ιπλωµατική Εργασία του φοιτητή του τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστηµίου Πατρών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑΣ ιπλωµατική Εργασία του φοιτητή του τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστηµίου Πατρών ρακάτου Γεωργίου του Αποστόλου Αριθµός Μητρώου: 6242 Θέµα: «Εγκατάσταση λειτουργίας και προγραµµατισµός εκπαιδευτικού σταθµού OPTO 22 SNAP PAC για εφαρµογές βιοµηχανικού αυτοµατισµού» Επιβλέπων: Σταµάτιος Μάνεσης Καθηγητής Αριθµός ιπλωµατικής Εργασίας: Πάτρα, Ιούλιος 2012

2

3 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η ιπλωµατική Εργασία µε θέµα «Εγκατάσταση λειτουργίας και προγραµµατισµός εκπαιδευτικού σταθµού OPTO 22 SNAP PAC για εφαρµογές βιοµηχανικού αυτοµατισµού» Του φοιτητή του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ρακάτου Γεωργίου του Αποστόλου Αριθµός Μητρώου: 6242 Παρουσιάστηκε δηµόσια και εξετάστηκε στο Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων Σταµάτιος Μάνεσης Καθηγητής Ο ιευθυντής του Τοµέα Νικόλαος Κούσουλας Καθηγητής

4

5 Αριθµός ιπλωµατικής Εργασίας: Θέµα: «Εγκατάσταση λειτουργίας και προγραµµατισµός εκπαιδευτικού σταθµού OPTO 22 SNAP PAC για εφαρµογές βιοµηχανικού αυτοµατισµού» Φοιτητής: Γεώργιος ρακάτος Επιβλέπων: Σταµάτιος Μάνεσης Περίληψη: Αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η παρουσίαση, μελέτη και αξιολόγηση του Προγραμματιζόμενου Λογικού Ελεγκτή «OPTO 22 SNAP PAC». Στα πλαίσια της εργασίας και με τη χρήση του συγκεκριμένου PLC, αναπτύχθηκε μια σειρά προγραμμάτων αυτοματισμού, τα οποία ποικίλουν από στοιχειώδους αυτοματισμούς, όπως η λειτουργία ενός κινητήρα με θερμική προστασία, μέχρι πολύπλοκες εφαρμογές, όπως ο αυτοματισμός της λειτουργίας ενός υποσταθμού διανομής Μέσης Τάσης. Ακόμη, αναπτύχθηκε κι ένα σύστημα γραφικής απεικόνισης SCADA. Τα κεφάλαια 1,2,3,4,7 του παρόντος τεύχους αποτελούν ένα εγχειρίδιο χρήσης του PLC, καθώς στα κεφάλαια αυτά γίνεται παρουσίαση του υλικού και του λογισμικού με το οποίο συνοδεύεται, ενώ γίνεται επεξήγηση βήμα-βήμα της εγκατάστασης του υλικού και του τρόπου λειτουργίας του λογισμικού. Στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα 22 προγράμματα αυτοματισμού που αναπτύχθηκαν. Έπειτα, στο κεφάλαιο 6 γίνεται σύγκριση του περιβάλλοντος προγραμματισμού του OPTO 22 SNAP PAC με τις γλώσσες προγραμματισμού που έχουν θεσπιστεί από το πρότυπο IEC61131 της διεθνούς ηλεκτροτεχνικής επιτροπής. Ακολούθως, στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζεται το σύστημα SCADA που αναπτύχθηκε καθώς επίσης και το αντίστοιχο πρόγραμμα αυτοματισμού της εφαρμογής. Τέλος, γίνεται σχολιασμός των δυνατοτήτων του OPTO 22 SNAP PAC και αναφορά σε πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά του.

6

7 Πίνακας περιεχομένων ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OPTΟ : Τα περιεχόμενα της διάταξης OPTO : Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας : Κάρτες Εισόδων/Εξόδων : Λογισμικό : PAC Control Basic : PAC Display Basic : PAC Manager... 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OPTO : Εγκατάσταση καρτών εισόδων/εξόδων : Σύνδεση καρτών εισόδων/εξόδων με τις αντίστοιχες συσκευές και αισθητήρες : Εγκατάσταση κεντρικής μονάδας επεξεργασίας : Σύνδεση της τροφοδοσίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ PC-PLC : Καθορισμός της IP διεύθυνσης του PLC : Έλεγχος των συσκευών εισόδων/εξόδων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: PAC CONTROL BASIC : Δημιουργία νέου προγράμματος στο περιβάλλον PAC Control Basic : Ρύθμιση των παραμέτρων της CPU : Λειτουργίες Configure, Debug και Online : Έλεγχος της λειτουργίας της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας του PLC : Ρύθμιση των συσκευών εισόδου-εξόδου : Εισαγωγή ψηφιακής εισόδου : Εισαγωγή ψηφιακής εξόδου : Εισαγωγή αναλογικής εξόδου : Εισαγωγή αναλογικών εισόδων : Έλεγχος της κατάστασης των εισόδων/εξόδων : Μεταβλητές : Διαγράμματα Ροής : Βασικές εντολές ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ : Στοιχειώδεις αυτοματισμοί... 47

8 5.1.1: Λειτουργία κινητήρα με θερμική προστασία : Λειτουργία μηχανής με καθυστέρηση έναρξης : Λειτουργία μηχανής με καθυστέρηση παύσης : Περιοδική λειτουργία μηχανής με 2 σταθερές χρόνου : Λειτουργία μηχανής με επιλεγόμενο χειρισμό, αυτόματο ή χειροκίνητο : Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή χειροκίνητη εντολή ή ξεχωριστή αυτόματη εντολή : Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή αυτόματη εντολή ή ξεχωριστή χειροκίνητη εντολή : Κυκλώματα αυτοματισμού με χρήση της έννοιας της ηλεκτρικής και μηχανικής μανδάλωσης : Διαδοχική εκκίνηση μηχανών με μανδάλωση αλυσίδας και χωρίς επαναλειτουργία σε πτώση-επαναφορά θερμικού : Λειτουργία κινητήρα με τροφοδοσία από δυο διαφορετικά δίκτυα : Κυκλώματα αυτοματισμού κινητήρων : Κύκλωμα αυτοματισμού κινητήρα με αναστροφή : Κινητήρας με εκκίνηση αστέρος/τριγώνου (Υ/Δ) : Κυκλώματα αυτοματισμού με συσκευές ανίχνευσης- εφαρμογές : Εκκίνηση μηχανής με δυνατότητα ακύρωσης : Κύκλωμα αυτοματισμού υποσταθμού διανομής Μ.Τ : Λειτουργία δύο αντλιών με κυκλική εναλλαγή βάσης- αιχμής : Κύκλωμα αυτοματισμού για κινητήρα 3 ταχυτήτων : Μεταφορική παλινδρομική κίνηση πλάνης με μνήμη : Λειτουργία 3 μηχανών με παύση αυτών υπό ειδικές συνθήκες : Αυτοματισμός παιχνιδιού Bowling Εφαρμογές ηλεκτροπνευματικών αυτοματισμών : Κύκλωμα αυτοματισμού διάταξης σφράγισης αντικειμένων : Απαριθμήσεις και αριθμητικές πράξεις : Λειτουργία μεταφορικών ταινιών : Πράξεις με αναλογικές μεταβλητές : Υπολογισμός απαιτούμενης θερμότητας για τη θέρμανση δεξαμενής με νερό ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ PAC CONTROL BASIC ΣΕ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IEC : Η ανάγκη δημιουργίας του προτύπου IEC : Οι βασικοί κανόνες του προτύπου IEC

