ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Διευθυντής: Καθηγητής Δρ Αθανάσιος Ν. Σαφάκας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών Παπαδόπουλος Θ. Βασίλειος Α.Μ.: 5204 «ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΣΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΧΩΡΟ-ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ PLC ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ SCADA» Νο 269 Επιβλέπων: Καθηγητής Δρ.-Μηχ. Αθανάσιος Ν. Σαφάκας Πάτρα, Νοέμβριος 2008 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥΠΟΛΗ ΠΑΤΡΑΣ ΡΙΟΝ ΠΑΤΡΑ Τηλ: Τηλ: Τηλ: Fax:

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η διπλωματική εργασία με θέμα: «ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΣΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΧΩΡΟ - ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ PLC ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ SCADA» του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Παπαδόπουλος Θ. Βασίλειος (Α.Μ.: 5204) Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών την Ο Επιβλέπων Ο Διευθυντής του Τομέα Καθηγητής Δρ. Μηχανικός Α.Ν. Σαφάκας Καθηγητής Α. Αλεξανδρίδης

3 ΑΡΙΘΜΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ :269 ΤΙΤΛΟΣ: «ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ΣΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΧΩΡΟ - ΠΑΡΕΜΒΑΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ PLC ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ SCADA» Φοιτητής : Παπαδόπουλος Θ. Βασίλειος Επιβλέπων : Αθανάσιος Ν. Σαφάκας Συνεπιβλέπων : Επαμεινώνδας Μητρονίκας

4 Αποκλειστικότητα: Παπαδόπουλος Βασίλειος Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας Internet

5 << Στη μνήμη του πατέρα μου Θεόδωρου >>

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος Κεφάλαιο 1 Περιγραφή συστήματος παροχής ηλεκτρικών τάσεων 1.1 Εισαγωγή Ομάδες πινάκων Πίνακας μετατροπέων Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 1 (παροχές Ε1 και Ε2) Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 2 (παροχή Ε3) Χαρακτηριστικά οργάνων παροχής Ε Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 3 (παροχές Ε4,Ε5) Χαρακτηριστικά οργάνων παροχής Ε4,Ε Γενική Παροχή P Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 4 (παροχές Ε6,Ε7) Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 5 (παροχές Ε8,Ε9,Ε10) Πίνακας μετατροπής αναλογικών εισόδων... 65

7 1.11 Κάρτα μετατροπής Ιac σε Vdc Κάρτα μετατροπής Vac σε Vdc Κάρτα μετατροπής Vdc σε Vdc Κάρτα μετατροπής Ιdc σε Vdc Κάρτα μετατροπής Hz σε Vdc Γενικός Πίνακας Διανομής Πίνακες θέσεων εργασίας μεταβλητών τάσεων Πίνακας Ελέγχου και Λειτουργίας του συστήματος Τροφοδοτικά 24V Racks - Σχάρες μονάδας PLC «Rack MORE» «Rack IR» «Rack DCDA» «Rack DCDΒ» «Rack OCD1» «Rack OCD2» «Rack OCD3» «Rack OCD4» Πόρτα PLC «Νο1» Πόρτα PLC «Νο2» Πόρτα PLC «Νο3» Πόρτα PLC «Νο4» Κύρια χαρακτηριστικά του όλου συστήματος Κεφάλαιο 2 Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC) 2.1 Ιστορική αναδρομή

8 2.2 Τι είναι ο Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής Πλεονεκτήματα των Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών και σχέση με τα κλασσικά συστήματα αυτοματισμών Μέρη ενός PLC Αρχές λειτουργίας Τροποποίηση λειτουργίας Μέγεθος των Plc και εφαρμογές Το τμήμα Ι/Ο Διακριτές I/O μονάδες Αναλογικές I/O μονάδες Ειδικές I/O μονάδες Προδιαγραφές I/O Η CPU Σχεδιασμός μνήμης Τύποι μνήμης Συσκευές προγραμματισμού Εγγραφή και ανάκτηση δεδομένων Plc θέσεις εργασίας Αρχή λειτουργίας ενός Plc Κεφάλαιο 3 Προγραμματίζοντας τις παροχές Ε3,Ε4,Ε5 με χρήση λογισμικού Plc 3.1 Αριθμός εισόδων-εξόδων συστήματος Προμήθεια εξοπλισμού PLC Διάταξη καρτών στο ερμάριο Διευθύνσεις Καρτών Αναλογικών Εισόδων Διευθύνσεις καρτών ψηφιακών εισόδων-εξόδων Εισαγωγή στο OMRON Cx-Programmer v

9 3.6.1 Εντολές προγραμματισμού Βασικές ρυθμίσεις αναλογικών εισόδων Κώδικας του προγράμματος για την υλοποίηση των παροχών Ε3,Ε4,Ε Κεφάλαιο 4 Εισαγωγή στα συστήματα SCADA 4.1 Εισαγωγή Αρχή λειτουργίας Σύγχρονα κατανεμημένα συστήματα SCADA Αρχιτεκτονική SCADA Μονολιθικά συστήματα SCADA Διανεμημένα συστήματα SCADA Δικτυωμένα συστήματα SCADA Οφέλη συστημάτων SCADA Σχεδιασμός γραφικού περιβάλλοντος κεντρικού υπολογιστή Αναφορές και σφάλματα Το μέλλον των συστημάτων SCADA Εφαρμογές των συστημάτων SCADA ΔΕΗ- Σταθμός Αγ. Δημητρίου Κεφάλαιο 5 Προγραμματισμός με χρήση του Cx Supervisor 5.1 Απαιτήσεις συστήματος Ανάπτυξη γραφικού περιβάλλοντος Cx Supervisor Προστασία περιβάλλοντος Cx Supervisor Παρουσίαση προγράμματος εποπτείας και ελέγχου παροχών Ε3,Ε4,Ε Παροχή Ε Παροχές Ε4,Ε Κεφάλαιο 6 Κόστος υλοποίησης εγχειρήματος βελτιώσεις εργαστηρίου ηλεκτρομηχανικής μετατροπής της ενέργειας 6.1 Εισαγωγή Επιλογή καρτών και επιπρόσθετων υλικών Θερμότητα στους βιομηχανικούς πίνακες Παραγγελία καρτών για την υλοποίηση των παροχών Ε6,Ε7,Ε8,Ε9,Ε

10 Λεξιλόγιο

11 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το έτος 1987 στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστήμιου Πατρών και συγκεκριμένα στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, στα πλαίσια εκπαιδευτικών και ερευνητικών σκοπών, εγκαταστάθηκε ένα πλήρες αυτοματοποιημένο σύστημα παράγωγης και παροχής ηλεκτρικών τάσεων. Το σύστημα αυτό σχεδιάστηκε από τον καθηγητή μου και νύν Πρόεδρο της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών Δρ. Αθανάσιο Σαφάκα με πολύ μεράκι,κατασκευάστηκε και τοποθετήθηκε από την εταιρεία Α.S.E.A A.B.B. Σκοπός του συστήματος ήταν η παροχή 10 διαφορετικών τύπων τάσεων σε 15 συγκεκριμένες θέσεις εργασίας στο χώρου του Εργαστηρίου. Το σύστημα ήταν πλήρως αυτοματοποιημένο, καθώς χρησιμοποιήθηκε προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC), που ήταν επιφορτισμένος με τον έλεγχο, την εποπτεία και τη διαχείριση του Συστήματος. Επίσης υπήρχε προσωπικός Η/Υ άμεσα συνδεδεμένος στο σύστημα, μέσω του όποιου ο διαχειριστής του μπορούσε να παρακολουθεί, να διαχειρίζεται και να διανέμει τον κάθε τύπο από τις προσφερόμενες παροχές. Το σύστημα με την πάροδο του χρόνου εμφάνισε βασικά λειτουργικά προβλήματα, με αποτέλεσμα να μειωθεί δραστικά ο αριθμός των παρεχόμενων τύπων τάσεων, αλλά και η ικανότητα διαχείρισης και διανομής αυτών που παρέχονταν. Πιο συγκεκριμένα, το τμήμα τoυ προγραμματιζόμενoυ λογικού ελεγκτή (PLC) και του συνδεδεμένου Η/Υ του συστήματος ουσιαστικά και πρακτικά είχε τεθεί πλέον πλήρως εκτός λειτουργίας. Επικοινωνία με την κατασκευάστρια εταιρεία υπήρξε αλλά δυστυχώς δεν μπορούσαν να μας παρέχουν λογισμικό ώστε να γίνει αναβάθμιση του συστήματος χωρίς να χρειαστεί ριζική αλλαγή για επαναλειτουργία του αυτόματης διαδικασίας. Αξίζει να σημειωθεί ότι ακόμη και όταν η κατασκευάστρια εταιρεία εγκατέστησε το σύστημα, αυτό δε λειτούργησε ποτέ πλήρως. Ιδιαίτερο

12 πρόβλημα αντιμετώπιζαν οι παροχές 9-10 (όπως θα δούμε και στη συνέχεια) και σε προσωπική συνομιλία,ο Δρ. Αθανάσιο Σαφάκας μου παρόλο που το συνολικό κόστος του έργου ανήλθε στα 300 εκατομμύρια δραχμές,η κατασκευάστρια εταιρεία παρέδωσε το έργο με πολλές ελλείψεις οι οποίες δεν περιλαμβάνονταν στην αρχική δέσμευση για πλήρη λειτουργία του. Η διαχείριση και διανομή των όσων παροχών διατίθενται ακόμη γίνεται με τη χρήση κλασσικών διακόπτων σε μια κονσόλα, που έχει κατασκευαστεί ξεχωριστά και έχει ενσωματωθεί στο αρχικό σύστημα. Αποτέλεσμα αυτού ήταν η μείωση των τύπων τάσεων που παρέχονται, όπως προαναφέραμε, αλλά και η παντελής έλλειψη ελέγχου και εποπτείας της λειτουργίας του συστήματος. Στόχος και σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η λύση των προβλημάτων του προαναφερθέντος συστήματος με τελικό αποτέλεσμα την κανονική και ομαλή λειτουργία του. Η λύση που προτείνεται είναι η υλοποίηση και η ενσωμάτωση ενός σύγχρονου δικτύου αυτοματισμού με τη χρήση σύγχρονων PLC (επιλέχθηκε η εταιρεία OMRON) καθώς και η ενσωμάτωση ενός συστήματος εποπτικού και διαχειριστικού ελέγχου, λογισμικό τύπου SCADΑ της ίδιας εταιρείας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία υπάρχει στο πρώτο κεφάλαιο πλήρης περιγραφή και ανάλυση του συστήματος. Αναλύονται διεξοδικά τόσο ο τρόπος παραγωγής των τάσεων με τα αντίστοιχα κυκλώματα ισχύος όσο και ο τρόπος διανομής και διαχείρισης αυτών με τα αντίστοιχα κυκλώματα αυτοματισμού. Εμπεριέχονται στο δεύτερο κεφάλαιο εκτενείς αναφορές στα σύγχρονα PLC, στον τρόπο λειτουργίας και προγραμματισμού τους και στο τρίτο κεφάλαιο ο τρόπος με τον οποίο είναι δυνατό να ενσωματωθούν και να λειτουργήσουν πλήρως στο υπάρχον σύστημα. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στα σύγχρονα συστήματα διαχείρισης και εποπτικού ελέγχου (SCADA) ώστε να μπορεί ο κάθε αναγνώστης, χωρίς να χρειάζονται υψηλού επιπέδου γνώσεις,να κατανοήσει τη χρησιμότητα και τη λειτουργία τους και να προετοιμαστεί κατάλληλα για το πέμπτο κεφάλαιο όπου θα μελετηθεί ο τρόπος με τον οποίο θα υλοποιηθεί το παραπάνω δίκτυο αυτοματισμού με τη χρήση των PLC και με την παρουσία του εποπτικού συστήματος SCADA. Τέλος αναφέρονται ο τύπος και το μοντέλο των PLC, που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση, όσο και ο τύπος και τρόπος χρήσης του απαραίτητου πακέτου λογισμικού SCADA. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται πλήρης αναφορά σε έναν πολύ βασικό τομέα του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού στη σύγχρονη εποχή: τον υπολογισμό κόστους προμήθειας, εγκατάστασης και

13 κατασκευής όλων των στοιχείων της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Διερευνώνται πλήρως όλες οι δυνατές επιλογές που υπήρξαν για την μελέτη και κατασκευή αυτού του εγχειρήματος αλλά και όλες οι παράλληλες επιλογές για την καλύτερη δυνατή λειτουργία του και την περαιτέρω ανάπτυξη και βελτίωση του. Ακόμη, δίδονται πλήρεις παραπομπές στην ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία μέσω της οποίας ο αναγνώστης του παρόντος συγγράμματος μπορεί να εξασφαλίσει μεγάλο πλήθος έγκυρων επιστημονικών πληροφοριών. Το ευρετήριο καθίσταται χρήσιμο ώστε ο αναγνώστης να έχει τη δυνατότητα γρήγορης αναζήτησης βασικών όρων που χρησιμοποιούνται στο παρόν σύγγραμμα

14 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία είναι μια επίμονη εργασία που εκπονήθηκε ώστε να καλύψει πλήρως την αναβάθμιση του εργαστηρίου Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας καθώς και την πλήρη αυτοματοποίησή του. Έγινε προσπάθεια να ενσωματωθεί στο κείμενο, μέσω του τρόπου παρουσίασης των μεταβατικών σταδίων της, παρατηρήσεις και υποδείξεις των καθηγητών-συνεργατών αλλά και συναδέλφων ηλεκτρολόγων μηχανικών. Παρά τις αντικειμενικές δυσκολίες που εμπεριέχει αυτή η προσπάθεια, το παρών κείμενο που κρατάτε στα χέρια σας είναι αποτέλεσμα συνεργασίας όλων όσων ενεπλάκησαν άμεσα η έμμεσα στη συγγραφή και την τελική μορφή του συγγράμματος. Στο έργο αυτό συνέβαλαν ο καθηγητής Δρ. Μηχανικός κ. Αθανάσιος Σαφάκας που με τη διαρκή ηθική και ψυχολογική συμπαράσταση του καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Δρ. Μηχανικό Επαμεινώνδα Μητρονίκα για την στήριξη του και την υπομονή του σε όλες τις ερωτήσεις που του έθεσα καθώς και την συνεχή προθυμία του για συνεργασία σε κάθε πρόβλημα που αντιμετώπισα. Ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω στους συνάδελφους μου Δελάκα Χαράλαμπο, Καρανάνα Αριστομένη, Γκαντζιό Σάκη και τον κ. Κωνσταντίνο Πέτρου για τη βοήθεια τους σε κάθε στάδιο εκπόνησης της εργασίας καθώς και για την πολύτιμη βοήθεια σε κρίσιμα προβλήματα που παρουσιάστηκαν. Άλλωστε η δουλειά του Μηχανικού είναι να λύνει προβλήματα που παρουσιάζονται με όλους τους πιθανούς τρόπους. Και σε αυτό τα πήγαν περίφημα Κυρίως όμως,επιθυμώ να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες προς τους γονείς μου Θεόδωρο Παπαδόπουλο και Σοφία για την ηθική και οικονομική στήριξη που μου παρείχαν καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. Ειδικότερα θα ήθελα να εκφράσω τη βαθιά λύπη μου για τον πρόσφατο χαμό του πατέρα μου Θεόδωρου που τόσο πολύ με βοήθησε να διαμορφώσω μια ισχυρή προσωπικότητα.

15 Κεφάλαιο 1 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων

16 16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εισαγωγή Το σύστημα παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων χωρίζεται σε υποσυστήματα που τοποθετούνται σε τέσσερα διαφορετικά σημεία στο κτίριο των εργαστηρίων των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του τομέα Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας. Το σύστημα τροφοδοτείται από τον γενικό πίνακα που βρίσκεται στο υπόγειο στο χώρο απέναντι από τα εργαστήρια των Ηλεκτρονικών Ισχύος. Mέσω του αυτόματου διακόπτη Κ14 τροφοδοτούνται όλα εκείνα τα στοιχεία που απαρτίζουν τον πίνακα των μετατροπέων «1» και βρίσκεται μέσα στο χώρο του εργαστηρίου Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας. Αυτός ο πίνακας αποτελείται από 8 πεδία και διαχειρίζεται 5 ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη ( 2 μετασχηματιστές, 1 ανορθωτική διάταξη), που βρίσκονται στο υπόγειο σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο για μείωση του θορύβου που δημιουργούν καθώς και για την ασφάλεια των διατάξεων. Περιμετρικά του δωματίου αυτού έχουν τοποθετηθεί τρεις ανεμιστήρες για να αποβάλουν την υψηλή θερμοκρασία που δημιουργείται κατά την πολύωρη λειτουργία των στοιχείων. Στο παρακάτω σχήμα φαίνονται όλα εκείνα τα στοιχεία που απαρτίζουν των πίνακα μετατροπέων: Σχήμα 1.1: Τοπογραφική διάταξη του συστήματος[24]

17 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 17 Στο χώρο του εργαστηρίου Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας βρίσκονται: Α) ο πίνακας μετατροπής των αναλογικών σημάτων (1 πεδίο) «2», Β) το σύστημα ελέγχου με το PLC (4 πεδία) «3», Γ) το μητρώο διανομής (4 πεδία) «4» και Δ) οι 12 θέσεις εργασίας (πάγκοι). Τρείς από τις δεκαπέντε θέσεις εργασίας (13,14,15) βρίσκονται στο χώρο του εργαστηρίου Παραγωγής, Μεταφοράς, Διανομής και Χρησιμοποιήσεως Ηλεκτρικής Ενέργειας, οι οποίες ελέγχονται με τον ίδιο τρόπο όπως και οι προηγούμενοι δώδεκα από τα πεδία του συστήματος ελέγχου στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας. Τέλος, υπάρχουν και 5 άλλοι πάγκοι στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Ισχύος στο υπόγειο όπου μπορούμε να οδηγήσουμε μια συνεχή τάση ελεγχόμενη από το σύστημα ελέγχου στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας αλλά και μια τριφασική εναλλασσόμενη. Είδη παραγόμενων τάσεων Το σύστημα με το οποίο θα ασχοληθούμε προορίζεται για την παραγωγή και διανομή των σταθερών και μεταβλητών τάσεων στους εργαστηριακούς χώρους του κτηρίου Β/Ε Ηλεκτρολόγων Μηχανικών. Το όλο σύστημα μπορεί αρχικά να χωριστεί στις ελεγχόμενες διανομές και στις μη ελεγχόμενες διανομές. Ελεγχόμενες διανομές εννοούμε εκείνες τις εγκαταστάσεις διανομής που προορίζονται για διανομή και χρήση στους πίνακες θέσεων εργασίας μεταβλητών τάσεων ή αλλιώς στο χώρο που είναι γνωστός σαν Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών. Η φιλοσοφία του τμήματος με τις ελεγχόμενες διανομές (μεταβλητές τάσεις) είναι η παροχή μίας ποικιλίας 10 διαφορετικών ειδών τάσεων για τη διεκπεραίωση ασκήσεων, μετρήσεων, πειραμάτων. Οι τάσεις αυτές παράγονται με τους κατάλληλους μετατροπείς και ύστερα διανέμονται σε 15 θέσεις εργασίας όπου υπάρχουν μηχανές, διατάξεις, όργανα μέτρησης και

18 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 γενικά απαραίτητο υλικό και εξοπλισμός για τις διάφορες εφαρμογές-εργαστηριακές ασκήσεις. Αυτές οι τάσεις έχουν ως εξής: : Ε 1 = 380/220V ΑC, 50Hz Ε 2 = 115V 0V +115V DC, Ε 3 = 115V 0V +115V DC, Ε 4 = 0V 500V AC, 50Hz Ε 5 = 0V 500V AC, 50Hz Ε 6 = 0V 230V DC, Ε 7 = 0V 230V DC, Ε 8 = 0V 500V DC, Ε 9 = 149V 450V DC, Ε 10 = 150V 500V AC, Hz Στον πίνακα των μετατροπέων έχουμε και τις αναχωρήσεις Ε 4.5, Ε 6.7 και Ε 8.9, που είναι αντίστοιχα οι Ε 4 +Ε 5 5, Ε 6 +Ε 7, Ε 8 +Ε 9 όπου το + έχει την έννοια του αθροίσματος της ισχύος των δύο εξόδων. Οι έξοδοι αυτές είναι ασφαλισμένες κατάλληλα για να μεταφερθούν με αγωγούς σε οποιαδήποτε θέση του κτηρίου θα θέλαμε προκειμένου να χρησιμοποιηθεί σε κάποιο πείραμα το σύνολο της ισχύος.. Δεν υπάρχει καλωδίωση στο χώρο του εργαστηρίου για μεταφορά και χρησιμοποίηση των παραπάνω αθροιστικών τάσεων Ε 4.5, Ε 6.7 και Ε 8.9 Αυτό δεν αποτελεί ουσιαστικό πρόβλημα και η πραγματοποίησή του έχει να κάνει μόνο με ερευνητικούς σκοπούς ( η Ε 4.5 αφορά σε παραλληλισμό 2 μετασχηματιστών ο οποίος είναι πρακτικά πολύ δύσκολο να εφαρμοστεί).ακόμη, δεν έχουμε τη δυνατότηταα χρησιμοποίησης αυτών των παροχών καθώς δεν στέλνονται σε πάγκους όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα το οποίο αποτελεί μια όψη των θέσω εργασίας των πάγκων(σχήμα 1.2) Σχήμα 1.2: Όψεις πεδίων θέσεων εργασίας μεταβλητών τάσεων

19 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 19 Ο έλεγχος της διαδικασίας γινόταν από ένα σύστημα προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών της ABB( πρώην ΒΒC), τελευταίας τότε τεχνολογίας στον οποίο θα αναφερθούμε στη συνέχεια. 1.2 Ομάδες πινάκων Η διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε 4 ομάδες πινάκων (πεδίων).ακολουθώντας, κατά κάποιο τρόπο, την πορεία των τάσεων, συναντάμε τους εξής πίνακες: 1) Τον γενικό πίνακα μετατροπέων, (σχήμα 1.3), όπου είναι το σημείο εμφανίσεως των τάσεων και φυσικά το τμήμα εκείνο της διαδικασίας που περιλαμβάνει τους 7 μετατροπείς καθώς και όλα τα αναγκαία ηλεκτρολογικά στοιχεία (ρελέ, διακόπτες, όργανα μετρήσεως, κλπ.) που είναι συνυφασμένα με τη λειτουργία τους. Σχήμα 1.3: Όψεις πεδίων θέσεων εργασίας μεταβλητών τάσεων

20 20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Οι μετατροπείς είναι οι εξής: Ένας Στρεφόμενος 2*115V DC (παροχή Ε2), (σχήμα 1.4α), P N 2x30KW Σχήμα 1.4α: Παροχή Ε2- Ασύγχρονος AC κινητήρας και δυο DC γεννήτριες στον ίδιο άξονα[24] Ένας Στατός 2*115 V DC (παροχή Ε3), (σχήμα 1.4β), Ρ Ν 2x25KW Σχήμα 1.4β : Παροχή Ε3 Σταθερός Μ/Σ και δύο ανορθωτικές διατάξεις[24]

21 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 21 Δύο Στατοί 0 500V AC 3φ 50Ηz (παροχές Ε4 Ε5), (σχήμα 1.4γ), Ρ Ν 2*55ΚVA Σχήμα 1.4γ : Παροχές Ε4, Ε5 και Ε4.5 Δύο μεταβλητοί Μ/Σ[24] Δύο Στρεφόμενοι V DC (παροχές Ε6 και Ε7), (σχήμα 1.4δ), Ρ Ν 2*55KW Σχήμα 1.4δ: Παροχές Ε6, Ε7και Ε6.7 AC κινητήρας και DC γεννήτρια συνδεδεμένοι στον ίδιο άξονα[24]

22 22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ένας Στρεφόμενος 0 500V DC (παροχή Ε8), (σχήμα 1.4ε), Ρ Ν 60KW Σχήμα 1.4ε: Παροχή Ε8 - AC κινητήρας και DC γεννήτρια συνδεδεμένοι στον ίδιο άξονα[24] Ένας Στρεφόμενος 0 500V AC 3φ Ηz (Ε10), (σχήμα 1.4στ), Ρ Ν 50KVA Σχήμα 1.4στ: Παροχές Ε9 και Ε10 - DC Μηχανή και Σύγχρονη Μηχανή συνδεδεμένες στον ίδιο άξονα[24] 2 ) Τον Πίνακα Μετατροπής των Αναλογικών σημάτων, (σχήμα 1.5), όπου εδώ οδηγούνται όλα τα αναλογικά σήματα ελέγχου που εμφανίζονται στον γενικό

23 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 23 πίνακα μετατροπέων. Αυτός ο πινάκας περιλαμβάνει ηλεκτρονικές διατάξεις όπου με ηλεκτρονικές κάρτες γίνεται η προσαρμογή των αναλογικών σημάτων. Συγκεκριμένα όλα τα αναλογικά σήματα μετατρέπονται στα αντίστοιχα αναλογικά στο εύρος των 0-10 Volt DC.Ο πίνακας αυτός βρίσκεται δίπλα στον πίνακα μετατροπέων όπως μπορούμε να δούμε και στο σχήμα 1.1. Σχήμα 1.5: Πίνακας μετατροπής αναλογικών σημάτων

24 24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 3) Τον γενικό πίνακα διανομής, (σχήμα 1.6), προς πίνακες θέσεων εργασίας μεταβλητών τάσεων ή για συντομία τον πίνακα διανομής όπου κατανέμει, σύμφωνα με τις επιθυμίες μας, τις 10 τάσεις από τους μετατροπείς, που είναι οι είσοδοι σ αυτόν τον πίνακα, στις 15 θέσεις εργασίες, που η κάθε μία έχει 3 γραμμές (3x15). Πρόκειται δηλαδή για ένα μητρώο 9x45. Έχουμε 9 αντί για 10, διότι όπως θα δούμε, από τις 10 τάσεις των μετατροπέων μπορούν να συνυπάρξουν μόνο 9. Ανάλογα με τις δικές μας απαιτήσεις, επιλέγεται η τάση και η θέση στην οποία θα δοθεί. Σχήμα 1.6 : Γενικός Πίνακας Διανομής 4) Στη συνέχεια υπάρχουν οι πίνακες θέσεων εργασίας Μεταβλητών Τάσεων, που είναι oι ειδικά σχεδιασμένες 15 θέσεις εργασίες. Οι πίνακες αυτοί αποτελούν τον προορισμό των τάσεων. 5) Ο τελευταίος πίνακας είναι ο πίνακας ελέγχου και λειτουργίας του Συγκροτήματος, (σχήμα 1.13), που είναι η καρδιά του συστήματος αφού εδώ βρίσκονται οι ελεγκτές. Ο πίνακας αυτός συνδέεται με τους υπόλοιπους και είναι υπεύθυνος για τη λειτουργία των μετατροπέων, για την επιλογή θέσης διανομής κάνοντας ταυτόχρονα επαλήθευσης χειρισμών, για την επιτήρηση ομαλής και ασφαλής λειτουργίας του

25 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 25 συστήματος, αποτρέποντας παραβίαση των ορίων λειτουργίας και γενικά για το σύνολο των διαδικασιών που συμβαίνουν από το άνοιγμα μέχρι το κλείσιμο του συστήματος. Σχήμα 1.13 : Πίνακας Ελέγχου και Λειτουργίας του Συστήματος Στο τμήμα με τις μη ελεγχόμενες διανομές (σταθερές τάσεις), έχουμε τους πίνακες διανομής σταθερών τάσεων που ο καθένας έχει μία εναλλασσόμενη και μία παροχή που προέρχονται, η μεν συνεχής από τους μετατροπείς συνεχούς 2Χ115 V DC (επιλεκτικά από τον στατό-ε3 ή τον στρεφόμενο-ε2), η δε εναλλασσόμενη από τον κεντρικό πίνακα του κτιρίου που βρίσκεται στο υπόγειο.

26 26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πίνακας μετατροπέων Ο πίνακας μετατροπέων είναι ο κύριος πίνακας του συστήματος, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την τροφοδοσία των μετατροπέων και τη δημιουργία των 10 τάσεων εξόδων Ε 1 έως και Ε 10. Ο πίνακας τοποθετείται στην αριστερή πλευρά του εργαστηρίου όπως μπαίνουμε, ώστε να είναι σχεδόν πάνω από τους μετατροπείς που βρίσκονται στο υπόγειο. Στον πίνακα έρχεται τριφασική παροχή μέσω του αυτόματου διακόπτη Κ14, ισχύος 350 KVA, η οποία διανέμεται με όλα τα απαραίτητα όργανα ζεύξης, ελέγχου, ενδείξεων και μετρήσεων, προκειμένου να τροφοδοτηθούν οι μετατροπείς. Οι έξοδοι των μετατροπέων μαζί με τη βασική τάση του δικτύου 380V AC, 50Ηz αποτελούν τις 10 παροχές. Από τον ίδιο πίνακα αναχωρούν και παροχές σταθερών τάσεων συνεχούς ρεύματος 2x115V προς τους πίνακες σταθερών τάσεων προς το υπόγειο στο εργαστήριο Ηλεκτρονικών Ισχύος. Οι αναχωρήσεις αναφέρονται στα σχέδια και στα διαγράμματα σαν Α και Β και είναι έτσι σχεδιασμένες που να αναχωρούν επιλεκτικά πότε από τον στατό και πότε από τον στρεφόμενο μετατροπέα, με ανεξάρτητη επιλογή της κάθε αναχώρησης. Στον πίνακα μετατροπέων έχουμε και τις εξόδους Ε 4.5 =Ε 4 +Ε 5, Ε 6.7 =Ε 6 +Ε 7, Ε 8.9 =Ε 8 +Ε 9, όπου το + έχει την έννοια του αθροίσματος ισχύος των δύο εξόδων (παραλληλισμός). Οι παροχές αυτές ενδέχεται να χρειαστούν σε κάποια εφαρμογή ή πείραμα που θα απαιτήσει το σύνολο της ισχύος ωστόσο όπως αναφέραμε και παραπάνω η λειτουργία τους χρειάζεται καλωδίωση και εκ νέου μελέτη καθώς η έξοδος τους δεν πηγαίνει σε κάποιον πίνακα ώστε να χρησιμοποιηθεί για της ανάγκες των εργαστηριακών ασκήσεων Ο έλεγχος του πίνακα μετατροπέων γίνεται από τον πίνακα ελέγχου που περιλαμβάνει τις μονάδες των ελεγκτών (PLC). Έτσι, τόσο τα σήματα προς τον πίνακα μετατροπέων (εντολές), όσο και τα σήματα από τον πίνακα (σήματα επιτήρησης και κατάστασης των μεγεθών τάση-ρεύμα) καταλήγουν σε κλεμμοσειρές για να συνδεθούν μέσω καλωδίων με τον πίνακα των ελεγκτών. Πρόκειται δηλαδή, για σήματα εξόδου των ελεγκτών (εντολές για κλείσιμο διακοπτών) και για σήματα εισόδου των ελεγκτών (π.χ. επαλήθευση αν έκλεισαν οι διακόπτες). Ο χώρος του πίνακα χωρίζεται σε επιμέρους τμήματα, που το καθένα περιλαμβάνει όλους τους όμοιους μετατροπείς. Για το καθένα κομμάτι του πίνακα μετατροπέων υπάρχει το

27 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 27 αντίστοιχο Ηλεκτρικό Διάγραμμα Λειτουργίας (ΗΔΛ), μιμικό διάγραμμα του οποίου υπάρχει σχεδιασμένο στην πρόσοψη της πόρτας του. Συνολικά έχουμε 5 ΗΔΛ. Επειδή πίσω από τις πόρτες υπάρχουν αγωγοί και ζυγοί χαμηλής τάσης, επιβάλλεται, για λόγους ασφάλειας, το άνοιγμά τους να γίνεται μόνο από το προσωπικό του εργαστηρίου. Το μιμικό διάγραμμα, μας δίνει πλήρη εικόνα της λειτουργίας των κυκλωμάτων, ούτως ώστε και κάποιος όχι ιδιαίτερα κατατοπισμένος να μπορεί να καταλάβει τα στάδια μετατροπών κάθε παροχής. Παρακάτω παρατίθενται τα ηλεκτρικά διαγράμματα λειτουργίας όλων των τάσεων. Έμφαση και αναλυτική επεξήγηση των χαρακτηριστικών και των οργάνων που περιλαμβάνονται, θα δοθεί μόνο για τις παροχές Ε3,Ε4,Ε5 καθώς αυτές είναι αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Παρουσιάζονται επίσης τα μιμικά διαγράμματα των υπολοίπων παροχών καθώς και κάποια επιμέρους στοιχεία τους ώστε ο αναγνώστης μπορεί να καταλάβει τη χρησιμότητά τους. 1.4 Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 1 (παροχές Ε1 και Ε2) Η παροχή Ε1 είναι η πιο απλή που υπάρχει και είναι μία τριφασική τάση η οποία λαμβάνεται απ ευθείας από το δίκτυο της ΔΕΗ χωρίς παρεμβολή μετατροπέων. Τα χαρακτηριστικά της μεγέθη είναι 380V/220V, 50Ηz, 125Α/φάση και 27,5ΚVA/φάση, άρα συνολικά 82,5 ΚVA (3x27,5KVΑ). Στο σχήμα 1.14 για να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός στη γραμμή, ο γενικός διακόπτης της παροχής που είναι ο Κ1 πρέπει να είναι ανεβασμένος. Η γραμμή επιλεγόταν από το σύστημα, δηλαδή από τον Πίνακα Ελέγχου, ύστερα από δική μας εντολή, με το ρελέ C1. Αυτό σημαίνει πως αφού γνωστοποιούσαμε στο σύστημα ότι χρειαζόμαστε την παροχή αυτή, ο ελεγκτής θα ενεργοποιούσε την αντίστοιχη έξοδο και θα όπλιζε το ρελέ. Το σύστημα επιτηρούσε την ομαλή λειτουργία, μέσω σήματος ρεύματος από δειγματοληψία. Έτσι, αν σημειωνόταν υπερφόρτωση σε σχέση πάντα με τα μεγέθη αναφοράς που υπήρχαν στη μνήμη του ελεγκτή, ο τελευταίος θα άνοιγε τους διακόπτες εξόδου. Επίσης υπήρχαν ενδείξεις λειτουργίας στο μιμικό, στην οθόνη της κονσόλας

28 28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σχήμα 1.14 : Μιμικό διάγραμμα παροχής Ε1 Η παροχή Ε2 είναι μια διπλή DC παροχή -115V.0V...115VDC, με δυνατότητα μεταβολής της τάσης. Η παροχή παράγεται με τη βοήθεια ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους (Η/Ζ), το οποίο περιλαμβάνει ασύγχρονο AC κινητήρα και δύο DC, που είναι συνδεδεμένοι σε κοινό άξονα. Ο κινητήρας συνδέεται στο δίκτυο και ξεκινάει με συνδεσμολογία αστέρα-τριγώνου μέσω κατάλληλης συνδεσμολογίας ρελέ. Ο κινητήρας μέσω του κοινού άξονα στρέφει τις δύο DC γεννήτριες που εμφανίζουν συμμετρική τάση -Α Α. Το Α παίρνει τιμές στο διάστημα V DC, δηλαδή όχι σε όλο το εύρος της κλίμακας V DC. Εννοείται ότι για τις δύο διεγέρσεις των γεννητριών παρεμβάλλονται ισάριθμες ανορθωτικές διατάξεις μεταξύ δικτύου και κυκλωμάτων διέγερσης. Οι ανορθωτικές διατάξεις είναι ηλεκτρονικά στοιχεία και είναι υπεύθυνες για την ρύθμιση των διεγέρσεων των γεννητριών. Έχουν κατασκευαστεί από την κατασκευάστρια εταιρεία σου συστήματος (ΑΒΒ) αλλά λόγω βλαβών που παρουσίαζαν στο πέρασμα του χρόνου αντικαταστάθηκαν από όμοια μοντέλα κατασκευασμένα όμως από την εταιρία Intellectronics.

