους αριθμούς. o *D Πολλαπλασιάζει δύο ακέραιους αριθμούς. 59

63 o /D ιαιρεί δύο ακέραιους αριθμούς. Παράδειγμα: L ID10 //Load the value of ID10 into ACCU 1. L MD14 //Load contents of ACCU 1 into ACCU 2. Load contents of MD14 into ACCU 1. *D //Multiply ACCU 2 and ACCU 1; store the result in ACCU 1. T DB1.DBD25 //The contents of ACCU 1 (result) are transferred to DBD25 in DB Αριθμητικές πράξεις πραγματικού αριθμού REAL (32bit) o +R Προσθέτει δύο ακέραιους αριθμούς. o -R Αφαιρεί δύο ακέραιους αριθμούς. o *R Πολλαπλασιάζει δύο ακέραιους αριθμούς. o /R ιαιρεί δύο ακέραιους αριθμούς. Παράδειγμα: OPN DB10 L ID10 //Load the value of ID10 into ACCU 1. L MD14 //Load the contents of ACCU 1 into ACCU 2. Load the value of MD14 into ACCU 1. /R //Divide ACCU 2 by ACCU 1; store the result in ACCU 1. T DBD20 //The content of ACCU 1 (result) is transferred to DBD20 in DB Έλεγχος ροής προγράμματος Με τις εντολές ελέγχου της ροής του προγράμματος μπορούμε να διακόψουμε τη γραμμική εκτέλεση του προγράμματος και να συνεχίσουμε σε κάποιο επόμενο σημείο του ιδίου μπλοκ. Αυτή η μεταπήδηση μπορεί να γίνει με ή χωρίς κάποιες προϋποθέσεις Εντολή JU Η εντολή JU εκτελείται πάντοτε όταν τη συναντήσει ο επεξεργαστής,δεν επηρεάζει το RLO και δεν εξαρτάτε από αυτό. Παράδειγμα: A I 1.0 A I 1.2 JC DELE L MB10 INC 1 T MB10 //Jump if RLO=1 to jump label DELE. 60

64 JU FORW //Jump unconditionally to jump label FORW. DELE: L 0 T MB10 //Program scan resumes here after jump to jump label FORW: A I 2.1 FORW Εντολή JC Η εντολή JC εκτελείται όταν τη συναντήσει ο επεξεργαστής με την προϋπόθεση ότι το RLO είναι <<1>> ενώ εκτέλεση της δεν το επηρεάζει.. Παράδειγμα: A I 1.0 A I 1.2 JC JOVR L IW8 T MW22 JOVR: A I Εντολή JCΝ //Jump if RLO=1 to jump label JOVR. //Program scan continues here if jump is not executed. //Program scan resumes here after jump to jump label JOVR. Η εντολή JCΝ εκτελείται όταν τη συναντήσει ο επεξεργαστής με την προϋπόθεση ότι το RLO είναι <<0>> ενώ εκτέλεση της δεν το επηρεάζει.. Παράδειγμα: A I 1.0 A I 1.2 JCN JOVR L IW8 T MW22 JOVR: A I 2.1 //Jump if RLO = 0 to jump label JOVR. //Program scan continues here if jump is not executed. //Program scan resumes here after jump to jump label JOVR Εντολές λογικών πράξεων μεταξύ λέξεων Οι εντολές Word λογικής συνδέουν την τιμή του Accu 1bit προς bit με μια σταθερά ή με το περιεχόμενο του Accu 2 και αποθηκεύουν το αποτέλεσμα στον Accu 1. Η λογική αυτή λειτουργία μπορεί να εκτελεσθεί σε μια Word ή σε Double Word Εντολές Word λέξεων (16bit) 1. AW : Με την εντολή αυτή γίνεται η λογική πράξη AND μεταξύ των λέξεων 2. OW: Είναι ίδια με την παραπάνω με τη διαφορά ότι εδώ η λογική πράξη είναι η OR και όχι η AND. 3. XOW : Ομοίως η εντολή αυτή εκτελεί τη λογική πράξη XOR μεταξύ των δύο αριθμών. 61