9 6.3: Το περιβάλλον PAC Control Basic σε σύγκριση με το πρότυπο IEC : Σύγκριση του OPTO 22 PAC με άλλες μονάδες PACs ή PLCs ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: PAC DISPLAY CONFIGURATOR BASIC : Δημιουργία νέου project και αντιστοίχιση του με το πρόγραμμα αυτοματισμού : Ανάλυση του περιβάλλοντος PAC Display Configurator Basic και των δυνατοτήτων του : Εισαγωγή ενός γραφικού αντικειμένου και συσχέτιση του με μια ψηφιακή μεταβλητή : Εισαγωγή μιας εικόνας από τη βιβλιοθήκη και συσχέτιση της με μια αναλογική μεταβλητή : Εισαγωγή γραφικής παράστασης : Δημιουργία ενός προειδοποιητικού μηνύματος : Αποθήκευση και «τρέξιμο» του project ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: ΣΥΣΤΗΜΑ SCADA : Παρουσίαση της βιομηχανικής διαδικασίας προς αυτοματοποίηση : Το πρόγραμμα αυτοματισμού : Το project γραφικής απεικόνισης στο περιβάλλον PAC Display Configurator Basic ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ- ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

10

11 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στο χώρο της βιομηχανίας, ως γνωστόν, μεγάλο τμήμα της παραγωγής υλοποιείται από ηλεκτρικές, κυρίως, μηχανές. Η μαζική παραγωγή αγαθών από μια βιομηχανία απαιτεί συνεχόμενη και επαναλαμβανόμενη λειτουργία των μηχανών που συμμετέχουν στην παραγωγική διαδικασία. Στις σύγχρονες μονάδες, η επαναλαμβανόμενη και αδιάκοπη αυτή λειτουργία των μηχανών ελέγχεται και ρυθμίζεται από Προγραμματιζόμενους Λογικούς Ελεγκτές, ή αλλιώς PLC. Τα PLC είναι υπολογιστικές μονάδες οι οποίες είναι πιο αξιόπιστες από τους απλούς υπολογιστές, καθώς πρέπει να αντέχουν στις αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες της βιομηχανίας, και οι οποίες είναι ικανές να εκτελούν αριθμητικές και λογικές πράξεις. Το PLC δέχεται ως «πληροφορία» σήματα από διάφορους αισθητήρες, και ανάλογα με την «πληροφορία» αυτή δίνει τις κατάλληλες εντολές στις μηχανές με τις οποίες είναι συνδεδεμένο και οι οποίες συμμετέχουν στη βιομηχανική διαδικασία. Το PLC λειτουργεί με βάση ένα πρόγραμμα αυτοματισμού γραμμένο σε κάποια γλώσσα προγραμματισμού που «αντιλαμβάνεται» το συγκεκριμένο PLC. Το πρόγραμμα αυτοματισμού περιέχει εντολές που υποδεικνύουν τα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν ώστε να λειτουργεί αυτόματα μια βιομηχανική διαδικασία. Τη μελέτη ενός τέτοιου Προγραμματιζόμενου Λογικού Ελεγκτή αφορά η εργασία αυτή η οποία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Γενικής Ηλεκτροτεχνίας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της Διπλωματικής Εργασίας ήταν να διερευνηθεί στην πράξη το υλικό και το λογισμικό των μονάδων βιομηχανικού αυτοματισμού OPTO 22 SNAP PAC (Programmable Automation Controllers) τις οποίες δώρισε στο εργαστήριο η εταιρεία Algosystems S.A. Στα πλαίσια της εργασίας, χρησιμοποιήθηκε το PLC της εταιρείας Opto 22 OPTO SNAP PAC R1, με τη βοήθεια του οποίου υλοποιήθηκαν ως πρόγραμμα και προσομοιώθηκαν μία σειρά κυκλωμάτων αυτοματισμού τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στις διάφορες βιομηχανικές διαδικασίες. Επίσης, αναπτύχθηκε ένα πρόγραμμα αυτοματισμού συνοδευόμενο από ένα project σε περιβάλλον SCADA όπου φαίνεται γραφικά η πορεία της βιομηχανικής διαδικασίας μιας συγκεκριμένης εφαρμογής. Σκοπός του παρόντος τεύχους δεν είναι μόνο να περιγράψει τη δουλειά που έγινε στα πλαίσια της Διπλωματικής αλλά και να αποτελέσει ένα βοήθημα για την εξοικείωση του αναγνώστη με όλα τα απαραίτητα στοιχεία που αφορούν το PLC OPTO 22 SNAP PAC R1, από το υλικό και την εγκατάσταση του, μέχρι τον προγραμματισμό και τη δημιουργία συστημάτων γραφικής απεικόνισης SCADA. Επίσης, γίνεται σύγκριση του περιβάλλοντος προγραμματισμού του με το πρότυπο IEC61131 και σύγκριση των δυνατοτήτων του με PLC άλλων εταιρειών που κυκλοφορούν στην αγορά. Τέλος, γίνεται σχολιασμός των δυνατοτήτων προγραμματισμού και αναφορά σε πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά του. Ο αναγνώστης θα πρέπει να είναι γνώστης του αντικειμένου των βιομηχανικών αυτοματισμών. Πιο συγκεκριμένα, είναι απαραίτητη η γνώση της λειτουργίας των βασικών συσκευών με τις οποίες πραγματοποιείται η αυτοματοποίηση μιας βιομηχανικής διαδικασίας όπως οι διάφοροι αισθητήρες, τα ρελέ και τα στοιχεία ηλεκτροπνευματικών αυτοματισμών. Επίσης, ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξοικειωμένος με τη λογική δημιουργίας προγραμμάτων αυτοματισμού. Έτσι, είτε κάποιος χρειάζεται βοήθεια για να προγραμματίσει κάποιο PLC της εταιρείας Opto 22, είτε θέλει να συγκρίνει το περιβάλλον 1

12 προγραμματισμού και τις δυνατότητες του SNAP PAC R1 με PLC άλλων εταιρειών, μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτήν την εργασία. 2