29 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 29 Η ισχύς των γεννητριών είναι 30 ΚW έκαστη. Στο σχήμα 1.15 φαίνεται το μιμικό διάγραμμα της dc αυτής παροχής. Σχήμα 1.15 : Μιμικό διάγραμμα παροχής Ε2 Ο γενικός διακόπτης της παροχής είναι ο Κ2, ενώ οι διακόπτες Κ3 και Κ4 είναι διακόπτες στην έξοδο κάθε γεννήτριας. Για να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός πρέπει να είναι ανεβασμένοι και οι τρεις διακόπτες. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω των ρελέ του αστέρα-τρίγωνο (Υ/Δ) και του C3. Στην έξοδο υπάρχουν επίσης και οι τροφοδοσίες των γραμμών Α και Β που είπαμε προηγουμένως ότι προορίζονται για τους πίνακες σταθερών τάσεων. Εφ όσον ο διακόπτης Κ2 είναι κλειστός, αρχικά απαιτείται η ενεργοποίηση του αστέρα-τριγώνου. Έπειτα, αν οι διακόπτες Κ3-Κ4 είναι κλειστοί, ενεργοποιούμε το ρελέ C2,C3,C4 η και τα τρία. Σημειώνουμε ότι το ρελέ C2 διανέμει την Ε2 στο εργαστήριο ηλεκτρομηχανικής μετατροπής της ενέργειας

30 30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ενώ το ρελέ C3 στο εργαστήριο ηλεκτρονικών ισχύος. Το C4 προς το παρόν δε χρησιμοποιείται για κάποιο σκοπό. 1.5 Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 2 (παροχή Ε3) Παροχή Ε3 Η παροχή αυτή είναι διπλή DC παροχή -115V...0V...115V σταθερή. Προκύπτει μέσω κυκλώματος που περιλαμβάνει σταθερό μετασχηματιστή υποβιβασμού της τάσης του δικτύου και στη συνέχεια τροφοδοσία της υποβιβασμένης τάσης σε δύο ανορθωτικές γέφυρες συνδεδεμένες σε σειρά, οι οποίες και μας δίνουν την τελική DC τάση. Στο σχήμα 1.16 φαίνεται το μιμικό διάγραμμα του ΗΛΔ2 το οποίο εμφανίζεται και στην πρόσοψη του πεδίου της Ε3 παροχής. Η ανορθωτική γέφυρα έχει τα εξής χαρακτηριστικά: Gr M2 SIEMENS Type : G232 - D115 # 115 / 200 W Aufnahme Δ 380 V 77 A 50 Hz Abgabe 115 V 200 A 115A 200A Belast. Art W Kuhiung 5 V 024 Ο γενικός διακόπτης της παροχής είναι ο Κ5, ενώ οι διακόπτες Κ6 και Κ7 είναι οι διακόπτες στην έξοδο κάθε μίας από τις δύο ανορθωτικές γέφυρες. Για να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός στην παροχή Ε3 πρέπει να είναι ανεβασμένοι και οι 3 διακόπτες. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω των ρελέ C5 και C6. Όπως και με την παροχή Ε2, στην έξοδο υπάρχουν οι τροφοδοσίες Α και Β για την οδήγηση της παροχής στο εργαστήριο ηλεκτρονικών ισχύος, οι οποίες μπορούν να γίνουν με όλους τους δυνατούς

31 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 31 τρόπους. Η παροχή οδηγείται στο εργαστήριο ηλεκτρονικών ισχύος με το ρελέ C7, ενώ το ρελέ C8 προς το παρόν δεν κάνει τίποτε και είναι διαθέσιμο για μελλοντική επέκταση. Σχήμα 1.16 : Μιμικό διάγραμμα παροχής Ε3 Το διάγραμμα ροής της παροχής Ε3 απεικονίζει τις λειτουργίες που πραγματοποιεί το PLC παλαιού τύπου πρίν αντικατασταθεί με το νέο:

32 32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σχήμα 1.17: Διάγραμμα ροής παροχής Ε3 [24] Για την παροχή Ε3 το σύστημα εξασφαλίζει μέσω του ελεγκτή, τα εξής: ενεργοποιεί το μετατροπέα (ρελέ C5). επιτηρεί το ρεύμα στο πρωτεύον του Μ/Σ (Ι6), ώστε η φόρτισή του να είναι υπό έλεγχο. Αυτό γίνεται με τη γνωστή πλέον διαδικασία σύγκρισης με μέγεθος αναφοράς που υπάρχει στη μνήμη του ελεγκτή. επιτήρηση τάσης εξόδου του ανορθωτή.

33 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 33 ενδείξεις λειτουργίας στο μιμικό και στην οθόνη της κονσόλας ελέγχου. Έχοντας δώσει στην κονσόλα ελέγχου (VIDEO) τα κατάλληλα δεδομένα, το πρόγραμμα, που εκτελεί το PLC ώστε να πάρουμε την τάση της παροχής Ε3, είναι: Διαβάζει, μέσω μίας αναλογικής κάρτας εισόδων, τις τιμές των ποσοτήτων I6 (ρεύμα που απορροφά ο Μ/Σ), ID3, ID4 (τα ρεύματα στην έξοδο των ανορθωτικών γεφυρών) Ι7+, Ι7-, Ι8+, Ι8-, Ι9+, Ι9- (τα ρεύματα στις γραμμές τροφοδοσίας με την παροχή Ε3 των εργαστηρίων ΗΜΕ, ΣΗΕ), COS Ε3. Σχηματίζει το SΙΝΕ3 με αλγοριθμική διαδικασία Ελέγχει αν η απορροφούμενη ενεργός και άεργος ισχύς από τα τυλίγματα του Μ/Σ βρίσκεται στα όρια που θέτουμε από το χειριστήριο. Εξετάζει αν η αποδιδόμενη ισχύς από τις ανορθωτικές γέφυρες είναι εντός των ορίων που θέτουμε στο χειριστήριο (VIDΕΟ). Εξετάζει αν έχουμε κλείσει το διακόπτη Κ5. Αν, από τους τρεις ελέγχους που προαναφέραμε προκύψει σφάλμα, τότε ανοίγει το ρελέ C5. Αν υπάρχει σήμα κινδύνου από τους πάγκους ή πρόβλημα στην τροφοδοσία των πάγκων τότε πάλι ανοίγει το C5. Εφόσον τα αποτελέσματα των ελέγχων είναι αρνητικά και υπάρχει εντολή για κλείσιμο του C5 από το χειριστήριο κλείνει το ρελέ C5. Ταυτόχρονα ελέγχει και την καλή λειτουργία του ρελέ ενεργοποιώντας σήμα σφάλματος αν υπάρχουν προβληματικές επαφές στο C5: Ελέγχει την κατάσταση των διακοπτών Κ6,Κ7. Αν είναι ανοιχτοί δίνει εντολή να ανοίξουν τα ρελέ C6, C7, C8. Αν οι διακόπτες Κ6 και Κ7 είναι κλειστοί και υπάρχει εντολή από το χειριστήριο τότε κλείνει τα ρελέ C6, C7, C8. Ελέγχει την καλή λειτουργία των ρελέ ενεργοποιώντας σήμα σφάλματος αν υπάρχουν προβλήματα στις επαφές των ρελέ C6, C7, C8.

34 34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Στο τέλος υλοποιεί τις εντολές κλεισίματος στις επαφές των ρελέ. Αφού έχουν σταλεί τα σήματα στις εξόδους επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία. Οι τιμές των μετρήσεων από την αναλογική κάρτα για τα ρεύματα εμφανίζονταν στην οθόνη χειρισμών (VIDΕΟ). Ακολουθώντας το μιμικό διάγραμμα και μελετώντας το εσωτερικό του πίνακα της ΗΛΔ 2 προκύπτει το παρακάτω πολυγραμμικό σχέδιο ισχύος όπου εμφανίζονται όλα τα στοιχεία, όλες οι καλωδιώσεις και οι καταλήξεις τους στις αντίστοιχες κλέμμες. Με αυτό το διάγραμμα μπορούμε να καταλάβουμε πλήρως τη λειτουργία του συστήματος και να επιδιορθώσουμε οποιοδήποτε σφάλμα και αν παρουσιαστεί.

35 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 35

36 36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Χαρακτηριστικά οργάνων παροχής Ε3 Σταθερή Συνεχής τάση 0-230Vdc Μιμικό διάγραμμα παροχής Ε3(παροχή σε πλήρη λειτουργία)

37 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 37 Αυτόματος διακόπτης ισχύος K5 Τύπος-Χαρακτηριστικά στοιχεία ABB SN 125 SAGE Iu =125 A Ue = 660V Icn ~ Hz Ue (V) ka / Ith MIN MAX 45 C Im

38 38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Μετασχηματιστής ρεύματος I6 METRAWATT ITALIANA s.p.a. Mod: MW AP10 MILANO 0,6/3kV A Cl Hz VA 10 Αυτόματοι διακόπτες ισχύος K6-Κ7 Τύπος-Χαρακτηριστικά στοιχεία MERLIN GERIN Compact C 250 N P P3D C250 NHL D V~ IEC V~ V~ V~ 500 V kA N(KA) \415V H(KA) kA L(KA) V== Therm 140/200A Magn 1000/2000 A I 20%

39 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 39 Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι - ΡΕΛΕ C6, C7 και C8 ASEA EH 160 IEC SK AC3 NEMA 380V 110KW 3 pole breaking 415V 110KW 240V 60Hp 500V 132KW 480V 125Hp 660V 185KW 600V 150Hp Ith 300A 190Amp 600V AC

40 40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 3 (παροχές Ε4,Ε5) Παροχή Ε4 Η παροχή Ε4 είναι μια τριφασική τάση σταθερής συχνότητας 50Hz, αλλά μεταβλητού εύρους στο διάστημα V. Η πραγματοποίηση αυτής της δυνατότητας γίνεται μέσω μεταβλητού Μ/Σ 0-500V AC. Το μέγιστο ρεύμα ανά φάση είναι 63,6 Α. Η επιλογή της τάσης γίνεται με μετακινούμενη επαφή λήψης, η οποία κινείται μέσω ηλεκτροκινητήρα και ατέρμονα, αφού ο Μ/Σ είναι πολύ μεγάλος. Τα χαρακτηριστικά του τριφασικού μετασχηματιστή είναι τα εξής: Τριφασικός Μετασχηματιστής (E4) Gr M3 Type DRTGMOK Nr C43642 Nen - Leistg VA 3X Netzspg V 3x380 Ι Nennspyr ΙΙ 3x / 3x63.6 Amp III Hz Schutzart 1P21 Το μιμικό διάγραμμα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα 1.18:

41 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 41 Σχήμα 1.18: Μιμικό διάγραμμα παροχών Ε4 και Ε5 Ο γενικός διακόπτης της παροχής είναι ο Κ8, ενώ στην έξοδο του Μ/Σ υπάρχει ο διακόπτης Κ10. Για να γίνει οποιοδήποτε χειρισμός στη γραμμή Ε4 πρέπει να είναι ανεβασμένοι και οι δύο αυτοί διακόπτες. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω των ρελέ C9 και C12 ενώ το σύστημα φρόντιζε για τους παρακάτω ελέγχους μέσω του ελεγκτή: ενεργοποιεί τον μετατροπέα (C9, C12). επιτηρεί τη μεταβλητή τάση εξόδου (V1), ώστε αυτή να έχει την επιθυμητή τιμή. επιτηρεί του ρεύματος στο πρωτεύον του Μ\Σ (I10), ώστε να είναι υπό έλεγχο η φόρτισή του. ενδείξεις στο μιμικό και την οθόνη της κονσόλας ελέγχου. επιλογή της τιμής της μεταβλητής τάσης από το πληκτρολόγιο.

42 42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Αντίθετα, οι ρυθμίσεις μπορούν να γίνουν τόσο από το πληκτρολόγιο όσο και από τις θέσεις εργασίας. Το διάγραμμα ροής της παροχής Ε4 απεικονίζει τις λειτουργίες που πραγματοποιεί το PLC παλαιού τύπου πρίν αντικατασταθεί με το νέο: Σχήμα 1.19α: Διάγραμμα ροής παροχής Ε4 Η παροχή αυτή ελεγχόταν από τον προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή με το ακόλουθο πρόγραμμα:

43 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 43 Με τη βοήθεια μίας αναλογικής κάρτας εισόδων διαβάζει τις τιμές των I10 (ρεύμα στη μία φάση στην είσοδο του Μ/Σ), I12R, I12S, I12Τ (ρεύματα στις 3 φάσεις στην έξοδο του Μ/Σ), V1 (τάση στην έξοδο του Μ/Σ), COS 10. Υπολογίζει αλγοριθμικά το SΙΝ10 από το COS10. Υπολογίζει την ισχύ που απορροφά ο Μ/Σ, ενεργό και άεργο, και εξετάζει αν βρίσκεται μέσα στα όρια που έχουμε θέσει από το χειριστήριο (VIDEO). Εξετάζει αν η αποδιδόμενη ενεργός και άεργος ισχύς από τον Μ/Σ βρίσκεται μέσα στα όρια που έχουμε θέσει στο χειριστήριο (VIDEO). Αν υπάρχει υπέρβαση στα όρια της απορροφούμενης ή της αποδιδόμενης ισχύος, καθώς και αν έχουμε σήμα για σφάλμα στους πάγκους ή στο μητρώο ή σήμα κινδύνου, τότε μηδενίζει την τάση, άνοιγε τα ρελέ C9, C12 και βγάζει σήμα σφάλματος. Στέλνει τις τιμές των μετρούμενων μεγεθών στην οθόνη του χειριστηρίου (VIDEO). Ελέγχει αν οι παράμετροι, οι σχετικές με την τάση, είχαν τις κατάλληλες τιμές. Κατόπιν μεταβάλλει την τάση ώστε να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις του χρήστη. Ακολουθεί δε διαφορετικό πρόγραμμα ελέγχου όταν έχουμε μεταβολές της τάσης από τους πάγκους. Εξετάζει αν οι διακόπτες Κ8 και Κ10 ήταν κλειστοί. Αν είναι ανοιχτοί δίνει εντολή να ανοίξουν τα ρελέ C9 και C12. Ενεργοποιεί του ρελέ C9, έχοντας σήμα από το χειριστήριο. Ελέγχει την καλή λειτουργία του ρελέ C9. Αν υπάρχει πρόβλημα, βγάζει σήμα σφάλματος, δίνει εντολή να ανοίξει το C9 και μηδενίζει την τάση. Ενεργοποιεί το C12 έχοντας την κατάλληλη εντολή από το χειριστήριο. Ελέγχει την κατάσταση του ρελέ C12. Αν υπάρχει πρόβλημα στις επαφές του βγάζει σήμα σφάλματος και δίνει εντολή να ανοίξει το C12. Κατόπιν δίνει εντολή στα ρελέ που ελέγχουν τους κινητήρες που μεταβάλλουν τη λήψη του Μ/Σ ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις του χρήστη. Υλοποιεί τα σήματα κλεισίματος επαφών των ρελέ. Αφού το σήμα στέλνεται στις μηχανικές επαφές, επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία.

44 44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Παροχή Ε5 Η παροχή αυτή είναι τριφασική εναλλασσόμενη τάση σταθερής συχνότητας 50Ηz και μεταβλητού εύρους στο διάστημα V. Επιτυγχάνεται με μεταβλητό Μ/Σ εύρους V AC. Το μέγιστο ρεύμα ανά φάση είναι 63,6Α. Τα χαρακτηριστικά του τριφασικού μετασχηματιστή είναι τα εξής: Τριφασικός Μετασχηματιστής (E5) Gr M3 Type DRTGMOK Nr C43642 Nen - Leistg VA 3X Netzspg V 3x380 Ι Nennspyr ΙΙ 3x / 3x63.6 Amp III Hz Schutzart 1P21 Ο γενικός διακόπτης της παροχής είναι ο Κ11, ενώ ο διακόπτης εξόδου ο Κ13, που πρέπει να είναι ανεβασμένοι και οι δύο προκειμένου να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός στη γραμμή. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω των ρελέ C13 και C16, ενώ οι έλεγχοι και οι λειτουργίες που πραγματοποιεί το σύστημα είναι ακριβώς οι ίδιες με αυτές της παροχής Ε4. Το διάγραμμα ροής της παροχής Ε4 απεικονίζει τις λειτουργίες που πραγματοποιεί το PLC παλαιού τύπου πρίν αντικατασταθεί με το νέο:

45 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 45 Σχήμα 1.19β: Διάγραμμα ροής παροχής Ε4 Οι λειτουργίες που εκτελεί το πρόγραμμα για τον έλεγχο της παροχής Ε5 η οποία είναι παρόμοια με την παροχή Ε4, είναι οι ίδιες, μόνο που οι διακόπτες που ελέγχονται είναι οι Κ9, Κ11. Το ίδιο ισχύει και για τα ρελέ C13 και C16, αντί των C9, C12 αντίστοιχα. Τα αναλογικά σήματα που διαβάζονται είναι τα I11, Ι13R, I13S, I13Τ, V2 και COS 11.

46 46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Παροχή Ε4.5 Πρόκειται για μία παροχή που προκύπτει με τις δύο προηγούμενες σε παραλληλισμό. Η τάση που παίρνουμε είναι και πάλι τριφασική με σταθερή συχνότητα 50Ηz και μεταβλητό εύρος V. Ο παραλληλισμός γίνεται όπου έχουμε αυξημένες απαιτήσεις ισχύος. Για να χρησιμοποιηθεί η παροχή αυτή πρέπει να είναι ανεβασμένοι όλοι οι παραπάνω διακόπτες, (Κ8, Κ9, Κ10, Κ11). Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα, μέσω των ρελέ C17 και C18 ενώ τότε τα ρελέ της κάθε γραμμής είναι ανοικτά. Η παροχή αυτή δεν δίνεται στις θέσεις εργασίας. Γι αυτό και ο παραλληλισμός εφαρμόζεται μόνο για ερευνητικούς σκοπούς και όχι για πρακτικούς. Αυτό ήταν ένα βασικό πρόβλημα κατά τη διάρκεια της υλοποίησης της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Η Παροχή Ε4.5, όπως έχουμε αναφέρει, είναι μία τριφασική παροχή εναλλασσόμενης τάσης 0-500V με παραλληλισμένους τους Μ/Σ. O έλεγχος της διαδικασίας γίνεται ως εξής: Αν οι μετασχηματιστές τροφοδοτούν το φορτίο και σε κάποια στιγμή δεν μπορούσαν να καλύψουν τις απαιτήσεις ισχύος ο κάθε ένας ξεχωριστά, τότε το πρόγραμμα μετέβαινε στο βήμα 8 <Ισότητα αποδιδόμενων ισχύων από τους Μ/Σ>. Αν παραλληλίζαμε εξ αρχής τους Μ/Σ, τότε θα εκτελούνταν και τα βήματα 1-7, τα οποία είναι τα ίδια με τη λειτουργία ενός μόνο μετασχηματιστή. Η διαφοροποίηση στη λειτουργία υπήρχε στο 8ο βήμα. Ο προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής έλεγχε αν η πραγματική και η άεργος ισχύς, στις εξόδους των δύο Μ/Σ, ήταν ίσες. Επίσης έλεγχε αν μπορούσε να ανεβάσει / μειώσει την τάση και στους δύο Μ/Σ ταυτόχρονα. Αν τα αποτελέσματα των ελέγχων είναι αρνητικά, τότε σταματά τη διαδικασία μεταβολής της τάσης. Αν οι ισότητες ισχύων ικανοποιούνται και υπάρχει εντολή από το χειριστήριο, δίνει εντολή να κλείσουν τα ρελέ C17 και C18. Κατόπιν υλοποιεί τις εντολές κλεισίματος των ρελέ. Από τη στιγμή που έχουν σταλεί τα κατάλληλα μηνύματα στις εξόδους, επαναλαμβάνεται η διαδικασία.

47 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 47 Σχήμα 1.19γ : Διάγραμμα ροής παροχής Ε4.5 Ακολουθώντας το μιμικό διάγραμμα και μελετώντας το εσωτερικό του πίνακα της ΗΛΔ 3 προκύπτει το παρακάτω πολυγραμμικό σχέδιο ισχύος των παροχών Ε4.5 όπου εμφανίζονται όλα τα στοιχεία, όλες οι καλωδιώσεις και οι καταλήξεις τους στις αντίστοιχες κλέμμες. Με αυτό το διάγραμμα μπορούμε να καταλάβουμε πλήρως τη λειτουργία του συστήματος και να επιδιορθώσουμε οποιοδήποτε σφάλμα και αν παρουσιαστεί.

48 48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

49 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Χαρακτηριστικά οργάνων παροχής Ε4,Ε5 Παροχές E4-Ε5 Μεταβαλλόμενες εναλλασσόμενες τάσεις 0-500Vac Σχήμα 1.20:Μιμικό διάγραμμα παροχών Ε4 και E5 Αυτόματοι διακόπτες ισχύος K8-Κ11

50 50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ABB SN 125 SACE Iu =125 A Ue = 660V Σχήμα 1.21:Αυτόματος διακόπτης ισχύος Ue (V) ka Ith MIN MAX Icn 380/ C Im 960 ~ Hz Μετασχηματιστές ρεύματος I10-Ι11 Σχήμα 1.22:Μετασχηματιστής ρεύματος

51 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 51 METRAWATT ITALIANA s.p.a. Mod: MW AP10 MILANO 0,6/3kV A Cl Hz VA 10 Αυτόματοι μονοπολικοί διακόπτες KΑ4-ΚΑ5 Αυτόματοι διπολικοί διακόπτες K9-Κ12 ABB S 61 L 6A 220/380V~ ABB S 162 L 6A 380V~ Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι - ΡΕΛΕ C9 και C13 Σχήμα 1.23α:Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι

52 52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ASEA EH 75 IEC SK AC3 NEMA 380V 37KW 3 pole breaking 415V 45KW 240V 20Hp 500V 50KW 480V 50Hp 660V 37KW 600V 60Hp Ith 130A 85Amp 600V AC Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι - ΡΕΛΕ C10, C11, C14 και C15 Σχήμα 1.23β:Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι

53 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 53 ASEA EH 9C 10 IEC VDE 0660 Ith=AC1=32A Max le AC3 SK V AC Continuous 25 Amp Max 3 p ratings 3 pole breaking AC V AC KW VAC /2 Hp Θερμικά Th6-Th7 ASEA RVH 22 NEMA C 600 IEC Type 1 Type C co ordination Max fuse 6A gl A 660V~ I²t max 1890 A²s SK F Μετασχηματιστές ρεύματος I12RST I13RST METRAWATT ITALIANA s.p.a. Mod: MW AP10 MILANO 0,6/3kV A Cl Hz VA 10 Σχήμα 1.24:Μετασχηματιστής ρεύματος

54 54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Αυτόματοι διακόπτες ισχύος K10-K13 Σχήμα 1.25:Αυτόματος διακόπτης ισχύος Ue (V) ka Icn 380/ ~ Hz ABB SN 125 SACE Iu =125 A Ue = 660V Ith MIN MAX 45 C Im 960 Μετασχηματιστές τάσεως U1-U2 METRAWATT ITALIANA s.p.a. Mod: MW V10 MILANO 0,6/3kV V Cl Hz VA 10 Σχήμα 1.26α:Μετασχηματιστής ρεύματος

55 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 55 Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι ΡΕΛΕ C12, C17, C16 και C18 Σχήμα 1.26β:Τηλεχειριζόμενοι ηλεκτρονόμοι AC3 NEMA 380V 30KW 3 pole breaking 415V 37KW 240V 20Hp 500V 37KW 480V 50Hp 660V 37KW 600V 60Hp Ith 130A 85Amp 600V AC ASEA EH 65 IEC SK

56 56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γενική Παροχή P Στον Πίνακα Μετατροπέων υπάρχει και η γενική τροφοδοσία του εργαστηριακού συστήματος, δηλαδή η Κεντρική Παροχή Ρ. Ο γενικός διακόπτης της εργαστηριακής εγκατάστασης είναι ο Κ14. Παρακάτω φαίνεται το μιμικό διάγραμμα της κεντρικής παροχής P: Σχήμα 1.27 : Μιμικό διάγραμμα Γενικής Παροχής Ρ

57 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 4 (παροχές Ε6,Ε7) Παροχή Ε6 Η παροχή Ε6 είναι μεταβλητή DC τάση στο διάστημα VDC. Η παροχή επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους (Η\Ζ), που αποτελείται από AC κινητήρα και DC γεννήτρια συνδεδεμένους σε κοινό άξονα. Ο AC κινητήρας συνδέεται στο δίκτυο και ξεκινάει με συνδεσμολογία αστέρα-τριγώνου, που επιτυγχάνεται με κατάλληλο ρελέ. Ο AC κινητήρας στρέφει την DC γεννήτρια με 2935 στροφές το λεπτό, και αυτή μπορεί να εμφανίσει συνεχή τάση με μέγιστη τιμή 230V. Η ισχύς της γεννήτριας είναι 43,5ΚW. Για την τροφοδοσία της διέγερσης της DC γεννήτριας με συνεχή τάση υπάρχει ανορθωτική διάταξη που μεσολαβεί μεταξύ δικτύου και κυκλώματος διέγερσης. Στο σχήμα 1.28 φαίνεται το μιμικό διάγραμμα των παροχών του Ηλεκτρικού Διαγράμματος Λειτουργίας 4, το οποίο εμφανίζεται και στην πρόσοψη του πεδίου των παροχών Ε6 και Ε7. Σχήμα 1.28 : Μιμικό διάγραμμα παροχών Ε6 και Ε7

58 58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο γενικός διακόπτης της παροχής είναι ο Κ15, ενώ στην έξοδο της DC γεννήτριας υπάρχει ο διακόπτης Κ16. Για οποιουσδήποτε χειρισμούς στη γραμμή αυτή, πρέπει να είναι ανεβασμένοι και οι δύο προηγούμενοι διακόπτες. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω του ρελέ C19. Παροχή Ε7 Η παροχή αυτή είναι μεταβλητή DC τάση στο διάστημα 0 230VDC. Παράγεται με ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος AC κινητήρας - DC γεννήτρια. Ο γενικός διακόπτης της γραμμής είναι ο Κ17 ενώ στην έξοδο της γεννήτριας υπάρχει ο διακόπτης Κ18. Για οποιουσδήποτε χειρισμούς στη γραμμή αυτή πρέπει να είναι ανεβασμένοι και οι δύο διακόπτες. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω του ρελέ C20.Τα μετρούμενα μεγέθη είναι I16, VΕ4, IΕ4, VD6, ID6, COSΕ7 στη θέση των I15, VE3, IΕ3, VD5, ID5 COSΕ6. Ελέγχει τον διακόπτη Κ17 και το ρελέ C20 Παροχή Ε6.7 Η παροχή αυτή προκύπτει από τον παραλληλισμό των Ε6 και Ε7 και παρέχει μεταβλητή DC τάση V. Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, ο παραλληλισμός γίνεται όταν υπάρχουν αυξημένες απαιτήσεις ισχύος. Για να χρησιμοποιηθεί πρέπει να είναι ανεβασμένοι όλοι οι προαναφερόμενοι διακόπτες των Ε6 και Ε7. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα, μέσω των ρελέ C21 και C22, ενώ τα ρελέ των αυτόνομων εξόδων πρέπει να είναι ανοικτά. Ακολουθώντας το μιμικό διάγραμμα και μελετώντας το εσωτερικό του πίνακα της ΗΛΔ 4 προκύπτει το παρακάτω πολυγραμμικό σχέδιο ισχύος των παροχών Ε6.7 όπου εμφανίζονται όλα τα στοιχεία, όλες οι καλωδιώσεις και οι καταλήξεις τους στις αντίστοιχες κλέμμες. Με αυτό το διάγραμμα μπορούμε να καταλάβουμε πλήρως τη λειτουργία του συστήματος και να επιδιορθώσουμε οποιοδήποτε σφάλμα και αν παρουσιαστεί.

59 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 59

60 60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ηλεκτρικό διάγραμμα λειτουργίας 5 (παροχές Ε8,Ε9,Ε10) Παροχή Ε8 Η παροχή αυτή είναι μεταβλητή DC τάση με δυνατότητα μεταβολής στο διάστημα VDC. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους (Η/Ζ), που αποτελείται από AC κινητήρα και DC γεννήτρια. που είναι συνδεδεμένοι σε κοινό άξονα. Ο AC κινητήρας συνδέεται στο δίκτυο, ξεκινάει με συνδεσμολογία αστέρα-τριγώνου και στρέφει τη γεννήτρια με 2940 στροφές το λεπτό. Η τελευταία εμφανίζει στους ακροδέκτες της συνεχή τάση με μέγιστη τιμή 500 VDC. Για την παροχή DC τάσης για το κύκλωμα διέγερσης της DC γεννήτριας υπάρχει ανορθωτική διάταξη που παρεμβάλλεται μεταξύ δικτύου και κυκλώματος διέγερσης. Η ισχύς της γεννήτριας είναι 60KW. Σχήμα 1.29 : Μιμικό διάγραμμα παροχών Ε8,Ε9,Ε10

61 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 61 Ο γενικός διακόπτης της γραμμής, για την παροχή Ε8, είναι ο Κ19, ενώ στην έξοδο της γεννήτριας υπάρχει ο διακόπτης Κ20. Για να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός στη γραμμή αυτή πρέπει και οι δύο να είναι ανεβασμένοι. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα μέσω του ρελέ C23. Η γραμμή αυτή και ειδικότερα το ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος AC κινητήρα-dc γεννήτριας παίζει αποφασιστικό ρόλο στη δημιουργία των παροχών Ε9 και Ε10. Παροχή Ε9 Η παροχή αυτή είναι μεταβλητή συνεχής παροχή με δυνατότητα μεταβολής της τάσης στο διάστημα VDC. Πραγματοποιείται με ηλεκτροπαραγωγικό ζεύγος (Η/Ζ) που συγκροτείται από μια σύγχρονη μηχανή, (Σ/Μ) και μια μηχανή συνεχούς ρεύματος (DC). Δεν χαρακτηρίζουμε τις δύο μηχανές σαν γεννήτριες ή κινητήρες, αφού δεν έχουν τον ίδιο ρόλο σε όλη τη διάρκεια της μετατροπής. Για την πραγματοποίηση αυτής της παροχής, χρειαζόμαστε τη βοήθεια του ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους της γραμμής Ε 8. Για το λόγο αυτό οι μηχανές της παροχής Ε8 θα αναφέρονται με το δείκτη 1 (G1, Μ1), ενώ αυτής της παροχής Ε9 με το δείκτη 2 (G2, Μ2). Ο λόγος που χρειαζόμαστε τις μηχανές της παροχής Ε8 είναι ότι πρέπει να υπάρξουν συνθήκες παραλληλισμού της Σ.Μ. με το δίκτυο. Χρησιμοποιούμε την έξοδο της DC γεννήτριας της παροχής Ε8, δηλαδή την G1, για να ξεκινήσουμε την DC μηχανή της παροχής Ε9 στον κινητήρα Μ2. Η DC μηχανή και η Σ.Μ. είναι συνδεδεμένες σε κοινό άξονα και έτσι ο Μ2 στρέφει την Σ.Μ. που λειτουργεί ως γεννήτρια G2. Οι δύο μηχανές στρέφονται με 1500 στροφές το λεπτό, που είναι ο σύγχρονος αριθμός στροφών της Σ.Μ. Όταν έχουν επιτευχθεί οι συνθήκες παραλληλισμού, το σύστημα παραλληλίζει τη Σ.Μ. με το δίκτυο. Από το σημείο αυτό δε χρειαζόμαστε πλέον τις μηχανές της παροχής Ε8. Έτσι αποσυνδέεται η G1 με τον Μ2. Ταυτόχρονα η Σ.Μ. λειτουργεί ως κινητήρας και η DC μηχανή ως γεννήτρια. Δηλαδή, η DC μηχανή αλλάζει λειτουργική κατάσταση από κινητήρας σε γεννήτρια. Για την τροφοδοσία με DC τάση των κυκλωμάτων διέγερσης της Σ.Μ. και της DC μηχανής, υπάρχουν δύο ανορθωτικές διατάξεις που παρεμβάλλονται μεταξύ δικτύου και κυκλωμάτων διέγερσης.

62 62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Για να ενεργοποιηθεί η παροχή Ε9, θα πρέπει να είναι ανεβασμένοι οι διακόπτες της παροχής Ε8. Επιπλέον θα πρέπει να συμβαίνει το ίδιο και για το γενικό διακόπτη της γραμμής, Κ21 και για το διακόπτη στην έξοδο της DC μηχανής, δηλαδή τον Κ22. Για τη σύνδεση της DC γεννήτριας της παροχής Ε8 με την DC μηχανή της Ε9 το σύστημα χρησιμοποιεί το ρελέ C28. Το ίδιο ρελέ χρησιμοποιείται και για την αποσύνδεση των δύο μηχανών μετά τον παραλληλισμό της Σ.Μ. της παροχής Ε9 στο δίκτυο. Για την επιλογή τώρα της παροχής από το σύστημα χρησιμοποιείται το ρελέ C24. Παροχή Ε8.9 Η παροχή αυτή προκύπτει από τον παραλληλισμό των παροχών Ε8 και Ε9 και δίνει μεταβλητή DC τάση, με δυνατότητα μεταβολής VDC. Προκύπτει όταν λειτουργούν παράλληλα oι δύο DC μηχανές σαν γεννήτριες, δίνοντας το σύνολο της ισχύος τους όταν υπάρχουν αυξημένες απαιτήσεις ισχύος. Για να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός στην παροχή αυτή, πρέπει να είναι ανεβασμένοι όλοι οι διακόπτες των παροχών Ε8 και Ε9. Η γραμμή επιλέγεται από το σύστημα, μέσω των ρελέ C26 και C27, ενώ τα ξεχωριστά ρελέ των δύο εξόδων πρέπει να είναι ανοικτά. Παροχή Ε10 Η παροχή αυτή μπορεί να μας τροφοδοτήσει με τριφασική τάση μεταβλητής συχνότητας και εύρους. Η συχνότητα μπορεί να μεταβληθεί στο διάστημα Ηz, ενώ το εύρος της τάσης στο διάστημα VAC. Αυτό πραγματοποιείται με τη χρήση ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους που συγκροτείται από μία Σύγχρονη Μηχανή και μία DC μηχανή. Πρόκειται για τις ίδιες μηχανές που εμπλέκονται και στην παροχή Ε9. Η έξοδος είναι μία, και έτσι γίνεται κατανοητό γιατί δεν μπορούμε ταυτόχρονα να έχουμε και τις 10 παροχές, όπως είχαμε αναφέρει στην αρχή της ενότητας. Όπως και με την παροχή Ε9, έτσι και εδώ χρειαζόμαστε τη βοήθεια του ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους της παροχής Ε8. Κατά τα γνωστά, AC κινητήρας της Ε 8 στρέφει την DC γεννήτρια, η οποία τροφοδοτεί την DC μηχανή του άλλου ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους, που λειτουργεί σαν κινητήρας. Αυτή, με τη σειρά της, στρέφει τη Σ.Μ., αφού είναι συνδεδεμένες σε κοινό άξονα. η οποία λειτουργεί σαν γεννήτρια και μας δίνει στην έξοδό της εναλλασσόμενη τριφασική τάση, με μεταβλητή συχνότητα και εύρος, σύμφωνα με τα προαναφερθέντα.