65 Παράδειγμα: L L XOW T IW20 //Load contents of IW20 into ACCU 1-L. IW22 //Load contents of ACCU 1 into ACCU 2. Load contents of ID24 into ACCU 1- L. //Combine bits of ACCU 1-L with ACCU 2-L bits by XOR, store result in ACCU 1-L. MW8 //Transfer result to MW Εντολές Double Word λέξεων(32bit) 1. AD : Με την εντολή αυτή γίνεται η λογική πράξη AND μεταξύ των λέξεων 2. OD: Είναι ίδια με την παραπάνω με τη διαφορά ότι εδώ η λογική πράξη είναι η OR και όχι η AND. 3. XOD : Ομοίως η εντολή αυτή εκτελεί τη λογική πράξη XOR μεταξύ των δύο αριθμών. Παράδειγμα: L ID20 //Load contents of ID20 into ACCU 1. L ID24 //Load contents of ACCU 1 into ACCU 2. Load contents of ID24 into ACCU 1. //Combine bits from ACCU 1 with ACCU 2 bits by OR; store result in OD ACCU 1 T MD8 //Transfer result to MD Εντολές μαζικής μεταφοράς Όταν λέμε μαζική μεταφορά πληροφοριών εννοούμε την μεταφορά ολόκληρων byte, word ή double word από μια περιοχή της μνήμης σε μια άλλη. Η μεταφορά αυτή γίνεται πάντα έμμεσα, περνώντας και αποθηκεύοντας την πληροφορία σε ενδιάμεσους σταθμούς, τους accumulators. Οι accumulators είναι θέσεις μνήμης μήκους 32bits και χαρακτηρίζονται ως accumulator 1(Accu 1), Accu 2, Accu 3 και Accu 4. 62

66 Εντολή Load Κατά την εκτέλεση της εντολής L αντιγράφονται τα δεδομένα, από την περιοχή μνήμης που ορίζεται στον ACCU1. Το περιεχόμενο του ACCU1 μεταφέρεται στον ACCU2. Το αρχικό περιεχόμενο του ACCU2 χάνεται.. Παράδειγμα: L IB10 //Load input byte IB10 into ACCU 1-L-L L MB120 //Load memory byte MB120 into ACCU 1-L-L. L DBB12 //Load data byte DBB12 into ACCU 1-L-L. L DIW15 //Load instance data word DIW15 into ACCU 1-L Εντολή Transfer Κατά την εκτέλεση της εντολής T αντιγράφονται τα δεδομένα, από τον ACCU1 στην περιοχή μνήμης που ορίζεται Παράδειγμα: T QB10 //Transfers contents of ACCU 1-L-L to output byte QB10. T MW14 //Transfers contents of ACCU 1-L to memory word MW14. T DBD2 //Transfers contents of ACCU 1 to data double word DBD Πίνακας εντολών στην STL English Mnemonics Program Elements Catalog Description + Integer math Add Integer Constant (16, 32-bit) Instruction = Bit logic Instruction Assign ) Bit logic Instruction Nesting Closed 0 Accumulator AR1 Add ACCU 1 to Address Register 1 0 Accumulator AR2 Add ACCU 1 to Address Register 2 +D Integer math Add ACCU 1 and ACCU 2 as Double Integer (32-bit) Instruction D Integer math Instruction Subtract ACCU 1 from ACCU 2 as Double Integer (32-bit) *D Integer math Instruction Multiply ACCU 1 and ACCU 2 as Double Integer (32-bit) /D Integer math Instruction Divide ACCU 2 by ACCU 1 as Double Integer (32- bit)? D Compare Compare Double Integer (32-bit) ==, <>, >, <, >=, <= +I Integer math Add ACCU 1 and ACCU 2 as Integer (16-bit) 63