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ OPTΟ : Τα περιεχόμενα της διάταξης OPTO 22 Τα βασικά συστατικά από τα οποία αποτελείται η διάταξη είναι τα ακόλουθα: Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας, που αποτελεί και την καρδιά του PLC. Οι κάρτες εισόδων/εξόδων, το 2 ο σημαντικό στοιχείο του PLC. Το κυρίως σώμα του PLC πάνω στο οποίο συνδέονται όλα τα υπόλοιπα στοιχεία. Η βάση πάνω στην οποία στηρίζεται το σώμα του PLC. Ο πίνακας ελέγχου ο οποίος αποτελείται από 4 μπουτόν, έναν περιστρεφόμενο αναλογικό διακόπτη, μια υποδοχή για αισθητήρα θερμοκρασίας, μια σειρήνα, τρία λαμπάκια LED και ένα ποτενσιόμετρο. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές εισόδου και εξόδου του PLC. Αισθητήρας θερμοκρασίας. Καλώδιο Ethernet για την επικοινωνία με τον υπολογιστή Εργαλείο για την αφαίρεση των καρτών εισόδου/εξόδου. Εικόνα 1 Τα περιεχόμενα της διάταξης OPTO 22 3

14 1.1.1: Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας όπως προαναφέραμε είναι η καρδιά του ελεγκτή καθώς αυτή εκτελεί όλες τις αριθμητικές και λογικές λειτουργίες, τις λειτουργίες εισόδων/εξόδων και τις επικοινωνιακές λειτουργίες. Το μοντέλο της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας του PLC είναι το SNAP-PAC-R1 και φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 2 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Η μονάδα αυτή έχει τη δυνατότητα να χειριστεί πολλαπλές λειτουργίες ψηφιακού και αναλογικού ελέγχου καθώς επίσης και όλες τις υπόλοιπες απαραίτητες λειτουργίες εισόδων/εξόδων και επικοινωνίας. Μπορεί να εκτελέσει προγράμματα που έχουν γραφτεί στο λογισμικό της εταιρείας Opto 22, PAC Control. Επίσης, ο έλεγχός της δεν περιορίζεται μόνο στις κάρτες που είναι συνδεδεμένες πάνω στο ίδιο σώμα με αυτήν αλλά μπορεί να επεκταθεί και σε κάρτες που είναι συνδεδεμένες σε άλλα σώματα. Ακόμη, η μονάδα αυτή μπορεί να λειτουργήσει και ως «slave» σε μια άλλη ισχυρότερη μονάδα επεξεργασίας της σειράς SNAP-PAC-S της ίδιας εταιρείας. Η επικοινωνία μεταξύ των μονάδων επεξεργασίας γίνεται μέσω δικτύου Ethernet 10/100 Mbps. Η μονάδα SNAP-PAC-R1 διαθέτει 2 θύρες Ethernet, μία για την επικοινωνία με τον υπολογιστή και μία για την επικοινωνία με άλλα σώματα που έχουν κάρτες εισόδου/εξόδου. Η κάθε θύρα Ethernet έχει μια συγκεκριμένη διεύθυνση IP. Η ταχύτητα του μικροεπεξεργαστή ανέρχεται στα 200 MHz ενώ η εσωτερική της μνήμη είναι 32 MB. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του SNAP-PAC-R1. Ο πίνακας συνεχίζεται στην επόμενη σελίδα. 4

15 Πίνακας 1 τεχνικά χαρακτηριστικά SNAP-PAC-R1 5

16 Για περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες και αντιμετώπιση πιθανών προβλημάτων μπορεί να ανατρέξει κανείς στο εγχειρίδιο χρήσης της εταιρείας Opto 22 για τους συγκεκριμένους επεξεργαστές. Το εγχειρίδιο αυτό μπορεί να βρεθεί στην ιστοσελίδα της εταιρείας: 6

17 1.1.2: Κάρτες Εισόδων/Εξόδων Μέσω των καρτών εισόδων/εξόδων, το PLC επικοινωνεί με τους διάφορους αισθητήρες και ενεργοποιητές. Με βάση τις «πληροφορίες» που λαμβάνει από τους αισθητήρες και το πρόγραμμα που έχει εισάγει ο χρήστης, το PLC ελέγχει τη λειτουργία των ενεργοποιητών. Μια τυπική κάρτα εισόδων/εξόδων της εταιρίας OPTO 22 φαίνεται στην παρακάτω εικόνα: Εικόνα 3 Κάρτα εισόδων/εξόδων Υπάρχουν διάφορα είδη καρτών ανάλογα με το είδος του αισθητήρα ή του ενεργοποιητή που θέλουμε να συνδέσουμε στο PLC. Έτσι, διακρίνουμε τις εξής κατηγορίες καρτών: κάρτες αναλογικών εισόδων κάρτες αναλογικών εξόδων κάρτες ψηφιακών εισόδων 4 καναλιών κάρτες ψηφιακών εξόδων 4 καναλιών κάρτες ψηφιακών εισόδων/εξόδων υψηλής πυκνότητας (16 ή 32 καναλιών) κάρτες σειριακής επικοινωνίας/ κάρτες ειδικού σκοπού Για κάθε μία από τις παραπάνω κατηγορίες δεν υπάρχει μόνο μία κάρτα, αλλά ένα πλήθος από αυτές με διαφορετικά χαρακτηριστικά η κάθε μία. Τα χαρακτηριστικά αυτά αφορούν κυρίως το επίπεδο και το εύρος τάσης στο οποίο λειτουργούν. Έτσι, αναλόγως με το είδος των διαθέσιμων αισθητήρων και ενεργοποιητών μπορεί κανείς να επιλέξει την κατάλληλη κάρτα για την εκάστοτε εφαρμογή. Κατάλογος με όλες τις διαθέσιμες κάρτες της εταιρείας υπάρχει στην ιστοσελίδα 7