63 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 63 Ο έλεγχος της διέγερσης της Σ.Μ. παρέχει τη μεταβολή στο εύρος, ενώ ο έλεγχος της διέγερσης του DC κινητήρα τη μεταβολή της συχνότητας.θα πρέπει να εντοπίσουμε τις τρεις βασικές διαφορές στη λειτουργία του ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους στην παροχή Ε10, σε σύγκριση με τη λειτουργία του στην παροχή Ε9. Πρώτον, η Σ.Μ. δεν είναι συνδεδεμένη στο δίκτυο, (πως θα ήταν άλλωστε δυνατό αυτό, αφού θέλουμε μεταβλητή τάση στην έξοδο). Δεύτερον, οι δύο μηχανές λειτουργούν αντίθετα από ότι στην παροχή Ε9. Δηλαδή η DC μηχανή είναι ο κινητήρας και η Σ.Μ. η γεννήτρια, ενώ στην Ε9 συνέβαινε ακριβώς το αντίθετο. Άλλωστε στη μία περίπτωση έχουμε DC τάση στην έξοδο και στην άλλη ΑC τάση. Τρίτον,α οι τέσσερις μηχανές λειτουργούν όλες καθ όλη τη διάρκεια της χρήσης της παροχής Ε10, ενώ στην Ε9 οι δύο μηχανές της Ε8 ήταν απαραίτητες μόνο για την εκκίνηση, ενώ μετά τον παραλληλισμό αποσυνδέονταν από το ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος της παροχής Ε9. Από αυτά γίνεται αντιληπτό ότι μιλάμε για το μεγαλύτερο συγκρότημα μετατροπής και από τις 10 παροχές, ενώ παράλληλα τα χαρακτηριστικά της Ε10 (μεταβλητή συχνότητα και μεταβλητό εύρος) την καθιστούν αναμφίβολα την πιο ενδιαφέρουσα και ελκυστική έξοδο. Εδώ, θα πρέπει να επαναλάβουμε ότι για τη δημιουργία των παροχών Ε9 και Ε10 χρησιμοποιούμε το ίδιο ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος και γι αυτό είναι αδύνατη η συνύπαρξη των δύο παροχών.για να γίνει οποιοσδήποτε χειρισμός στη γραμμή αυτή θα πρέπει να είναι ανεβασμένοι οι διακόπτες της γραμμής Ε8, αλλά και οι Κ22 και Κ23. Σε αντίθεση με την παροχή Ε9, ο διακόπτης Κ21 θα πρέπει τώρα να είναι κατεβασμένος, αφού η Σ.Μ. δε θα συνδεθεί στο δίκτυο. Η γραμμή αυτή επιλέγεται από το σύστημα μέσω του ρελέ C25. Ακολουθώντας το μιμικό διάγραμμα και μελετώντας το εσωτερικό του πίνακα της ΗΛΔ 5 προκύπτει το παρακάτω πολυγραμμικό σχέδιο ισχύος των παροχών όπου εμφανίζονται όλα τα στοιχεία, όλες οι καλωδιώσεις και οι καταλήξεις τους στις αντίστοιχες κλέμμες. Με αυτό το διάγραμμα μπορούμε να καταλάβουμε πλήρως τη λειτουργία του συστήματος και να επιδιορθώσουμε οποιοδήποτε σφάλμα και αν παρουσιαστεί.

64 64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

65 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Πίνακας μετατροπής αναλογικών εισόδων Ρίχνοντας μια ματιά στα πεδία του πίνακα μετατροπέων που βρίσκονται στα αριστερά όπως εισερχόμαστε στο εργαστήριο, παρατηρούμε ότι είναι γεμάτα από αναλογικά όργανα τα οποία δίνουν στον χρηστή ή παρατηρητή του συστήματος όλες τις πληροφορίες που χρειάζεται προκειμένου να έχει μια απλή εικόνα ως προς το τι είναι ενεργοποιημένο και αν αυτό λειτουργεί ομαλά. Αυτά τα όργανα είναι βολτόμετρα ac και dc, αμπερόμετρα ac και dc, συνημιτόμετρα και όργανα ένδειξης συχνότητας. Όλα αυτά τα όργανα δίνουν μια συνολική εικόνα του όλου συστήματος, που εκτείνεται από την γενική παροχή του πίνακα μετατροπέων, την Ε1 παροχή, μέχρι και την Ε10. Πίσω όμως από κάθε όργανο, υπάρχει μια κάρτα μετατροπής του αναλογικού σήματος, που διαβάζουμε εμείς ως ένδειξη, σε 0 έως 10 Volts DC προκειμένου να οδηγήσουμε αυτό το σήμα ως αναλογική είσοδος στο PLC. Για να γίνει αυτό, προϋποθέτει ότι έχουμε μελετήσει καλά το σύστημα που θέλουμε να υλοποιήσουμε, έχουμε θέσει τα όρια κάτω από τα οποία θα λειτουργεί, είτε αυτά ορίζονται από τις ονομαστικές τιμές των στοιχείων που το συγκροτούν, είτε μετά από επιλογή του ίδιου του μελετητή, ώστε να επιλέξουμε τα κατάλληλα όργανα που θα τοποθετήσουμε.

66 66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σχήμα 1.30: Εσωτερικό πίνακα μετατροπής αναλογικών σημάτων 1.11 Κάρτα μετατροπής Ιac σε Vdc Χρησιμοποιούνται 10 διαφορετικά είδη καρτών ανάλογα με το σήμα εισόδου τους. Πρώτα παρουσιάζουμε τις κάρτες που δέχονται σαν είσοδο εναλλασσόμενο ρεύμα. Εικόνα 1.31 : Κάρτα μετατροπής Ιac σε Vdc. Τα όργανα μετρούν εναλλασσόμενο ρεύμα με τη βοήθεια ενός κατάλληλου μετασχηματιστή ρεύματος. Το εύρος και ο τύπος του οργάνου ορίζουν τον λόγο μετασχηματισμού του μετασχηματιστή που θα χρησιμοποιήσουμε. Αν π.χ. θέλουμε να μετρήσουμε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα μέχρι της τάξεως των 600Α, τότε θα διαλέξουμε ένα αναλογικό όργανο που να δείχνει μέχρι 600 Α και που στο κάτω αριστερό μέρος της μπροστινής πλευράς του να ορίζει το λόγο μετασχηματισμού του Μ/Σ ρεύματος που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε, (π.χ. 600/5 Α). Κατά συνέπεια, θα πρέπει να επιλέξουμε και μια κατάλληλη κάρτα μετατροπής αυτού πλέον του 0-5 Α αναλογικού σήματος, σε 0 έως 10 V DC για να το οδηγήσουμε στο PLC. Στην εικόνα 1.32 βλέπουμε τους ακροδέκτες μιας κάρτας μετατροπής του αναλογικού σήματος ενός εναλλασσομένου ρεύματος εύρους από 0 έως 5Α σε αναλογικό σήμα 0 έως 10Vdc.

67 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 67 Εικόνα 1.32: Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος εναλλασσομένου ρεύματος Κάρτα μετατροπής Vac σε Vdc Για να μετρήσουμε εναλλασσόμενη τάση και να οδηγήσουμε αυτή την μέτρηση στο PLC χρησιμοποιούμε κατάλληλους μετασχηματιστές τάσεως και κάρτες μετατροπής του αναλογικού σήματος σε αναλογικό συγκεκριμένου εύρους 0 έως 10 Volts. Περνούμε μια πολική τάση, την οδηγούμε στο πρωτεύον ενός μετασχηματιστή 500 προς 100 και παίρνουμε έτσι στο δευτερεύον του μια τάση που την οδηγούμε ως είσοδο στην κάρτα μετατροπής. Αυτού του τύπου οι κάρτες παρουσιάζονται στις επόμενες εικόνες 1.33 και 1.34.

68 68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σχήμα 1.33 : Κάρτα μετατροπής Vac σε Vdc. Σχήμα 1.34: Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος εναλλασσόμενης τάσης Κάρτα μετατροπής Vdc σε Vdc Η κατηγορία αυτή των καρτών είναι και η πιο απλή σε συνδεσμολογία με το κύκλωμα ισχύος από όπου παίρνουμε τη μέτρηση. Δεν χρειάζεται κάποια συσκευή να μεσολαβήσει μεταξύ του σημείου της μέτρησης και της κάρτας. Η κάρτα μετατροπής απλά δέχεται την συνεχή τάση που μετράμε απευθείας ως είσοδο της. Η κάρτα λειτουργεί σαν ένας διαιρετής τάσης. Χρησιμοποιούνται 13 κάρτες μετατροπής αυτού του είδους και διαχωρίζονται ανάλογα με το επίπεδο της τάσης που δέχονται ως είσοδο. Αυτές παρουσιάζονται στις επόμενες εικόνες 1.39, 1.40, 1.41, 1.42 και Σχήμα 1.35: Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος 0-115V συνεχής τάσης

69 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 69 Σχήμα 1.36: Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος 0-180V συνεχής τάσης Σχήμα 1.37 : Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος 0-220V συνεχής τάσης

70 70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σχήμα 1.38: Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος 0-230V συνεχής τάσης Σχήμα 1.39: Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος 0-500V συνεχής τάσης Κάρτα μετατροπής Ιdc σε Vdc Όσον αφορά τη μέτρηση του συνεχούς ρεύματος, γίνεται χρήση κάποιων συσκευών που ονομάζονται shunts, και που δεν είναι τίποτε άλλο παρά μια μικρή τιμή αντίστασης όπου η ροή ενός συνεχούς ρεύματος από αυτή προκαλεί μια μικρή διαφορά δυναμικού στα άκρα της. Αυτό το φαινόμενο το εκμεταλλευόμαστε και οδηγούμε αυτό το δυναμικό ως είσοδο σε μια κατάλληλη πάλι κάρτα μετατροπής αναλογικού σήματος σε 0 έως 10 V DC αναλογικό για να το οδηγήσουμε ως είσοδο στο PLC. Ανάλογα πάλι το επίπεδο του εύρους του ρεύματος που θέλουμε να μετρήσουμε, επιλέγουμε και το κατάλληλο shunt. Σχήμα 1.40 : Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος 0-150mV συνεχής τάσης

71 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Κάρτα μετατροπής Hz σε Vdc Επίσης υπάρχει ακόμη μια και μοναδική κάρτα μέτρησης της συχνότητας και χρησιμοποιείται για την παροχή Ε10 όπου μπορούμε να έχουμε μεταβλητή συχνότητα. Σε αυτή την κάρτα η είσοδος της είναι ένα αναλογικό σήμα συχνότητας στο φάσμα 0-100Hz και η έξοδος της είναι, όπως και σε όλες, ένα αναλογικό σήμα των 0-10V DC. Σχήμα 1.41 : Πίσω μέρος κάρτας μετατροπής αναλογικού σήματος, για τη μέτρηση συχνότητας Στο σχήμα 1.42 που ακολουθεί φαίνονται συγκεντρωμένα τα είδη των καρτών που χρησιμοποιούνται αλλά και το πλήθος τους. Παρατηρούμε ότι όλες οι κάρτες έχουν ως έξοδο τα 0-10V dc, ανεξαρτήτου του εύρους και του είδους του αναλογικού σήματος εισόδου τους. Υπάρχουν 89 κάρτες όπου όπως θα δούμε και στη συνέχεια η ορθή λειτουργία τους παίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο του συστήματος. Άλλωστε μια βλάβη σε μια από αυτές μπορεί να προκαλέσει την κατάρρευση του όλου συστήματος, κάτι που πιθανών να ήταν η κύρια αιτία της μη λειτουργίας του αφού 21 κάρτες από αυτές όπως θα αναλύσουμε και στη συνέχεια δεν λειτουργούσαν.

72 72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Κάρτες Μετατροπής Αναλογικών Εισόδων Πλήθος No Είδος κάρτας Χ1 Χ2 Υ1 Υ2 Κατρών 1 Κάρτα Ιac Vdc 0 5 Α(ac) 0 10 V(dc) 20 2 Κάρτα Vac Vdc V(ac) 0 10 V(dc) 8 3 Κάρτα Vdc Vdc V(dc) 0 10 V(dc) 2 4 Κάρτα Vdc Vdc V(dc) 0 10 V(dc) 5 5 Κάρτα Vdc Vdc V(dc) 0 10 V(dc) 2 6 Κάρτα Vdc Vdc V(dc) 0 10 V(dc) 2 7 Κάρτα Vdc Vdc V(dc) 0 10 V(dc) 2 8 Κάρτα Ιdc Vdc mv(dc) 0 10 V(dc) 27 (- 0,5 ind.1.-0,5 cap) 0 10 V(dc) 9 Κάρτα cosφ Vdc 20 Ur =100 V(ac), Ir = 5 A(ac) 10 Κάρτα FREQ Vdc Hz 0 10 V(dc) 1 ΣΥΝΟΛΙΚΕΣ 89 Σχήμα 1.42: Πίνακας με το σύνολο των καρτών μετατροπής αναλογικών εισόδων

73 74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 δυνατότητα του συστήματος είναι να μπορεί να δώσει τρεις οποιεσδήποτε τάσεις ταυτόχρονα σε κάθε θέση εργασίας. Ο πίνακας διανομής τοποθετείται στη δεξιά πλευρά του εργαστηρίου όπως μπαίνουμε, δίπλα από τον πίνακα ελέγχου. Η λειτουργία του είναι απόλυτα συνδυασμένη με τη λειτουργία του πίνακα μετατροπέων, αφού τροφοδοτείται από τις εξόδους του πίνακα αυτού, προκειμένου να τις οδηγήσει σε δικές τους εξόδους που δεν είναι άλλες από τους 405 πιθανούς προορισμούς. Ο πίνακας διανομής ελέγχεται από το σύστημα των ελεγκτών που βρίσκονται στον πίνακα ελέγχου. Με αυτόν διασυνδέεται με τις απαραίτητες καλωδιώσεις για τον έλεγχο των τηλεχειριζόμενων διακοπτών και των ενδείξεων. Θα πρέπει να επισημάνουμε ότι, για κάθε διακόπτη γίνεται επαλήθευση του αν έκλεισε, μέσω σημάτων που τώρα κατευθύνονται από τον πίνακα διανομής προς τον πίνακα ελέγχου. Στην πρόσοψή του ο πίνακας διανομής θα έχει ακριβώς τη μορφή ενός μητρώου. Στο πάνω μέρος υπάρχουν οι ενδείξεις των 15 θέσεων εργασίας, τοποθετημένες έτσι ώστε να ορίζουν ισάριθμες στήλες. Βέβαια κάθε στήλη χωρίζεται σε 3 υποστήλες Α, Β και Γ που συμβολίζουν τις ξεχωριστές γραμμές που φθάνουν σε κάθε θέση εργασίας. Έτσι, ουσιαστικά οι στήλες του μητρώου είναι 45. Στο αριστερό άκρο του πίνακα είναι τοποθετημένες σε στήλη, ούτως ώστε να ορίζουν εννέα γραμμές, οι ενδείξεις των 10 παροχών. Η ένατη γραμμή χρησιμοποιείται για τις παροχές Ε9 και Ε10, όπως ήδη εξηγήσαμε. Έτσι, στις οριζόμενες τομές των γραμμών με τις στήλες, υπάρχουν ενδεικτικές λυχνίες, συνολικά 450, που συμβολίζουν τον αντίστοιχο διακόπτη που έκλεισε. Έτσι, ανά πάσα στιγμή, η πρόσοψη του πίνακα διανομής παρουσιάζει την υφιστάμενη κατάσταση στη διανομή των παροχών στις θέσεις εργασίας, δηλαδή ποια τάση μεταβιβάστηκε σε ποια θέση. Στο αριστερό άκρο του 1 ου πεδίου, όπου αφορά τις θέσεις εργασίας Θ1-Θ2-Θ3, βρίσκονται κατακόρυφα τοποθετημένες 10 πράσινες ενδεικτικές λυχνίες, μια για κάθε παροχή. Αυτές δείχνουν στον χρήστη του συστήματος ποιοι από τους 10 τηλεχειριζόμενοι διακόπτες που αποτελούν και είσοδοι του πίνακα διανομής είναι ενεργοποιημένοι, (σχήμα 1.44). Επίσης στην κορυφή των μιμικών διαγραμμάτων στις πόρτες των πεδίων του πίνακα διανομής, δεξιά και αριστερά της ένδειξης των θέσεων εργασίας, υπάρχουν ενδεικτικές λυχνίες που δίνουν στον χρηστή επίσης σημαντικές πληροφορίες για την κατάσταση του συστήματος του. Οι αριστερά πράσινες ενδεικτικές λυχνίες δίνουν την πληροφορία ότι κάποια από τις 10 παροχές έχει δοθεί στην συγκεκριμένη θέση εργασίας, ενώ οι δεξιά κόκκινες λυχνίες μας

74 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 75 πληροφορούν ότι το μπουτόν εκτάκτου ανάγκης (μανιτάρι ή emergency stop), είναι πατημένο στην συγκεκριμένη θέση εργασίας. Σχήμα 1.44 : Λυχνίες ένδειξης παρουσίας των Παροχών στον Πίνακα Διανομής[24] Παρακάτω, εκτίθενται τα σχέδια αυτοματισμού όλων των θέσεων (12) του εργαστηρίου ηλεκτρομηχανικής μετατροπής της ενέργειας αλλά και των τριών θέσεων του εργαστηρίου ηλεκτρονικών ισχύος. Όλα τα παρακάτω σχέδια δημιουργήθηκαν χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό πακέτο της Microsoft, Microsoft Office Visio 2007 και με τη βοήθεια του Microsoft paint.

75 76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

76 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 77

77 78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

78 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 79 Σχήμα 1.48: Κύκλωμα αυτοματισμού θέσης 4

79 80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

80 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 81 Σχήμα 1.50: Κύκλωμα αυτοματισμού θέσης 6

81 82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

82 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 83 Σχήμα 1.52: Κύκλωμα αυτοματισμού θέσης 8

83 84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

84 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 85 Σχήμα 1.54: Κύκλωμα αυτοματισμού θέσης 10

85 86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

86 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 87 Σχήμα 1.56: Κύκλωμα αυτοματισμού θέσης 12

87 88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

88 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 89 Σχήμα 1.58: Κύκλωμα αυτοματισμού θέσης 14

89 90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

90 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 91 Ακολουθούν τα σχέδια κυκλωμάτων ισχύος πεδίων του πίνακα διανομής:

91 92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

92 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 93

93 94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

94 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 95

95 96 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πίνακες θέσεων εργασίας μεταβλητών τάσεων Οι πίνακες θέσεων εργασίας είναι τα σημεία εκείνα στα οποία οι διάφορες παροχές εμφανίζονται πλέον στη διάθεση του χρήστη. Το σύστημα διαθέτει 15 τέτοιους πίνακες. Οι 12 πίνακες βρίσκονται στον κυρίως χώρο του εργαστηρίου Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας ενώ οι άλλοι 3 βρίσκονται στο διπλανό εργαστήριο Παραγωγής, Μεταφοράς, Διανομής και Χρησιμοποιήσεως Ηλεκτρικής Ενέργειας. Από αυτούς τροφοδοτούνται όλες οι μηχανές και γενικά ο εξοπλισμός (π.χ. παλμογράφοι) που συμμετέχει στην κάθε άσκηση. Ο σχεδιασμός των πινάκων έχει λάβει υπόψη του τις απαιτούμενες προδιαγραφές για την εξυπηρέτηση των αναγκών ενός εργαστηριακού συγκροτήματος με ηλεκτρικές μηχανές και υψηλές τάσεις. Όπως ήδη έχουμε αναφέρει ο κάθε πίνακας χωρίζεται σε τρεις τομείς, στον καθένα από τους οποίους καταφθάνει μία γραμμή άφιξης των 40Α. Οι τρεις τομείς είναι τοποθετημένοι κατακόρυφα και έχουν τις ονομασίες Α, Β, Γ, από πάνω προς τα κάτω. Για τον κάθε τομέα υπάρχει πίνακας παροχής και εκατέρωθεν χώρος για συρτάρωση οργάνων και διακοπτών, απαραίτητων για τη διεξαγωγή των ασκήσεων. Σε κάθε τομέα υπάρχουν 10 ενδεικτικές λυχνίες, μία για κάθε παροχή, ώστε ανάλογα με την παροχή που έχει δοθεί στο συγκεκριμένο τομέα να ανάβει και η αντίστοιχη λυχνία. Για τις DC παροχές έχει επιλεγεί το κόκκινο χρώμα, ενώ για τις AC παροχές το πράσινο. Κάθε γραμμή ασφαλίζεται με αυτόματο διακόπτη ισχύος, του οποίου οι ακροδέκτες καταλήγουν σε μπόρνες. Σε κάθε μία υπάρχει από πάνω ένδειξη του πόλου που φθάνει σ αυτή, π.χ. R, S, Τ, +, 0, -, (σχήμα 1.64). Επίσης σε κάθε πίνακα τομέα υπάρχουν δύο πλήκτρα με ενδείξεις Ρ+ και Ρ-, που δεν είναι άλλα από τα πλήκτρα για αυξομείωση των μεταβλητών τάσεων από τη θέση εργασίας, κάτι για το οποίο έχει ήδη γίνει λόγος προηγουμένως. Στον πίνακα της μεσαίας γραμμής υπάρχουν μπουτόν τύπου μανιτάρι ΣΤΟΠ ΑΝΑΓΚΗΣ, το οποίο θέτει εκτός όλες τις τάσεις του πίνακα σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Οι πίνακες θέσεων εργασίας, όπως είναι αυτονόητο, επιτηρούνται και αυτοί από τον πίνακα ελέγχου, από τον οποίο δέχονται αλλά και στέλνουν σήματα, όπως για παράδειγμα το

96 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 97 Σχήμα 1.64 : Φωτογραφία από τον Α τομέα της 1ης θέσεως εργασίας, (Θ1) Κάποιος πιθανότατα να απορεί, γιατί το σύστημα μας δεν χρησιμοποιεί ασφάλειες αντί ή ταυτόχρονα με τους αυτόματους διακόπτες ισχύος για προστασία από βραχυκυκλώματα, κάτι που συμβαίνει και σε κάθε τομέα των θέσεων εργασίας. Η απορία αυτή βρίσκει απάντηση στο ότι οι αυτόματοι διακόπτες παρέχουν προστασία από υπερφόρτιση αλλά και από βραχυκύκλωμα. Άρα θα ήταν ανούσιο και κουτό να τοποθετηθούν ασφάλειες αφού θα αύξανε το κόστος κατασκευής χωρίς να αύξανε καθόλου το βαθμό προστασίας. Ίσα-ίσα μάλιστα κάθε φορά που θα συνέβαινε ένα βραχυκύκλωμα και «καιγόταν» κάποια ασφάλεια θα χρειαζόταν αντικατάσταση με ότι αυτό συνεπάγεται, (κόστος, χρόνος επισκευής και πολλές φορές μη ορατή ένδειξη βλάβης). Αντίθετα με τη χρήση μόνο αυτόματων διακοπτών ισχύος μια απλή χειροκίνητη επαναφορά του (κλείσιμο), αποκαθιστά άμεσα το κύκλωμα.

97 98 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πίνακας Ελέγχου και Λειτουργίας του συστήματος Ο πίνακας αυτός περιλάμβανε το διασυνδεδεμένο δίκτυο των 6 Rack του προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή και τον ελεγκτή του δικτύου, δηλαδή όλο εκείνο το ΗΑRDWARE που αποτελούσε το υπολογιστικό σύστημα ελέγχου. Αναλυτικά για το ΗΑRDWARE αυτό αναφερόμαστε σε άλλο κεφάλαιο. Αυτό που θα μας απασχολήσει εδώ είναι το τι πρόσφερε σε μας ο πίνακας ελέγχου, όπως για συντομία θα αναφέρεται στο εξής, και τι είδους εξουσία ασκούσε πάνω στο υπόλοιπο σύστημα. Μέσω του πίνακα ελέγχου, δηλαδή μέσω των PLC, το σύστημα εκτελούσε τις εντολές του χρήστη, εξασφαλίζοντας παράλληλα πλήθος λειτουργικών δυνατοτήτων μέσω μεγάλης κλίμακας επεξεργασίας δεδομένων. Αυτό το τελευταίο ειδικά, συντελεί στο να πλεονεκτεί σημαντικά σε σχέση με κλασσικούς συνήθεις ελεγκτές του εμπορίου. Ειδικότερα, είχαμε επεξεργασία αναλογικών και ψηφιακών εισόδων και εξόδων, έτσι που το σύστημα μπορούσε να τρέχει τα λειτουργικά προγράμματα και ταυτόχρονα να επιτηρεί τη διαδικασία από τα προκύπτοντα μεγέθη, τα οποία όπως είδαμε, ήταν ρεύματα και τάσεις. Έτσι από τη μία ικανοποιούσε τις δικές μας απαιτήσεις ανά πάσα στιγμή και από την άλλη πρόσεχε τα μεγέθη επιτήρησης, όπως για παράδειγμα την τάση και το ρεύμα μίας μηχανής συνεχούς ρεύματος (Σ.Ρ.) με δυνατότητα επέμβασης σε περίπτωση σφάλματος. Το σύστημα ελέγχου παραλαμβανόταν μαζί με το λειτουργικό πρόγραμμα ασφάλειας και βασικής λειτουργίας, κάτι αντίστοιχο με το λειτουργικό σύστημα ενός προσωπικού υπολογιστή. Τα βασικά προγράμματα αποτελούσαν το δομικό στοιχείο του συστήματος και είναι αυτά που εξασφάλιζαν το γενικό πλαίσιο δυνατοτήτων προγραμματισμού στο χρήστη, καθώς και τα όρια που μπορούσε αυτός να επεκταθεί ώστε να μη διαταραχθεί η δομή του συστήματος. Επίσης, εξασφάλιζαν την ορθή λειτουργία της εγκατάστασης και επισήμαιναν στο χρήση τυχόν σφάλματα ή μενού λειτουργικών καταστάσεων, που στην ουσία αποτελούσαν επιλογές δυνατοτήτων των βασικών προγραμμάτων. Τα προγράμματα εφαρμογής ήταν προϊόντα λογισμού του χρήστη, ο οποίος έπρεπε να έχει επαρκείς γνώσεις ηλεκτρικών λογικών κυκλωμάτων ενεργειακών συστημάτων (π.χ. LADDER DIAGRAM) και ασφαλώς των λεπτομερειών των εργαστηριακών ασκήσεων ή πειραμάτων που ήθελε να οργανώσει. Από πλευράς προγραμματισμού, δεν απαιτούνταν εξειδικευμένες γνώσεις και κάποιος με εμπειρία δε θα αντιμετώπιζε πρόβλημα.

98 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 99 Για λόγους ασφάλειας, τα βασικά προγράμματα προγραμματίζονταν με άλλη συσκευή από ότι τα προγράμματα του χρήστη που προγραμματίζονταν με συσκευή προγραμματισμού (προγραμματιστής). Γι αυτό άλλωστε και το βασικό πρόγραμμα υπήρχε ενσωματωμένο στο σύστημα. Τα βασικά προγράμματα τροποποιούνταν μόνο όταν θέλαμε να ενσωματώσουμε και άλλες δυνατότητες, αλλά ακόμα και τότε αυτό γινόταν και πάλι από τον κατασκευαστή - σχεδιαστή. Αυτό που πρέπει να ξεκαθαριστεί και να τονιστεί με πλήρη σαφήνεια είναι ότι, σε κάθε περίπτωση τα ενσωματωμένα βασικά προγράμματα παρείχαν σε όλο το εγκατεστημένο σύστημα πλήρη προστασία από τυχόν σφάλματα προγραμματισμού. Τα βασικά προγράμματα ήταν κλειδωμένα για την προστασία του συστήματος. Ο χειρισμός του συστήματος γινόταν από την κονσόλα ελέγχου (operation station - VIDEO), που συνοδεύει τον πίνακα ελέγχου. Πρόκειται για μία κονσόλα πληκτρολογίου και οθόνης. Μέσω αυτής κάναμε τους διάφορους χειρισμούς, δίνοντας εντολές και δεδομένα στο σύστημα, καλούσαμε τα διάφορα μενού από τη μνήμη και μπορούσαμε να πάρουμε πληροφορίες για την κατάσταση του συγκροτήματος ανά πάσα στιγμή (π.χ. ποιοι μετατροπείς δουλεύουν ή σε ποιους πάγκους έχουμε δώσει παροχή). Οι διάφοροι χειρισμοί που γίνονταν μέσω του πληκτρολογίου, έπρεπε να γίνονταν από τους υπεύθυνους του εργαστηρίου. Η ρύθμιση και οι μεταβολές των μεταβλητών τάσεων μπορούσαν να γίνουν τόσο από το πληκτρολόγιο, όσο και από τις θέσεις εργασίας μέσω των πλήκτρων ρύθμισης. Η κονσόλα ελέγχου (operation station) έπαιζε αποφασιστικό ρόλο κατά τη διαδικασία εκκίνησης του συστήματος. Αυτό που πρέπει να διευκρινιστεί είναι ότι η κονσόλα ελέγχου δεν ήταν συσκευή προγραμματισμού. Όσον αφορά τις λειτουργικές δυνατότητες του συστήματος, μπορούμε να αναφέρουμε ότι ο πίνακας ελέγχου ήταν επιφορτισμένος με τη λειτουργία και ρύθμιση των μετατροπέων και τη διανομή των τάσεων στις θέσεις εργασίας. Σε κάθε θέση εργασίας μπορούσαμε να επιλέξουμε ταυτόχρονα τρεις οποιεσδήποτε από τις 10 τάσεις, Ε1 έως Ε10. Κάποια τάση μπορούσε να επιλεγεί διπλά ή και τριπλά στην ίδια θέση, η μεταβολή της όμως, αν ήταν μεταβλητή, θα γινόταν μόνο από ένα σημείο. Υπενθυμίζεται ότι κάθε θέση εργασίας από τις 15, έχει 3 γραμμές άφιξης (3x15 = 45 γραμμές αφίξεων). Ειδικότερα, για τις σταθερές τάσεις το PLC επιτηρούσε τα όρια φόρτισης και αν αυτά παραβιάζονταν, έθετε εκτός την τάση αυτή. Σε κάθε εφαρμογή ακολουθούταν από το σύστημα ο κανόνας ότι πρώτα γίνεται η επιλογή των θέσεων που θα σταλούν οι τάσεις, κλείνουν οι

99 100 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 αντίστοιχοι διακόπτες, και μετά μπαίνουν σε λειτουργία οι μετατροπείς οπότε εμφανίζεται η τάση στην έξοδο. Το ακριβώς αντίστροφο γινόταν σε κάθε διακοπή λειτουργίας. Με τον τρόπο αυτό δεν καταπονούνται οι επαφές των διακοπτών, αφού τα ανοίγματα και τα κλεισίματά των γίνονται χωρίς τάση. Επίσης, υπήρχε ιεραρχημένη λογική λειτουργία των διακοπτών άνευ φορτίου από τη διανομή προς τους μετατροπείς. Δηλαδή, οι διακόπτες του Πίνακα Διανομής δεν άνοιγαν ή έκλειναν υπό τάση και φορτίο για ελαχιστοποίηση του κόστους συντήρησης, λόγω του πλήθους τους (405 = 3 τάσεις σε κάθε πάγκο x 15 πάγκοι x 9 διαφορετικές τάσεις). Οι διακόπτες εξόδου των μετατροπέων φροντίζαμε να κλείνουν από το δίκτυο προς την έξοδο τους και να ανοίγουν από την έξοδό τους προς το δίκτυο. Στο πρόγραμμα του PLC υπήρχε ιεράρχηση για το ποίοι διακόπτες θα άνοιγαν πρώτοι, ανάλογα με την ελάχιστη επιβάρυνση. Όλες οι επιλογές που κάναμε, καθώς και η εκτέλεση των εντολών, επαληθεύονταν για την εκτέλεσή τους από τους ελεγκτές, μέσω σημάτων που επέστρεφαν στον Πίνακα Ελέγχου και ήταν τα σήματα των ελέγχων επιτήρησης. Παράλληλα, τα παραπάνω θα έπρεπε να ανακοινώνονται στο μιμικό διάγραμμα των μετατροπέων ή στον Πίνακα Διανομής (λυχνίες) ή στις θέσεις εργασίας, ανάλογα με το πού ανήκουν. Ακόμα, στην οθόνη της κονσόλας ελέγχου μπορούσαμε να δούμε τα κυκλώματα που ήταν σε ενέργεια. Για το πώς γίνεται η επιλογή και για το είδος των ελέγχων που ασκούσε ο Πίνακας Ελέγχου στον κάθε μετατροπέα ξεχωριστά θα αναφερθούμε στο κομμάτι εκείνο που εξετάζουμε κατά σειρά τους μετατροπείς, αφού κάτι τέτοιο σ αυτό το σημείο θα ήταν άσκοπο και δυσνόητο.