67 Instruction I Integer math Subtract ACCU 1 from ACCU 2 as Integer (16-bit) Instruction *I Integer math Multiply ACCU 1 and ACCU 2 as Integer (16-bit) Instruction /I Integer math Divide ACCU 2 by ACCU 1 as Integer (16-bit) Instruction? I Compare Compare Integer (16-bit) ==, <>, >, <, >=, <= +R Floating point Instruction Add ACCU 1 and ACCU 2 as a Floating-point Number (32-bit IEEE-FP) R Floating point Instruction Subtract ACCU 1 from ACCU 2 as a Floating-point Number (32-bit IEEE-FP) *R Floating point Instruction Multiply ACCU 1 and ACCU 2 as Floating-point Numbers (32-bit IEEE-FP) /R Floating point Instruction Divide ACCU 2 by ACCU 1 as a Floating-point Number (32-bit IEEE-FP)? R Compare Compare Floating-point Number (32-bit) ==, <>, >, <, >=, <= A Bit logic Instruction And A( Bit logic Instruction And with Nesting Open ABS Floating point Absolute Value of a Floating-point Number (32-bit Instruction ACOS Floating point Instruction AD Word logic Instruction AND Double Word (32-bit) AN Bit logic Instruction And Not AN( Bit logic Instruction And Not with Nesting Open IEEE-FP) Generate the Arc Cosine of a Floating-point Number (32-bit) ASIN Floating point Instruction Generate the Arc Sine of a Floating-point Number (32-bit) ATAN Floating point Instruction Generate the Arc Tangent of a Floating-point Number (32-bit) AW Word logic Instruction AND Word (16-bit) BE Program control Block End BEC Program control Block End Conditional BEU Program control Block End Unconditional BLD Program control Program Display Instruction (Null) BTD Convert BCD to Integer (32-bit) BTI Convert BCD to Integer (16-bit) CAD Convert Change Byte Sequence in ACCU 1 (32-bit) CALL Program control Block Call CALL Program control Call Multiple Instance CALL Program control Call Block from a Library CAR Load/Transfer Exchange Address Register 1 with Address Register 2 CAW Convert Change Byte Sequence in ACCU 1-L (16-bit) CC Program control Conditional Call CD Counters Counter Down CDB Convert Exchange Shared DB and Instance DB CLR Bit logic Instruction Clear RLO (=0) COS Floating point Instruction Generate the Cosine of Angles as Floating-point Numbers (32-bit) 64

68 CU Counters Counter Up DEC Accumulator Decrement ACCU 1-L-L DTB Convert Double Integer (32-bit) to BCD DTR Convert Double Integer (32-bit) to Floating-point (32-bit IEEE- FP) ENT Accumulator Enter ACCU Stack EXP Floating point Instruction Generate the Exponential Value of a Floating-point Number (32-bit) FN Bit logic Instruction Edge Negative FP Bit logic Instruction Edge Positive FR Counters Enable Counter (Free) (free, FR C 0 to C 255) FR Timers Enable Timer (Free) INC Accumulator Increment ACCU 1-L-L INVD Convert Ones Complement Double Integer (32-bit) INVI Convert Ones Complement Integer (16-bit) ITB Convert Integer (16-bit) to BCD ITD Convert Integer (16-bit) to Double Integer (32-bit) JBI Jumps Jump if BR = 1 JC Jumps Jump if RLO = 1 JCB Jumps Jump if RLO = 1 with BR JCN Jumps Jump if RLO = 0 JL Jumps Jump to Labels JM Jumps Jump if Minus JMZ Jumps Jump if Minus or Zero JN Jumps Jump if Not Zero JNB Jumps Jump if RLO = 0 with BR JNBI Jumps Jump if BR = 0 JO Jumps Jump if OV = 1 JOS Jumps Jump if OS = 1 JP Jumps Jump if Plus JPZ Jumps Jump if Plus or Zero JU Jumps Jump Unconditional JUO Jumps Jump if Unordered JZ Jumps Jump if Zero L Load/Transfer Load L DBLG Load/Transfer Load Length of Shared DB in ACCU 1 L DBNO Load/Transfer Load Number of Shared DB in ACCU 1 L DILG Load/Transfer Load Length of Instance DB in ACCU 1 L DINO Load/Transfer Load Number of Instance DB in ACCU 1 L STW Load/Transfer Load Status Word into ACCU 1 L Timers Load Current Timer Value into ACCU 1 as Integer (the current timer value can be a number from 0 to 255, for example, L T 32) L Counters Load Current Counter Value into ACCU 1 (the current counter value can be a number from 0 to 255, for example, L C 15) LAR1 Load/Transfer Load Address Register 1 from ACCU 1 Load Address Register 1 with Double Integer (32-bit LAR1 <D> Load/Transfer Pointer) 65