18 1.2: Λογισμικό Παραπάνω είδαμε τα βασικά συστατικά από τα οποία αποτελείται η διάταξη του OPTO 22, τα σημαντικότερα από τα οποία ασφαλώς είναι η κεντρική μονάδα επεξεργασίας, η οποία σαρώνει τις εισόδους, ενημερώνει τις εξόδους και εκτελεί τα προγράμματα αυτοματισμού, και οι κάρτες εισόδων/ εξόδων μέσω των οποίων επικοινωνεί το PLC με τους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές. Ωστόσο, η εκμετάλλευση αυτού του υλικού γίνεται μέσω των πακέτων λογισμικού με τα οποία συνοδεύεται το PLC. Τα πακέτα αυτά μας δίνουν τη δυνατότητα να δημιουργήσουμε προγράμματα αυτοματισμού τα οποία «φορτώνουμε» στο PLC, καθώς επίσης και να επιτύχουμε επικοινωνία ανθρώπου-μηχανής (μέσω των συστημάτων Scada). Τα πακέτα λογισμικού από τα οποία συνοδεύεται το PLC είναι τα ακόλουθα: 1.2.1: PAC Control Basic Το PAC Control Basic είναι το βασικό εργαλείο λογισμικού με το οποίο γίνεται η δημιουργία και η εκτέλεση προγραμμάτων αυτοματισμού για το PLC. Το περιβάλλον προγραμματισμού του OPTO 22 βασίζεται στα διαγράμματα ροής και διαφέρει από το κλασσικό περιβάλλον προγραμματισμού του προτύπου IEC61131 (γλώσσα LAD). Εκτενέστερη αναφορά στη δημιουργία προγραμμάτων με αυτό το εργαλείο θα γίνει σε επόμενο κεφάλαιο καθώς επίσης και σύγκριση του περιβάλλοντος προγραμματισμού με το πρότυπο IEC : PAC Display Basic Το PAC Display Basic είναι ένα εργαλείο λογισμικού για τη δημιουργία προγραμμάτων Scada, δηλαδή προγραμμάτων γραφικής και δυναμικής απεικόνισης μιας βιομηχανικής διαδικασίας. Έτσι, δίνεται η δυνατότητα σε κάποιον χειριστή να παρατηρεί σε πραγματικό χρόνο την εξέλιξη κάποιας βιομηχανικής διαδικασίας. Με αυτόν τον τρόπο, ο χειριστής μπορεί να αντιληφθεί άμεσα πιθανά προβλήματα και να επέμβει γρήγορα. Το πακέτο αυτό δίνει ακόμη τη δυνατότητα δημιουργίας προειδοποιητικών μηνυμάτων και γραφικών παραστάσεων ενώ διαθέτει βιβλιοθήκη με περίπου 3000 εικόνες αντικειμένων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Το περιβάλλον προγραμματισμού αυτού του εργαλείου θα παρουσιαστεί σε επόμενο κεφάλαιο. Ας σημειώσουμε τέλος ότι το πακέτο PAC Display Basic αποτελείται από δύο επιμέρους προγράμματα: το PAC Display Configurator Basic όπου γίνεται η δημιουργία του συστήματος Scada, και το PAC Display Runtime Basic όπου γίνεται η εκτέλεση του συστήματος Scada : PAC Manager Το PAC Manager είναι ένα εργαλείο λογισμικού με το οποίο γίνονται διάφορες ρυθμίσεις και έλεγχοι στο PLC. Μέσω του PAC Manager ορίζεται η IP διεύθυνση του PLC, ρυθμίζεται η επικοινωνία μέσω Ethernet, αναβαθμίζεται το λογισμικό (firmware) του PLC, ελέγχουμε σε πραγματικό χρόνο την ορθή λειτουργία των καρτών εισόδου/εξόδου και φορτώνουμε το πρόγραμμα αυτοματισμού που θέλουμε να τρέξει το PLC. Είναι κάτι σαν ένας πίνακας ελέγχου του PLC και δεν έχει να κάνει με τη δημιουργία προγραμμάτων αυτοματισμού ή Scada. Βέβαια, όπως θα δούμε και στη συνέχεια μερικές από αυτές τις λειτουργίες γίνονται και μέσω του λογισμικού PAC Control Basic. 8

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ OPTO : Εγκατάσταση καρτών εισόδων/εξόδων Το σώμα του PLC πάνω στο οποίο συνδέονται τα επιμέρους στοιχεία του (επεξεργαστής, κάρτες) φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα: Εικόνα 4 Σώμα του PLC Οι αριθμοί που υποδεικνύουν τις θέσεις των καρτών εισόδων/εξόδων θα πρέπει να είναι στο πάνω μέρος του PLC όπως φαίνεται στην εικόνα 4. Οι αριθμοί ξεκινάνε από το 0 και φθάνουν μέχρι το 7 καθώς το συγκεκριμένο σώμα διαθέτει 8 θέσεις για κάρτες. Οι κάρτες συνδέονται στις ειδικές θέσεις που διαθέτει το σώμα όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα: Εικόνα 5 Εγκατάσταση καρτών 9

20 Καθώς τοποθετούμε την μία κάρτα δίπλα στην άλλη πρέπει να προσέχουμε εκτός από το να συνδέονται στο σώμα του PLC, να «κουμπώνουν» και μεταξύ τους. Αριστερά και δεξιά, η κάθε κάρτα έχει μια εγκοπή και μια προεξοχή. Έτσι, όταν βάλουμε πολλές κάρτες στη σειρά αυτές «κουμπώνουν» μεταξύ τους και δημιουργείται μια πιο σταθερή σύνδεση. Εάν θέλουμε να αφαιρέσουμε κάποια κάρτα ενώ την έχουμε εγκαταστήσει, χρησιμοποιούμε το ειδικό εργαλείο που παρέχεται μαζί με το PLC όπως στο ακόλουθο σχήμα: Εικόνα 6 Αφαίρεση καρτών 2.2: Σύνδεση καρτών εισόδων/εξόδων με τις αντίστοιχες συσκευές και αισθητήρες Η σύνδεση των διαφόρων αισθητήρων και ενεργοποιητών με τις κάρτες εισόδου/εξόδου γίνεται μέσω μιας σειράς ακροδεκτών, που υπάρχουν στο επάνω μέρος αυτών (βλ. εικόνα 7). Οι ακροδέκτες βοηθούν να επιτύχουμε την κατάλληλη συνδεσμολογία ώστε η κάρτα να λειτουργήσει σωστά σε συνδυασμό με την εκάστοτε συνδεδεμένη συσκευή. Η κάθε σειρά ακροδεκτών έχει 8 υποδοχές για να συνδέσουμε ισάριθμους αγωγούς. Εικόνα 7 κάτοψη κάρτας ψηφιακών εξόδων 10

21 Πριν ξεκινήσουμε την οποιαδήποτε συνδεσμολογία πρέπει να ελέγξουμε το εσωτερικό κύκλωμα της κάθε κάρτας καθώς και τα στοιχεία της (επίπεδα τάσης, ac/dc). Στο πλάι της κάθε κάρτας υπάρχει ένα σχεδιάγραμμα με το εσωτερικό κύκλωμά της και τον τρόπο που πρέπει να συνδεθεί η εξωτερική συσκευή (βλ. εικόνα 8). Εικόνα 8 πλαϊνή όψη κάρτας ψηφιακών εξόδων Επειδή δεν είναι δυνατόν πάντα να συμφωνούν τα επίπεδα τάσης των καρτών με αυτά των εξωτερικών συσκευών που έχουμε στη διάθεση μας, μπορεί να χρειαστεί να προσθέσουμε κάποια αντίσταση μεταξύ της κάρτας και της συσκευής. Για παράδειγμα, εάν έχουμε σαν συσκευή εξόδου ένα λαμπάκι led το οποίο λειτουργεί στα 2.5V και 15mA, ενώ έχουμε στη διάθεση μας μια κάρτα ψηφιακών εξόδων με τάση εξόδου 5-60 VDC, τότε θα χρειαστεί σε σειρά με το λαμπάκι led να συνδέσουμε μια ωμική αντίσταση της τάξης των R= (60V - 2,5V(τάση led) ) / I led =57.5V/15mΑ = 3833 Ω = kω. 2.3: Εγκατάσταση κεντρικής μονάδας επεξεργασίας Η εγκατάσταση της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας στο σώμα του PLC είναι απλή και ο τρόπος που γίνεται αυτό φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα: Εικόνα 9 εγκατάσταση CPU 11