100 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Τροφοδοτικά 24V Προκειμένου να τεθεί σε λειτουργία κάθε RACK του προϋπάρχοντος PLC της ΑΒΒ χρησιμοποιήθηκαν κάποιες μικρές μονάδες τροφοδοσίας ώστε να παρέχεται η κατάλληλη στάθμη συνεχούς τάσεως αλλά και η απαιτούμενη ένταση ανάλογα με τα τροφοδοτούμενα φορτία που τότε είχαν υπολογιστεί. Έτσι, αφού όλα τα RACKS (8 στον αριθμό RACK MORE, RACK IR, RACK DCDA, RACK DCDB, RACK OCD1, RACK OCD2, RACK OCD3, RACK OCD4) αλλά και η μονάδα της CPU είχαν ως τάση τροφοδοσίας τους τα 24Vdc, χρησιμοποιήθηκαν τροφοδοτικά παίρνοντας ως είσοδο 230Vac μέσω ενός διακόπτη και βγάζοντας ως έξοδο 24Vdc. Τα τροφοδοτικά αυτά βρίσκονται μέσα στα πεδία του παλαιού PLC, είναι καταμετρημένα και τα παρουσιάζουμε σε αυτήν την ενότητα. Υπάρχουν συνολικά πέντε ανεξάρτητες μονάδες τροφοδοτικών ισχύος από 60W έως 150W και ανάλογα με τη θέση τοποθετήσεώς τους και τον τύπο τους φαίνονται στο σχήμα 1.65: ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΑ 24Vdc ΘΕΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΙΣΧΥΣ Πόρτα PLC Νο1 TECA TA 60 24/P,220VAC 24V 2.5A,Νούμερο σειράς: V*2.5A=60W Πόρτα PLC Νο2 Πόρτα PLC Νο3 Πόρτα PLC Νο4 TECA TA 60 24/P,220VAC 24V 2.5A,Νούμερο σειράς: 2743 Teca Electronica,Tipo TA /P, N.Serie 2739 Vu1:24V 4A Teca Electronica,Tipo TA /P,N.Serie 2741,Vu1:24V 6A Teca Electronica,Tipo TA /P,N.Serie 2740 Vu1:24V 4A 1 24V*2.5A=60W 1 24V*4A=100W 1 24V*6A=150W 1 24V*4A=100W ΣΥΝΟΛΟ 5 470W Σχήμα 1.65 : Πίνακας καταγραφής τροφοδοτικών 24Vdc παλαιού πίνακα PLC[24]

101 102 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Το τροφοδοτικό των 150W θα χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσουμε το καινούργιο σύστημα PLC που εγκαταστήσαμε Racks - Σχάρες μονάδας PLC H μονάδα αυτή, όπως ήδη έχουμε αναφέρει, έχει μελετηθεί και κατασκευαστεί περί τα μέσα της δεκαετίας του 80 και αποτελείται από μια προγραμματιζόμενη λογική μονάδα συγκροτημένη από βαθμίδες που ονομάζονται RACKS. Αυτά αποτελούν αυτόνομα στοιχεία με δικό τους τροφοδοτικό με δυνατότητα επεκτάσεως τους τοποθετώντας συρταρωτά κάρτες, όπως π.χ. αναλογικές ή ψηφιακές κάρτες εισόδου ή εξόδου και κάρτες επικοινωνίας για τη διασύνδεση τους με αλλά RACKS και την κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Φυσικά υπάρχει ένας ανώτατος αριθμός καρτών που μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα RACK αλλά το ίδιο ισχύει και στο σύνολο των καρτών σε όλα τα RACKS όπου ο περιορισμός αυτός βασικά προκύπτει από την εκάστοτε χρησιμοποιούμενη κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU). Η μονάδα PLC που είναι εγκατεστημένη είναι της εταιρείας ΑΒΒ και συγκεκριμένα το μοντέλο MasterPiece 200, ένα μοντέλο κατασκευασμένο στα τέλη της δεκαετίας του 80 και ένα από τα πρώτα PLC που εμφανίστηκαν στην ευρύτερη αγορά. Το PLC είναι χωρισμένο σε 4 ερμάρια, (πόρτες), και διαθέτει μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας, (CPU). Αποτελείται από 6 ξεχωριστά rack τα οποία είναι συνδεδεμένα με την κεντρική μονάδα με ομοαξονικό καλώδιο.

102 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 103 Σχήμα 1.66: Φωτογραφία από τα Rack OCD3 και OCD4 στην 1 η πόρτα του PLC Το κάθε rack διαθέτει το δικό του τροφοδοτικό, την δικιά του κάρτα επικοινωνίας με την κεντρική μονάδα και τις ανάλογες κάρτες ψηφιακών και αναλογικών εισόδων και εξόδων. Η κεντρική μονάδα διαθέτει σειριακές θύρες επικοινωνίας στις οποίες συνδέεσαι τόσο ο προσωπικός Η/Υ, από τον οποίο γίνεται η διαχείριση από τον χρήστη, όσο και ένας εκτυπωτής.

103 104 ΚΕΦΑΛΑΙΟ «Rack MORE» Είναι τοποθετημένο στην τέταρτη πόρτα-πεδίο του παλιού PLC. Αποτελείται από 5 κάρτες των 32 στοιχείων. Δηλαδή κάθε κάρτα μπορεί να παρέχει μέχρι και 32 εισόδους ή εξόδους ανάλογα με το είδος της κάρτας. Η πρώτη κάρτα είναι κάρτα ψηφιακών εξόδων, όπου είναι συνδεδεμένες οι λάμπες στην κορυφή κάθε πάγκου. Αυτές χρησιμοποιούνται ως φωτεινές ενδείξεις ύπαρξης κάποιας τάσης στον πάγκο. Άρα αφού έχουμε 15 πάγκους έχουμε και αντίστοιχα 15 ψηφιακές εξόδους. Οι υπόλοιπες τέσσερις κάρτες είναι κάρτες ψηφιακών εισόδων.. Εκεί είναι συνδεδεμένα όλα τα μπουτόν αυξομείωσης που υπάρχουν στους πάγκους. Έχουμε 15 πάγκους, με 3 τομείς σε κάθε πάγκο και με δυο μπουτόν ο κάθε τομέας, ένα για μείωση και άλλο ένα για αύξηση της τιμής της τάσεως. Άρα υπάρχουν 15x3x2 = 90 μπουτόν και συνεπώς 90 ψηφιακές είσοδοι στο PLC. Στην πρώτη κάρτα ψηφιακών εισόδων έχουμε τα μπουτόν αυξομείωσης της τάσης των 5 πρώτων πάγκων-θέσεων εργασίας(6μπουτον x 5 πάγκοι = 30), αλλά και 2 από τον 6 ο πάγκο. Έτσι εν συνεχεία έχουμε την δεύτερη κάρτα ψηφιακών εισόδων με τα υπόλοιπα μπουτόν του 6 ου πάγκου, τα μπουτόν του 7 ου, 8 ου, 9 ου, 10 ου, αλλά και 4 μπουτόν του 11 ου. Σύνολο 32 ψηφιακοί είσοδοι. Στην τρίτη κάρτα ψηφιακών εισόδων του Rack MORE είναι συνδεδεμένα τα υπόλοιπα μπουτόν αυξομείωσης της τάσης μέχρι και τον πάγκο 15. Σύνολο: 2 του 11 ου +6 του 12 ου +6 του 13 ου +6 του 14 ου +6 του 15 ου = 26 ψηφιακοί είσοδοι. Στις υπόλοιπες 6 θέσεις για να φθάσουμε τις 32 εισόδους συνδέονται τα μανιτάρια (stop εκτάκτου ανάγκης), όπου όπως αναφέραμε βρίσκεται ένα σε κάθε πάγκο. Άρα έχουμε τα μανιτάρια από τον 1 ο μέχρι και τον 6 ο πάγκο. Στην τέταρτη κάρτα ψηφιακών εισόδων του Rack MORE είναι συνδεδεμένα τα υπόλοιπα 9 μανιτάρια από τον 7 ο μέχρι και τον 15 ο πάγκο, (9 ψηφιακοί είσοδοι), αλλά και ένα άλλο μανιτάρι που βρίσκεται μέσα στον πίνακα του PLC και ονομάζεται GLOBAL. Αυτό πιθανότατα είναι ένα γενικό «stop ανάγκης» που «ρίχνει»-απενεργοποιεί όλο το σύστημα, δηλαδή όλες τις τάσεις σε όλους τους πάγκους, σε περίπτωση που το επιθυμήσει ο κάθε χρηστής.

104 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 105 Ένα σοβαρό μειονέκτημα της χρήσης αυτού του μπουτόν είναι το ότι για να «πατηθεί» - ενεργοποιηθεί πρέπει να ανοίξουμε την πόρτα του πίνακα του PLC, που είναι πολύ χρονοβόρο πράγμα που κάνει το μανιτάρι στη θέση στην οποία βρίσκεται καθόλου μα καθόλου εύχρηστο. RACK MORE α/α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας Είδος κάρτας 1 η A0.0 Ψηφιακών εξόδων 2 η Ε0.0 Ψηφιακών εισόδων 3 η Ε2.0 Ψηφιακών εισόδων Περιγραφή συνδεδεμένων Ποσότητα σημείων 15 Λυχνίες μπουτόν αυξομείωσης τάσης μπουτόν αυξομείωσης τάσης 32 4 η E4.0 Ψηφιακών εισόδων 5 η E6.0 Ψηφιακών εισόδων 26 μπουτόν αυξομείωσης τάσης και 6 μανιτάρια πάγκων 9 μανιτάρια πάγκων και 1 γενικό μανιτάρι ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών εξόδων Ψηφιακών εισόδων Σχήμα 1.67 : Γενική εικόνα RACK MORE παλαιού PLC[24]

105 106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ «Rack IR» Για τη σύνδεση του VIDEO, του PRINTER (Εκτυπωτή), του COMPUTER, του δικτύου επικοινωνίας και της CPU. Λειτουργεί σαν ένα όργανο που ελέγχει και συντονίζει την επικοινωνία μεταξύ των RACK αλλά και μεταξύ αυτών και τη CPU. Επίσης δίνει την δυνατότητα της σύνδεσης του συστήματος με εκτυπωτή, οθόνη VIDEO, αλλά και υπολογιστή. Είναι τοποθετημένο στην τέταρτη πόρτα του πίνακα του PLC, στην μεσαία θέση πάνω από την κεντρική μονάδα επεξεργασίας, (CPU) και κάτω από το RACK MORE που περιγράφτηκε προηγουμένως «Rack DCDA» Το RACK αυτό είναι το μεγαλύτερο μαζί με το επόμενο το RACK DCDB αφού περιέχει 13 κάρτες των 32 ψηφιακών εισόδων η κάθε μια. Και τα δυο αυτά RACK είναι τοποθετημένα στην τρίτη πόρτα-πεδίο του παλιού PLC. Κάθε μια από τις εισόδους αυτές αποτελεί επιβεβαίωση για τον χρηστή μέσω του VIDEO, (οθόνη επικοινωνίας χρηστή με το σύστημα), για ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση ενός ρελέ από τα 405 που περιέχει ο πίνακας διανομής. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας κανονικά ανοιχτής βοηθητικής επαφής που έχει το κάθε ένα από τα 405 αυτά ρελέ. Υπενθυμίζεται ότι κάθε θέση εργασίας από τις 15, έχει 3 γραμμές άφιξης (3x15=45). Άρα: 3 δυνατές τάσεις σε κάθε πάγκο x 15 πάγκοι x 9 διαφορετικές τάσεις = 405.

106 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 107 RACK DCDA α/α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας Είδος κάρτας Περιγραφή συνδεδεμένων σημείων 1 η Ε00.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε1 Θ1 Α εισόδων μέχρι και Ε1 Θ11 Β ρελέ 2 η Ε02.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε1 Θ11 Γ εισόδων μέχρι και Ε2 Θ7 Α ρελέ 3 η Ε04.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε2 Θ7 Β εισόδων μέχρι και Ε3 Θ2 Γ ρελέ 4 η E06.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε3 Θ3 Α εισόδων μέχρι και Ε3 Θ13 Β ρελέ 5 η E08.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε3 Θ13 Γ εισόδων μέχρι και Ε4 Θ9 Γ ρελέ 6 η Ε10.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε4 Θ9 Β εισόδων μέχρι και Ε5 Θ4 Γ ρελέ 7 η Ε12.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε5 Θ5 Α εισόδων μέχρι και Ε5 Θ15 Β ρελέ 8 η Ε14.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε5 Θ15 Γ εισόδων μέχρι και Ε6 Θ11 Γ ρελέ 9 η E16.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε6 Θ11 Β εισόδων μέχρι και Ε7 Θ6 Γ ρελέ 10 η E18.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε7 Θ7 Α εισόδων μέχρι και Ε8 Θ2 Β ρελέ 11 η Ε20.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε8 Θ2 Γ εισόδων μέχρι και Ε8 Θ13 Α ρελέ 12 η E22.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε8 Θ13 Β εισόδων μέχρι και Ε9 Θ8 Γ ρελέ 13 η E24.00 Ψηφιακών Επιβεβαίωση ρελέ Ε9 Θ9 Α εισόδων μέχρι και Ε9 Θ15 Γ ρελέ ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών 405 εισόδων Σχήμα 1.68 : Γενική εικόνα RACK DCDA παλιού PLC[24] Ποσότητ α «Rack DCDΒ» Γνωρίζουμε πως προκειμένου να οδηγήσουμε τα 10 διαφορετικά είδη τάσεων από τον πίνακα διανομής στις 15 θέσεις εργασίας που διαθέτουμε χρησιμοποιούμε 405 ρελέ. Όλα αυτά για να ενεργοποιηθούν χρειάζονται σήμα-εντολή από το PLC. Άρα θέλουμε 405 ψηφιακές εξόδους οι οποίες παρέχονται από το RACK DCDB μέσα από 13 κάρτες ψηφιακών εξόδων των 32 σημείων η κάθε μια.

107 108 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 RACK DCDB α/α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας Είδος κάρτας Περιγραφή συνδεδεμένων σημείων Ποσότητα 1 η Α00.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε1 Θ1 Α μέχρι και Ε1 Θ11 Β ρελέ 2 η Α02.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε1 Θ11 Γ μέχρι και Ε2 Θ7 Α ρελέ 3 η Α04.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε2 Θ7 Β μέχρι και Ε3 Θ2 Γ ρελέ 4 η Α06.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε3 Θ3 Α μέχρι και Ε3 Θ13 Β ρελέ 5 η Α08.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε3 Θ13 Γ μέχρι και Ε4 Θ9 Γ ρελέ 6 η Α10.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε4 Θ9 Β μέχρι και Ε5 Θ4 Γ ρελέ 7 η Α12.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε5 Θ5 Α μέχρι και Ε5 Θ15 Β ρελέ 8 η Α14.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε5 Θ15 Γ μέχρι και Ε6 Θ11 Γ ρελέ 9 η Α16.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε6 Θ11 Β μέχρι και Ε7 Θ6 Γ ρελέ 10 η Α18.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε7 Θ7 Α μέχρι και Ε8 Θ2 Β ρελέ 11 η Α20.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε8 Θ2 Γ μέχρι και Ε8 Θ13 Α ρελέ 12 η Α22.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε8 Θ13 Β μέχρι και Ε9 Θ8 Γ ρελέ 13 η Α24.00 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ Ε9 Θ9 Α μέχρι και Ε9 Θ15 Γ ρελέ ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών εξόδων 405 Σχήμα 1.69 : Γενική εικόνα RACK DCDB παλιού PLC[24]

108 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων «Rack OCD1» To RACK OCD1 περιλαμβάνει όλες τις εισόδους και εξόδους, είτε αναλογικές, είτε ψηφιακές που αφορούν την παραγωγή και έλεγχο των τάσεων Ε1, Ε2 και Ε3, αλλά και την οδήγηση τους από τον πίνακα των Μετατροπέων στον πίνακα Διανομής προκειμένου να διανεμηθεί σε οποίες θέσεις εργασίας επιθυμούμε. RACK OCD1 α/α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας Είδος κάρτας Περιγραφή συνδεδεμένων σημείων Ποσότητα 1 η Α0.0 Ψηφιακών εξόδων 2 η Ε0.0 Ψηφιακών εισόδων 3 η Αναλογικών εισόδων 4 η Αναλογικών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε1,Ε2 και Ε3 Επιβεβαίωση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε1,Ε2 και Ε3 Σήματα από τα όργανα του πίνακα μετατροπέων για Ε1,Ε2 και Ε3 Σήματα 0 10Vdc για έλεγχο της διέγερσης των γεννητριών ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών εξόδων Ψηφιακών εισόδων Αναλογικών εισόδων Αναλογικών εξόδων Σχήμα 1.70: Γενική εικόνα RACK ΟCD1 παλιού PLC[24]

109 110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ «Rack OCD2» To RACK OCD2 περιλαμβάνει όλες τις εισόδους και εξόδους, είτε αναλογικές, είτε ψηφιακές που αφορούν την παραγωγή και έλεγχο των τάσεων Ε4, Ε5 και Γενικής Παροχής (Γ.Π. ή Ρ), αλλά και την οδήγηση τους από τον πίνακα των Μετατροπέων στον πίνακα Διανομής προκειμένου να διανεμηθεί σε οποίες θέσεις εργασίας επιθυμούμε. RACK OCD2 α/ α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας Είδος κάρτας Περιγραφή συνδεδεμένων σημείων Ποσότητ α 1 η Α0.0 Ψηφιακών εξόδων 2 η Ε0.0 Ψηφιακών εισόδων 3 η Αναλογικών εισόδων Ενεργοποίηση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε4, Ε5 και Γ.Π. Επιβεβαίωση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε4, Ε5 και Γ.Π. Σήματα από τα όργανα του πίνακα μετατροπέων για Ε4, Ε5 και Γ.Π ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών εξόδων Ψηφιακών εισόδων Αναλογικών εισόδων Σχήμα 1.71 : Γενική εικόνα RACK ΟCD2 παλιού PLC[24] «Rack OCD3» To RACK OCD3 περιλαμβάνει όλες τις εισόδους και εξόδους, είτε αναλογικές, είτε ψηφιακές που αφορούν την παραγωγή και έλεγχο των τάσεων Ε6 και Ε7, αλλά και την οδήγηση τους από τον πίνακα των Μετατροπέων στον πίνακα Διανομής προκειμένου να διανεμηθεί σε οποίες θέσεις εργασίας επιθυμούμε.

110 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 111 α/α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας RACK OCD3 Είδος κάρτας Περιγραφή συνδεδεμένων σημείων Ποσότητα 1 η Α0.0 Ψηφιακών εξόδων 2 η Ε0.0 Ψηφιακών εισόδων 3 η Αναλογικών εισόδων 4 η Αναλογικών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε6 και Ε7 Επιβεβαίωση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε6 και Ε7 Σήματα από τα όργανα του πίνακα μετατροπέων για Ε6 και Ε7 Σήματα 0 10Vdc για έλεγχο της διέγερσης των γεννητριών ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών εξόδων Ψηφιακών εισόδων Αναλογικών εισόδων Αναλογικών εξόδων Σχήμα 1.72 : Γενική εικόνα RACK ΟCD3 παλιού PLC[24] «Rack OCD4» To RACK OCD4 περιλαμβάνει όλες τις εισόδους και εξόδους, είτε αναλογικές, είτε ψηφιακές που αφορούν την παραγωγή και έλεγχο των τάσεων Ε8, Ε9 και Ε10, αλλά και την

111 112 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 οδήγηση τους από τον πίνακα των Μετατροπέων στον πίνακα Διανομής προκειμένου να διανεμηθεί σε οποίες θέσεις εργασίας επιθυμούμε. RACK OCD4 α/α Ονομασία 1 ης διεύθυνσης κάρτας Είδος κάρτας Περιγραφή συνδεδεμένων σημείων Ποσότητα 1 η Α0.0 Ψηφιακών εξόδων Ενεργοποίηση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε8, Ε9 και Ε η Ε0.0 Ψηφιακών εισόδων Επιβεβαίωση ρελέ πίνακα μετατροπέων για Ε8, Ε9 και Ε η Αναλογικών εισόδων Σήματα από τα όργανα του πίνακα μετατροπέων για Ε8, Ε9 και Ε η Αναλογικών εξόδων Σήματα 0 10Vdc για έλεγχο της διέγερσης των γεννητριών 3 ΣΥΝΟΛΟ Ψηφιακών εξόδων Ψηφιακών εισόδων Αναλογικών εισόδων Αναλογικών εξόδων Σχήμα 1.73 : Γενική εικόνα RACK ΟCD4 παλιού PLC[24]

112 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Πόρτα PLC «Νο1» Πόρτα PLC Νο 1 1η Ομάδα με Ρελέ 24Vdc Ονομασία καλωδίου : 6ΨΕ1 Στοιχείο ενεργοποίησης Χρώμα καλωδίου Ρελέ 24Vdc CD2 Κόκκινο K1 CG2 Καφέ K2 CY2 Μπλε K3 (κενό) Γκρι K4 C19 Μωβ K5 C21 Πορτοκαλί K6 CD3 Ροζ K7 CG3 Άσπρο K8 Ονομασία καλωδίου : 6ΨΕ2 Ρελέ 24Vdc CY3 Κόκκινο K9 (κενό) Καφέ K10 C20 Μπλε K11 C22 Γκρι K12 Σημειώσεις: 1. Από Κ13έως και Κ16 και από Κ19 έως και Κ24 είναι κενά. 2. Επίσης τα Κ17 και Κ18 χρησιμοποιούνται στο έξτρα κύκλωμα του πεδίου Ε6-Ε7, για την ενεργοποίηση των ρελέ ισχύος ΚΑ και ΚΒ, (J2-18 και J2-20 είναι ο αριθμός των κλεμμών όπου δίνονται οι εντολές ο ουδέτερος, στο πεδίο Ε6-Ε7). Πόρτα PLC Νο 1

113 114 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 2η Ομάδα με Ρελέ 24Vdc Ονομασία καλωδίου : 7ΨΕ1 Ρελέ 24Vdc Στοιχείο ενεργοποίησης Χρώμα καλωδίου CD4 Κόκκινο K33 CG4 Καφέ K34 CY4 Μπλε K35 (κενό) Γκρι K36 C23 Μωβ K37 C26 Πορτοκαλί K38 C29 Ροζ K39 C30 Άσπρο K40 Ονομασία καλωδίου : 7ΨΕ2 Ρελέ 24Vdc C31 Κόκκινο Κ41 (κενό) Καφέ Κ42 C24 Μπλε K43 C27 Γκρι K44 C28 Μωβ K45 (κενό) Πορτοκαλί K46 C25 Ροζ K47 Σημειώσεις: 1. Από Κ48 έως και Κ56 είναι κενά. 2. Επίσης η επαφή 14 των ρελέ γενικού σκοπού έχει μόνιμα ουδέτερο, ενώ στην επαφή 13 δίνεται το σήμα ενεργοποίησης, ο ουδέτερος δηλαδή, στο πηνίο του κάθε ρελέ ισχύος.

114 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Πόρτα PLC «Νο2» Πόρτα PLC Νο 2 1η Ομάδα με Ρελέ 24Vdc Ονομασία καλωδίου : 2ΨΕ1 Στοιχείο ενεργοποίησης Χρώμα καλωδίου Ρελέ 24Vdc C1 Κόκκινο K1 CD1 Καφέ K2 CG1 Μπλε K3 CY1 Γκρι K4 (κενό) Μωβ K5 (κενό) Πορτοκαλί K6 C2 Κίτρινο K7 C3 Άσπρο K8 C4 Κιτρινοπράσινο K9 Ονομασία καλωδίου : 3ΨΕ1 Ρελέ 24Vdc C5 Κόκκινο K10 C6 Καφέ K11 C7 Μπλε K12 C8 Γκρι K13 Σημείωση: Από Κ14 έως και Κ24 είναι κενά.

115 116 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Πόρτα PLC Νο 2 2η Ομάδα με Ρελέ 24Vdc Ονομασία καλωδίου : 4ΨΕ1 Στοιχείο ενεργοποίησης Χρώμα καλωδίου Ρελέ 24Vdc C9 Κόκκινο K33 C10 Καφέ K34 C11 Μπλε K35 C12 Γκρι K36 C17 Μωβ K37 C13 Πορτοκαλί K38 C14 Ροζ K39 C15 Άσπρο K40 Ονομασία καλωδίου : 4ΨΕ2 Ρελέ 24Vdc C16 Κόκκινο Κ41 C18 Καφέ Κ42 Σημειώσεις: 1. Από Κ43 έως και Κ56 είναι κενά. 2. Επίσης η επαφή 14 των ρελέ γενικού σκοπού έχει μόνιμα ουδέτερο, ενώ στην επαφή 13 δίνεται το σήμα ενεργοποίησης, (ο ουδέτερος δηλαδή), στο πηνίο του κάθε ρελέ ισχύος.

116 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων Πόρτα PLC «Νο3» Σελίδα 1/5 Θέση εργασίας Θ1 Θέση εργασίας Θ2 Θέση εργασίας Θ3 Θέση εργασίας Θ4 Θέση εργασίας Θ5 Θέση εργασίας Θ6 Θέση εργασίας Θ7 Θέση εργασίας Θ8 Θέση εργασίας Θ9 Θέση εργασίας Θ10 Θέση εργασίας Θ11 Θέση εργασίας Θ12 Θέση εργασίας Θ13 Θέση εργασίας Θ14 Θέση εργασίας Θ15 Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε1 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε2 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Α Κ1 C111 AC1-2 Κ46 C211 AC2-2 Β Κ2 C112 AC1-3 Κ47 C212 AC2-3 Γ Κ3 C113 AC1-4 Κ48 C213 AC2-4 Α Κ4 C121 AC1-5 Κ49 C221 AC2-5 Β Κ5 C122 AC1-6 Κ50 C222 AC2-6 Γ Κ6 C123 AC1-7 Κ51 C223 AC2-7 Α Κ7 C131 AC1-8 Κ52 C231 AC2-8 Β Κ8 C132 AC1-9 Κ53 C232 AC2-9 Γ Κ9 C133 AC1-10 Κ54 C233 AC2-10 Α Κ10 C141 BC1-2 Κ55 C241 BC2-2 Β Κ11 C142 BC1-3 Κ56 C242 BC2-3 Γ Κ12 C143 BC1-4 Κ57 C243 BC2-4 Α Κ13 C151 BC1-5 Κ58 C251 BC2-5 Β Κ14 C152 BC1-6 Κ59 C252 BC2-6 Γ Κ15 C153 BC1-7 Κ60 C253 BC2-7 Α Κ16 C161 BC1-8 Κ61 C261 BC2-8 Β Κ17 C162 BC1-9 Κ62 C262 BC2-9 Γ Κ18 C163 BC1-10 Κ63 C263 BC2-10 Α Κ19 C171 BC1-11 Κ64 C271 BC2-11 Β Κ20 C172 BC1-12 Κ65 C272 BC2-12 Γ Κ21 C173 BC10-1 Κ66 C273 BC10-2 Α Κ22 C181 ΓC1-2 Κ67 C281 ΓC2-2 Β Κ23 C182 ΓC1-3 Κ68 C282 ΓC2-3 Γ Κ24 C183 ΓC1-4 Κ69 C283 ΓC2-4 Α Κ25 C191 ΓC1-5 Κ70 C291 ΓC2-5 Β Κ26 C192 ΓC1-6 Κ71 C292 ΓC2-6 Γ Κ27 C193 ΓC1-7 Κ72 C293 ΓC2-7 Α Κ28 C1101 ΓC1-8 Κ73 C2101 ΓC2-8 Β Κ29 C1102 ΓC1-9 Κ74 C2102 ΓC2-9 Γ Κ30 C1103 ΓC1-10 Κ75 C2103 ΓC2-10 Α Κ31 C1111 ΓC1-11 Κ76 C2111 ΓC2-11 Β Κ32 C1112 ΓC1-12 Κ77 C2112 ΓC2-12 Γ Κ33 C1113 ΓC10-1 Κ78 C2113 ΓC10-2 Α Κ34 C1121 ΔC1-2 Κ79 C2121 ΔC2-2 Β Κ35 C1122 ΔC1-3 Κ80 C2122 ΔC2-3 Γ Κ36 C1123 ΔC1-4 Κ81 C2123 ΔC2-4 Α Κ37 C1131 ΔC1-5 Κ82 C2131 ΔC2-5 Β Κ38 C1132 ΔC1-6 Κ83 C2132 ΔC2-6 Γ Κ39 C1133 ΔC1-7 Κ84 C2133 ΔC2-7 Α Κ40 C1141 ΔC1-8 Κ85 C2141 ΔC2-8 Β Κ41 C1142 ΔC1-9 Κ86 C2142 ΔC2-9 Γ Κ42 C1143 ΔC1-10 Κ87 C2143 ΔC2-10 Α Κ43 C1151 ΔC1-11 Κ88 C2151 ΔC2-11 Β Κ44 C1152 ΔC1-12 Κ89 C2152 ΔC2-12 Γ Κ45 C1153 ΔC10-1 Κ90 C2153 ΔC10-2

117 118 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σελίδα 2/5 Θέση εργασίας Θ1 Θέση εργασίας Θ2 Θέση εργασίας Θ3 Θέση εργασίας Θ4 Θέση εργασίας Θ5 Θέση εργασίας Θ6 Θέση εργασίας Θ7 Θέση εργασίας Θ8 Θέση εργασίας Θ9 Θέση εργασίας Θ10 Θέση εργασίας Θ11 Θέση εργασίας Θ12 Θέση εργασίας Θ13 Θέση εργασίας Θ14 Θέση εργασίας Θ15 Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε3 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε4 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Κ91 C311 AC3-2 Κ136 C411 AC4-2 Κ92 C312 AC3-3 Κ137 C412 AC4-3 Κ93 C313 AC3-4 Κ138 C413 AC4-4 Κ94 C321 AC3-5 Κ139 C421 AC4-5 Κ95 C322 AC3-6 Κ140 C422 AC4-6 Κ96 C323 AC3-7 Κ141 C423 AC4-7 Κ97 C331 AC3-8 Κ142 C431 AC4-8 Κ98 C332 AC3-9 Κ143 C432 AC4-9 Κ99 C333 AC3-10 Κ144 C433 AC4-10 Κ100 C341 BC3-2 Κ145 C441 BC4-2 Κ101 C342 BC3-3 Κ146 C442 BC4-3 Κ102 C343 BC3-4 Κ147 C443 BC4-4 Κ103 C351 BC3-5 Κ148 C451 BC4-5 Κ104 C352 BC3-6 Κ149 C452 BC4-6 Κ105 C353 BC3-7 Κ150 C453 BC4-7 Κ106 C361 BC3-8 Κ151 C461 BC4-8 Κ107 C362 BC3-9 Κ152 C462 BC4-9 Κ108 C363 BC3-10 Κ153 C463 BC4-10 Κ109 C371 BC3-11 Κ154 C471 BC4-11 Κ110 C372 BC3-12 Κ155 C472 BC4-12 Κ111 C373 BC10-3 Κ156 C473 BC10-4 Κ112 C381 ΓC3-2 Κ157 C481 ΓC4-2 Κ113 C382 ΓC3-3 Κ158 C482 ΓC4-3 Κ114 C383 ΓC3-4 Κ159 C483 ΓC4-4 Κ115 C391 ΓC3-5 Κ160 C491 ΓC4-5 Κ116 C392 ΓC3-6 Κ161 C492 ΓC4-6 Κ117 C393 ΓC3-7 Κ162 C493 ΓC4-7 Κ118 C3101 ΓC3-8 Κ163 C4101 ΓC4-8 Κ119 C3102 ΓC3-9 Κ164 C4102 ΓC4-9 Κ120 C3103 ΓC3-10 Κ165 C4103 ΓC4-10 Κ121 C3111 ΓC3-11 Κ166 C4111 ΓC4-11 Κ122 C3112 ΓC3-12 Κ167 C4112 ΓC4-12 Κ123 C3113 ΓC10-3 Κ168 C4113 ΓC10-4 Κ124 C3121 ΔC3-2 Κ169 C4121 ΔC4-2 Κ125 C3122 ΔC3-3 Κ170 C4122 ΔC4-3 Κ126 C3123 ΔC3-4 Κ171 C4123 ΔC4-4 Κ127 C3131 ΔC3-5 Κ172 C4131 ΔC4-5 Κ128 C3132 ΔC3-6 Κ173 C4132 ΔC4-6 Κ129 C3133 ΔC3-7 Κ174 C4133 ΔC4-7 Κ130 C3141 ΔC3-8 Κ175 C4141 ΔC4-8 Κ131 C3142 ΔC3-9 Κ176 C4142 ΔC4-9 Κ132 C3143 ΔC3-10 Κ177 C4143 ΔC4-10 Κ133 C3151 ΔC3-11 Κ178 C4151 ΔC4-11 Κ134 C3152 ΔC3-12 Κ179 C4152 ΔC4-12 Κ135 C3153 ΔC10-3 Κ180 C4153 ΔC10-4

118 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 119 Σελίδα 3/5 Θέση εργασίας Θ1 Θέση εργασίας Θ2 Θέση εργασίας Θ3 Θέση εργασίας Θ4 Θέση εργασίας Θ5 Θέση εργασίας Θ6 Θέση εργασίας Θ7 Θέση εργασίας Θ8 Θέση εργασίας Θ9 Θέση εργασίας Θ10 Θέση εργασίας Θ11 Θέση εργασίας Θ12 Θέση εργασίας Θ13 Θέση εργασίας Θ14 Θέση εργασίας Θ15 Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε5 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε6 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Κ181 C511 AC5-2 Κ226 C611 AC6-2 Κ182 C512 AC5-3 Κ227 C612 AC6-3 Κ183 C513 AC5-4 Κ228 C613 AC6-4 Κ184 C521 AC5-5 Κ229 C621 AC6-5 Κ185 C522 AC5-6 Κ230 C622 AC6-6 Κ186 C523 AC5-7 Κ231 C623 AC6-7 Κ187 C531 AC5-8 Κ232 C631 AC6-8 Κ188 C532 AC5-9 Κ233 C632 AC6-9 Κ189 C533 AC5-10 Κ234 C633 AC6-10 Κ190 C541 BC5-2 Κ235 C641 BC6-2 Κ191 C542 BC5-3 Κ236 C642 BC6-3 Κ192 C543 BC5-4 Κ237 C643 BC6-4 Κ193 C551 BC5-5 Κ238 C651 BC6-5 Κ194 C552 BC5-6 Κ239 C652 BC6-6 Κ195 C553 BC5-7 Κ240 C653 BC6-7 Κ196 C561 BC5-8 Κ241 C661 BC6-8 Κ197 C562 BC5-9 Κ242 C662 BC6-9 Κ198 C563 BC5-10 Κ243 C663 BC6-10 Κ199 C571 BC5-11 Κ244 C671 BC6-11 Κ200 C572 BC5-12 Κ245 C672 BC6-12 Κ201 C573 BC10-5 Κ246 C673 BC10-6 Κ202 C581 ΓC5-2 Κ247 C681 ΓC6-2 Κ203 C582 ΓC5-3 Κ248 C682 ΓC6-3 Κ204 C583 ΓC5-4 Κ249 C683 ΓC6-4 Κ205 C591 ΓC5-5 Κ250 C691 ΓC6-5 Κ206 C592 ΓC5-6 Κ251 C692 ΓC6-6 Κ207 C593 ΓC5-7 Κ252 C693 ΓC6-7 Κ208 C5101 ΓC5-8 Κ253 C6101 ΓC6-8 Κ209 C5102 ΓC5-9 Κ254 C6102 ΓC6-9 Κ210 C5103 ΓC5-10 Κ255 C6103 ΓC6-10 Κ211 C5111 ΓC5-11 Κ256 C6111 ΓC6-11 Κ212 C5112 ΓC5-12 Κ257 C6112 ΓC6-12 Κ213 C5113 ΓC10-5 Κ258 C6113 ΓC10-6 Κ214 C5121 ΔC5-2 Κ259 C6121 ΔC6-2 Κ215 C5122 ΔC5-3 Κ260 C6122 ΔC6-3 Κ216 C5123 ΔC5-4 Κ261 C6123 ΔC6-4 Κ217 C5131 ΔC5-5 Κ262 C6131 ΔC6-5 Κ218 C5132 ΔC5-6 Κ263 C6132 ΔC6-6 Κ219 C5133 ΔC5-7 Κ264 C6133 ΔC6-7 Κ220 C5141 ΔC5-8 Κ265 C6141 ΔC6-8 Κ221 C5142 ΔC5-9 Κ266 C6142 ΔC6-9 Κ222 C5143 ΔC5-10 Κ267 C6143 ΔC6-10 Κ223 C5151 ΔC5-11 Κ268 C6151 ΔC6-11 Κ224 C5152 ΔC5-12 Κ269 C6152 ΔC6-12 Κ225 C5153 ΔC10-5 Κ270 C6153 ΔC10-6