69 LAR1 AR2 Load/Transfer Load Address Register 1 from Address Register 2 LAR2 Load/Transfer Load Address Register 2 from ACCU 1 LAR2 <D> Load/Transfer Load Address Register 2 with Double Integer (32-bit Pointer) LC Counters Load Current Counter Value into ACCU 1 as BCD (the current timer value can be a number from 0 to 255, for example, LC C 15) LC Timers Load Current Timer Value into ACCU 1 as BCD (the current counter value can be a number from 0 to 255, for example, LC T 32) LEAVE Accumulator Leave ACCU Stack LN Floating point Instruction Generate the Natural Logarithm of a Floating-point Number (32-bit) LOOP Jumps Loop MCR( Program control Save RLO in MCR Stack, Begin MCR )MCR Program control End MCR MCRA Program control Activate MCR Area MCRD Program control Deactivate MCR Area MOD Integer math Instruction Division Remainder Double Integer (32-bit) NEGD Convert Twos Complement Double Integer (32-bit) NEGI Convert Twos Complement Integer (16-bit) NEGR Convert Negate Floating-point Number (32-bit, IEEE-FP) NOP 0 Accumulator Null Instruction NOP 1 Accumulator Null Instruction NOT Bit logic Instruction Negate RLO O Bit logic Instruction Or O( Bit logic Instruction Or with Nesting Open OD Word logic Instruction OR Double Word (32-bit) ON Bit logic Instruction Or Not ON( Bit logic Instruction Or Not with Nesting Open OPN DB call Open a Data Block OW Word logic Instruction OR Word (16-bit) POP Accumulator POP POP Accumulator CPU with Two ACCUs POP Accumulator CPU with Four ACCUs PUSH Accumulator CPU with Two ACCUs PUSH Accumulator CPU with Four ACCUs R Bit logic Instruction Reset R Counters Reset Counter (the current counter can be a number from 0 to 255, for example, R C 15) R Timers Reset Timer (the current timer can be a number from 0 to 255, for example, R T 32) RLD Shift/Rotate Rotate Left Double Word (32-bit) RLDA Shift/Rotate Rotate ACCU 1 Left via CC 1 (32-bit) RND Convert Round RND Convert Round to Lower Double Integer RND+ Convert Round to Upper Double Integer RRD Shift/Rotate Rotate Right Double Word (32-bit) RRDA Shift/Rotate Rotate ACCU 1 Right via CC 1 (32-bit) 66

70 S Bit logic Instruction Set S Counters Set Counter Preset Value (the current counter can be a number from 0 to 255, for example, S C 15) SAVE Bit logic Instruction Save RLO in BR Register SD Timers On-Delay Timer SE Timers Extended Pulse Timer SET Bit logic Instruction Set SF Timers Off-Delay Timer SIN Floating point Instruction Generate the Sine of Angles as Floating-point Numbers (32-bit) SLD Shift/Rotate Shift Left Double Word (32-bit) SLW Shift/Rotate Shift Left Word (16-bit) SP Timers Pulse Timer SQR Floating point Instruction Generate the Square of a Floating-point Number (32- bit) SQRT Floating point Instruction Generate the Square Root of a Floating-point Number (32-bit) SRD Shift/Rotate Shift Right Double Word (32-bit) SRW Shift/Rotate Shift Right Word (16-bit) SS Timers Retentive On-Delay Timer SSD Shift/Rotate Shift Sign Double Integer (32-bit) SSI Shift/Rotate Shift Sign Integer (16-bit) T Load/Transfer Transfer T STW Load/Transfer Transfer ACCU 1 into Status Word TAK Accumulator Toggle ACCU 1 with ACCU 2 TAN Floating point Instruction Generate the Tangent of Angles as Floating-point Numbers (32-bit) TAR1 Load/Transfer Transfer Address Register 1 to ACCU 1 TAR1 Load/Transfer Transfer Address Register 1 to Destination (32-bit Pointer) TAR1 Load/Transfer Transfer Address Register 1 to Address Register 2 TAR2 Load/Transfer Transfer Address Register 2 to ACCU 1 TAR2 Load/Transfer Transfer Address Register 2 to Destination (32-bit Pointer) TRUNC Convert Truncate UC Program control Unconditional Call X Bit logic Instruction Exclusive Or X( Bit logic Instruction Exclusive Or with Nesting Open XN Bit logic Instruction Exclusive Or Not XN( Bit logic Instruction Exclusive Or Not with Nesting Open XOD Word logic Instruction Exclusive OR Double Word (32-bit) XOW Word logic Instruction Exclusive OR Word (16-bit) 67