22 Τοποθετούμε την κεντρική μονάδα επεξεργασίας στην ειδική θέση που είναι προορισμένη γι αυτήν πάνω στο σώμα του PLC, και σφίγγουμε τη βίδα που βρίσκεται πάνω στη CPU προκειμένου να επιτύχουμε μια όσο το δυνατόν πιο σταθερή στερέωση αυτής. 2.4: Σύνδεση της τροφοδοσίας Το τελευταίο που μένει για να ολοκληρώσουμε την εγκατάσταση του υλικού του PLC είναι να συνδέσουμε την τροφοδοσία του. Αυτό γίνεται συνδέοντας τους 3 χρωματιστούς αγωγούς (κόκκινο, μαύρο, πράσινο) που βγαίνουν από τον πίνακα ελέγχου στις ειδικές υποδοχές που βρίσκονται στο σώμα του PLC. (βλ. εικόνα 10) Εικόνα 10 Σύνδεση της τροφοδοσίας Ο κόκκινος αγωγός συνδέεται στην υποδοχή των +5V και ο μαύρος σε αυτή των -5V. Ο πράσινος είναι η γείωση. Το PLC είναι έτοιμο πλέον να συνδεθεί με έναν υπολογιστή μέσω του καλωδίου Ethernet. 12

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ PC-PLC 3.1: Καθορισμός της IP διεύθυνσης του PLC Το κάθε PLC SNAP PAC έρχεται από το εργοστάσιο με αρχική IP διεύθυνση την Αυτή δεν είναι έγκυρη IP διεύθυνση και μόλις χρησιμοποιήσουμε τον ελεγκτή για πρώτη φορά θα μας ζητηθεί να εισάγουμε μια έγκυρη IP διεύθυνση. Έτσι, στην προκειμένη περίπτωση που έχουμε συνδεδεμένο το PLC με έναν υπολογιστή όπου και τα 2 είναι απομονωμένα από άλλες συσκευές θα χρειαστεί να εισάγουμε στο PLC την IP διεύθυνση και τη «subnet mask» του υπολογιστή μας. Αυτό γίνεται μέσω του PAC Manager, ωστόσο πρέπει νωρίτερα να βρούμε ποια είναι η IP διεύθυνση και η «subnet mask» του υπολογιστή. Επίσης, σημειώνεται ότι ο υπολογιστής πρέπει να λειτουργεί σε περιβάλλον windows. Για τον εντοπισμό της IP διεύθυνσης και «της subnet mask» του υπολογιστή ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Πηγαίνουμε στη γραμμή εντολών των windows επιλέγοντας εκκίνηση-> προγράμματα γραμμή εντολών. 2. Πληκτρολογούμε «ipconfig» και μετά enter. Πλέον μπορούμε να δούμε την IP διεύθυνση και τη «subnet mask». Εικόνα 11 γραμμή εντολών 3. Κλείνουμε τη γραμμή εντολών. Έπειτα, πρέπει να ορίσουμε την παραπάνω IP διεύθυνση και τη «subnet mask» για το PLC. Αυτό γίνεται στα ακόλουθα βήματα: 1. Μετά από αναζήτηση στο μενού των προγραμμάτων βρίσκουμε και ανοίγουμε το PAC Manager. 2. Επιλέγουμε Tools Assign IP address. 13

24 Εικόνα 12 PAC Manager- assign IP address 3. Ανοίγουμε την τροφοδοσία του PLC. 4. Αφού το PAC Manager αναγνωρίσει ότι έχουμε συνδεδεμένο PLC, τότε βάζουμε τη IP διεύθυνση του υπολογιστή μας, που βρήκαμε παραπάνω, στο PLC: Διπλό κλικ στην «MAC address» του PLC μας Εικόνα 13 Εισαγωγή IP address, subnet mask 14

25 Πληκτρολογούμε την κατάλληλη IP διεύθυνση Πληκτρολογούμε την κατάλληλη «subnet mask» Κάνουμε κλικ στο OK. Κάνουμε κλικ στο Assign. Εικόνα 14 Εισαγωγή IP διεύθυνσης και «subnet mask» Κλείνουμε το παράθυρο. Στο σημείο αυτό πρέπει να σημειώσουμε ότι η IP διεύθυνση που ορίσαμε για το PLC ουσιαστικά αντιστοιχεί στο σώμα του PLC, δηλαδή περιλαμβάνει την κεντρική μονάδα επεξεργασίας και τις κάρτες εισόδων/εξόδων που είναι συνδεδεμένες πάνω σε αυτό το σώμα. 3.2: Έλεγχος των συσκευών εισόδων/εξόδων Με το λογισμικό PAC Manager εκτός από το να εξασφαλίσουμε την επικοινωνία του υπολογιστή μας με το PLC μπορούμε και να ελέγξουμε και την ορθή λειτουργία των καρτών εισόδων/εξόδων και των συσκευών που είναι συνδεδεμένες σε αυτές. Για παράδειγμα, για τον έλεγχο μια ψηφιακής εισόδου ακολουθούμε τα ακόλουθα βήματα: 1. Αφού έχουμε ανοίξει το PAC Manager, επιλέγουμε tools. a. Έπειτα επιλέγουμε Inspect. Στο παράθυρο που ανοίγει πληκτρολογούμε στο αντίστοιχο πεδίο την IP διεύθυνση που έχουμε βάλει στο PLC και μετά πατάμε refresh. 15

26 Εικόνα 15 Έλεγχος συσκευών εισόδου/εξόδου 2. Έλεγχος ψηφιακής εισόδου a. Στο παραπάνω παράθυρο επιλέγουμε Digital Point. b. Επιλέγουμε έστω το point 3. c. Αλλάζουμε θέση στον αντίστοιχο διακόπτη που αντιστοιχεί σε αυτήν την ψηφιακή είσοδο. d. Πατάμε refresh. Εικόνα 16 Έλεγχος ψηφιακής εισόδου 16