119 120 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σελίδα 4/5 Θέση εργασίας Θ1 Θέση εργασίας Θ2 Θέση εργασίας Θ3 Θέση εργασίας Θ4 Θέση εργασίας Θ5 Θέση εργασίας Θ6 Θέση εργασίας Θ7 Θέση εργασίας Θ8 Θέση εργασίας Θ9 Θέση εργασίας Θ10 Θέση εργασίας Θ11 Θέση εργασίας Θ12 Θέση εργασίας Θ13 Θέση εργασίας Θ14 Θέση εργασίας Θ15 Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε7 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε8 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Κ271 C711 AC7-2 Κ316 C811 AC8-2 Κ272 C712 AC7-3 Κ317 C812 AC8-3 Κ273 C713 AC7-4 Κ318 C813 AC8-4 Κ274 C721 AC7-5 Κ319 C821 AC8-5 Κ275 C722 AC7-6 Κ320 C822 AC8-6 Κ276 C723 AC7-7 Κ321 C823 AC8-7 Κ277 C731 AC7-8 Κ322 C831 AC8-8 Κ278 C732 AC7-9 Κ323 C832 AC8-9 Κ279 C733 AC7-10 Κ324 C833 AC8-10 Κ280 C741 BC7-2 Κ325 C841 BC8-2 Κ281 C742 BC7-3 Κ326 C842 BC8-3 Κ282 C743 BC7-4 Κ327 C843 BC8-4 Κ283 C751 BC7-5 Κ328 C851 BC8-5 Κ284 C752 BC7-6 Κ329 C852 BC8-6 Κ285 C753 BC7-7 Κ330 C853 BC8-7 Κ286 C761 BC7-8 Κ331 C861 BC8-8 Κ287 C762 BC7-9 Κ332 C862 BC8-9 Κ288 C763 BC7-10 Κ333 C863 BC8-10 Κ289 C771 BC7-11 Κ334 C871 BC8-11 Κ290 C772 BC7-12 Κ335 C872 BC8-12 Κ291 C773 BC10-7 Κ336 C873 BC10-8 Κ292 C781 ΓC7-2 Κ337 C881 ΓC8-2 Κ293 C782 ΓC7-3 Κ338 C882 ΓC8-3 Κ294 C783 ΓC7-4 Κ339 C883 ΓC8-4 Κ295 C791 ΓC7-5 Κ340 C891 ΓC8-5 Κ296 C792 ΓC7-6 Κ341 C892 ΓC8-6 Κ297 C793 ΓC7-7 Κ342 C893 ΓC8-7 Κ298 C7101 ΓC7-8 Κ343 C8101 ΓC8-8 Κ299 C7102 ΓC7-9 Κ344 C8102 ΓC8-9 Κ300 C7103 ΓC7-10 Κ345 C8103 ΓC8-10 Κ301 C7111 ΓC7-11 Κ346 C8111 ΓC8-11 Κ302 C7112 ΓC7-12 Κ347 C8112 ΓC8-12 Κ303 C7113 ΓC10-7 Κ348 C8113 ΓC10-8 Κ304 C7121 ΔC7-2 Κ349 C8121 ΔC8-2 Κ305 C7122 ΔC7-3 Κ350 C8122 ΔC8-3 Κ306 C7123 ΔC7-4 Κ351 C8123 ΔC8-4 Κ307 C7131 ΔC7-5 Κ352 C8131 ΔC8-5 Κ308 C7132 ΔC7-6 Κ353 C8132 ΔC8-6 Κ309 C7133 ΔC7-7 Κ354 C8133 ΔC8-7 Κ310 C7141 ΔC7-8 Κ355 C8141 ΔC8-8 Κ311 C7142 ΔC7-9 Κ356 C8142 ΔC8-9 Κ312 C7143 ΔC7-10 Κ357 C8143 ΔC8-10 Κ313 C7151 ΔC7-11 Κ358 C8151 ΔC8-11 Κ314 C7152 ΔC7-12 Κ359 C8152 ΔC8-12 Κ315 C7153 ΔC10-7 Κ360 C8153 ΔC10-8

120 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 121 Σελίδα 5/5 Θέση εργασίας Θ1 Θέση εργασίας Θ2 Θέση εργασίας Θ3 Θέση εργασίας Θ4 Θέση εργασίας Θ5 Θέση εργασίας Θ6 Θέση εργασίας Θ7 Θέση εργασίας Θ8 Θέση εργασίας Θ9 Θέση εργασίας Θ10 Θέση εργασίας Θ11 Θέση εργασίας Θ12 Θέση εργασίας Θ13 Θέση εργασίας Θ14 Θέση εργασίας Θ15 Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Α Β Γ Ρελέ 24Vdc Παροχή Ε9 ή Ε10 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία καλωδίου Κ361 C911 AC9-2 Κ362 C912 AC9-3 Κ363 C913 AC9-4 Κ364 C921 AC9-5 Κ365 C922 AC9-6 Κ366 C923 AC9-7 Κ367 C931 AC9-8 Κ368 C932 AC9-9 Κ369 C933 AC9-10 Κ370 C941 BC9-2 Κ371 C942 BC9-3 Κ372 C943 BC9-4 Κ373 C951 BC9-5 Κ374 C952 BC9-6 Κ375 C953 BC9-7 Κ376 C961 BC9-8 Κ377 C962 BC9-9 Κ378 C963 BC9-10 Κ379 C971 BC9-11 Κ380 C972 BC9-12 Κ381 C973 BC10-9 Κ382 C981 ΓC9-2 Κ383 C982 ΓC9-3 Κ384 C983 ΓC9-4 Κ385 C991 ΓC9-5 Κ386 C992 ΓC9-6 Κ387 C993 ΓC9-7 Κ388 C9101 ΓC9-8 Κ389 C9102 ΓC9-9 Κ390 C9103 ΓC9-10 Κ391 C9111 ΓC9-11 Κ392 C9112 ΓC9-12 Κ393 C9113 ΓC10-9 Κ394 C9121 ΔC9-2 Κ395 C9122 ΔC9-3 Κ396 C9123 ΔC9-4 Κ397 C9131 ΔC9-5 Κ398 C9132 ΔC9-6 Κ399 C9133 ΔC9-7 Κ400 C9141 ΔC9-8 Κ401 C9142 ΔC9-9 Κ402 C9143 ΔC9-10 Κ403 C9151 ΔC9-11 Κ404 C9152 ΔC9-12 Κ405 C9153 ΔC10-9

121 122 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πόρτα PLC «Νο4» Πόρτα PLC Νο 4 Στοιχείο ενεργοποίησης Ονομασία Χρώμα καλωδίου Ρελέ 24Vdc Λυχνία Θ1 Π1 μαύρο K1 Λυχνία Θ2 Π1 μπλε K2 Λυχνία Θ3 Π1 καφέ K3 Λυχνία Θ4 Π2 μαύρο K4 Λυχνία Θ5 Π2 μπλε K5 Λυχνία Θ6 Π2 καφέ K6 Λυχνία Θ7 Π2 κίτρινο K7 Λυχνία Θ8 Π3 μαύρο K8 Λυχνία Θ9 Π3 μπλε K9 Λυχνία Θ10 Π3 καφέ Κ10 Λυχνία Θ11 Π3 κίτρινο Κ11 Λυχνία Θ12 Π4 μαύρο Κ12 Λυχνία Θ13 Π4 μπλε Κ13 Λυχνία Θ14 Π4 καφέ Κ14 Λυχνία Θ15 Π4 κίτρινο Κ15 (κενό) (κενό) (κενό) (κενό) (κενό) Κ16 Κ17 Κ18 Κ19 Κ20

122 Περιγραφή συστήματος παραγωγής ηλεκτρικών τάσεων 123 Σημείωση: Η επαφή 14 των ρελέ γενικού σκοπού έχει μόνιμα ουδέτερο, ενώ στην επαφή 13 δίνεται το σήμα ενεργοποίησης, (ο ουδέτερος δηλαδή), στη κάθε λυχνία που βρίσκεται στην κορυφή της κάθε θέσης εργασίας Κύρια χαρακτηριστικά του όλου συστήματος Ο σχεδιασμός του όλου προσφερομένου συστήματος έχει μερικά χαρακτηριστικά που αφορούν το σύνολον της εγκατάστασης, αλλά όπως αναφέραμε και προηγουμένως χαρακτηρίζουν κυρίως τις ελεγχόμενες διανομές, δεδομένου ότι καθορίζουν και τις λειτουργικές δυνατότητες αυτών των διανομών. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι: α) Το χρησιμοποιούμενο σύστημα προστασίας είναι για τα κυκλώματα διανομής από το δίκτυο η ουδετέρωση (γαλβανική ζεύξη του ουδετέρου προς γη στο κοινό σημείο του αστέρα της χαμηλής του Μ/Σ του υποσταθμού τροφοδοσίας του κτιρίου. β) Σε όλες τις εγκαταστάσεις οδεύει αγωγός γειώσεως χαλκού 70mm 2 που συνδέεται άμεσα με αυτόν του Υ/Σ (υποσταθμού) και με το κοινό σημείο του Μ/Σ. Κάθε μεταλλικό μέρος πίνακα ή συσκευής γεφυρώνεται με τον αγωγό με ανάλογο σύνδεσμο, καθώς και οι ακροδέκτες των γειώσεων κάθε πεδίου ή γραμμής. γ) Εκτός του αγωγού της γειώσεως σε όλες τις παροχές εναλλασσομένου ρεύματος οδεύει και ανεξάρτητος αγωγός ουδετέρου που συνδέεται με τους ακροδέκτες του ουδετέρου των γραμμών των πεδίων και των συσκευών. Ο αγωγός του ουδετέρου είναι κοινός για όλους τους μετατροπείς εναλλασσόμενης τάσης στην έξοδό τους και της κεντρικής παροχής του Υ/Σ. δ) Οι αγωγοί γειώσεως και ουδετέρου απαγορεύεται να έχουν κοινό σημείο πλην του κοινού σημείου αστέρος του Μ/Σ στον υποσταθμό. Επίσης απαγορεύεται να διακόπτεται η συνέχεια των αγωγών γειώσεως και ουδετέρου με ασφάλειες, όργανα ζεύξης κ.λ.π. (εξαιρούνται οι τελικοί διακόπτες διανομής των θέσεων εργασίας σταθερών τάσεων και χώρου Η/Υ).

123 124 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ε) Όλες οι παροχές, οι έξοδοι των μετατροπέων, καθώς και οι τελικές διανομές ελέγχονται από αυτόματους διακόπτες ισχύος με θερμική και μαγνητική προστασία. Έτσι εξασφαλίζεται πρωτογενώς η προστασία των εγκαταστάσεων από υπερένταση ή υπερφόρτιση. στ) Οι μετατροπείς συνεχούς ρεύματος έχουν εξόδους χωρίς γείωση. Απαγορεύεται η γείωση αγωγών συνεχούς ρεύματος. ζ) Στις παροχές συνεχούς ρεύματος που έχουμε και αγωγό 0 (μηδενικό) τον διακόπτουμε ταυτόχρονα με τούς + και - μέσω των οργάνων ζεύξης και διακοπής. η) Οι πεδιακοί χώροι στους πίνακες έχουν κατανεμηθεί έτσι ώστε να διαχωρίζεται κάθε λειτουργία μετατροπέα ή συγκροτήματος και έχει ιεραρχηθεί η ισχύς βραχυκυκλώσεως ανά πεδίο, θέση και ζυγό. δ) Βασική φιλοσοφία του σχεδιασμού είναι η τοποθέτηση στα πεδία ισχύος υλικού με τις βέλτιστες προδιαγραφές χωρίς όμως υποστήριξη λειτουργίας από κλασικό ηλεκτρικό ή ηλεκτρονικό υλικό. Οι λειτουργικές δυνατότητες και χειρισμοί δίνονται από την μονάδα ΡLC, που λειτουργεί και ελέγχει το όλο σύστημα.

124 Κεφάλαιο 2 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές (PLC)

125 126 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιστορική αναδρομή Η εξέλιξη των αυτοματισμών ακολούθησε την εξέλιξη της τεχνολογίας καθώς οι πρώτοι αυτοματισμοί ήταν υλοποιημένοι με καθαρά μηχανικά μέσα, δηλαδή με τη χρήση μοχλών γραναζιών και άλλων μηχανολογικών εξαρτημάτων. Η επανάσταση στους αυτοματισμούς ήρθε με τη χρήση του ηλεκτρισμού και συνεχίστηκε με την χρήση του ψηφιακού ηλεκτρονικού υπολογιστή. Από τη δεκαετία του 60 οι μηχανικοί ήδη άρχισαν να σκέφτονται τρόπους για να αξιοποιήσουν τις σπουδαίες δυνατότητες των υπολογιστών στη βιομηχανία. Από τις πρώτες εφαρμογές των υπολογιστών στη βιομηχανία ήταν οι αυτόματες εργαλειομηχανές (τόρνοι, φρέζες κτλ.), οι οποίες μέχρι τότε χρησιμοποιούσαν κυρίως μηχανολογικούς και λιγότερο ηλεκτρολογικούς αυτοματισμούς. Η επιτυχημένη αυτή εφαρμογή οδήγησε τους μηχανικούς να αρχίσουν να σκέφτονται την αντικατάσταση όλων των μηχανικών αυτοματισμών ενός εργοστασίου από υπολογιστές όμως μέχρι τη δεκαετία του 80 αυτό ήταν αδύνατο, διότι οι υπολογιστές ήταν συσκευές πανάκριβες και δύσκολες στη χρήση. Η επανάσταση της πληροφορικής ξεκινά το 1975 με την κατασκευή του πρώτου μικροϋπολογιστή. Η τεχνολογία άλλαξε πορεία, αλλάζοντας πορεία σε όλους τους τομείς της καθημερινής μας ζωής και έτσι ο μικροϋπολογιστής τρύπωσε παντού, σε όλους τους τομείς και σχεδόν σε όλες τις εφαρμογές. Η βιομηχανία μέχρι τη δεκαετία του 80 χρησιμοποιούσε ελάχιστα τα ηλεκτρονικά στους αυτοματισμούς της καθώς το 90% και πλέον των αυτοματισμών καταλάμβαναν οι αυτοματισμοί με ρελέ (μηχανικοί αυτοματισμοί). Τα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούνταν τότε κυρίως για κάποιες ευφυείς εργασίες και οι πλακέτες αυτές τοποθετούνταν μέσα στους πίνακες των ρελέ. Στις αρχές της δεκαετίας του 80 οι εταιρίες παραγωγής ηλεκτρολογικού υλικού εμφανίζουν στους τεχνικούς και μηχανικούς της βιομηχανία ένα νέο προϊόν αυτοματισμού, το οποίο ονόμασαν PLC( πλήρης ονομασία της νέας αυτής συσκευής είναι Programmable Logic Controller η αλλιώς Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής). Οι εταιρίες δεν χρησιμοποιούσαν αρχικά στην αγορά την πλήρη ονομασία, μιλώντας απλά για PLC, πράγμα που ίσως έγινε έντεχνα για να μην τρομάξουν το τεχνικό κατεστημένο της βιομηχανίας. Oι εταιρίες παραγωγής PLC, προσπάθησαν να προσαρμόσουν τον τρόπο χρήσης του PLC, στον τρόπο που μέχρι τότε δούλευε η βιομηχανία αυτοματισμών δηλαδή, έντεχνα απέφυγαν να χρησιμοποιήσουν λέξεις που θα τρόμαζαν το τεχνικό κατεστημένο της βιομηχανίας, όπως για παράδειγμα υπολογιστής, προγραμματισμός κλπ. Ακόμα και το όνομα του προϊόντος

126 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 127 απέφυγαν να το χρησιμοποιήσουν ολοκληρωμένο και προτιμούσαν να αναφέρουν τη συσκευή σαν PLC χωρίς τη πλήρη ονομασία της Programmable logical Controller. Προσπάθησαν να μην αλλάξουν τον μέχρι τότε τρόπο κατεστημένο τρόπο εργασίας στον τομέα των αυτοματισμών. Δεν άλλαξαν δηλαδή τίποτα σε σχέση με τον σχεδιασμό ενός αυτοματισμού. Απλά είπαν στους τεχνικούς: αυτό το σχέδιο αντί να το δώσετε στον ηλεκτρολόγο να το κατασκευάσει, θα το φτιάξετε με τον τρόπο που θα σας δείξουμε, και στην ουσία τους μάθαιναν προγραμματισμό. Οι πρώτες γλώσσες προγραμματισμού δεν έκαναν τίποτα παραπάνω από το να αντικαταστήσουν με πλήκτρα, σε μια ειδική συσκευή προγραμματισμού, το σχέδιο του ηλεκτρολογικού αυτοματισμού και έτσι τον τρόπο αυτό η είσοδος του PLC στη βιομηχανία υπήρξε πολύ επιτυχής και ομαλή. Σήμερα ο κλασσικός αυτοματισμός με ρελέ τείνει να εκλείψει καθώς όλες οι καινούριες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν PLC. Σήμερα τα PLC έχουν εξελιχθεί πάρα πολύ σε σχέση με τα πρώτα μοντέλα της δεκαετίας του 80. Η χρήση των PLC μας παρέχει πάρα πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τον κλασσικό αυτοματισμό. Η καθολική όμως γενίκευση της χρήσης τους δεν οφείλονται μόνο στα πλεονεκτήματα που παρέχουν στον τελικό χρήστη. Η χρήση των PLC σε σχέση με τον κλασσικό αυτοματισμό συμφέρει πρώτιστα τις εταιρίες που παράγουν είδη αυτοματισμού. Φανταστείτε μόνο πόσο κοστίζει σε μια εταιρία παραγωγής ηλεκτρολογικού εξοπλισμού η παραγωγή ενός τεράστιου αριθμού βοηθητικών ρελέ και ενός μεγάλου αριθμού χρονικών (timers) και απαριθμητών (counters). Σε αντίθεση με αυτά τα υλικά αυτοματισμού, όσον αφορά τον αυτοματισμό που χρησιμοποιεί PLC, περιέχει μόνο μία συσκευή, «το PLC» 2.2 Τι είναι ο Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής Ένας προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC), είναι μια συσκευή στερεάς κατάστασης σχεδιασμένη να εκτελεί λογικές λειτουργίες, που μέχρι τώρα επιτυγχάνονταν με ηλεκτρομηχανικούς ηλεκτρονόμους. Η σχεδίαση των περισσοτέρων PLC είναι παρόμοια με αυτή ενός Η/Υ Βασικά ο PLC είναι μια ομάδα λογικών ψηφιακών στοιχείων στερεάς κατάστασης σχεδιασμένη να παίρνει λογικές αποφάσεις και να παρέχει εξόδους. Οι PLC χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και την λειτουργία βιομηχανικής παραγωγής συσκευών και μηχανημάτων. Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές είναι ένα σχέδιο υπολογιστή για χρήση στον έλεγχο των μηχανών. Σε αντίθεση με τους Η/Υ έχει σχεδιαστεί να λειτουργεί σε βιομηχανικό

127 128 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 περιβάλλον και είναι εφοδιασμένος με ειδικές διασυνδέσεις εισόδου/εξόδου και με μια γλώσσα ελέγχου προγραμματισμού. Η βασική συντομία που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για αυτές τις μονάδες είναι το PC, αν και μπορεί να υπάρχει "σύγχυση" γιατί χρησιμοποιείται σαν συντομία ο όρος αυτός και για τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Γι' αυτό πολλοί αναφέρονται στους προγραμματιζόμενους ελεγκτές με τον όρο PLC, ο οποίος αντιπροσωπεύει το "προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές". Παρακάτω παραθέτονται διάφοροι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές από εταιρείες που δραστηριοποιούνται στο χώρο των αυτοματισμών. Σχήμα Plc της εταιρείας ΑΒΒ Σχήμα 2.2 σειρά Fanuc της General Electric Σχήμα Plc Schneider Electric Σχήμα Plc της εταιρείας Telemecanique Σχήμα 2.5 σειρά CJ1W της OMRON Σχήμα Allen-Bradley Micrologix 1500Plc

128 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 129 Σχήμα Plc της εταιρείας Mitsubishi Σχήμα σειρά Simatic της Siemens Αρχικά ο PLC χρησιμοποιήθηκε για να αντικαταστήσει την λογική των ηλεκτρονόμων, αλλά από τότε αύξησε την κλίμακα των λειτουργιών του, με την έννοια ότι βρέθηκε σε περισσότερες και πιο πολύπλοκες μορφές. Επειδή η δομή ενός PLC βασίζεται στις ίδιες αρχές με αυτές που εφαρμόζονται στην αρχιτεκτονική υπολογιστών, είναι ικανό όχι μόνο στην εκτέλεση των εργασιών ενός ηλεκτρονόμου αλλά και στην εκτέλεση άλλων εφαρμογών όπως μετρήσεις, υπολογισμού σύγκρισης και επεξεργασία λογικών σημάτων. Οι προγραμματιζόμενοι ελεγκτές παρέχουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τον έλεγχο με συμβατικό τύπο ηλεκτρονόμων. Οι ηλεκτρονόμοι πρέπει να καλωδιωθούν για να εκτελέσουν μια συγκεκριμένη λειτουργία. Όταν οι απαιτήσεις του συστήματος αλλάζουν, η καλωδίωση των ηλεκτρονόμων πρέπει να αλλάξει ή να αντικατασταθούν. Σε εξαιρετικές περιπτώσεις, όπως είναι η βιομηχανία αυτοκινήτων, ολόκληροι πίνακες ελέγχου έπρεπε να αντικατασταθούν, την στιγμή που ήταν οικονομικά αδύνατο να τροποποιηθούν οι παλιοί πίνακες για κάθε αλλαγή μοντέλου. Ο προγραμματιζόμενος ελεγκτής έχει σχεδόν εξαλείψει την καλωδίωση με το χέρι, που συναντάται στα συμβατικά κυκλώματα ελέγχου επεξεργασίας, που βασίζεται σε ηλεκτρονόμους. Οι προγραμματιζόμενοι ελεγκτές παρέχουν επίσης αξιοπιστία στερεάς κατάστασης, χαμηλότερη κατανάλωση ισχύος, και ευκολία επέκτασης. Εάν μια εφαρμογή έχει πάνω από 6 ηλεκτρονόμους, η αντικατάσταση της με PLC πιθανόν να είναι μεγαλύτερου κόστους. Η εξομοίωση 100 ηλεκτρονόμων, χρονιστών και μετρητών δεν είναι πρόβλημα ούτε καν στους μικρούς PLC. Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές είναι εύκολο να προγραμματιστούν και να εγκατασταθούν. Η πρόσβαση στους PLC μπορεί να είναι απαγορευτική από τα χαρακτηριστικά του hardware (διακόπτες με συνδυασμούς) και από τα χαρακτηριστικά του software (με κωδικούς).

129 130 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Η επίλυση προβλημάτων με PLC είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι των συστημάτων ελέγχου με ηλεκτρονόμους. Οι PLC μπορούν να σχεδιαστούν με ικανότητες επικοινωνίας που τους επιτρέπουν να συνδέονται με άλλα συστήματα υπολογιστών ή να παρέχουν διασύνδεση με τους ανθρώπους. Ο προγραμματιζόμενος ελεγκτής είναι μια συσκευή καθοδηγούμενη από το γεγονός, το οποίο σημαίνει ότι ένα γεγονός που συμβαίνει στο πεδίο θα έχει σαν αποτέλεσμα να συμβεί μια λειτουργία ή να δοθεί μια έξοδος. 2.3 Πλεονεκτήματα των Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών και σχέση με τα κλασσικά συστήματα αυτοματισμών Τα πρώτα μεγάλα πλεονεκτήματα των PLC αφορούν στους κατασκευαστές εξοπλισμού αυτοματισμών και πινάκων αυτοματισμού και είναι το κόστος κατασκευής ενός PLC είναι σημαντικά μικρότερο από το κόστος παραγωγής ενός μεγάλου αριθμού βοηθητικών ρελέ, χρονικών και απαριθμητών. Ο χρόνος κατασκευής του αυτοματισμού είναι μηδαμινός σε σχέση με την κατασκευή ενός κλασσικού πίνακα αυτοματισμού. Υπάρχουν όμως πολλά πλεονεκτήματα που έχουν σχέση με τον τελικό χρήστη, δηλαδή τις βιομηχανίες που χρησιμοποιούν τους αυτοματισμούς. Κατά σειρά σπουδαιότητας αναφέρουμε τα παρακάτω. Τα PLC ελαχιστοποιούν το κόστος συντήρησης του πίνακα αυτοματισμού. Το κόστος αυτό αναλύεται ως εξής: α) Συχνότητα βλαβών, β) χρόνος εντοπισμού μιας βλάβης και αποκατάστασής της. Δηλαδή, όταν υπάρχει μια βλάβη στον πίνακα μιας εγκατάστασης κλασσικού αυτοματισμού, υπάρχει καθυστέρηση στην παραγωγή μέχρι να εντοπιστεί η βλάβη. Αφού εντοπιστεί, πρέπει να έχουμε διαθέσιμο στην αποθήκη το κατάλληλο ανταλλακτικό, γιατί διαφορετικά θα υπάρξει σημαντική καθυστέρηση, κατά τη παραγγελία και προμήθεια. Στον αυτοματισμό με PLC δεν υπάρχει ουσιαστικό θέμα βλάβης εσωτερικά του πίνακα της εγκατάστασης. Βέβαια και το PLC σπάνια χαλάει, όμως οι εγγυήσεις είναι συνήθως πάρα πολύ μεγάλες. Τα PLC είναι ευέλικτα στην τροποποίηση της λειτουργίας του αυτοματισμού. Δηλαδή αν υποθέσουμε ότι θέλουμε να κάνουμε μιαν αλλαγή στον αυτοματισμό, αυτή μπορεί να γίνει μέσα σε λίγα λεπτά, αρκεί μόνο να αλλάξουμε το πρόγραμμα. Σε έναν πίνακα κλασσικού αυτοματισμού τέτοιες αλλαγές είναι πολύ δύσκολες(αλλαγή καλωδίωσης), ακριβές & χρονοβόρες. Ένας προγραμματιζόμενος ελεγκτής μπορεί να

130 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 131 αναπρογραμματιστεί για να εξυπηρετήσει μια αλλαγή κανόνων, χωρίς να απαιτείται να ξαναγίνει η καλωδίωση. Δεν υπάρχει ανάγκη για αλλαγή των σχηματικών διαγραμμάτων, αφού τα συστήματα ανάπτυξης προγραμμάτων έχουν αυτόματη παραγωγή διαγραμμάτων. Ο αυτοματισμός με PLC επεκτείνεται πολύ εύκολα. Αυτό γίνεται είτε απλά αλλάζοντας το πρόγραμμα, είτε με την τοποθέτηση νέων μονάδων εισόδων και εξόδων. Κάθε επέκταση στον κλασσικό αυτοματισμό είναι πολύ δύσκολη. Για να προσθέσουμε πχ χρονιστές η μετρητές πρέπει να ξοδέψουμε και χώρο και χρήμα. Με τους προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές αυτό γίνεται μέσω τους προγράμματος που δημιουργούμε (programmer σε stl η ladder) Μπορούμε να δημιουργήσουμε πολύ εύκολα πολύπλοκες και «έξυπνες» επεξεργασίες (smart home), οι οποίες στον κλασσικό αυτοματισμό είναι πολύ δύσκολο να υλοποιηθούν. Σε μια μοντέρνα εγκατάσταση που χρησιμοποιεί αυτοματισμούς με PLC, παρέχονται δυνατότητες σύνδεσης με τον κεντρικό ηλεκτρονικό υπολογιστή, και το δίκτυο. Η διαθεσιμότητα μονάδων επικοινωνίας επιτρέπει τη σύνδεση των ελεγκτών σε βιομηχανικά δίκτυα γεγονός το οποίο διευκολύνει πολύ την ανταλλαγή πληροφοριών σε μεγάλη κλίμακα. Το PLC καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο σε σχέση με τον πίνακα κλασσικού αυτοματισμού. Στο στάδιο της μελέτης δεν υπάρχει το πρόβλημα του εάν επαρκούν οι επαφές των ρελέ, των χρονικών ή των εξωτερικών τερματικών. Η γλώσσα προγραμματισμού Ladder είναι προσαρμοσμένη στο βιομηχανικό αυτοματισμό και άρα είναι προσιτή στο προσωπικό που μέχρι σήμερα συντηρούσε τους κλασικούς πίνακες αυτοματισμού. Ο αυτοματισμός παραδίδεται συντομότερα σε λειτουργία, γιατί η μελέτη μπορεί να γίνεται παράλληλα με την τοποθέτηση και συρμάτωση του PLC. Υπάρχει σημαντική οικονομία στο χώρο, στη συντήρηση (δεν υπάρχουν μηχανικές επαφές) και την κατανάλωση ενέργειας. Τα κινούμενα μέρη στον κλασσικό αυτοματισμό είναι πιθανό να παρουσιάσουν μηχανικές βλάβες και τέτοιες βλάβες είναι υπεύθυνες για ένα σημαντικό ποσοστό σφαλμάτων στα εξαρτήματα των παραδοσιακών συστημάτων ελέγχου. Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές έχουν ελάχιστα έως καθόλου κινούμενα μέρη. Υπόκεινται σε μεθόδους κατασκευής που περιλαμβάνουν εκτενείς, αυτόματες

131 132 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 διαδικασίες ελέγχου, ώστε τα ελαττωματικά εξαρτήματα αναγνωρίζονται και αποβάλλονται. Σαν αποτέλεσμα των παραπάνω η αξιοπιστία των προγραμματιζόμενων ελεγκτών είναι εξαιρετική. 2.4 Μέρη ενός PLC Ένας τυπικός PLC μπορεί να διαιρεθεί σε κομμάτια, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.3β. Αυτά τα τμήματα είναι: η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU), το τμήμα εισόδου εξόδου (I/O), η μονάδα τροφοδοσίας και η συσκευή προγραμματισμού. Σχήμα 2.3β: Δομή PLC Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους το τμήμα I/O ενσωματώνεται στους PLC: σταθερά και ρυθμιζόμενα. Το σταθερό I/O (σχήμα 2.4α) είναι τυπικό στους μικρούς PLC, τα οποία έρχονται με ενσωματωμένα σταθερά κομμάτια. Ο επεξεργαστής και η μονάδα I/O τοποθετούνται μαζί και τα τερματικά I/O είναι διαθέσιμα αλλά δεν μπορούν να μεταβληθούν. Το βασικό πλεονέκτημα αυτού του τύπου τοποθέτησης είναι το μικρότερο κόστος. Ο αριθμός των διαθέσιμων I/O σημείων ποικίλει, και συχνά μπορεί να διευρυνθεί αγοράζοντας επιπρόσθετες μονάδες σταθερών I/O.

132 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 133 Συνήθεις αγωγοί ισχύος Συνήθεις αγωγοί επιστροφής (α) Μονάδα επεξεργασίας Ι/Ο μονάδα Μονάδα εισόδου Μονάδα εξόδου

133 134 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.4: Ι/Ο Διαμορφώσεις: (α) Σταθερή Ι/0, (β) Ρυθμιζόμενη Ι/Ο Ένα μειονέκτημα των σταθερών I/O είναι η έλλειψη ελαστικότητας: είσαι περιορισμένος σχετικά με το τι μπορείς να πάρεις, στην ποσότητα και στους τύπους που υπαγορεύονται από την τοποθέτηση. Επιπλέον σε πολλά μοντέλα, εάν ένα από τα τμήματα καταστραφεί, το όλο σύστημα θα πρέπει να αλλάξει. Το ρυθμιζόμενο τμήμα I/O (σχήμα 2.4) διαιρείται σε τμήματα μέσα στα οποία μπορούν να συνδεθούν ξεχωριστές μονάδες. Το χαρακτηριστικό αυτό αυξάνει υπερβολικά τις επιλογές και την ελαστικότητα της μονάδας. Μπορεί να επιλεγούν από τις μονάδες που είναι διαθέσιμες από τους κατασκευαστές και να συνδυαστούν με οποιονδήποτε επιθυμητό τρόπο. Η βασική μονάδα ελέγχου αποτελείται από μια βάση (rack), τη μονάδα επεξεργασίας,τον χειριστή διασύνδεσης για τον προγραμματισμό και την απεικόνιση. Οι μονάδες συνδέονται στη βάση.

134 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 135 Όταν μια μονάδα ολισθαίνει στη βάση, δημιουργεί μια ηλεκτρική σύνδεση με μια σειρά επαφών, πάνω σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (backplane) και η οποία συνδέεται στο τέλος της βάσης (μονάδα συρταρωτής σύνδεσης). Ο επεξεργαστής του PLC ενώνεται επίσης στην πλακέτα του κυκλώματος και μπορεί να επικοινωνεί με όλες τις μονάδες στη βάση. Η μονάδα τροφοδοσίας, τροφοδοτεί με dc ισχύ τα άλλα κομμάτια τα οποία συνδέονται στη βάση. Για μεγάλα συστήματα PLC, η μονάδα τροφοδοσίας δεν τροφοδοτεί με φυσιολογική τάση τις συσκευές πεδίου. Σε μεγαλύτερα συστήματα, η ισχύς στις συσκευές πεδίου παρέχεται από εξωτερική πηγή εναλλασσομένου ή συνεχούς ρεύματος. Για μικρά και πολύ μικρά PLC συστήματα, η μονάδα τροφοδοσίας χρησιμοποιείται για να τροφοδοτεί συσκευές πεδίου. Ο επεξεργαστής (CPU) είναι ο εγκέφαλος του PLC. Ένας τυπικός επεξεργαστής (σχήμα 2.5) συνήθως αποτελείται από ένα μικροεπεξεργαστή για να εκτελεί την λογική και να ελέγχει τις επικοινωνίες ανάμεσα στα κομμάτια. Ο επεξεργαστής απαιτεί μνήμη για να αποθηκεύει τα αποτελέσματα των λογικών λειτουργιών που εκτελούνται από τον μικροεπεξεργαστή. Μνήμη απαιτείται επίσης για το πρόγραμμα EPROM ή EEPROM καθώς και για τη RAM. Η CPU είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε ο χρήστης να μπορεί να εισάγει το απαιτούμενο κύκλωμα σε λογική κλίμακα ηλεκτρονόμων (relay ladder logic). Ο επεξεργαστής δέχεται (διαβάζει) δεδομένα εισόδου από διάφορες συσκευές ανίχνευσης, εκτελεί το αποθηκευμένο πρόγραμμα του χρήστη από μνήμης και στέλνει τις κατάλληλες εντολές στις συσκευές ελέγχου. Μια πηγή ισχύος συνεχούς ρεύματος απαιτείται για να παράγει την τάση χαμηλής στάθμης που χρησιμοποιείται στον επεξεργαστή. Το τροφοδοτικό αυτό μπορεί να τοποθετηθεί μέσα στην μονάδα της CPU ή μπορεί να είναι μια ξεχωριστή μονάδα, ανάλογα με τον κατασκευαστή του συστήματος PLC.