71 3. Προγραμματισμός του PLC 3.1. Γενικά Μια προσεκτική ματιά σε μια εγκατάσταση που θέλουμε να αυτοματοποιήσουμε, μας δείχνει ότι αυτή αποτελείται από επιμέρους τμήματα τα οποία είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους με κάποια λογική. Η πρώτη δουλειά μας είναι λοιπόν να χωρίσουμε την διαδικασία παραγωγής σε επιμέρους εργασίες : Hardware: o Αριθμό και τύπο εισόδων και εξόδων o Αριθμό και τύπο μονάδων o Αριθμό των απαιτούμενων rack o Χωρητικότητα και τύπο CPU o HMI συστήματα o Συστήματα δικτύωσης Software: o ομή προγράμματος o ιαχείριση δεδομένων για τη διαδικασία αυτοματισμού o εδομένα διαμόρφωσης (Configuration) o εδομένα επικοινωνίας o Τεκμηρίωση προγράμματος και project Στο Simatic S7 όλες οι απαιτήσεις σε Hardware και Software μιας διαδικασίας αυτοματισμού διαχειρίζονται μέσα από ένα project. Ένα project περιλαμβάνει το απαραίτητο Hardware (με τη διαμόρφωση του υλικού), το δίκτυο ( με τη διαμόρφωση του ), όλα τα προγράμματα καθώς και ολόκληρη τη διαχείριση δεδομένων για μια λύση αυτοματισμού. 68

72 3.2. Ανοίγοντας τον Simatic Manager Ο Simatic Manager είναι το κύριο εργαλείο στο Step 7 αφού είναι αυτός που διαχειρίζεται τα project. Το χαρακτηριστικό του εικονίδιο υπάρχει στο Desktop των Windows και πατώντας διπλό κλικ του εκκινεί το πρόγραμμα. Ένας άλλος τρόπος εκκίνησης είναι και από την επιλογή Start> Simatic >Step 7,όπως φαίνεται στο σχήμα που ακολουθεί: Περιγραφή των σημαντικότερων επιλογών: NCM S7: για τη παραμετροποίηση καρτών δικτύου. Configure SIMATIC Workspace: για διαμόρφωση των παραμέτρων του πακέτου όταν χρησιμοποιείται από περισσότερους χρήστες σε δίκτυο. Converting S5 Files : Μετατροπή προγραμμάτων από S5 σε S7. LAD,STL,FBD : για τη δημιουργία προγραμμάτων σε μια από τις τρεις γλώσσες προγραμματισμού-σχέδιο επαφών (LAD), λίστα εντολών (STL) και πύλες (FBD). Memory Card Parameter Assignment: για αποθήκευση προγραμμάτων σε EPROM, σβήσιμο EPROM. PID Control Parameter Assignment: για τη παραμετροποίηση των μπλοκ που υλοποιούν έλεγχο κλειστού βρόγχου. 69

73 Setting the PG-PC Interface: παραμετροποίηση της κάρτας MPI (αριθμός σταθμού, ταχύτητα μετάδοσης κτλ). 3.3 ημιουργία Project Στο περιβάλλον του Simatic Manager επιλέγουμε File > New όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα : οπότε και εμφανίζεται το παρακάτω παράθυρο δημιουργίας νέας εφαρμογής στο οποίο ονομάζουμε το project και τον κατάλογο στον οποίο θα αποθηκευτεί στο σκληρό δίσκο : 70

74 3.4. Εισαγωγή σταθμού Μετά την δημιουργία του project (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα) θα δηλώσουμε όλα τα PLC που υπάρχουν στην εγκατάστασή μας. Στο παράδειγμα μας θα φτιάξουμε έναν σταθμό S Αυτό γίνεται επιλέγοντας το project (κάνοντας κλικ στο όνομα του) και κατόπιν : Insert New Object > SIMATIC 300 Station Το σύστημα μας προτείνει ένα όνομα για το σταθμό κι εμείς το αλλάζουμε (αν θέλουμε) με ένα όνομα της επιλογής μας. 71