27 Παρατηρούμε ότι καθώς αλλάζουμε τη θέση του διακόπτη και πατάμε refresh η κατάσταση της ψηφιακής εισόδου είναι είτε off είτε on. Αυτό μας υποδεικνύει ότι ο αντίστοιχος διακόπτης λειτουργεί σωστά. Εάν ανοιγοκλείναμε το διακόπτη και η κατάσταση της αντίστοιχης ψηφιακής εισόδου παρέμενε ίδια τότε θα καταλαβαίναμε ότι υπάρχει κάποιο σφάλμα είτε στη σύνδεση του διακόπτη με την κάρτα εισόδου, είτε στη λειτουργία του διακόπτη. Συνοψίζοντας, στο κεφάλαιο αυτό είδαμε πώς μπορούμε να εδραιώσουμε την επικοινωνία μεταξύ του PLC και του υπολογιστή μας χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα «PAC Manager». Ακόμη, είδαμε πώς μπορούμε να ελέγξουμε την ορθή λειτουργία των καρτών εισόδων/εξόδων και των συσκευών που είναι συνδεδεμένες σε αυτές. Ωστόσο, όπως θα δούμε στη συνέχεια, μπορούμε να κάνουμε αυτές τις ρυθμίσεις και στο λογισμικό PAC Control Basic. Τέλος, σημειώνουμε ότι μέσω του PAC Manager μπορούμε να κάνουμε κι άλλες ρυθμίσεις όσον αφορά την επικοινωνία στην περίπτωση που το PLC είναι συνδεδεμένο σε ένα δίκτυο Ethernet, ενώ μέσω αυτού μπορούμε επίσης να αναβαθμίσουμε και το λογισμικό (firmware) του PLC. 17

28 18

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: PAC CONTROL BASIC Μέχρι στιγμής, από το προηγούμενο κεφάλαιο έχουμε εδραιώσει την επικοινωνία μεταξύ του PLC και του υπολογιστή, ενώ επίσης έχουμε εγκαταστήσει τις συσκευές εισόδου/εξόδου και τις έχουμε αντιστοιχήσει στις κάρτες εισόδων/εξόδων. Πλέον είμαστε έτοιμοι να δημιουργήσουμε ένα πρόγραμμα αυτοματισμού που να εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες των παραπάνω συσκευών. 4.1: Δημιουργία νέου προγράμματος στο περιβάλλον PAC Control Basic Για τη δημιουργία ενός νέου προγράμματος αυτοματισμού ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Ανοίγουμε το πρόγραμμα PAC Control Basic. 2. Επιλέγουμε: File New strategy. 3. Στο παράθυρο που ανοίγει επιλέγουμε το φάκελο που θέλουμε να αποθηκεύσουμε το πρόγραμμα μας. 4. Πληκτρολογούμε το επιθυμητό όνομα για το πρόγραμμά μας και πατάμε open. Εικόνα 17 Δημιουργία νέου προγράμματος 19

30 Μόλις πατήσουμε open θα ανοίξει ένα παράθυρο όπως στην παρακάτω εικόνα: Εικόνα 18 Νέο Πρόγραμμα Όπως βλέπουμε από την παραπάνω εικόνα το πρόγραμμά μας αποτελείται από 2 βασικά μέρη. Το ένα είναι το δέντρο του προγράμματος, και το άλλο το διάγραμμα ροής. Το δέντρο περιέχει όλες τις πληροφορίες του προγράμματος μας. Από εδώ μπορούμε να βρούμε τα διάφορα διαγράμματα ροής από τα οποία αποτελείται ένα πρόγραμμα, τις μεταβλητές και τις συσκευές εισόδου/εξόδου που χρησιμοποιούμε. Αντίθετα, στο διάγραμμα ροής γράφουμε τις εντολές που συνθέτουν το πρόγραμμά μας. Μπορούμε να έχουμε περισσότερα από ένα διαγράμματα ροής τα οποία εκτελούνται παράλληλα. Αρχικά, πριν αρχίσουμε να γράφουμε τις εντολές του προγράμματος πρέπει να ορίσουμε ορισμένες παραμέτρους επικοινωνίας με το PLC. Αυτό γίνεται από το δέντρο του προγράμματος. Ας δούμε λίγο πιο αναλυτικά τα περιεχόμενα του δέντρου. Μεγιστοποιούμε το παράθυρο του δέντρου για να μπορούμε να δούμε όλα τα στοιχεία του καλύτερα: 20

31 Εικόνα 19 Δέντρο του προγράμματος 4.2: Ρύθμιση των παραμέτρων της CPU Η πρώτη δουλειά που πρέπει να κάνουμε όταν δημιουργούμε ένα νέο πρόγραμμα είναι η ρύθμιση των παραμέτρων CPU του PLC, έτσι ώστε να εδραιώσουμε την επικοινωνία μεταξύ του υπολογιστή και του PLC. Θα πρέπει να λοιπόν να βρούμε και να ορίσουμε την κεντρική μονάδα επεξεργασίας του PLC που θα εκτελέσει το πρόγραμμα που θα δημιουργήσουμε. Αυτό εξηγείται στα ακόλουθα βήματα: 1. Κάνουμε διπλό κλικ στο φάκελο Control Engines στο δέντρο του προγράμματος. 2. Αφού ανοίξει το παράθυρο configure control engines κάνουμε κλικ στο Add. Εικόνα 20 Εισαγωγή CPU 21

32 (Σημείωση: Εάν έχουμε εισάγει στο παρελθόν κάποια cpu τότε αυτή θα φαίνεται στην λίστα του παραθύρου select control engine. Εάν είναι η πρώτη φορά που ορίζουμε κάποια cpu τότε η παραπάνω λίστα θα είναι κενή.) 3. Στο παράθυρο Select Control Engine κάνουμε κλικ στο Add. Εικόνα 21 Εισαγωγή των παραμέτρων της cpu 4. Στο όνομα της cpu γράφουμε «SNAP PAC» και στην IP διεύθυνση βάζουμε την IP διεύθυνση που έχουμε ορίσει για το PLC (βλ. κεφάλαιο 3). Έπειτα κάνουμε κλικ στο Ok. Εικόνα 22 Λίστα των διαθέσιμων cpu 5. Βλέπουμε ότι πλέον η λίστα με τις διαθέσιμες cpu περιέχει αυτήν που μόλις δημιουργήσαμε. Έτσι, την επιλέγουμε και πατάμε OK. Τώρα έχουμε συνδέσει το πρόγραμμα μας με τη συγκεκριμένη cpu. Έτσι, μόλις το ολοκληρώσουμε θα φορτωθεί και θα εκτελεστεί από αυτήν. 22

33 Εάν στο αρχικό δέντρο του προγράμματος πατήσουμε στο + δίπλα από το φάκελο Control Engines βλέπουμε ότι πλέον υπάρχει αυτή που μόλις ορίσαμε. Εικόνα 23 Εισηγμένη μονάδα επεξεργασίας 4.3: Λειτουργίες Configure, Debug και Online Ένα σημαντικό στοιχείο που πρέπει να σημειωθεί σε αυτό το σημείο είναι οι επιλογές Configure, Debug και Online που υπάρχουν στο πάνω αριστερά μέρος του παράθυρου(βλ. εικόνα 24). Ουσιαστικά είναι 3 μορφές στις οποίες λειτουργεί το πρόγραμμα. Όταν έχουμε επιλεγμένη την επιλογή Configure, η οποία είναι και η προεπιλεγμένη κάθε φορά που ξεκινάμε, δουλεύουμε μόνο στον υπολογιστή και στο λογισμικό PAC Control Basic, δίχως να υπάρχει επικοινωνία με το PLC. Ότι αλλαγές γίνονται στον κώδικα δεν λαμβάνονται υπόψη από το PLC. Εικόνα 24 Οι λειτουργίες Configure, Debug, Online 23