135 136 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 (α) Σχήμα 2.5: Τυπική μονάδα επεξεργασίας (β) Σχήμα 2.6 : (α) Τυπική μονάδα εισόδου (β) Τυπική μονάδα εξόδου

136 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 137 To τμήμα I/O αποτελείται από τις μονάδες εισόδου και εξόδου (σχήμα. 2.6). Το σύστημα I/O αποτελεί την μονάδα διασύνδεσης (interface), με την οποία έρχονται σε επαφή οι συσκευές πεδίου με τον ελεγκτή. Ο σκοπός αυτής της διασύνδεσης είναι να προσαρμόσει τα διάφορα σήματα που λαμβάνονται ή στέλνονται στις εξωτερικές συσκευές πεδίου. Συσκευές εισόδου, όπως διακόπτες αυτόματης επαναφοράς (push buttons), διακόπτες ορίων (limit switches), ανιχνευτές (sensors), επιλεκτικοί διακόπτες (selector switches), και διακόπτες που χειρίζονται με τα δάκτυλα, καλωδιώνονται στις τερματικές μονάδες εισόδου των συσκευών. Συσκευές εξόδου, όπως μικροί κινητήρες, εκκινητές κινητήρων, σωληνοειδή (solenoid valves) και ενδεικτικές λυχνίες (indicator lights), καλωδιώνονται στις τερματικές μονάδες εξόδου των συσκευών. Αυτές οι συσκευές επίσης αναφέρονται σαν πεδίου (field) ή πραγματικού κόσμου (real world) είσοδοι έξοδοι. Οι όροι "πεδίου" ή "πραγματικού κόσμου" χρησιμοποιούνται για να διαχωρίσουν τις πραγματικές εξωτερικές συσκευές οι οποίες υπάρχουν και πρέπει φυσικά να συνδεθούν με το εσωτερικό πρόγραμμα του χρήστη το οποίο αντιγράφει την λειτουργία των ηλεκτρονόμων, χρονιστών και μετρητών. Η συσκευή προγραμματισμού ή τερματική συσκευή, χρησιμοποιείται για να εισάγει το απαιτούμενο πρόγραμμα στη μνήμη του επεξεργαστή. Το πρόγραμμα αυτό εισάγεται χρησιμοποιώντας λογική κλίμακα ηλεκτρονόμων (rellay ladder logic). To πρόγραμμα καθορίζει την ακολουθία της λειτουργίας και τον απόλυτο έλεγχο της συσκευής ή του μηχανήματος. Η συσκευή προγραμματισμού πρέπει να συνδέεται στον ελεγκτή μόνο όταν εισάγουμε ή παρακολουθούμε το πρόγραμμα. Σχεδιάζοντας τον ελεγκτή έτσι ώστε να είναι "φιλικός στον τεχνικό", ο PLC μπορεί να προγραμματιστεί από ανθρώπους χωρίς εκτεταμένη εμπειρία προγραμματισμού Η/Υ Ο πραγματικός προγραμματισμός συνήθως επιτυγχάνεται πατώντας πλήκτρα σ' ένα πληκτρολόγιο. Η συσκευή προγραμματισμού μπορεί να είναι μια συσκευή χειρός με απεικόνιση διόδων εκπεμπόμενου φωτός (LED) (σχήμα. 2.7α) ή μία μονάδα βιομηχανικού τερματικού με οθόνη (σχήμα. 2.7β). Σε μερικές μικρές προγραμματιζόμενες συσκευές χειρός, το πρόγραμμα εισάγεται χρησιμοποιώντας σύμβολα αριθμητικών πράξεων της άλγεβρας Boole (AND, OR και NOT) ανεξάρτητα ή σε συνεργασία μεταξύ τους, σχηματίζοντας λογικές προτάσεις. Μεγαλύτερα συστήματα PLC χρησιμοποιούν, είτε ένα Η/Υ, είτε προγραμματιζόμενα τερματικά μαζί με την λογική κλίμακα ηλεκτρονόμων. Ο σκοπός είναι να χρησιμοποιούμε Η/Υ για τον προγραμματισμό.

137 138 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 (α) (β) (γ) Σχήμα 2.7: Συσκευές προγραμματισμού:(α) Μονάδα χειρός με οθόνη (LED), (β) Εργοστασιακή τερματική μονάδα εικόνας, (γ) Προσωπικός υπολογιστής με το κατάλληλο software. Η οθόνη, όπως αυτή που φαίνεται στο Σχήμα. 2.7β, προσφέρει το πλεονέκτημα να δείχνει μεγάλη ποσότητα λογικού στην οθόνη και έτσι να απλοποιεί την ερμηνεία του προγράμματος. Η μονάδα προγραμματισμού επικοινωνεί με τον επεξεργαστή μέσω μια παράλληλης ή σειριακής σύνδεσης επικοινωνίας δεδομένων. Εάν μια μονάδα προγραμματισμού δεν χρησιμοποιείται, μπορεί να αποσυνδεθεί και να απομακρυνθεί. Απομακρύνοντας την μονάδα προγραμματισμού, δεν θα επηρεάσουμε την λειτουργία χρήσης του προγράμματος. Ένας προσωπικός υπολογιστής με το κατάλληλο λογισμικό (software) μπορεί επίσης να δράσει σαν τερματική συσκευή προγράμματος (Σχήμα. 2.7γ) καθιστώντας δυνατή την απομάκρυνση του προγραμματιστή από τη φυσική θέση του προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Όταν το πρόγραμμα ολοκληρωθεί, αποθηκεύεται σε μια μορφή μαζικής αποθήκευσης και επαναφορτώνεται στον προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή, όταν απαιτείται.

138 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές Αρχές λειτουργίας Ένας κινητήρας ανάμιξης (Σχήμα 2.8) πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για να ανακατέψει αυτόματα υγρό, το οποίο βρίσκεται σ' ένα δοχείο όπου η θερμοκρασία και η πίεση πλησιάζουν προκαθορισμένες τιμές. Επιπλέον παρέχεται άμεση χειροκίνητη λειτουργία του κινητήρα από μια ξεχωριστή μονάδα διακοπτών. Η διαδικασία παρακολουθείται με αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης, που κλείνουν τις αντίστοιχες επαφές τους όταν οι συνθήκες φτάσουν τις προκαθορισμένες τους τιμές. Σχήμα 2.8 : Πρόβλημα ελέγχου αναδευτήρα Αυτό το πρόβλημα ελέγχου μπορεί να λυθεί χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των ηλεκτρονόμων για τον έλεγχο του κινητήρα, η οποία φαίνεται στο διάγραμμα κλίμακας ηλεκτρονόμων σχήμα Το πηνίο εκκίνησης κινητήρα (Μ) ενεργοποιείται, όταν ταυτόχρονα οι διακόπτες πίεσης και θερμοκρασίας είναι κλειστοί, ή όταν πατηθεί ο χειροκίνητος διακόπτης.

139 140 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.9: Διάγραμμα κλίμακας ηλεκτρονόμων διαδικασίας ελέγχου Σχήμα 2.10: Τυπικές συνδέσεις μονάδας εισόδου

140 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 141 Χρησιμοποιούνται οι ίδιες συσκευές εισόδου (διακόπτες πίεσης, διακόπτες θερμοκρασίας και χειροκίνητοι διακόπτες). Αυτές οι συσκευές μπορούν να συνδεσμολογηθούν σε μια κατάλληλη μονάδα εξόδου, σύμφωνα με το σχέδιο του κατασκευαστή. Τυπικές διασυνδέσεις για μια μονάδα εισόδου 120 V ac, φαίνονται στο σχήμα Θα χρησιμοποιηθεί επίσης η ίδια μονάδα εξόδου (πηνίο εκκίνησης κινητήρα). Αυτή η συσκευή μπορεί να συνδεσμολογηθεί σε μια κατάλληλη μονάδα εξόδου, σύμφωνα με το σχέδιο του κατασκευαστή. Τυπικές διασυνδέσεις για μια μονάδα εξόδου φαίνονται στο σχήμα Στις περισσότερες μονάδες η πλευρά L1, που είναι υπό τάση, της μονάδας τροφοδοσίας, δεν συνδέεται απευθείας στη μονάδα αλλά τροφοδοτείται από την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (backplane). Η είσοδος συνδέεται μέσω της συσκευής εισόδου και το κύκλωμα ολοκληρώνεται εσωτερικά μέσω της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (backplane). Σχήμα 2.11: Τυπικές συνδέσεις μονάδας εισόδου (Στη μονάδα εξόδου ο ουδέτερος δεν χρειάζεται να συνδεθεί. Η υπό τάση πλευρά συνδέεται από τη μονάδα εξόδου στο φορτίο. Έπειτα, η άλλη πλευρά του φορτίου συνδέεται στον ουδέτερο για να ολοκληρωθεί το κύκλωμα)

141 142 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Έπειτα, το διάγραμμα λογικής κλίμακας θα κατασκευαστεί και θα προγραμματιστεί στη μνήμη της CPU. Ένα τυπικό διάγραμμα λογικής κλίμακας γι' αυτή τη διαδικασία φαίνεται στο σχήμα Ο τύπος που χρησιμοποιείται είναι παρόμοιος με την σχεδίαση της συνδεσμολογίας του κυκλώματος κλίμακας ηλεκτρονόμων. Τα μεμονωμένα σύμβολα αντιπροσωπεύουν εντολές, ενώ οι αριθμοί αντιπροσωπεύουν τις διευθύνσεις των εντολών. Προγραμματίζοντας τον ελεγκτή, αυτές οι εντολές εισάγονται μία-μία στην μνήμη του επεξεργαστή από το τερματικό πληκτρολόγιο του χρήστη. Οι εντολές αυτές αποθηκεύονται στο τμήμα του προγράμματος χρήσης της μνήμης του επεξεργαστή. Για να λειτουργήσει το πρόγραμμα, ο ελεγκτής μπαίνει σε κατάσταση εκτέλεσης (RUN mode) ή κύκλου λειτουργίας. Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου λειτουργίας, ο ελεγκτής εξετάζει την κατάσταση των συσκευών εισόδου, εκτελεί το πρόγραμμα χρήσης και αλλάζει τις εξόδους ανάλογα. Κάθε σχήμα - - μπορεί να θεωρηθεί σαν μια ομάδα κανονικά ανοιχτών επαφών (NO). Το σχήμα -( )- μπορεί να θεωρηθεί ότι αντιπροσωπεύει ένα πηνίο, το οποίο όταν ενεργοποιείται θα κλείνει μια ομάδα επαφών. Στο διάγραμμα λογικής κλίμακας του σχήματος 2.12, το πηνίο 009 ενεργοποιείται όταν οι επαφές 001 και 002 είναι κλειστές ή όταν η επαφή 003 είναι κλειστή. Και οι δύο αυτές συνθήκες παρέχουν μια συνεχή ροή από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος της γραμμής που περιέχει το πηνίο. Η λειτουργία εκτέλεσης του ελεγκτή μπορεί να περιγραφεί με την ακόλουθη σειρά γεγονότων. Αρχικά οι είσοδοι εξετάζονται και η κατάσταση τους καταγράφεται στη μνήμη του επεξεργαστή (μια κλειστή επαφή καταγράφεται σαν ένα σήμα το οποίο καλείται λογική 1 και μια ανοιχτή επαφή από ένα σήμα το οποίο καλείται λογική 0). Έπειτα το διάγραμμα κλίμακας εκτιμάται, με κάθε εσωτερική επαφή να παίρνει την τιμή ΑΝΟΙΚΤΗ ή ΚΛΕΙΣΤΗ, σύμφωνα με την εγγραφή. Εάν αυτές οι επαφές παρέχουν μια συνεχή ροή από τα αριστερά προς τα δεξιά στο διάγραμμα, η θέση μνήμης για το πηνίο εξόδου παίρνει την λογική τιμή 1 και οι επαφές διασύνδεσης της μονάδας εισόδου θα κλείσουν. Εάν δεν υπάρχει αγωγιμότητα στην γραμμή του προγράμματος, η θέση μνήμης του πηνίου εξόδου παίρνει την λογική τιμή 0 και οι επαφές διασύνδεσης της μονάδας εξόδου θα ανοίξουν. Η συμπλήρωση ενός τέτοιου κύκλου από τον ελεγκτή καλείται σάρωση (scan). Ο χρόνος σάρωσης (scan time), δηλαδή ο χρόνος που απαιτείται για έναν πλήρη κύκλο, παρέχει μια μέτρηση της ταχύτητας απόκρισης ενός PLC. Γενικά, η θέση μνήμης της εξόδου ενημερώνεται κατά τη διάρκεια της σάρωσης, αλλά η πραγματική έξοδος δεν ενημερώνεται μέχρι το τέλος της σάρωσης του προγράμματος, κατά τη διάρκεια σάρωσης του I/O.

142 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 143 Σχήμα 2.12: Τυπικές συνδέσεις μονάδας εισόδου Οι αριθμοί 001, 002, 003, 009 αντιπροσωπεύουν το διακόπτη πίεσης, το διακόπτη θερμοκρασίας, χειροκίνητο διακόπτη και το πηνίο εκκίνησης κινητήρα. 2.6 Τροποποίηση Λειτουργίας Όπως αναφέρθηκε, ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά ενός PLC, είναι η ευκολία με την οποία το πρόγραμμα μπορεί να αλλάξει. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι η πρωτότυπη διαδικασία του κυκλώματος ελέγχου για την λειτουργία ανάδευσης, πρέπει να τροποποιηθεί, όπως φαίνεται στο διάγραμμα κλίμακας ηλεκτρονόμου του σχήματος Η αλλαγή απαιτεί ότι ο χειροκίνητος έλεγχος πρέπει να επιτραπεί να λειτουργεί σε οποιαδήποτε πίεση, αλλά μόνο εάν έχει επιτευχθεί η συγκεκριμένη θερμοκρασία. Εάν είχε χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα ηλεκτρονόμων, θα απαιτούσε επανασύνδεση του συστήματος (όπως φαίνεται στο σχήμα. 2.13) για να επιτευχθεί η επιθυμητή αλλαγή. Όμως εάν χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα PLC, καμιά τροποποίηση συνδεσμολογίας δεν είναι απαραίτητη. Οι είσοδοι και οι έξοδοι παραμένουν ίδιες. Το μόνο που απαιτείται είναι η αλλαγή του διαγράμματος λογικής κλίμακας του PLC, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.14:

143 144 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.13 :Διάγραμμα λογικής μεταγωγής για την Σχήμα 2.14 :Διάγραμμα λογικής κλίμακας του PLC τροποποιημένη λειτουργία Η αρχιτεκτονική ενός PLC είναι βασικά η ίδια με αυτή ενός H/Y γενικής χρήσης. Ένας Η/Υ μπορεί να μετατραπεί σε ένα προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή εάν παρέχεται κάποια δίοδος για τον Η/Υ για να λαμβάνει πληροφορίες από κάποιες συσκευές όπως οι χειροκίνητοι διακόπτες. Χρειάζεται επίσης ένα πρόγραμμα για να επεξεργάζεται τις εισόδους και για να αποφασίζει τους τρόπους αλλαγής των φορτίων των συσκευών από ΚΛΕΙΣΤΕΣ σε ΑΝΟΙΧΤΕΣ. Όμως κάποια σημαντικά χαρακτηριστικά διαχωρίζουν τους PLC από τους Η/Υ γενικής χρήσης. Κατ αρχάς οι PLC, ανεξάρτητα από τους υπολογιστές, είναι σχεδιασμένα να λειτουργούν σε βιομηχανικό περιβάλλον (Σχήμα. 2.15) με μεγάλης κλίμακας μεταβολές θερμοκρασίας και υγρασίας. Ένα καλοσχεδιασμένο PLC συνήθως δεν επηρεάζεται από τον ηλεκτρικό θόρυβο που υπάρχει στους περισσότερους βιομηχανικούς χώρους. Μια δεύτερη διάκριση ανάμεσα στους PLC και στους υπολογιστές, είναι ότι τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά (hardware) και το λογισμικό (software) ενός PLC είναι σχεδιασμένα για εύκολη χρήση από τους ηλεκτρονικούς και τους τεχνικούς του εργοστασιακού χώρου. Αντίθετα με τους υπολογιστές ο PLC είναι προγραμματιζόμενος σε λογική κλίμακα ηλεκτρονόμων ή σε άλλες, εύκολα κατανοητές γλώσσες. Ο PLC έρχεται με την δική του γλώσσα προγραμματισμού η οποία έχει αποθηκευθεί στη μόνιμη μνήμη του, ενώ ένας προσωπικός υπολογιστής απαιτεί ένα λειτουργικό σύστημα (DOS, Win ή άλλο). Οποιονδήποτε PLC και αν αγοράσετε, μπορεί να περιοριστείτε στη γλώσσα με την οποία έρχεται, εκτός και αν είναι τύπου που να επιτρέπει την εγκατάσταση κάποιας άλλης γλώσσας. Οι Η/Υ έχουν

144 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 145 μεγάλη μνήμη χρήσης. Μερικά Megabytes, τα οποία δίνουν την δυνατότητα να φορτώσετε και να χρησιμοποιήσετε λογισμικό που αποθηκεύεται στο δίσκο, είναι φυσιολογικά. Σχήμα 2.15 : Λειτουργία σε βιομηχανικό περιβάλλον Οποιαδήποτε ικανότητα της γλώσσας μπορεί να είναι διαθέσιμη μέσω αυτού του λογισμικού, το οποίο μπορεί να φορτωθεί στη μνήμη μέσω αυτών των δίσκων. Οι PLC δεν είναι σχεδιασμένα μ' αυτή την ελαστικότητα, αλλά σκοπεύουν να γίνουν ειδικευμένοι υπολογιστές ελέγχου, και τα χαρακτηριστικά τους διασυνδέονται και ελέγχουν τις εξωτερικές συσκευές. Οι υπολογιστές είναι σύνθετες υπολογιστικές μηχανές, ικανές να εκτελούν διάφορα προγράμματα ή καθήκοντα ταυτόχρονα και με οποιαδήποτε σειρά. Οι περισσότεροι PLC από την άλλη πλευρά, εκτελούν ένα μόνο πρόγραμμα σε τακτική και ακολουθητική μορφή, από την πρώτη έως την τελευταία εντολή. Ίσως η πιο σημαντική διαφορά ανάμεσα σε ένα PLC και σε ένα υπολογιστή, είναι το γεγονός ότι οι PLC έχουν σχεδιαστεί να εγκαθίστανται και να συντηρούνται από ηλεκτρονικούς εργοστασιακού χώρου, από τους οποίους δεν απαιτείται να είναι τεχνικοί υπολογιστών με υψηλά προσόντα. Οι ανιχνευτές βλαβών είναι απλοποιημένοι από την σχεδίαση των περισσότερων PLC, επειδή περιέχουν ενδείκτες βλαβών και γραμμένες πληροφορίες λαθών, οι οποίες εικονίζονται στην οθόνη του προγραμματιστή. Οι μονάδες διασύνδεσης για την σύνδεση των συσκευών πεδίου, είναι στην πραγματικότητα ένα τμήμα του PLC και εύκολα συνδέονται και αποσυνδέονται.

145 146 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Όπως ακριβώς έχει μετατραπεί ο τρόπος με τον οποίο ο υπόλοιπος κόσμος κάνει τις δουλειές του, οι προσωπικοί υπολογιστές έχουν διεισδύσει στη βιομηχανία ελέγχου από PLC. To λογισμικό που γράφεται και εκτελείται στους Η/Υ έχει αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο ο κόσμος δουλεύει με τους PLC. Βασικά, το λογισμικό του PLC το οποίο εκτελείται σε ένα Η/Υ κατατάσσεται στις 2 παρακάτω) κατηγορίες: Το λογισμικό του PLC που επιτρέπει στο χρήστη να προγραμματίζει και να εγγράφει, δίνει στο χρήστη τα εργαλεία για να γράψει το πρόγραμμα του PLC -χρησιμοποιώντας λογική κλίμακα ή κάποια άλλη γλώσσα προγραμματισμού - ή και να τεκμηριώνει ή να εξηγεί το πρόγραμμα με όσες λεπτομέρειες είναι απαραίτητο. Το λογισμικό του PLC που επιτρέπει στο χρήστη να παρακολουθεί και να ελέγχει τη διαδικασία, ο οποίος επίσης καλείται ανθρωπομηχανή ή χειριστής διασύνδεσης. Επιτρέπει στο χρήστη να παρακολουθεί τη διαδικασία -ή μια γραφική παρουσίαση της διαδικασίας- σε ένα CRT, καθορίζει πως εκτελείται το σύστημα, την τάση των τιμών και λαμβάνει συνθήκες συναγερμού. 2.7 Μέγεθος των Plc και εφαρμογές Υπάρχει μεγάλη ποικιλία στο μέγεθος αναγνώρισης των PLC.Τυπικά οι PLC κατατάσσονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος τους: μικρά (γνωστά και ως micro), μεσαία και μεγάλα, το καθένα με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά λειτουργίας. Η κατηγορία μικρού μεγέθους καλύπτει μονάδες μέχρι 128 Ι/Ος και μνήμες μέχρι 2Kbytes. Αυτοί οι PLC είναι ικανοί να παρέχουν από απλό έως προχωρημένο επίπεδο ελέγχου συσκευής. Οι PLC μεσαίου μεγέθους έχουν μέχρι 2048 I/O και μνήμη μέχρι 32Kbytes. Ειδικές I/O μονάδες κάνουν τους PLC μεσαίου μεγέθους προσαρμόσημους στη θερμοκρασία, στην πίεση, στη ροή, στο βάρος, στη θέση ή σε οποιαδήποτε αναλογική λειτουργία που συνήθως συναντάται σε εφαρμογές ελέγχου επεξεργασίας.

146 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 147 Οι μεγάλοι PLC φυσικά, είναι οι πιο πολυσύνθετες μονάδες στην οικογένεια των PLC. Έχουν μέχρι I/O και μνήμη μέχρι 2Mbytes. Οι PLC αυτού του μεγέθους έχουν σχεδόν απεριόριστες εφαρμογές. Οι μεγάλοι PLC μπορούν να ελέγξουν ανεξάρτητες επεξεργασίες παραγωγής ή ολόκληρη εργοστασιακή μονάδα. Ο παράγοντας κλειδί στην επιλογή του PLC, είναι να καθορίσουμε ακριβώς τι πρόκειται να κάνει η μονάδα. Γενικά δεν συνίσταται η αγορά ενός συστήματος PLC, το οποίο να είναι μεγαλύτερο από ότι υπαγορεύουν οι τρέχουσες ανάγκες. Όμως πρέπει να προβλεφθούν οι μελλοντικές συνθήκες, για να εξασφαλιστεί ότι το σύστημα έχει το κατάλληλο μέγεθος για να καλύψει τις τρέχουσες ανάγκες και πιθανές μελλοντικές απαιτήσεις από μια εφαρμογή. Υπάρχουν τριών βασικών τύπων εφαρμογές για ένα PLC: απλής εξόδου (single-ended), πολλαπλών εργασιών (multitask) και ελέγχου διαχείρισης. Η εφαρμογή ενός PLC απλής εξόδου περιλαμβάνει ένα PLC το οποίο ελέγχει την επεξεργασία. Αυτή θα είναι μια αυτόνομη μονάδα και δεν θα χρησιμοποιείται για την επικοινωνία με άλλους υπολογιστές ή PLC. To μέγεθος και η πολυπλοκότητα της διαδικασίας που ελέγχεται είναι προφανώς ένας παράγοντας που ρυθμίζει ποιος PLC θα επιλεγεί. Οι εφαρμογές μπορεί να υπαγορεύσουν ένα μεγάλο επεξεργαστή αλλά συνήθως αυτή η κατηγορία απαιτεί ένα μικρό PLC. Η εφαρμογή ενός PLC πολλαπλών εργασιών, συνήθως αναφέρεται σε ένα PLC μεσαίου μεγέθους και περιλαμβάνει ένα PLC που ελέγχει διάφορες διαδικασίες. Η επαρκής I/O χωρητικότητα είναι ένας σημαντικός παράγοντας σε αυτού του τύπου την εγκατάσταση. Επιπλέον, εάν ο PLC θα είναι ένα υποσύστημα μιας μεγαλύτερης διαδικασίας και πρέπει να επικοινωνεί με ένα κεντρικό PLC ή υπολογιστή, απαιτείται η προμήθεια ενός δικτύου επικοινωνίας δεδομένων. Η εφαρμογή ενός PLC ελέγχου διαχείρισης περιλαμβάνει ένα PLC που ελέγχει διάφορα άλλα. Αυτού του είδους η εφαρμογή απαιτεί το σχεδιασμό ενός μεγάλου επεξεργαστή PLC που να επικοινωνεί με άλλους PLC και πιθανόν με έναν υπολογιστή. Ο PLC ελέγχου διαχείρισης, επιβλέπει διάφορους PLC, φορτώνονται προγράμματα τα οποία ενημερώνουν τους άλλους PLC για το τι πρέπει να κάνουν. Θα πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης με όλους τους PLC έτσι ώστε να μπορεί να επικοινωνεί με οποιοδήποτε επιθυμεί, με την κατάλληλη διεύθυνση. Το μέγεθος μνήμης ενός PLC κυμαίνεται από 1Κ μέχρι 2Μ. Το ποσό της μνήμης που απαιτείται εξαρτάται από την εφαρμογή. Παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος της μνήμης που χρειάζεται για μια συγκεκριμένη εγκατάσταση PLC είναι:

147 148 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο αριθμός των I/O σημείων που χρησιμοποιούνται Το μέγεθος του προγράμματος ελέγχου Απαιτήσεις συλλογής δεδομένων Εποπτικές λειτουργίες που απαιτούνται Μελλοντική εξάπλωση Το πακέτο εντολών για ένα ιδιαιτέρου τύπου PLC, αναφέρει τους διαφορετικούς τύπους εντολών που υποστηρίζονται. Τυπικά αυτές κυμαίνονται από 15 εντολές στις μικρότερες μονάδες μέχρι 100 εντολές σε μεγαλύτερες, πιο ισχυρές μονάδες (σχήμα 2.16α). Από τη δημιουργία τους, οι PLC έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία, ουσιαστικά σε κάθε τομέα της βιομηχανίας. Ο κατάλογος περιλαμβάνει χαλυβουργία, μονάδες χαρτιού και πολτού, αυτοκινητοβιομηχανία, χημική βιομηχανία και μονάδες παραγωγής ισχύος. Οι PLC εκτελούν μια μεγάλη ποικιλία ελέγχων, από επαναλαμβανόμενο έλεγχο ON/OFF απλών συσκευών, εώς πολυσύνθετους ελέγχους παραγωγής και επεξεργασίας. ΕΝΤΟΛΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ XIC (Examine (OΝ) Εξετάζει ένα bit για την κατάσταση ON XIO (Examine OFF) Εξετάζει ένα bit για την κατάσταση OFF OTE (Output Energize) Θέτει ON ένα bit (προσωρινά) OTL (Output Latch) Ασφαλίζει ένα bit (μόνιμα) OTL (Output Unlatch) Απασφαλίζει ένα bit (μόνιμα) TOF (Timer Off-Delay) Θέτει μία έξοδο ON ή OFF μετά την τοποθέτηση της γραμμής της σε OFF για μια προκαθορισμένη εσωτερική τιμή TON (Timer On-Delay) Θέτει μία έξοδο ON ή OFF μετά την τοποθέτηση της γραμμής της σε ON για μια προκαθορισμένη εσωτερική τιμή CTD (Count Down) Χρησιμοποιεί ένα μετρητή λογισμικού για να μετράει αντίστροφα από μια καθορισμένη τιμή CTU (Count Up) Χρησιμοποιεί ένα μετρητή λογισμικού για να μετράει προς μια καθορισμένη τιμή Σχήμα 2.16(α ):Τυπικές εντολές PLC

148 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές ΔΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΩΝ PLC Το τμήμα Ι/Ο Σχήμα 2.16 (β): Ένα PLC όπου διακρίνονται όλα τα στοιχεία του Οι ενδιάμεσες μονάδες εισόδου και εξόδου παρέχουν τα ισοδύναμα των ματιών, των αυτιών και της γλώσσας στον εγκέφαλο του PLC, τη CPU. To τμήμα I/O αποτελείται από μια I/O βάση και από ανεξάρτητες I/O μονάδες, όμοια μ' αυτή που φαίνεται στο σχήμα Οι ενδιάμεσες μονάδες εισόδου, δέχονται σήματα από τη μηχανή ή τις συσκευές επεξεργασίας και τις μετατρέπουν σε σήματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον ελεγκτή. Οι ενδιάμεσες μονάδες εξόδου μετατρέπουν τα σήματα του ελεγκτή σε εξωτερικά σήματα, τα οποία χρησιμοποιούνται για να ελέγξουν το μηχάνημα ή την επεξεργασία. Ένα τυπικό PLC έχει χώρο για διάφορες I/O μονάδες, επιτρέποντας του να προσαρμόζεται για μια συγκεκριμένη εφαρμογή, επιλέγοντας τις κατάλληλες μονάδες.

149 150 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ένα τυπικό PLC έχει χώρο για διάφορες Ι/Ο μονάδες οι οποίες συνδέονται σε υποδοχές σε μια βάση Σχήμα 2.17: Τμήμα Ι/Ο Το I/O σύστημα παρέχει μια διασύνδεση ανάμεσα στα συνδεδεμένα στοιχεία του πεδίου και στη CPU. Η ενδιάμεση είσοδος χορηγεί πληροφορίες κατάστασης (status information) σχετικά με τις διαδικασίες που θα μεταδοθούν στη CPU και έτσι επιτυγχάνεται από τη CPU να μεταδίδει λειτουργικά σήματα, διαμέσου της ενδιάμεσης εξόδου, στις συσκευές επεξεργασίας, υπό τον έλεγχο της. Το πλαίσιο (chassis), είναι ένα φυσικό δομικό στοιχείο συναρμολόγησης στο οποίο υπάγονται συσκευές όπως I/O μονάδες, μονάδες επεξεργαστών και τροφοδοτικά. Τα πλαίσια έρχονται σε διάφορα μεγέθη σύμφωνα με τον αριθμό των υποδοχών που περιλαμβάνουν. Γενικά μπορούν να έχουν 4, 8, 12 ή 16 υποδοχές. Μια λογική βάση (rack) είναι μια ομάδα διευθύνσεων που αποτελείται από 128 σημεία εξόδου. Η βάση χρησιμοποιεί οκτώ λέξεις στην είσοδο του αρχείου του πίνακα ειδώλου (image table) και οκτώ λέξεις στην έξοδο του αρχείου του πίνακα ειδώλου. Η λέξη στην έξοδο του πίνακα ειδώλου και η αντίστοιχη της στην είσοδο, καλούνται I/O ομάδα. Μια βάση μπορεί να περιέχει ένα μέγιστο από 8 I/O ομάδες (οι οποίες αριθμούνται από 0 μέχρι 7) για 128 διακριτές I/O (σχήμα 2.18). Μπορεί να υπάρχουν περισσότερες από μία βάσεις σε ένα πλαίσιο και περισσότερα από ένα πλαίσια σε μία βάση.

150 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 151 Σημείωση : Οι διευθύνσεις για την είσοδο και την έξοδο για το Allen-Bradley είναι σε αριθμούς του οκταδικού. Σχήμα 2.18: Λογική βάση Ένα όφελος από ένα σύστημα PLC είναι η ικανότητα της τοποθέτησης της I/O μονάδας κοντά στις συσκευές πεδίου, μειώνοντας έτσι το μήκος του καλωδίου που απαιτείται. Αυτή η βάση (σχήμα 2.19) καλείται σαν "απομακρυσμένη" (remote) βάση, όταν έχει τοποθετηθεί μακριά από τη μονάδα επεξεργασίας. Για να επικοινωνήσει με τον επεξεργαστή η απομεμακρυσμένη βάση, χρησιμοποιεί ένα ιδιαίτερο δίκτυο επικοινωνιών. Κάθε απομακρυσμένη βάση χρειάζεται ένα μοναδικό αριθμό σταθμού έτσι ώστε να διαχωρίζονται η μία από την άλλη. Οι απομακρυσμένες βάσεις συνδέονται στην τοπική βάση, μέσω μιας μονάδας επικοινωνίας. Τα καλώδια συνδέουν τις μονάδες μεταξύ τους. Εάν χρησιμοποιείται καλώδιο οπτικών ινών ανάμεσα στη CPU και στην I/O βάση, είναι πιθανός ο χειρισμός των I/O σημείων από απόσταση μεγαλύτερη των 20 μιλίων χωρίς πτώση τάσης. Το ομοαξονικό καλώδιο επιτρέπει την εγκατάσταση απομακρυσμένης I/O σε αποστάσεις μεγαλύτερες των 2 μιλίων. Τα καλώδια οπτικών ινών δεν επηρεάζονται από θόρυβο ο οποίος οφείλεται στις γειτονικές γραμμές υψηλής ενέργειας ή στα εξαρτήματα που συνήθως βρίσκονται στο βιομηχανικό περιβάλλον. Το ομοαξονικό καλώδιο είναι πιο ευαίσθητο σ' αυτού του είδους το θόρυβο.