75 3.5. Ορισμός υλικού HW Config Επιλέγοντας το όνομα του σταθμού εμφανίζεται ένα εικονίδιο με την ένδειξη Hardware. Με διπλό κλικ στο εικονίδιο αυτό καλούμε το πρόγραμμα HW Configurations. Το παράθυρο που εμφανίζεται αποτελείται από 3 περιοχές τη σύντομη περιγραφή (πάνω αριστερά), την αναλυτική ( με κωδικό και διευθύνσεις, κάτω αριστερά ) και τον κατάλογο του Hardware. Από τoν κατάλογο του Hardware επιλέγουμε πρώτα το rack οπού κατόπιν θα τοποθετήσουμε τις κάρτες ( Simatic 300 Rack 300 Rail) 72

76 Οι θέσεις πάνω στο rack είναι τυποποιημένες,δηλαδή στην θέση 1 έχουμε το τροφοδοτικό, θέση 2 τη CPU, θέση 3 τη κάρτα διασύνδεσης αν υπάρχει και άλλο rack και θέσεις από 4 έως 11 κάρτες SM, FM και CP. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το hardware ενός σταθμού PLC με το τροφοδοτικό του, την CPU και τις κάρτες ψηφιακών και αναλογικών εισόδων και εξόδων. Αφού έχουμε τελείωση με την δημιουργία του Hardware, η επόμενη ενέργεια που πρέπει να κάνουμε είναι ο έλεγχος για τη σωστή τοποθέτηση και παραμετροποίηση του Hardware. Αυτό γίνεται επιλέγοντας Station > Consistency Check. Εάν είναι όλα εντάξει αποθηκεύουμε τα δεδομένα στο σκληρό δίσκο επιλέγοντας Station > 73

77 Save and Compile.Επόμενη κίνηση είναι να Hardware στο PLC. <<κατεβάσουμε>> (Download) το 3.6. ημιουργία μπλοκ στο S7 Μετά τον ορισμό του Hardware είμαστε σε θέση να γράψουμε το πρόγραμμα για την υλοποίηση του αυτοματισμού. Στο project που έχουμε δημιουργήσει επιλέγουμε το εικονίδιο Blocks όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εδώ υπάρχει ήδη το OB1 που είναι ένα ειδικό μπλοκ το οποίο εκτελείται κυκλικά και είναι το μόνο που ελέγχει άμεσα ο επεξεργαστής του PLC. Εάν θέλουμε να 74

78 δημιουργήσουμε και άλλα μπλοκ για την ευκολότερη επεξεργασία του προγράμματος μας επιλέγουμε Blocks δεξί κλικ με το ποντίκι Insert New Object > όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εδώ έχουμε να επιλέξουμε μια από τις προτεινόμενες επιλογές: o Organizations Block (OB) o Function (FC) o Function Block (FB) o Data Block (DB) o Data Type (UDT) o Variable Table VAT) Organization Blocks (OB). Αυτά παίζουν το ρόλο του μεσάζοντα μεταξύ του λειτουργικού συστήματος και του προγράμματος μας. Το λειτουργικό σύστημα της CPU καλεί τα OB όταν συμβεί κάποιο ειδικό γεγονός, όπως για παράδειγμα κάποιο σφάλμα στις επικοινωνίες ή κάποιο λάθος στον προγραμματισμό. Το σημαντικότερο και άκρως απαραίτητο σε κάθε πρόγραμμα είναι το OB1, αφού αυτό επεξεργάζεται κυκλικά η CPU και από δω καλούνται τα υπόλοιπα block του προγράμματος μας. Ένα άλλο σημαντικό μπλοκ είναι το OB100, το οποίο εκτελείται μόνο μια φορά, μετά την παροχή τάσης, στο σύστημα και πριν την συνεχόμενη κυκλική επεξεργασία του OB1. Στη συνέχεια θα εξηγήσουμε πως επεξεργάζεται κυκλικά η CPU τα 75