34 Εάν θέλουμε να τρέξουμε το πρόγραμμα μας τότε επιλέγουμε το Debug. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα να αποθηκευτεί το πρόγραμμα μας και να φορτωθεί στη μνήμη ram του PLC ώστε να το τρέξει. Επίσης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την επιλογή για να δούμε βήμα προς βήμα την online εκτέλεση του προγράμματος ώστε να ελέγξουμε αν αυτό λειτουργεί σύμφωνα με τις απαιτούμενες προδιαγραφές. Οι δυο παραπάνω είναι οι κύριες μορφές του προγράμματος στις οποίες δουλεύουμε. Ότι αλλαγές θέλουμε να κάνουμε στο πρόγραμμα μας τις κάνουμε στην επιλογή Configure ενώ για τον έλεγχο της λειτουργίας του χρησιμοποιούμε την επιλογή Debug. Η τρίτη επιλογή, η Online, είναι ουσιαστικά μια υποκατηγορία της επιλογής Configure η οποία χρησιμοποιείται όταν θέλουμε να κάνουμε μικρές αλλαγές σε ένα υπάρχον πρόγραμμα και μετά να κάνουμε debug (να αποθηκεύσουμε και να φορτώσουμε δλδ) μόνο αυτές τις αλλαγές. 4.4: Έλεγχος της λειτουργίας της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας του PLC Αφού έχουμε εισάγει μία cpu, τώρα θα επαληθεύσουμε ότι αυτή λειτουργεί και βρίσκεται πράγματι σε επικοινωνία με το πρόγραμμά μας. Για να το επιτύχουμε αυτό θα πρέπει να δουλέψουμε στη λειτουργία Debug. Έτσι ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Επιλέγουμε τη λειτουργία Debug. Αυτή η ενέργεια έχει ως αποτέλεσμα να σωθεί, να γίνει compile και τέλος να φορτωθεί το πρόγραμμά μας. 2. Μόλις πατήσουμε την επιλογή Debug θα εμφανιστούν τα εξής μηνύματα: Εικόνα 25 Προειδοποιητικό μήνυμα 1 3. Επιλέγουμε Yes. Εάν είναι το πρώτο πρόγραμμα που φορτώνουμε στο PLC από τη στιγμή που ανοίξαμε την τροφοδοσία στο PLC τότε θα εμφανιστεί το επόμενο μήνυμα: Εικόνα 26 Προειδοποιητικό μήνυμα 2 24

35 4. Πατάμε Ok. Εάν η μνήμη της cpu του PLC έχει καθαριστεί (πχ λόγω αναβάθμισης του firmware, καθαρισμού της μνήμης στην debug λειτουργία, ή λόγω κλεισίματος της τροφοδοσίας) τότε θα εμφανιστεί το εξής μήνυμα: Εικόνα 27 Προειδοποιητικό μήνυμα 3 5. Επιλέγουμε Yes στο παραπάνω μήνυμα. Τέλος, εάν το πρόγραμμα που τρέχει στη cpu του PLC είναι διαφορετικό από το πρόγραμμα που θέλουμε να φορτώσουμε θα εμφανιστεί το ακόλουθο μήνυμα: Εικόνα 28 Προειδοποιητικό μήνυμα 4 Επιλέγουμε και πάλι Yes οπότε το πρόγραμμα μας θα αρχίσει να φορτώνεται στη cpu του PLC. Για να ξεκινήσει να «τρέχει» το πρόγραμμα πρέπει να πατήσουμε την επιλογή run: 25

36 Εικόνα 29 run strategy Έπειτα, για να ελέγξουμε τη λειτουργία της cpu, κάνουμε διπλό κλικ πάνω σε αυτήν στο δέντρο του προγράμματος: Εικόνα 30 Έλεγχος της λειτουργίας της cpu Το παράθυρο που ανοίγει περιέχει πληροφορίες για την έκδοση του λογισμικού της cpu, καθώς επίσης και για τη μνήμη RAM που διαθέτει. Για παράδειγμα στην προκειμένη περίπτωση όπου έχουμε έναν SNAP PAC R ελεγκτή, η cpu διαθέτει συνολικά 8MB μνήμης. Μερικά σημαντικά στοιχεία που εμφανίζονται στην παραπάνω εικόνα είναι: 26

37 Volatile RAM: Δείχνει το ποσό της συνολικής μνήμης RAM που είναι διαθέσιμη για χρήση. Persistent RAM: Δείχνει το ποσό της μνήμης RAM όπου διάφορες μεταβλητές του προγράμματος αποθηκεύονται. Loop Time: Είναι ο χρόνος που απαιτήθηκε για να μαζευτούν οι παραπάνω πληροφορίες της cpu. Autorun: Αυτή η επιλογή καθορίζει εάν το πρόγραμμα μας αρχίζει να εκτελείται αυτόματα όταν αυτό φορτώνεται στη cpu, ή όταν επανεκκινούμε τη cpu. Archive: Δείχνει εάν έχουμε αποθηκεύσει κάποιο αρχείο-αντίγραφο αυτού του προγράμματος στη RAM της cpu. Αφού ελέγξαμε την online λειτουργία της cpu μπορούμε να επιστρέψουμε πάλι στη λειτουργία Configure. Μπορούμε είτε να σταματήσουμε το πρόγραμμα πατώντας stop (βλ. εικόνα 31), είτε να το αφήσουμε να τρέχει. Η επιστροφή στη λειτουργία Configure γίνεται πατώντας την αντίστοιχη επιλογή. Εικόνα 31 Γραμμή εργαλείων 4.5: Ρύθμιση των συσκευών εισόδου-εξόδου Μία ακόμη σημαντική ρύθμιση που πρέπει να κάνουμε πριν ξεκινήσουμε να προγραμματίζουμε είναι ο ορισμός των συσκευών εισόδου/εξόδου που έχουμε διαθέσιμες και πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε στο πρόγραμμά μας. Οι ρυθμίσεις αυτές γίνονται στο φάκελο I/O Points στο δέντρο του προγράμματος. Πιο αναλυτικά, εκτελούμε τα εξής βήματα: 1. Διπλό κλικ στο φάκελο I/O Points. 2. Κλικ στην επιλογή Add. Εικόνα 32 Εισαγωγή μονάδων εισόδου/εξόδου 27