151 152 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.19: Απομακρυσμένη Ι /Ο βάση Η θέση μιας μονάδας σε μια βάση και ο αριθμός των τερματικών της μονάδας στην οποία συνδέεται μια συσκευή εισόδου ή εξόδου, θα καθορίσει τη διεύθυνση της συσκευής (σχήμα 2.20). Κάθε συσκευή εισόδου ή εξόδου πρέπει να έχει συγκεκριμένη διεύθυνση. Αυτή η διεύθυνση χρησιμοποιείται από τον επεξεργαστή για να γνωρίσει που είναι τοποθετημένη η συσκευή, για να την παρακολουθεί ή να την ελέγχει. Επιπλέον, υπάρχει κάποιος τρόπος διασύνδεσης των καλωδίων της συσκευής στο σημείο τοποθέτησης της μονάδας I/O. Συνδέοντας τα καλώδια της συσκευής στο σημείο που έχει τοποθετηθεί η I/O, επιτυγχάνεται ευκολότερη αποσύνδεση και επανασύνδεση των καλωδίων, με σκοπό την αλλαγή τ(ον μονάδων. Επίσης προστίθενται ενδεικτικές λυχνίες σε κάθε μονάδα για να δείχνουν την κατάσταση ON ή OFF από κάθε κύκλωμα. Οι περισσότερες μονάδες εξόδου έχουν επίσης ενδείκτες καμένων ασφαλειών. Γενικά τα βασικά στοιχεία διευθύνσεων περιλαμβάνουν: Τύπο (Type) Ο τύπος καθορίζει εάν δίνεται η διεύθυνση μιας εισόδου ή μιας εξόδου

152 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 153 Σχήμα 2.20: Δημιουργία διευθύνσεων της Ι /Ο μονάδας Σχήμα 2.20 (συνέχεια): Δημιουργία διευθύνσεων της Ι /Ο μονάδας

153 154 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Υποδοχή (Slot) Ο αριθμός υποδοχής είναι η φυσική θέση της μονάδας I/O. Αυτό μπορεί να είναι ένας συνδυασμός του αριθμού βάσης και του αριθμού υποδοχής, όταν χρησιμοποιούνται βάσεις επέκτασης. Λέξη και bit Η λέξη και το bit χρησιμοποιούνται για να αναγνωρίσουν την ακριβή σύνδεση του τερματικού σε μια συγκεκριμένη μονάδα I/O. Μια διακριτή μονάδα, συνήθως χρησιμοποιεί μόνο μια λέξη, και κάθε σύνδεση αντιστοιχεί σε ένα διαφορετικό bit το οποίο δημιουργεί τη λέξη.ο σχεδιασμός του PLC καθορίζει εάν το σύστημα είναι ικανό να έχει ελαστικές διευθύνσεις ή εάν είναι άκαμπτο στη δημιουργία διευθύνσεων. Τα σχέδια με ελαστικές διευθύνσεις επιτρέπουν στους σχεδιαστές PLC συστημάτων να δημιουργούν λογισμικό λογικού ελέγχου χωρίς να πρέπει να ακολουθήσουν διαδοχικές I/O εντολές, με αποτέλεσμα ένα I/O σύστημα με τυχαία εγκατάσταση και διευθύνσεις.σε εύκαμπτα συστήματα, ανεξάρτητες υποδοχές και σημεία διευθύνσεων, καθορίζονται φυσιολογικά από την ακολουθία με την οποία οι βάσεις I/O συνδέονται μεταξύ τους. Στην περίπτωση ορισμένων μικρών PLC, το σύστημα περιλαμβάνει μια βάση και έτσι έχει την I/O διεύθυνση σταθερή από τον κατασκευαστή.μια τυποποιημένη I/O μονάδα αποτελείται από μια τυπωμένη πλακέτα κυκλώματος και ένα προσαρμογέα τερματικού παρόμοιο μ' αυτό που φαίνεται στο σχήμα Η τυποποιημένη πλακέτα περιέχει το ηλεκτρονικό κύκλωμα το οποίο χρησιμοποιείται για να διασυνδέσει το κύκλωμα του επεξεργαστή μ' αυτό των συσκευών εισόδου και εξόδου. Σχήμα 2.21 : Τυπική Ι /Ο μονάδα σχεδιασμού

154 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 155 Είναι σχεδιασμένη να μπαίνει σε μια υποδοχή ή σε ένα συνδετήρα στη βάση I/O ή κατευθείαν στον επεξεργαστή. Ο τερματικός προσαρμογέας ο οποίος εφαρμόζεται στην μπροστινή μεριά της πλακέτας του τυπωμένου κυκλώματος, χρησιμοποιείται για να γίνονται οι συνδέσεις με τις συσκευές πεδίου. Η μονάδα περιέχει τερματικά για κάθε σύνδεση εισόδου και εξόδου, ενδεικτικές λυχνίες κατάστασης για την κάθε είσοδο και έξοδο και συνδέσεις με τη μονάδα τροφοδοσίας η οποία χρησιμοποιείται για να τροφοδοτεί τις εισόδους και τις εξόδους. Οι περισσότερες μονάδες έχουν συνδεμένες τερματικές ταινίες. Οι τερματικές ταινίες συνδέονται στην ενεργή μονάδα. Εάν υπάρξει πρόβλημα με μια μονάδα, όλες οι ταινίες αντικαθίστανται, εισάγεται νέα μονάδα και η τερματική ταινία συνδέεται στην καινούρια μονάδα. Εκτός και αν ορίζεται διαφορετικά, ποτέ να μην εγκαθιστάτε ή να αντικαθιστάτε I/O μονάδες ή τερματικά ενώ ο PLC είναι υπό τάση. Εάν μια μονάδα εισαχθεί σε λάθος υποδοχή, μπορεί να καταστραφεί από την ακατάλληλη τάση που θα περάσει από την καλωδίωση. Οι περισσότερες πλευρές των καρτών και οι μονάδες I/O είναι κλειδωμένες έτσι ώστε να προλαμβάνεται η λανθασμένη τοποθέτηση τους σε λανθασμένη μονάδα. Με άλλα λόγια, μια μονάδα εξόδου δεν μπορεί να τοποθετηθεί σε μια υποδοχή στην οποία τοποθετείται πραγματικά μια μονάδα εισόδου. Οι κάρτες των μονάδων εισόδου και εξόδου μπορούν να τοποθετηθούν οπουδήποτε στη βάση, αλλά φυσιολογικά ομαδοποιούνται για την ευκολία της σύνδεσης. Οι κάρτες των I/O μονάδων μπορεί να είναι δ, 16 ή 32 σημείων. Ο αριθμός αναφέρεται στο διαθέσιμο αριθμό εισόδων ή εξόδων. Η τυποποιημένη μονάδα I/O έχει οκτώ εισόδους ή εξόδους. Μια μονάδα υψηλής πυκνότητας μπορεί να έχει μέχρι 32 εισόδους ή εξόδους. Το πλεονέκτημα με τη μονάδα υψηλής πυκνότητας είναι ότι είναι πιθανόν να εγκαταστήσουμε 32 εισόδους ή εξόδους σε μια υποδοχή για μεγαλύτερη εξοικονόμηση χώρου. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι μονάδες εξόδου υψηλής πυκνότητας δεν μπορούν να χειριστούν όσο το δυνατό περισσότερο ρεύμα για κάθε έξοδο. Οι κάρτες 32 σημείων, συνήθως έχουν τουλάχιστον 4 κοινά σημεία.

155 156 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Διακριτές μονάδες I/O Ο πλέον κοινός τύπος ενδιάμεσης μονάδας I/O είναι ο διακριτός (discrete) τύπος. Αυτός ο τύπος ενδιάμεσης βαθμίδας συνδέει τις συσκευές εισόδου πεδίου που είναι φύσης ON/OFF, όπως επιλογικοί διακόπτες, διακόπτες επαφής και διακόπτες ορίων. Παρομοίως, ο έλεγχος της εξόδου περιορίζεται σε συσκευές όπως φώτα, μικροί κινητήρες, σωληνοειδή και εκκινητές, που απαιτούν απλή ON/OFF μεταγωγή. Η κατάταξη του διακριτού I/O καλύπτει εισόδους και εξόδους προσανατολισμένες με δυαδικά ψηφία (bit). Σ' αυτόν τον τύπο εισόδου ή εξόδου, κάθε bit αντιπροσωπεύει μια ολοκληρωμένη μονάδα πληροφοριών από μόνο του και παρέχει την κατάσταση κάποιας εξωτερικής επαφής ή συμβουλές για την παρουσία ή απουσία ισχύος σε μια διαδικασία κυκλώματος. Κάθε διακριτή I/O μονάδα, τροφοδοτείται από κάποιες πηγές τάσης που παρέχονται από το πεδίο (field-supplied). Καθώς αυτές οι πηγές τάσης μπορούν να είναι διαφορετικού μεγέθους ή τύπου, οι μονάδες I/O είναι διαθέσιμες σε διάφορες κλίμακες ac και dc τάσης, που απαριθμούνται στο σχήμα 2.22 Αυτές δέχονται τις μονάδες τάσης και ρεύματος για τη σωστή λειτουργία από την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (backplane) του χώρου της βάσης, μέσα στον οποίο τοποθετούνται. Η ισχύς από αυτή την τροφοδοσία χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει τα ηλεκτρονικά, ενεργά και παθητικά, τα οποία ανήκουν στην πλακέτα κυκλώματος της I/O μονάδας. Τα σχετικά υψηλότερα ρεύματα που απαιτούνται από τα φορτία μιας μονάδας εξόδου παρέχονται από ισχύ που δίνει ο χρήστης. Οι μονάδες τροφοδοσίας μπορεί να έχουν τιμή 3Α, 4Α, 12Α, ή 16Α, εξαρτώμενες από τον τύπο και τον αριθμό των μονάδων που χρησιμοποιούνται. Μονάδες διασύνδεσης εισόδου 24V ac/dc Μονάδες διασύνδεσης εξόδου V ac 48V ac/dc 120V ac/dc 230V ac/dc 120 V ac 230 V ac 120 V dc 5V dc (TTL level) 230 V dc 5V dc (TTL level) 5V dc (TTL level) 24 V dc Σχήμα 2.22 : Συνήθεις τιμές για διακριτές I/O μονάδες διασύνδεσης

156 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 157 Το σχήμα 2.23 δείχνει ένα block διάγραμμα για μια είσοδο, διακριτής μονάδας εισόδου (discrete input module) τυπικού εναλλασσομένου ρεύματος (ac). Σχήμα 2.23 : AC διακριτή μονάδα εισόδου To κύκλωμα εισόδου αποτελείται από 2 βασικά τμήματα: το τμήμα ισχύος και το τμήμα λογικής. Τα τμήματα εισόδου και λογικής συνήθως συνδέονται μεταξύ τους με ένα κύκλωμα που τα απομονώνει ηλεκτρικά. Ένα απλοποιημένο σχηματικό και καλωδιακό διάγραμμα για μια είσοδο μιας τυπικής ac μονάδας εισόδου, παρουσιάζεται στο σχήμα 2-24 α και β. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, 120V εναλλασσομένου (ac) εφαρμόζεται στη γέφυρα ανόρθωσης μέσω των αντιστάσεων R1 και R2. Αυτό παράγει μια χαμηλής στάθμης συνεχή τάση (dc), η οποία εφαρμόζεται κατά μήκος του LED του οπτικού απομονωτή. Η διακύμανση της τάσης στη δίοδο zener (Zd) καθορίζει την ελάχιστη τιμή τάσης που μπορεί να ανιχνευθεί. Όταν φως από το LED χτυπά το

157 158 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 phototransistor έρχεται σε αγωγιμότητα και η κατάσταση του διακόπτη επαφής μεταδίδεται σαν λογική ή χαμηλής στάθμης συνεχή τάση, στον επεξεργαστή. Ο οπτικός απομονωτής δεν απομονώνει μόνο την υψηλότερη ac τάση εισόδου από τα λογικά κυκλώματα, αλλά επίσης εμποδίζει ενδεχόμενη ζημιά στον επεξεργαστή από μεταβατικές αιχμές της τάσης δικτύου. Σχήμα 2.24 : (α) Απλοποιημένο σχηματικό διάγραμμα για μια μονάδα εισόδου (β) Τυπική διασύνδεση μονάδας εισόδου

158 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 159 Η οπτική απομόνωση επίσης βοηθάει στη μείωση των φαινομένων ηλεκτρικού θορύβου, γεγονός κοινό στο βιομηχανικό περιβάλλον, που μπορεί να προκαλέσει λανθασμένη λειτουργία του επεξεργαστή. Η σύζευξη και η απομόνωση μπορεί επίσης να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα μετατροπέα παλμού. Οι μονάδες εισόδου τυπικά έχουν διόδους που εκπέμπουν φως (LEDs) για να παρακολουθούνται οι είσοδοι. Υπάρχει μια δίοδος που εκπέμπει φως (LED) για κάθε είσοδο. Εάν η είσοδος είναι ανοικτή (ON) η δίοδος LED είναι ανοικτή (ON). Οι δίοδοι LED στις μονάδες είναι πολύ χρήσιμες για την ανίχνευση βλαβών. Οι μονάδες εισόδου εκτελούν τέσσερις εργασίες στο σύστημα ελέγχου PLC: Αισθάνονται όταν ένα σήμα λαμβάνεται από ένα ανιχνευτή στη μηχανή. Μετατρέπουν το σήμα εισόδου στη σωστή στάθμη τάσης για το συγκεκριμένο PLC. Απομονώνουν τον PLC από τις διακυμάνσεις της τάσης ή του ρεύματος του σήματος εισόδου. Στέλνουν σήμα στον επεξεργαστή δεικνύοντας ποιος ανιχνευτής έλαβε πρώτος το σήμα. Το σχήμα 2.25 δείχνει ένα block διάγραμμα για μια έξοδο μιας τυπικής διακριτής μονάδας εξόδου: Σχήμα 2.23 : AC διακριτή μονάδα εισόδου

159 160 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Όπως και η μονάδα εισόδου αποτελείται από δύο βασικά τμήματα: το τμήμα ισχύος και το τμήμα λογικής, συνεζευγμένα με το κύκλωμα απομόνωσης. Η μονάδα διασύνδεσης εξόδου μπορεί να θεωρηθεί σαν ένας απλός διακόπτης στον οποίο εφαρμόζεται ισχύς για να ελέγχει την συσκευή εξόδου. Ένα απλοποιημένο σχηματικό και καλωδιακό διάγραμμα για μια έξοδο μιας τυπικής ac μονάδας εξόδου φαίνεται στο σχήμα 2.24α. Σαν μέρος της κανονικής λειτουργίας του, ο επεξεργαστής θέτει την κατάσταση εξόδου σύμφωνα με το λογικό πρόγραμμα. Σχήμα 2.24(α) : Aπλοποιημένο σχηματικό διάγραμμα για μια μονάδα ac εξόδου Όταν ο επεξεργαστής καλεί για μια έξοδο, μια τάση εφαρμόζεται στο LED του απομονωτή. To LED τότε εκπέμπει φως το οποίο φέρνει το phototransistor σε αγωγιμότητα. Αυτό με τη σειρά του ενεργοποιεί το triac (τρίοδος ημιαγωγός διακόπτης εναλλασσομένου ρεύματος) σε αγωγιμότητα, το οποίο στη συνέχεια ανάβει τη λάμπα. Απ' τη στιγμή που το triac άγει προς τις δύο κατευθύνσεις, η έξοδος της λάμπας διαρέεται από εναλλασσόμενο ρεύμα. To triac αντί να έχει ON και OFF κατάσταση, στην πραγματικότητα έχει χαμηλό και υψηλό επίπεδο αντίστασης, αντίστοιχα. Στην κατάσταση OFF (υψηλή αντίσταση) ένα μικρό ρεύμα διαρροής μερικών milliamperes διαρρέει το triac. Όπως με τα κυκλώματα εισόδου, η μονάδα διασύνδεσης εξόδου συνήθως εξοπλίζεται με LEDs τα οποία δείχνουν την κατάσταση κάθε εξόδου. Ασφάλειες γενικά απαιτούνται για τη μονάδα εξόδου και παρέχονται ανά κύκλωμα, επιτρέποντας έτσι σε κάθε κύκλωμα να προστατεύεται και να λειτουργεί ξεχωριστά. Μερικές μονάδες παρέχουν επίσης ορατές ενδείξεις για την κατάσταση της ασφάλειας.

160 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 161 Σχήμα 2.24 συνέχεια (b) : Aπλοποιημένο σχηματικό διάγραμμα για μια μονάδα ac εξόδου Μεμονωμένες ac έξοδοι συνήθως περιορίζονται από το μέγεθος του triac σε 1 ή 2 Ampere (Α). Επίσης καθορίζεται το μέγιστο φορτίο ρεύματος για κάθε μονάδα. Για να προστατεύσουμε τα κυκλώματα των μονάδων εξόδου, οι καθορισμένες τιμές ρεύματος δεν πρέπει να υπερβαίνονται. Για να ελέγξουμε μεγαλύτερα φορτία, όπως μεγάλους κινητήρες, ένας κλασικός ηλεκτρονόμος ελέγχου συνδέεται στη μονάδα εξόδου. Οι επαφές του ηλεκτρονόμου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο μεγαλύτερων φορτίων ή εκκινητών, όπως φαίνεται στο σχήμα Όταν χρησιμοποιείται ένας ηλεκτρονόμος ελέγχου μ' αυτό τον τρόπο, ονομάζεται ενδιάμεσος ή παρεμβάλλων ηλεκτρονόμος (interpossing). Διακριτές μονάδες εξόδου χρησιμοποιούνται για να θέτουν τις πραγματικές συσκευές εξόδου σε κατάσταση ON ή OFF. Αυτές οι μονάδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ελέγξουν οποιαδήποτε συσκευή δύο καταστάσεων και είναι διαθέσιμες σε ac και dc εκδόσεις και σε διάφορες τιμές τάσης και ρεύματος. Οι μονάδες εξόδου μπορούν να αγοραστούν με transistor, triac ή ηλεκτρονόμους εξόδου. Οι έξοδοι triac μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για έλεγχο ac συσκευών ενώ οι έξοδοι transistor μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για έλεγχο dc συσκευών.

161 162 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.25 : Σύνδεση ενδιάμεσου ηλεκτρονόμου Οι έξοδοι ηλεκτρονόμων μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο με ac όσο και με dc συσκευές, αλλά έχουν πολύ πιο αργό χρόνο αναστροφής σε σύγκριση με τις εξόδους στερεάς κατάστασης. Οι μονάδες Allen-Bradley είναι κωδικοποιημένες με χρώμα για αναγνώριση, όπως φαίνεται στον πίνακα: ΧΡΩΜΑ Κόκκινο Μπλέ Πορτοκαλί Πράσινο ΤΥΠΟΣ ΤΗΣ Ι/Ο Είσοδοι / Έξοδοι ac Είσοδοι / Έξοδοι dc Έξοδοι Ηλεκτρονόμων Ειδικές Μονάδες Ο σχεδιασμός dc συσκευών πεδίου τυπικά απαιτεί να χρησιμοποιούνται σε ένα συγκεκριμένο κύκλωμα απορρόφησης ή παροχής εξαρτώμενο από το εσωτερικό κύκλωμα της συσκευής. Οι αναφορές απορρόφησης και παροχής είναι όροι που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τη σχέση σήματος συνεχούς ροής ανάμεσα στις συσκευές εισόδου και εξόδου πεδίου, σε ένα σύστημα ελέγχου, και την μονάδα τροφοδοσίας τους (σχήμα 2.26). Τα dc κυκλώματα εισόδου και εξόδου πεδίου χρησιμοποιούνται με συσκευές πεδίου, οι οποίες έχουν κάποια μορφή εσωτερικού κυκλώματος σταθερής κατάστασης, το οποίο χρειάζεται ένα σήμα dc τάσης για να

162 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 163 λειτουργήσει. Οι συσκευές πεδίου που συνδέονται στη θετική πλευρά (+V) της μονάδας τροφοδοσίας πεδίου είναι συσκευές πεδίου παροχής. Οι συσκευές πεδίου που συνδέονται με την αρνητική πλευρά (κοινώς dc) της μονάδας τροφοδοσίας πεδίου, είναι συσκευές πεδίου απορρόφησης. Για να διατηρήσουμε την ηλεκτρική συμβατότητα ανάμεσα στις συσκευές πεδίου και στο προγραμματιζόμενο σύστημα ελέγχου, αυτός ο ορισμός επεκτείνεται στα κυκλώματα εισόδου/εξόδου στις διακριτές dc μονάδες I/O. Τα I/O κυκλώματα πηγής παρέχουν (source) ρεύμα στις συσκευές πεδίου απορρόφησης. Τα I/O κυκλώματα απορρόφησης λαμβάνουν (sink) ρεύμα από τις συσκευές πεδίου πηγής. Σχήμα 2.26 : Πρότυπα απορρόφησης και τροφοδοσίας

163 164 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Αναλογικές I/O μονάδες Οι πρώτοι PLC περιορίζονταν σε διακριτές μονάδες διασύνδεσης I/O, οι οποίες επέτρεπαν μόνο τη σύνδεση συσκευών τύπου ON/OFF. Αυτός ο περιορισμός σήμαινε ότι ο PLC μπορούσε να έχει μερικό μόνο έλεγχο στις περισσότερες εφαρμογές. Σήμερα όμως, διατίθεται μια πλήρης σειρά διακριτών και αναλογικών μονάδων διασύνδεσης, που θα επιτρέψουν στους ελεγκτές να εφαρμοστούν πρακτικά σε οποιοδήποτε τύπο ελέγχου επεξεργασίας. Οι αναλογικές μονάδες διασύνδεσης εισόδου περιέχουν τα απαραίτητα κυκλώματα για να δεχθούν σήματα αναλογικής τάσης ή ρεύματος από αναλογικές συσκευές πεδίου. Αυτές οι είσοδοι μετατρέπονται από αναλογική σε ψηφιακή τιμή μ' ένα κύκλωμα μετατροπής από αναλογικό σε ψηφιακό (A/D(Analog to Digital)). H τιμή μετατροπής η οποία είναι ανάλογη του αναλογικού σήματος, εκφράζεται σαν ένας δωδεκαψήφιος δυαδικός αριθμός (12-bit binary) ή σαν ένας τριψήφιος δεκαδικός δυαδικά κωδικοποιημένος (BCD) για χρήση από τον επεξεργαστή. Συσκευές ανίχνευσης αναλογικών εισόδων περιλαμβάνουν μετατροπείς θερμοκρασίας, φωτός, ταχύτητας, πίεσης και θέσης. Το σχήμα 2.27 δείχνει τη σύνδεση μιας τυπικής αναλογικής μονάδας διασύνδεσης εισόδου με ένα θερμοζεύγος. Από το θερμοζεύγος παράγεται μια μεταβλητή dc τάση στην περιοχή των millivolt, ανάλογη της θερμοκρασίας που παρακολουθείται. Η τάση αυτή ενισχύεται και ψηφιοποιείται από την αναλογική μονάδα εισόδου και κατόπιν στέλνεται στον επεξεργαστή με εντολή από το πρόγραμμα. Εξαιτίας της χαμηλής στάθμης τάσης του σήματος εισόδου, χρησιμοποιείται θωρακισμένο καλώδιο στη σύνδεση του κυκλώματος για να ελλατωθούν ανεπιθύμητα ηλεκτρικά σήματα θορύβου, τα οποία μπορούν να μεταφερθούν επαγωγικά στους αγωγούς από άλλα καλώδια. Ο θόρυβος αυτός μπορεί να προκαλέσει προσωρινά λειτουργικά λάθη που μπορεί να οδηγήσουν σε επικίνδυνη ή απρόβλεπτη λειτουργία του μηχανήματος. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι αναλογικών μονάδων εισόδου: ανιχνευτές ρεύματος και ανιχνευτές τάσης. Οι μονάδες εισόδου τάσης είναι διαθέσιμες σε δύο τύπους: Μονοπολικές και διπολικές. Οι μονοπολικές μονάδες μπορούν να δεχθούν μόνο μια πολικότητα για είσοδο. Για παράδειγμα, εάν η εφαρμογή απαιτεί η κάρτα να μετρήσει από 0 μέχρι +10V, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μονοκατευθυντική κάρτα. Η διπολική κάρτα μπορεί να δεχθεί είσοδο με θετική και αρνητική πολικότητα. Για παράδειγμα, εάν η εφαρμογή παράγει μια τάση μεταξύ - 10V και +10V, μια δικατευθυντική κάρτα εισόδου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί, επειδή η τάση που μετριέται μπορεί να είναι αρνητική ή θετική. Οι μονάδες εισόδου ρεύματος είναι φυσιολογικά σχεδιασμένες να μετρούν ρεύμα στην περιοχή των 4mA μέχρι 20mA.

164 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 165 Η αναλογική μονάδα διασύνδεσης εξόδου δέχεται ψηφιακά δεδομένα από τον επεξεργαστή τα οποία μετατρέπονται σε αναλογική τάση ή ρεύμα για να ελέγξουν μια αναλογική συσκευή πεδίου. Τα ψηφιακά δεδομένα διέρχονται διαμέσου ενός μετατροπέα από ψηφιακό σε αναλογικό (D/A) για να παραχθεί η απαραίτητη αναλογική μορφή. Οι αναλογικές συσκευές εξόδου περιλαμβάνουν μικρούς κινητήρες, βαλβίδες, αναλογικά όργανα και απεικονίσεις επτά ψηφίων. Σχήμα 2.27 :Τυπική σύνδεση θερμοζεύγους σε Σχήμα 2.28 :Τυπικό αναλογικό Ι/Ο σύστημα ελέγχου μια αναλογική μονάδα εισόδου Το σχήμα 2.28 δείχνει τη χρήση των αναλογικών I/O μονάδων σε ένα τυπικό σύστημα ελέγχου PLC. Σ' αυτή την εφαρμογή ο PLC ελέγχει το ποσό του ρευστού που τοποθετήθηκε σε μια δεξαμενή, ρυθμίζοντας το ποσοστό ανοίγματος της βαλβίδας. Η βαλβίδα είναι αρχικά ανοιχτή 100%. Όσο η στάθμη του ρευστού πλησιάζει το προκαθορισμένο σημείο, ο επεξεργαστής τροποποιεί την έξοδο, η οποία ρυθμίζει τη βαλβίδα για να διατηρήσει ένα ορισμένο σημείο Ειδικές I/O μονάδες Οι ειδικές I/O μονάδες έχουν αναπτυχθεί για ορισμένες ανάγκες. Αυτές περιλαμβάνουν:

165 166 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Μετρητή υψηλής ταχύτητας Ο μετρητής υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιείται για να παρέχει μια διασύνδεση για τις εφαρμογές που απαιτούν μετρητή ταχυτήτων ο οποίος υπερβαίνει την ικανότητα του βαθμωτού προγράμματος PLC. Οι μετρητές υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται για να μετρούν παλμούς από ανιχνευτές, κωδικοποιητές και διακόπτες σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Μονάδες οι οποίες μπορούν να μετρούν παλμούς μέχρι 75ΚΗζ είναι συνηθισμένες. Χειροκίνητη Μονάδα Η χειροκίνητη μονάδα επιτρέπει τη χρήση του ρυθμιζόμενου με τα δάκτυλα διακόπτη για να τροφοδοτεί πληροφορίες παράλληλα στο PLC, για να χρησιμοποιηθούν στο σύστημα ελέγχου. Η πληροφορία του ρυθμιζόμενου με τα δάκτυλα διακόπτη είναι συνήθως σε δεκαδική μορφή δυαδικά κωδικοποιημένη (BCD) και καθιστά ικανό κάποιον να αλλάξει τα προκαθορισμένα σημεία εξωτερικά, χωρίς να τροποποιήσει το πρόγραμμα ελέγχου. Μονάδα TTL Η μονάδα TTL επιτρέπει τη μετάδοση και τη λήψη των σημάτων TTL για επικοινωνία με τον επεξεργαστή του PLC. Τα σήματα επιπέδου TTL είναι σε μια μορφή που ο επεξεργαστής μπορεί να επιτύχει, και απαιτείται μόνο καταχώρηση. Μονάδα κωδικοποιητή-μετρητή (Encoder-Counter) Η μονάδα κωδικοποιητή-μετρητή επιτρέπει συνεχή παρακολούθηση από ένα αυξανόμενο ή απόλυτο κωδικοποιητή. Οι κωδικοποιητές κρατούν ίχνος από τη θέση των αξόνων. Ο κώδικας Gray είναι συνηθισμένος για απόλυτους κωδικοποιητές, με τη θέση να καθορίζεται από την αποκωδικοποίηση του κώδικα Gray. Μονάδα BASIC ή ASCII Η μονάδα ASCII επιτρέπει τη μετάδοση και τη λήψη αρχείων ASCII. Αυτά τα αρχεία είναι συνήθως προγράμματα ή κατασκευαστικά δεδομένα. Οι μονάδες είναι φυσιολογικά

166 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 167 προγραμματισμένες με εντολές BASIC. Ο χρήστης γράφει το πρόγραμμα σε γλώσσα (language) BASIC. Η μονάδα BASIC μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κείμενο εξόδου σε εκτυπωτή ή τερματικό, για να ενημερώσει ένα χρήστη. Μονάδα βηματικού κινητήρα Η μονάδα βηματικού κινητήρα παρέχει ακολουθία παλμών σε ένα μεταφραστή βηματικού κινητήρα, και έτσι τον καθιστά ικανό να ελέγχει ένα βαθμωτό κινητήρα. Οι εντολές για τη μονάδα καθορίζονται από τον έλεγχο του προγράμματος στον PLC. Μονάδα BCD-Εξόδου Η μονάδα BCD-Εξόδου καθιστά ικανό ένα PLC να λειτουργεί συσκευές οι οποίες απαιτούν BCD-κωδικοποιημένα (binary-coded decimal) σήματα, όπως απεικονίσεις επτά ψηφίων. Ορισμένες ειδικές μονάδες αναφέρονται σαν έξυπνα I/O επειδή έχουν το δικό τους μικροεπεξεργαστή σε πλακέτα που μπορεί να λειτουργεί παράλληλα με ένα PLC. Αυτές περιλαμβάνουν: Μονάδα PID Η αναλογική μονάδα παραγώγισης και ολοκλήρωσης [(PID) proportional-integral-derivative)], χρησιμοποιείται στην επεξεργασία εφαρμογών ελέγχου που συσσωματώνουν PID αλγορίθμους. Ο αλγόριθμος είναι ένα σύνθετο πρόγραμμα βασισμένο σε μαθηματικούς υπολογισμούς. Η μονάδα PID επιτρέπει τον έλεγχο επεξεργασίας να πραγματοποιείται έξω από τη CPU. Αυτή η διευθέτηση προστατεύει τη CPU από επιβαρύνσεις με σύνθετους υπολογισμούς. Ο μικροεπεξεργαστής στην PID μονάδα επεξεργάζεται δεδομένα, συγκρίνει τα δεδομένα με τα σταθερά σημεία που παρέχονται από τη CPU και καθορίζει το κατάλληλο σήμα εξόδου. Μονάδα σερβομηχανισμού Η μονάδα σέρβο χρησιμοποιείται σε εφαρμογές ελέγχου επεξεργασίας κλειστού βρόχου. Ο έλεγχος κλειστού βρόχου ολοκληρώνεται μέσω ανατροφοδότησης από τη συσκευή. Ο προγραμματισμός αυτής της μονάδας γίνεται μέσω του PLC, αλλά αν προγραμματιστεί μια

167 168 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 φορά μπορεί να ελέγχει μια συσκευή ανεξάρτητα, χωρίς να παρεμβαίνει στην ομαλή λειτουργία του PLC. Μονάδα επικοινωνίας Καθώς ολοκληρώνονται διάφορα συστήματα, τα δεδομένα πρέπει να δοκιμάζονται σε όλο το σύστημα. Οι PLC πρέπει να είναι ικανά να επικοινωνούν με τους υπολογιστές με μηχανές αριθμητικού ελέγχου [(CNC) Computer Numerical Controls)], με robot και με άλλους PLC. Αυτή η μονάδα επιτρέπει στο χρήστη να συνδέσει το PLC στα τοπικά δίκτυα υψηλής ταχύτητας, κάτι το οποίο μπορεί να είναι διαφορετικό από την επικοινωνία δικτύου που παρέχεται με το PLC. Μονάδα γλώσσας Η μονάδα γλώσσας καθιστά ικανό το χρήστη να γράφει προγράμματα σε γλώσσα υψηλού επιπέδου. Μέσω ενός μεταφραστή υψηλού επιπέδου γλώσσας, μετατρέπει τις εντολές υψηλού επιπέδου σε γλώσσα μηχανής η οποία είναι κατανοητή από τον επεξεργαστή του PLC. Η BASIC είναι η πιο δημοφιλής γλώσσα. Άλλες διαθέσιμες γλώσσες είναι οι C, Forth και Pascal. Μονάδα ομιλίας Οι μονάδες ομιλίας τυπικά χρησιμοποιούνται για να ψηφιοποιήσουν μια ανθρώπινη φωνή που προσφέρει μια επιθυμητή λέξη, φράση ή πρόταση. Ο ψηφιοποιημένος ήχος αποθηκεύεται στη μονάδα μνήμης. Κάθε λέξη, φράση ή πρόταση είναι δοσμένη με αριθμό. Η λογική κλίμακα χρησιμοποιείται για να εξάγουμε το κατάλληλο μήνυμα στον κατάλληλο χρόνο Προδιαγραφές I/O Οι προδιαγραφές του κατασκευαστή παρέχουν πολλές πληροφορίες για το αν μια συσκευή διασύνδεσης χρησιμοποιείται σωστά και με ασφάλεια. Οι προδιαγραφές θέτουν κάποιους περιορισμούς, όχι μόνο στη μονάδα αλλά και στα μηχανήματα. Τα ακόλουθα είναι μια

168 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 169 κατάσταση τυπικών προδιαγραφών Ι/Ό κατασκευαστών, μαζί με μια περιγραφή για το τι καθορίζεται: Έγκυρη τάση εισόδου Αυτή η ac ή dc τιμή καθορίζει το εύρος και τον τύπο της επιτρεπόμενης τάσης. Περιοχή τάσεων εισόδου σε κατάσταση ON Αυτή η τιμή καθορίζει την τάση στην οποία το σήμα εισόδου αναγνωρίζεται σε κατάσταση ΟΝ. Έγκυρο ρεύμα για κάθε είσοδο Αυτή η τιμή καθορίζει το ελάχιστο ρεύμα εισόδου που οι συσκευές εισόδου είναι ικανές να παρέχουν για να λειτουργήσει το κύκλωμα εισόδου. Τιμή θερμοκρασίας περιβάλλοντος Αυτή η τιμή καθορίζει ποια είναι η μέγιστη θερμοκρασία του αέρα που περιβάλλει τις μονάδες I/O για ιδανικές συνθήκες λειτουργίας. Καθυστέρηση εισόδου Γνωστή επίσης και σαν χρόνος απόκρισης, η τιμή αυτή καθορίζει την χρονική διάρκεια κατά την οποία το σήμα εισόδου πρέπει να είναι ON, πριν αναγνωριστεί σαν έγκυρη είσοδος. Αυτή η καθυστέρηση είναι αποτέλεσμα φιλτραρίσματος του κυκλώματος, το οποίο παρέχεται για προστασία έναντι της αναπήδησης επαφών και των μεταβατικών τάσεων. Αυτή η καθυστέρηση εισόδου είναι τυπικά στην περιοχή των 9ms έως 25ms. Έγκυρη τάση εισόδου

169 170 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Αυτή η ac ή dc τάση καθορίζει το εύρος και τον τύπο της πηγής τάσης που μπορεί να ελεγχθεί από την έξοδο. Περιοχή τάσεων εξόδου Αυτή η τιμή καθορίζει την ελάχιστη και τη μέγιστη τάση λειτουργίας εξόδου. Ένα κύκλωμα εξόδου που δουλεύει στα 120V ac για παράδειγμα, μπορεί να έχει μια απόλυτη περιοχή λειτουργίας από 92V ac (ελάχιστο) έως 138V ac (μέγιστο). Μέγιστη τιμή ρεύματος εξόδου για κάθε έξοδο και μονάδα Αυτές οι τιμές καθορίζουν το μέγιστο ρεύμα που μια μεμονωμένη έξοδος και η μονάδα σαν σύνολο, μπορεί να διαχειριστεί με ασφάλεια κάτω από φορτίο (στην καθορισμένη τάση). Για παράδειγμα η προδιαγραφή μπορεί να δίνει για κάθε έξοδο ένα όριο ρεύματος ΙΑ. Η ολική τιμή του ρεύματος της μονάδας, φυσιολογικά θα είναι μικρότερη από την ολική τιμή των ατομικών. Η ολική τιμή μπορούσε να είναι 6Α, επειδή κάθε μια από τις οκτώ συσκευές δεν θα σχεδίαζε το 1Α της την ίδια στιγμή. Μέγιστο στιγμιαίο ρεύμα για κάθε έξοδο Αυτή η τιμή καθορίζει το μέγιστο στιγμιαίο ρεύμα και διάρκεια (π.χ. 20Α για 0,1 s) για το οποίο ένα κύκλωμα εξόδου μπορεί να υπερβεί τη μέγιστη τιμή συνεχούς ρεύματος. Ρεύμα διαρροής κατάστασης OFF για κάθε έξοδο Η τιμή αυτή καθορίζει τη μέγιστη τιμή του ρεύματος διαρροής που ρέει μέσω της εξόδου, στην κατάσταση OFF. Ηλεκτρική απομόνωση Αυτή η μέγιστη τιμή (Volt) ορίζει την απομόνωση ανάμεσα στο I/O κύκλωμα και του λογικού κυκλώματος του ελεγκτή. Αν και αυτή η απομόνωση προστατεύει τη λογική πλευρά της μονάδας από υπερβολικές τάσεις ή ρεύματα, εισόδου ή εξόδου, το κύκλωμα ισχύος της μονάδας μπορεί να καταστραφεί.