79 προγράμματα της. Όταν τροφοδοτούμε το σύστημα με τάση, ο επεξεργαστής ελέγχει ένα υπάρχον δημιουργημένο OB100. Εάν υπάρχει, εκτελεί τις εντολές που υπάρχουν σ αυτό και ξεκινά την κυκλική επεξεργασία. Στην αρχή διαβάζονται τα σήματα από τις κάρτες εισόδων και εξόδων και η κατάσταση τους αποθηκεύεται στη μνήμη απεικόνισης εισόδων (PII). Με βάση τις τιμές στο PII εκτελείται το πρόγραμμα και παράγονται οι τιμές εξόδων, οι οποίες δεν εκτελούνται άμεσα, αλλά αποθηκεύονται προσωρινά στην μνήμη απεικόνισης εξόδων (PIQ). Όταν ολοκληρωθεί η εκτέλεση του προγράμματος, οι τιμές που βρίσκονται αποθηκεμένες στο PIQ μεταφέρονται για υλοποίηση στις κάρτες εξόδων. Μετά την ενέργεια αυτή αρχίζει και πάλι ο κύκλος σάρωσης από την αρχή. Function Blocks (FB). Αυτό είναι ένα μπλοκ που γράφουμε κώδικα, το χαρακτηριστικό του δε είναι ότι μπορεί να έχει «μνήμη». Αυτό γίνεται με τη βοήθεια του μπλοκ δεδομένων (Instance data block). Τα FB μπορούν να παραμετροποιηθούν έχουν δε μια μεταβλητή μνήμη όπου αποθηκεύονται οι τρέχουσες τιμές τους. Functions (FC). Αυτά είναι κατ εξοχήν μπλοκ που γράφουμε το πρόγραμμά μας για σύνθετες και μη διαδικασίες. Μπορούν να παραμετροποιηθούν και να χρησιμοποιηθούν σε περιπτώσεις που έχουμε επαναλαμβανόμενη λογική στο πρόγραμμά μας. Μέσα από τα μπλοκ αυτά μπορούμε να «καλούμε» άλλα του ίδιου ή και διαφορετικού τύπου, για να οργανώσουμε καλύτερα το πρόγραμμα μας. Data Blocks (DB). Αυτά τα μπλοκ είναι ένας χώρος όπου αποθηκεύονται τα δεδομένα του προγράμματος. Τα δεδομένα αυτά μπορεί να είναι για παράδειγμα μετρήσεις από αναλογικά σήματα, τιμές για set point, χρόνοι για χρονικά, περιεχόμενα απαριθμητών. Προγραμματίζοντας το DB ορίζουμε σε ποια μορφή θα σώζονται τα δεδομένα, με ποια σειρά και τι τύπου δεδομένα είναι (δυαδικά, ακέραιος αριθμός, πραγματικός αριθμός κλπ.) Τα μπλοκ δεδομένων διαφέρουν από τα άλλα μπλοκ ως προς το περιεχόμενο τους (περιέχουν μόνο αριθμούς όχι εντολές), και ως προς το τρόπο κλήσης τους στο πρόγραμμα. Τα DB μπορεί να είναι για κοινή χρήση σε όλο το πρόγραμμα (Global DB) η συνδεδεμένα με κάποιο συγκεκριμένο FB (Instance FB). 76

80 3.7. ημιουργία κώδικα με χρήση του LAD/STL/FBD Editor Η προσθήκη κώδικα στο OB1, στα FB και στις FC γίνεται κάνοντας διπλό κλικ πάνω τους, οπότε καλείται από το σύστημα η εφαρμογή LAD/STL/FBD η οποία αποτελεί έναν συντάκτη εντολών (editor). Η συγκεκριμένη εφαρμογή είναι εξαιρετικά «δυνατή», αφού εκτός των άλλων έχει τη δυνατότητα σύνδεσης και on-line παρακολούθησης του προγράμματος, όπως αυτό εκτελείται στο PLC. Αυτό γίνεται επιλέγοντας Debug > Monitor ή επιλέγοντας το εικονίδιο με τα γυαλλάκια από το Toolbar 77

81 Για τη δημιουργία κώδικα υπάρχουν τρεις γλώσσες προγραμματισμού στο STEP 7 που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύμφωνα με τις προτιμήσεις και τη γνώση μας: o LAD (LADDER Logic ή γλώσσα ηλεκτρολογικών γραφικών).η πρώτη γλώσσα προγραμματισμού είναι η Ladder Logic (LAD) που είναι μια γλώσσα γραφικών που χρησιμοποιεί ηλεκτρομηχανικά σύμβολα και επιτρέπει ουσιαστικά τη μεταφορά του ηλεκτρολογικού σχεδίου στο PLC. Με τη γλώσσα αυτή η εκπαίδευση των τεχνικών, που ήταν συνηθισμένοι στον κλασσικό αυτοματισμό, γινόταν εύκολα και γρήγορα, αφού δεν άλλαζε ουσιαστικά την εργασία σχεδιασμού του αυτοματισμού. Η γλώσσα LADDER χρησιμοποιεί όχι την Ευρωπαϊκή τυποποίηση στο σχεδιασμό των ηλεκτρικών επαφών, αλλά την Αμερικάνικη. Αυτό ίσως οφείλεται στο γεγονός ότι τα πρώτα PLC αναπτύχθηκαν στην Αμερική. Όμως στη συνέχεια αυτός ο σχεδιασμός βόλεψε και έτσι διατηρήθηκε και από τις Ευρωπαϊκές εταιρίες, με αποτέλεσμα σήμερα να είναι καθιερωμένος. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το περιβάλλον της γλώσσας Ladder. o STL (Statement List ή γλώσσα λογικών εντολών). Η δεύτερη γλώσσα προγραμματισμού είναι η Statement List (STL) που αναπτύχθηκε σχεδόν ταυτόχρονα με τη LADDER, αν και οι εταιρίες έδειξαν στην αρχή δισταγμό να 78

82 την προωθήσουν, φοβούμενες μην τρομάξουν το τεχνικό κατεστημένο της βιομηχανίας. Η γλώσσα αυτή δημιουργεί λίστα προγράμματος με εντολές, που αντιστοιχούν στις λογικές πύλες (AND, OR NOT κτλ). Στην αρχή η γλώσσα αυτή ήταν πολύ φτωχή και περιοριζόταν μόνο στις βασικές Boolean εντολές. Στη συνέχεια οι γλώσσες αυτές αναπτύχθηκαν πολύ και συναντά κανείς σε αυτές στοιχεία από τις γλώσσες των υπολογιστών και κυρίως των γλωσσών Assembly. Ο προγραμματισμός σε αυτή τη γλώσσα απαιτεί από το χρήστη να έχει στοιχειώδεις γνώσεις προγραμματισμού. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το περιβάλλον της Statement List. o FBD (Function Block Diagram ή λογικών γραφικών ). Η τρίτη γλώσσα είναι η Function Block Diagram η οποία χρησιμοποιεί και αυτή γραφικά, αλλά αντί του ηλεκτρολογικού σχεδίου του αυτοματισμού χρησιμοποιεί το αντίστοιχο λογικό. Η γλώσσα αυτή είναι νεότερη και δεν χρησιμοποιείται από όλες τις εταιρίες. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το περιβάλλον της Function Block Diagram. 79

83 Επιλέγοντας τώρα τη γλώσσα προγραμματισμού με την οποία θέλουμε να γράψουμε των κώδικα, αυτό γίνεται επιλέγοντας View > LAD / STL / FBD όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα: Μετά την δημιουργία του προγράμματος μας το αποθηκεύουμε στο σκληρό δίσκο επιλέγοντας File > Save Αν έχουμε λάθη στη σύνταξη των εντολών του προγράμματος μας το STEP 7 δεν μας αφήνει να το αποθηκεύουμε. 80

84 3.8. Μεταφορά του προγράμματος στο PLC Η δημιουργία των Blocks και ο κώδικας εντολών που έχουμε γράψει μέχρι τώρα είναι στον υπολογιστή μας, το επόμενο βήμα είναι τα μεταφέρουμε στο PLC. Αυτό επιτυγχάνεται είτε από τον LAD/STL/FBD Editor επιλέγοντας PLC > Download Είτε από το Simatic Manager και εφόσον έχουμε επιλέξει τον κατάλογο Blocks ξανά με την εντολή PLC > Download. Επιλέγοντας το δεύτερο τρόπο μεταφέρουμε στο PLC όλα Block που έχουμε δημιουργήσει μέσα στο project, ενώ με την πρώτη επιλογή το συγκεκριμένο Block που έχουμε ανοιχτώ. 81