170 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 171 Αριθμός εισόδων και εξόδων για κάθε κάρτα Αυτή η τιμή δεικνύει τον αριθμό των εισόδων ή εξόδων του πεδίου, οι οποίες μπορούν να συνδεθούν στη μονάδα. Ορισμένες μονάδες παρέχουν περισσότερα από ένα κοινά τερματικά, κάτι το οποίο επιτρέπει στο χρήστη να χρησιμοποιεί διαφορετικές περιοχές τάσης για την ίδια κάρτα, όπως επίσης και να διανέμει το ρεύμα πιο αποτελεσματικά. Σχεδιασμός ρεύματος πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος Η τιμή αυτή δεικνύει το ποσό του ρεύματος που η μονάδα απαιτεί από την πλακέτα του τυπωμένου κυκλώματος. Το ποσό του ρεύματος της πλακέτας που σχεδιάστηκε για όλες τις μονάδες σε ένα πλαίσιο, χρησιμοποιείται για να διαλέξουμε την κατάλληλη τιμή ισχύος τροφοδοσίας του πλαισίου. Ανάλυση Η ανάλυση μιας αναλογικής I/O μονάδας καθορίζει με πόση ακρίβεια μια αναλογική τιμή μπορεί να αντιπροσωπευθεί ψηφιακά. Όσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση (τυπικά καθορίζεται σε bit), τόσο πιο ακριβής είναι η αντιπροσώπευση της αναλογικής τιμής. Σύνθετη αντίσταση και χωρητικότητα εισόδου Για αναλογικές Ι/Ος, αυτές οι τιμές πρέπει να ταιριάζουν με την εξωτερική συσκευή που συνδέεται στη μονάδα. Τυπικές τιμές είναι σε Megaohms (ΜΩ) και picofarads (pf). Συνήθης λόγος απόρριψης κατάστασης λειτουργίας Αυτή η προδιαγραφή αναφέρεται στην ικανότητα αναλογικών μονάδων να προλαμβάνουν την παρεμβολή του θορύβου στην ακεραιότητα των δεδομένων σε ένα μεμονωμένο κανάλι ή και από κανάλι σε κανάλι, στη μονάδα.

171 172 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Η CPU Η CPU περιέχει τις μονάδες μνήμης του επεξεργαστή, κυκλώματα επικοινωνίας και μονάδα τροφοδοσίας. Στο σχήμα 2.29α παρουσιάζεται μια απλοποιημένη μορφή της CPU. Η αρχιτεκτονική της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας μπορεί να διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή, αλλά γενικά οι περισσότεροι από αυτούς ακολουθούν αυτή την οργάνωση. Η μονάδα τροφοδοσίας μπορεί να τοποθετηθεί μέσα στη CPU ή μπορεί να είναι μία ξεχωριστή μονάδα, προσαρτημένη δίπλα στη συσκευή, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.29β: Σχήμα 2.29 : Βασικά εξαρτήματα ενός PLC : (a)απλοποιημένη παρουσίαση της CPU (b) H μονάδα τροφοδοσίας, στηριγμένη έξω από το εσωτερικό της έγκλισης CPU Ανάλογα με τον τύπο της μνήμης, πτητικές (volatile) ή μη πτητικές (non-volatile), η μονάδα τροφοδοσίας μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μια εφεδρική συστοιχία μπαταριών. Για παράδειγμα στο σύστημα Allen-Bradley SLC 500, μια μπαταρία είναι εγκατεστημένη στην κάρτα του επεξεργαστή.η μονάδα τροφοδοσίας του PLC παρέχει όλες τις στάθμες τάσης που απαιτούνται για τη λειτουργία. Η μονάδα τροφοδοσίας μετατρέπει 120 ή 220V ac στη dc τάση που απαιτείται από τη CPU, τη μνήμη και τα I/O ηλεκτρονικά κυκλώματα. Ο PLC λειτουργεί σε +5V και -5 V dc. Γι' αυτό η μονάδα τροφοδοσίας πρέπει να είναι ικανή να ανορθώνει την υποβιβασμένη ac τάση εισόδου σε ένα χρήσιμο επίπεδο dc τάσης.

172 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 173 Ο όρος CPU συχνά εναλλάσσεται με τον όρο επεξεργαστής. Πάντως, εξ' ορισμού ο όρος CPU εμπεριέχει όλα τα απαραίτητα στοιχεία που αποτελούν τη νοημοσύνη του συστήματος. Υπάρχουν συγκεκριμένες σχέσεις μεταξύ των τμημάτων που αποτελούν τη CPU, και συνεχής απόκριση μεταξύ τους. Ο επεξεργαστής συνεχώς επικοινωνεί με τη μνήμη για ερμηνεύσει και να εκτελέσει το πρόγραμμα του χρήστη, το οποίο ελέγχει τη μηχανή ή τη διαδικασία. Η μονάδα τροφοδοσίας του συστήματος παρέχει όλες τις απαραίτητες στάθμες τάσης για να εξασφαλιστεί η σωστή λειτουργία όλων των τμημάτων του επεξεργαστή και της μνήμης. Η CPU περιέχει τον ίδιο τύπο μικροεπεξεργαστή που υπάρχει σε ένα προσωπικό υπολογιστή. Η διαφορά έγκειται στο ότι το πρόγραμμα που χρησιμοποιείται με τον μικροεπεξεργαστή, είναι γραμμένο για να διευκολύνει την κλιμακωτή λογική, αντί για άλλες γλώσσες προγραμματισμού. Η CPU εκτελεί το σύστημα λειτουργίας, διαχειρίζεται τη μνήμη, παρακολουθεί τις εισόδους, εκτιμά τη λογική του χρήστη (κλιμακωτό διάγραμμα) και ανοίγει τις κατάλληλες εξόδους. Η CPU ενός PLC συστήματος μπορεί να περιέχει περισσότερους από ένα μικροεπεξεργαστές. Σχήμα 2.30 : Τυπική μονάδα επεξεργασίας Το πλεονέκτημα της χρήσης πολυεπεξεργασίας είναι ότι οι εργασίες ελέγχου και επικοινωνιών μπορούν να διαιρεθούν και έτσι να βελτιωθεί η ολική ταχύτητα λειτουργίας. Για παράδειγμα, ορισμένοι κατασκευαστές PLC, χρησιμοποιούν ένα μικροεπεξεργαστή ελέγχου και ένα μικροεπεξεργαστή λογικής. Ο μικροεπεξεργαστής ελέγχου εκτελεί τους πιο

173 174 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 πολύπλοκους υπολογισμούς και τους χειρισμούς των δεδομένων. Ο μικροεπεξεργαστής λογικής εκτελεί τις λειτουργίες λογικής, μετρήματος και χρόνου, παρακολουθώντας το πρόγραμμα εφαρμογής. Μαζί με τη μονάδα επεξεργασίας θα είναι και ένας αριθμός από δείκτες κατάστασης με LED, για να παρέχουν διαγνωστικές πληροφορίες συστήματος στο χρήστη (σχήμα 2.30). Επίσης ένας διακόπτης κλειδιών μπορεί να παρέχεται, ο οποίος θα επιτρέπει την επιλογή ενός από τους τρεις παρακάτω τρόπους λειτουργίας (διαφορετικά, αυτοί οι τρόποι λειτουργίας μπορούν να επιτευχθούν από τη συσκευή προγραμματισμού): RUN, PROG και REM. Θέση RUN Τοποθετεί τον επεξεργαστή στη θέση RUN Εκτελεί το πρόγραμμα κλίμακας και ενεργοποιεί συσκευές εξόδου Σας εμποδίζει να εκτελέσετε online πρόγραμμα διόρθωσης σε αυτή τη θέση Σας εμποδίζει να χρησιμοποιείται συσκευή διασύνδεσης προγραμματιστή/χειριστή για να αλλάξει ο τύπος του επεξεργαστή. Θέση PROG Τοποθετεί τον επεξεργαστή στη θέση program Εμποδίζει τον επεξεργαστή να ανιχνεύει ή να εκτελεί το πρόγραμμα κλίμακας, και οι έξοδοι του ελεγκτή απενεργοποιούνται. Σας επιτρέπει να εκτελείται εισαγωγή και διόρθωση προγράμματος Σας εμποδίζει να χρησιμοποιήσετε την συσκευή διασύνδεσης προγραμματιστή/χειριστή για να αλλάζεται τον τρόπο λειτουργίας του επεξεργαστή Θέση REM Τοποθετεί τον επεξεργαστή στη θέση Remote: είτε Remote Run, είτε Remote Program είτε τον τύπο Remote Test. Σας επιτρέπει να αλλάξετε τη θέση του επεξεργαστή από μια συσκευή διασύνδεσης προγραμματιστή/χειριστή Σας επιτρέπει να εκτελείται online διόρθωση προγράμματος.

174 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 175 Η μονάδα του επεξεργαστή περιέχει επίσης κύκλωμα για να επικοινωνεί με τη συσκευή προγραμματισμού. Κάπου στη μονάδα θα βρείτε μια επαφή σύνδεσης που επιτρέπει στο PLC να είναι συνδεδεμένο με μια συσκευή εξωτερικού προγραμματισμού. Τα τελευταία χρόνια οι ικανότητες λήψης αποφάσεων των επεξεργαστών PLC έχουν προχωρήσει πολύ μακρύτερα από την απλή λογική επεξεργασία. Ο επεξεργαστής μπορεί να εκτελεί και άλλες λειτουργίες, όπως χρονισμό, μετρήσεις, ασφάλιση, σύγκριση και πολύπλοκα μαθηματικά, πέρα από τις τέσσερις πράξεις, της πρόσθεσης, αφαίρεσης, πολλαπλασιασμού και διαίρεσης. Πολλά ηλεκτρονικά τμήματα που βρίσκονται στους επεξεργαστές και σε άλλους τύπους μονάδων, είναι ευαίσθητα στις ηλεκτροστατικές τάσεις. Αυτές οι τάσεις μπορεί να είναι τόσο χαμηλές περίπου 30V και το ρεύμα τόσο χαμηλό περίπου 0,001Α. πολύ λιγότερο από ότι μπορείτε να αισθανθείτε να ακούσετε ή να δείτε (σχήμα 2.31). Αρκούν 3500V για να αισθανθείτε την επίδραση της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης, 4500 V για να την ακούσετε και 5000V για να δείτε ένα σπινθήρα. Οι φυσιολογικές κινήσεις κάποιου γύρω από τον πάγκο εργασίας, μπορούν να παράγουν έως και 6000V. Το φορτίο που δημιουργείται πάνω σε κάποιον που περπατά κατά μήκος ενός νάϋλον χαλιού σε στεγνή ατμόσφαιρα, μπορεί να φθάσει τα V. Οι παρακάτω διαδικασίες στατικού ελέγχου θα πρέπει να ακολουθούνται κατά το χειρισμό και την εργασία με συσκευές και μονάδες στατικά ευαίσθητες: Γειωθείτε αγγίζοντας μια αγώγιμη επιφάνεια πριν χειριστείτε τμήματα στατικά ευαίσθητα Φοράτε επικάρπιο που σας γειώνει κατά τη διάρκεια της εργασίας Προσέχετε να μην αγγίζετε την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ή τους ακροδέκτες των συνδέσμων του συστήματος PLC (πάντα να κρατάτε τις κάρτες κυκλώματος από την άκρη εάν είναι δυνατόν). Σχήμα 2.31 : Ηλεκτροστατική βλάβη

175 176 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Προσέχετε να μην αγγίζετε άλλα τμήματα του κυκλώματος σε μια μονάδα, όταν διαμορφώνετε ή αντικαθιστάτε τα εσωτερικά του τμήματα Δημιουργήστε μια περιοχή εργασίας στατικά ασφαλή, καλύπτοντας τον πάγκο εργασίας σας με μια αγώγιμη επιφάνεια που να είναι γειωμένη Σχεδιασμός μνήμης Μνήμη (memory) ονομάζεται η θέση όπου κρατείται ή αποθηκεύεται το σχέδιο ή το πρόγραμμα ελέγχου στον ελεγκτή. Οι πληροφορίες που αποθηκεύονται στη μνήμη σχετίζονται με το πώς τα δεδομένα εισόδου και εξόδου θα έπρεπε να επεξεργαστούν. Η πολυπλοκότητα του προγράμματος καθορίζει το ποσό της μνήμης που απαιτείται. Τα στοιχεία της μνήμης αποθηκεύουν ξεχωριστά τμήματα πληροφοριών που ονομάζονται bits (δυαδικά ψηφία). Το ποσό της χωρητικότητας της μνήμης προσδιορίζεται σε αυξήσεις των 1000 ή σε αυξήσεις Κ όπου σε 1Κ αντιστοιχούν 1024 bytes αποθήκευσης στη μνήμη (ένα byte είναι 8 bits). Το πρόγραμμα αποθηκεύεται στη μνήμη ως 1 'ς και 0'ς, τα οποία μετατρέπονται στη μορφή λέξεων 16-bit ή 8-bit σε ένα σύστημα μικροεπεξεργαστή των 8-bit. To μέγεθος της μνήμης ποικίλει από το μικρό ποσό των 256 λέξεων για μικρά συστήματα, έως τις λέξεις για πολύ μεγάλα συστήματα. Τα μεγέθη μνήμης εκφράζονται σε χιλιάδες λέξεις που μπορούν να αποθηκευθούν στο σύστημα. Έτσι 2Κ είναι μια μνήμη των 2000 λέξεων και 64Κ είναι μια μνήμη των λέξεων. Η θέση μνήμης (memory location) αναφέρεται σε μία διεύθυνση στη μνήμη της CPU όπου μια δυαδική λέξη μπορεί να αποθηκευθεί. Μία λέξη αποτελείται συνήθως από 8 ή 16 bits. Μία απλή επαφή μπορεί να χρησιμοποιήσει μία θέση στη μνήμη της μηχανής. Ο συνολικός αριθμός δυαδικών ψηφίων ή bits που μπορεί να αποθηκευθεί στη μνήμη RAM ενός PLC, ονομάζεται χωρητικότητα μνήμης. Η χωρητικότητα μνήμης εκφράζεται συχνότερα ως ομάδες των 8 bits ή bytes. Οι λέξεις μπορεί να έχουν πλάτος 1, 2 ή 4 bytes.

176 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 177 Η αξιοποίηση της μνήμης (memory utilization) αναφέρεται στον αριθμό των τόπων της μνήμης που απαιτούνται για να αποθηκεύσουν κάθε τύπο οδηγιών. Ο κανόνας του αντίχειρα για τις θέσεις της μνήμης είναι μια θέση ανά πηνίο ή επαφή. Ένα Κ μνήμης θα επέτρεπε τότε ένα πρόγραμμα που θα περιέχει 1000 πηνία και επαφές που θα αποθηκευθούν σε RAM. Εάν ένας χρονιστής καταλαμβάνει δύο bytes της μνήμης, θα μπορούσαμε να έχουμε 512 χρονιστές σε 1Κ μνήμης. Η μνήμη ενός PLC διασπάται σε τομείς που έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες. Τομείς της μνήμης που χρησιμοποιούνται για να αποθηκεύσουν την κατάσταση των εισόδων και εξόδων, τυπικά ονομάζονται πίνακες εισόδων και πίνακες εξόδων (Σχήμα 2.32). Αυτοί οι όροι απλά αναφέρονται σε μία θέση, όπου η κατάσταση μιας συσκευής εισόδου ή εξόδου αποθηκεύεται. Κάθε bit είναι ή 1 ή 0, εξαρτώμενο από το αν η είσοδος είναι ανοιχτή ή κλειστή. Μια κλειστή επαφή θα έχει ένα δυαδικό 1 αποθηκευμένο στην αντίστοιχη θέση στον πίνακα εισόδου, ενώ μια ανοιχτή επαφή θα έχει ένα 0 αποθηκευμένο. Μία λυχνία που είναι ON θα έχει ένα 1 αποθηκευμένο στην αντί πίνακα εξόδου, ενώ μια λυχνία που είναι OFF θα έχει ένα 0 αποθηκευμένο. Οι πίνακες ειδώλων εισόδου και εξόδου, συνεχώς αναθεωρούνται από τη CPU. Κάθε φορά που εξετάζεται μια θέση μνήμης, ο πίνακας αλλάζει εάν η επαφή ή το πηνίο έχει αλλάξει κατάσταση. Τα αρχεία πινάκων κατάστασης (status tables), αποθηκεύουν πληροφορίες συστήματος όπως χρόνους σάρωσης, κατάσταση λάθους, κωδικούς λάθους και χρονιστές παρακολούθησης, και κάποια έχουν ακρίβεια χρονισμού bits για χρήση στο πρόγραμμα ελέγχου. Τα αρχεία χρονιστών (timer files) είναι συνήθως μήκους τριών λέξεων. Η μία λέξη περιέχει πληροφορίες κατάστασης χρονιστών, η άλλη περιέχει την προκαθορισμένη τιμή ή το ορισμένο σημείο και η τελευταία περιέχει τη συσσωρευμένη τιμή. Τα αρχεία μετρητών (counter files) είναι επίσης μήκους τριών λέξεων και έχουν την ίδια διαμόρφωση όπως οι χρονιστές. Τα αρχεία bit, ελέγχου και ακεραίου, χρησιμοποιούνται επίσης για να επιτρέπουν περισσότερη ευελιξία προγραμματισμού και πιο πολύπλοκες εντολές. Αν και υπάρχουν πολλοί τύποι η μνήμη μπορεί να τοποθετηθεί σε δύο γενικές κατηγορίες: πτητική (volatile) και μη πτητική (nonvolatile). Η πτητική μνήμη θα χάσει όλες τις αποθηκευμένες πληροφορίες της εάν η ισχύς λειτουργίας χαθεί ή αφαιρεθεί. Η πτητική μνήμη είναι ευμετάβλητη και είναι αρκετά βολική για τις περισσότερες εφαρμογές, εάν υποστηρίζεται από εφεδρική μπαταρία.

177 178 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.32: Πίνακες ειδώλου εισόδου και εξόδου. Η μη πτητική μνήμη έχει την ικανότητα να διατηρεί τις αποθηκευμένες πληροφορίες εάν η ισχύς αφαιρεθεί τυχαία ή σκόπιμα. Αν και η μη πτητική μνήμη είναι αμετάβλητη, υπάρχουν ειδικοί τύποι που χρησιμοποιούνται και στους οποίους η αποθηκευμένη πληροφορία μπορεί να αλλάξει. Οι PLC εκτελούν προγράμματα ελέγχου της μνήμης για να είναι σίγουρα ότι η μνήμη του PLC δεν έχει φθαρεί. Αυτός ο έλεγχος μνήμης επιχειρείται για λόγους ασφαλείας. Εξασφαλίζει ότι ο PLC δεν θα εκτελέσει εντολή εάν η μνήμη είναι φθαρμένη. Αυτό το πρόγραμμα φυσιολογικά εκτελείται από τη RAM για μεγαλύτερη ταχύτητα και μεταφέρεται από την EEPROM ή την EPROM στη RAM στην παροχή ισχύος Τύποι μνήμης Οι σημερινοί PLC εκμεταλλεύονται πολλούς διαφορετικούς τύπους συσκευών πτητικής και μη πτητικής μνήμης. Κάποιο μέρος της μνήμης PLC χρησιμοποιείται για να συγκρατεί τη μνήμη του συστήματος και κάποιο μέρος της χρησιμοποιείται για να συγκρατεί τη μνήμη του χρήστη.

178 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 179 Τα δεδομένα αποθηκεύονται στις θέσεις της μνήμης μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται γραφή (writing). Τα δεδομένα ανασύρονται από τη μνήμη με τη διαδικασία που αναφέρεται ως ανάγνωση (reading). Λεπτομέρειες από συγκεκριμένους τύπους μνήμης μπορούν να αποκτηθούν από τις σελίδες προδιαγραφών που παρέχονται ως μέρος του λογισμικού πακέτου για έναν ελεγκτή. Μνήμη μόνο ανάγνωσης (ROM) Η μνήμη μόνο για ανάγνωση είναι σχεδιασμένη έτσι, ώστε οι πληροφορίες που αποθηκεύονται σ' αυτήν να μπορούν μόνο να διαβαστούν και κάτω από συνήθεις συνθήκες δεν μπορούν να αλλάξουν. Οι πληροφορίες που βρίσκονται στη ROM, τοποθετούνται εκεί από τον κατασκευαστή για την εσωτερική χρήση και λειτουργία του PLC. Οι μνήμες μόνο για ανάγνωση είναι μη πτητικές. Διατηρούν τις πληροφορίες τους όταν η ισχύς χαθεί και δεν απαιτούν υποστήριξη από τη μπαταρία. Η μνήμη ROM χρησιμοποιείται από το PLC για το σύστημα λειτουργίας. Το σύστημα λειτουργίας εισάγεται στη μνήμη ROM από τον επεξεργαστή του PLC και ελέγχει το λογισμικό σύστημα που ο χρήστης χρησιμοποιεί για να προγραμματίσει το PLC. Η λογική κλίμακας που δημιουργεί ο προγραμματιστής είναι μια υψηλού επιπέδου γλώσσα. Το λογισμικό σύστημα λειτουργίας πρέπει να μετατρέψει το διάγραμμα κλίμακας σε οδηγίες που ο μικροεπεξεργαστής να μπορεί να καταλάβει. Μνήμη τυχαίας προσπέλασης (RAM ή R/W) Η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (RAM), στην οποία συχνά αναφερόμαστε ως μνήμη γραφής/ανάγνωσης (R/W) είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε οι πληροφορίες να μπορούν να γράφονται σ' αυτή ή να διαβάζονται από αυτή. Η μνήμη RAM είναι ένας τύπος συμπαγούς μνήμης που περιέχεται σε ένα ενσωματωμένο κύκλωμα και συνήθως χρησιμοποιείται για τη μνήμη του χρήστη. Το πρόγραμμα του χρήστη, οι τιμές του χρονιστή και του μετρητή, η κατάσταση εισόδου/εξόδου κ.τ.λ. αποθηκεύονται στη μνήμη RAM. Όταν εκτελείται το πρόγραμμα, ο μικροεπεξεργαστής, υπό τον έλεγχο του προγράμματος, επιτρέπει την είσοδο στη μνήμη RAM, η οποία μπορεί να αλλάξει τις αποθηκευμένες πληροφορίες. Η μνήμη RAM είναι μνήμη που θα μπορούσε να χαθεί αν έχουμε απώλεια ισχύος. Η πτητική μνήμη RAM συνήθως προστατεύεται από μια μπαταρία (σχήμα 2.33 α,β). Ένας PLC δεν

179 180 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 πρέπει να χάσει τον προγραμματισμό του εάν η ισχύς διακοπεί για λίγο, και αυτό επιτυγχάνεται με την υποστήριξη της μπαταρίας για τις φορές που έχουμε απώλεια ac ισχύος. Η μπαταρία αναλαμβάνει έργο όταν ο PLC είναι εκτός λειτουργίας. Οι περισσότεροι PLC χρησιμοποιούν CMOS-RAM τεχνολογία για τη μνήμη του χρήστη. Τα ολοκληρωμένα CMOS- RAM έχουν πολύ χαμηλή κατανάλωση ρεύματος και μπορούν να διατηρήσουν τη μνήμη με μία μπαταρία λιθίου για μακρά χρονική περίοδο, δύο εώς πέντε χρόνια σε πολλές περιπτώσεις. Μερικοί επεξεργαστές έχουν πυκνωτή που παρέχει τουλάχιστον 30 λεπτά μπαταρία υποστήριξης, όταν η μπαταρία είναι αποσυνδεμένη και η ισχύς είναι OFF. Τα δεδομένα στη μνήμη RAM δεν χάνονται αν η μπαταρία αντικατασταθεί μέσα σε 30 λεπτά. Ειδικά στη μονάδα ΟΜRON που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα διπλωματική εργασία όταν η μπαταρία αποφορτιστεί πλήρως, αναβοσβήνει ένα λαμπάκι led και εμφανίζεται το μήνυμα : ΒΑΤΤ FAIL στην κονσόλα προγραμματισμού. Όταν εμφανιστεί λοιπόν αυτό το μήνυμα θα πρέπει να αντικαταστήσουμε τη μπαταρία εντός διαστήματος 1 εβδομάδας ώστε να μη χαθούν δεδομένα. Η αλλαγή της μπαταρίας δε θα πρέπει να ξεπεράσει τα 5 λεπτά. Αυτή η διαδικασία περιγράφεται με τα παρακάτω βήματα: Απενεργοποιούμε το PLC.(Αν το PLC ήταν απενεργοποιημένο πριν το απενεργοποιήσουμε, τότε το ενεργοποιούμε για περίπου 1 λεπτό και κατόπιν το απενεργοποιούμε). Αφαιρούμε το κάλυμμα της μπαταρίας. Απομακρύνουμε την παλιά μπαταρία. Τοποθετούμε την καινούρια μπαταρία. Επανατοποθετούμε το κάλυμμα της μπαταρίας. Σχήμα 2.33(α): Μπαταρία που χρησιμοποιείται για να προστατεύει τον επεξεργαστή μνήμης RAM.

180 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 181 Σχήμα 2.33(β): Θέση μπαταρίας στη συσκευή OMRON Οι σημερινοί ελεγκτές, στο μεγαλύτερο μέρος, χρησιμοποιούν τη CMOS-RAM με υποστήριξη μπαταρίας για τη μνήμη προγράμματος του χρήστη. Η μνήμη τυχαίας προσπέλασης παρέχει τα τέλεια μέσα για την εύκολη δημιουργία και διαφοροποίηση ενός προγράμματος. Η CMOS-RAM είναι πολύ δημοφιλής γιατί έχει πολύ χαμηλή κατανάλωση ρεύματος (περιοχή 15μΑ) όταν δεν αντλούνται πληροφορίες από τη μνήμη της, και οι αποθηκευμένες πληροφορίες στη μνήμη της μπορούν να συγκρατηθούν από μόνο 2V dc. Προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο ανάγνωσης (PROM) Η προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση είναι ένας ειδικός τύπος μνήμης ROM. Η PROM επιτρέπει να γραφούν στο ολοκληρωμένο οι αρχικές και/ή επιπρόσθετες πληροφορίες. Η προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (PROM) μπορεί να δεχτεί γραφή μόνο μία φορά, αφού ληφθεί από τον κατασκευαστή. Ο προγραμματισμός επιτυγχάνεται από παλμούς ρεύματος που λιώνουν τις εύτηκτες συνδέσεις στο ολοκληρωμένο, εμποδίζοντας τον αναπρογραμματισμό του. Ελάχιστοι ελεγκτές χρησιμοποιούν τη μνήμη PROM για τη μνήμη προγράμματος, γιατί οποιαδήποτε αλλαγή στο πρόγραμμα θα απαιτούσε ένα νέο σύνολο από PROM ολοκληρωμένα. Προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση που μπορεί να σβηστεί (EPROM) Η προγραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση που μπορεί να σβηστεί είναι μια ειδικά σχεδιασμένη μνήμη PROM που μπορεί να προγραμματιστεί ξανά αφού διαγραφεί εντελώς με τη χρήση μιας πηγής υπεριώδους φωτός. Αυτό το ολοκληρωμένο που επίσης ονομάζεται

181 182 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 υπεριώδης PROM μνήμη (UVPROM) έχει ένα παράθυρο διοξειδίου του πυριτίου (quartz) πάνω από το τσιπ πυριτίου (σχήμα 2.34 α,β,γ). Αυτό το παράθυρο συνήθως είναι καλυμμένο από ένα αδιαφανές υλικό. Όταν το αδιαφανές υλικό απομακρυνθεί και το κύκλωμα εκτεθεί στο υπεριώδες φως για 20 περίπου λεπτά, το περιεχόμενο της μνήμης μπορεί να διαγραφεί. Αφού διαγραφεί, το ολοκληρωμένο EPROM μπορεί να προγραμματιστεί ξανά χρησιμοποιώντας τη συσκευή προγραμματισμού. Η μνήμη EPROM ή UVPROM χρησιμοποιείται για να στηρίξει, να αποθηκεύσει ή να μεταφέρει PLC προγράμματα. Ο επεξεργαστής PLC μπορεί να διαβάσει μόνο από αυτόν τον τύπο συσκευής μνήμης. Ένας εξωτερικός προγραμματιστής μνήμης PROM χρησιμοποιείται για να προγραμματίσει (να γράψει) τη συσκευή. Η UVPROM είναι μη πτητική συσκευή μνήμης και δεν απαιτεί υποστήριξη μπαταρίας. Σχήμα 2.34 (α, β,γ):εprom ολοκληρωμένο Ηλεκτρικά διαγραφόμενη και προγραμματιζόμενη μνήμη (EEPROM) Η EEPROM είναι μια μη πτητική μνήμη που προσφέρει την ίδια ελαστικότητα στον προγραμματισμό, όπως και η RAM. H EEPROM μπορεί να σβηστεί και να γραφούν πάνω της ηλεκτρικά, νέα δεδομένα αντί να σβηστεί απλώς με υπεριώδες φως. Η EEPROM είναι επίσης μη πτητική μνήμη και έτσι δεν απαιτεί υποστήριξη μπαταρίας. Παρέχει μόνιμη αποθήκευση του προγράμματος και μπορεί να αλλάξει εύκολα χρησιμοποιώντας κανονικές συσκευές προγραμματισμού (σχήμα 2.35 α,β). Τυπικά μια μονάδα μνήμης EEPROM χρησιμοποιείται για να αποθηκεύσει, να υποστηρίξει, ή να μεταφέρει προγράμματα PLC. Ο επεξεργαστής PLC μπορεί να διαβάσει και να γράψει σε

182 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 183 μια EEPROM. Μην εκθέτετε τον επεξεργαστή σε επιφάνειες ή άλλες περιοχές που μπορεί να έχουν ηλεκτροστατική φόρτιση. Οι ηλεκτροστατικές φορτίσεις μπορεί να αλλάξουν ή να καταστρέψουν τη μνήμη. Σχήμα 2.35 :ΕΕPROM ολοκληρωμένο 2.12 Συσκευές προγραμματισμού Ο ευκολόχρηστος εξοπλισμός προγραμματισμού είναι ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά των προγραμματιζόμενων ελεγκτών. Η συσκευή προγραμματισμού παρέχει τα αρχικά μέσα, διαμέσου των οποίων ο χρήστης μπορεί να επικοινωνήσει με τα κυκλώματα του ελεγκτή (σχήμα 2.36). Η μονάδα προγραμματισμού μπορεί να είναι μια οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD) με ακροδέκτες που χειρίζονται με το χέρι, μια απλής γραμμής μονάδα LED ή ένα πληκτρολόγιο και μια μονάδα οθόνης. Η οθόνη προσφέρει το πλεονέκτημα της έκθεσης μεγάλων ποσών της λογικής στην οθόνη, απλοποιώντας την ερμηνεία του προγράμματος. Η μονάδα προγραμματισμού επικοινωνεί με τον επεξεργαστή μέσω μιας σειριακής ή παράλληλης γραμμής επικοινωνίας δεδομένων. Εάν η μονάδα προγραμματισμού δεν είναι σε λειτουργία, μπορεί να είναι αποσυνδεμένη και απομακρυσμένη. Η απομάκρυνση της μονάδας προγραμματισμού δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία του προγράμματος του χρήστη.

183 184 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Σχήμα 2.36 : Επικοινωνίες του χρήστη με τα PLC κυκλώματα Οι συσκευές προγραμματισμού επιτρέπουν στο χρήστη να εισάγει (enter), να αλλάζει (change), ή να παρακολουθεί (monitor) το πρόγραμμα ενός PLC ελεγκτή. Ο εύκολος στη χρήση προγραμματιστικός εξοπλισμός είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του PLC. Βιομηχανικά CRT τερματικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προγραμματισμό του ελεγκτή. Αυτά τα τερματικά περιέχουν μονάδες απεικόνισης με πληκτρολόγιο και τα απαραίτητα ηλεκτρονικά για να επικοινωνούν με τη CPU και για να απεικονίζουν δεδομένα. Το CRT, όπως οι μονάδες απεικόνισης, προσφέρουν το πλεονέκτημα να απεικονίζουν μεγάλη ποσότητα λογικής στην οθόνη, κάτι το οποίο απλοποιεί την ερμηνεία του προγράμματος. Τα βιομηχανικά τερματικά αφιερώνονται σε ένα είδος του PLC. Στις περισσότερες περιπτώσεις πρέπει να προσαρτώνται στο PLC για να είναι ικανά να προγραμματίζουν. Τα αφιερωμένα τερματικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ανιχνεύουν λάθη στην κλιμακωτή λογική, ενώ ο PLC εκτελεί (miming). Μπορούν να εξαναγκάσουν τις εισόδους ή τις εξόδους σε ON ή OFF για ανίχνευση λάθους. Το βασικό μειονέκτημα αυτών των τερματικών είναι ότι

184 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές 185 απαιτείται ένα τερματικό για κάθε διαφορετικό είδος PLC που μπορεί να έχει η βιομηχανία. Είναι επίσης αρκετά ακριβά και χρησιμοποιούνται για να προγραμματίζουν ένα είδος PLC. Οι μίνι προγραμματιστές, γνωστοί επίσης και σαν προγραμματιστές χειρός, είναι ένας φτηνός και φορητός τρόπος προγραμματισμού μικρών PLC. Η οθόνη είναι συνήθως LED ή οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD) και το πληκτρολόγιο αποτελείται από αριθμητικά πλήκτρα, πλήκτρα εντολών προγράμματος και πλήκτρα ειδικών λειτουργιών (Σχήμα 2.37). Σχήμα 2.37: Συσκευές προγραμματισμού χειρός Σχήμα 2.38α: Συσκευή προγραμματισμού Οι προγραμματιστές χειρός είναι φτηνοί και εύχρηστοι. Τυπικά έχουν πληκτρολόγια μεμβράνης πάνω στην οθόνη, τα οποία έχουν ανοσία στις μολύνσεις του εργοστασιακού περιβάλλοντος. Οι προγραμματιστές χειρός κατατάσσονται στις βουβές συσκευές. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει εξυπνάδα στη συσκευή. Έτσι, όλο το μυαλό για τη λειτουργία του PLC και για το &sig