38 3. Στο πεδίο Name γράφουμε «SNAP PAC io». 4. Στο πεδίο Type επιλέγουμε SNAP-PAC-R1 καθώς στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιούμε αυτό το μοντέλο PLC. 5. Επιλέγουμε τη μονάδα μέτρησης της θερμοκρασίας που επιθυμούμε (Fahrenheit- Celsius) 6. Εισάγουμε την IP διεύθυνση που έχουμε ορίσει για το PLC. (Επειδή το συγκεκριμένο PLC έχει την κεντρική μονάδα επεξεργασίας και τις κάρτες εισόδου/εξόδου συνδεδεμένα μαζί πάνω στο ίδιο σώμα, η IP διεύθυνση των καρτών θα είναι ίδια με αυτή της cpu.) 7. Επιλέγουμε OK. Εικόνα 33 Μονάδα εισόδων-εξόδων Τώρα έχουμε δημιουργήσει μια μονάδα εισόδων/εξόδων. Αυτό ουσιαστικά είναι μια καρτέλα που αποθηκεύσαμε με συγκεκριμένα στοιχεία (όνομα, ip address, μονάδες μέτρησης θερμοκρασίας). Σε αυτήν την καρτέλα τώρα μπορούμε να εισάγουμε τις κάρτες εισόδου/εξόδου που είναι συνδεδεμένες στο PLC. Για την εισαγωγή των καρτών εισόδων/εξόδων και των συσκευών που είναι συνδεδεμένες σε αυτές, ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Επιλέγουμε I/O Points. 2. Επιλέγουμε module [00]. Εικόνα 34 28

39 3. Επιλέγουμε Add. Εικόνα 35 Διαθέσιμα μοντέλα καρτών εισόδου/εξόδου Τώρα πρέπει να επιλέξουμε το είδος της κάρτας εισόδων/εξόδων που θέλουμε να εισάγουμε. Στην παραπάνω εικόνα φαίνονται τα διάφορα μοντέλα καρτών που υποστηρίζει το PLC. Στο πάνω μέρος του παράθυρου επιλέγουμε το είδος της κάρτας που θέλουμε να εισάγουμε. Οι 4 επιλογές είναι: Κάρτα ψηφιακών εισόδων, κάρτα ψηφιακών εξόδων, κάρτα αναλογικών εισόδων, κάρτα αναλογικών εξόδων. Έπειτα, επιλέγουμε από τη λίστα το μοντέλο της κάρτας που έχουμε συνδεδεμένη στο PLC. Στη συνέχεια, θα δώσουμε 4 παραδείγματα εισαγωγής καρτών, ένα για τον κάθε τύπο κάρτας. 29

40 4.5.1: Εισαγωγή ψηφιακής εισόδου Συνεχίζοντας από το προηγούμενο στάδιο, θα πρέπει να κάνουμε τα εξής βήματα: 1. Επιλέγουμε digital point. 2. Επιλέγουμε το μοντέλο της διαθέσιμης κάρτας ψηφιακών εισόδων, έστω ότι είναι το SNAP-IDC5D: VDC. 3. Κλικ στο Ok και κλείνουμε το παράθυρο. Εικόνα 36 Εισηγμένη κάρτα ψηφιακών εισόδων 4. Κάνουμε κλικ στο σύμβολο (+) δίπλα από την εισηγμένη κάρτα, ώστε να δούμε τις διαθέσιμες εισόδους της κάρτας. 5. Βλέπουμε ότι ανοίγουν 4 είσοδοι (στην κάρτα αυτή μπορούμε να συνδέσουμε 4 ψηφιακές εισόδους). 6. Κάνουμε διπλό κλικ στην είσοδο 0 Εικόνα 37 Εισαγωγή στοιχείων ψηφιακής εισόδου 30

41 7. Γράφουμε το όνομα της μεταβλητής που συμβολίζει τη συγκεκριμένη είσοδο, έστω Emergency. 8. Κλικ στο Ok : Εισαγωγή ψηφιακής εξόδου Συνεχίζοντας από την εικόνα 35 θα έχουμε: 1. Επιλέγουμε Digital output ως το είδος της κάρτας. 2. Επιλέγουμε το μοντέλο της κάρτας μας, έστω ότι είναι το SNAP-ODC5SRC: 5-60 VDC Source. Εικόνα 38 Επιλογή κάρτας ψηφιακών εξόδων 3. Κλικ στο Ok. 4. Ανοίγουμε τις διαθέσιμες θέσεις της κάρτας ψηφιακών εξόδων που εισάγαμε πατώντας το (+). 5. Διπλό κλικ σε μία από τις ελεύθερες θέσεις (πχ Point 0) 6. Εισάγουμε το όνομα της μεταβλητής που συμβολίζει την ψηφιακή έξοδο, έστω Alarm. 31

42 Εικόνα 39 Εισαγωγή στοιχείων ψηφιακής εξόδου 7. Κλικ στο Ok : Εισαγωγή αναλογικής εξόδου Συνεχίζοντας από την εικόνα 35 θα έχουμε: 1. Επιλέγουμε analog output ως το είδος της κάρτας. 2. Επιλέγουμε το μοντέλο της κάρτας, έστω ότι είναι το SNAP-AOV-27. Εικόνα 40 Επιλογή κάρτας αναλογικών εξόδων 32

43 3. Κλικ στο Ok. 4. Ανοίγουμε τις διαθέσιμες θέσεις της κάρτας αναλογικών εξόδων, πατώντας το (+). 5. Διπλό κλικ σε μία από τις ελεύθερες θέσεις (πχ Point 0). 6. Εισάγουμε το επιθυμητό όνομα της μεταβλητής που αντιπροσωπεύει τη συγκεκριμένη αναλογική έξοδο (πχ Fuel_Display). 7. Στο πεδίο module επιλέγουμε SNAP-AOV-27: (Scalable) ώστε να μπορούμε να ρυθμίσουμε την κλίμακα και τα όρια στα οποία θα δουλεύει η αναλογική έξοδος μας. Εικόνα 41 Εισαγωγή στοιχείων της αναλογικής εξόδου 8. Στα υπόλοιπα πεδία αντιστοιχούν: Units: Μονάδα μέτρησης της αναλογικής μεταβλητής, έστω ότι είναι γαλόνια. Lower-Actual: Η μικρότερη τιμή πραγματικής τάσης που θα βγάζει η κάρτα εξόδου Lower-Scaled: Η μικρότερη τιμή σε γαλόνια (ή όποια άλλη μονάδα μέτρησης έχουμε εισάγει) στην οποία αντιστοιχεί η Lower-Actual τιμή. Upper-Actual: Η μέγιστη τιμή πραγματικής τάσης που θα βγάζει η κάρτα εξόδου. Upper-Scaled: Η μέγιστη τιμή σε γαλόνια (ή όποια άλλη μονάδα μέτρησης έχουμε εισάγει) στην οποία αντιστοιχεί η Upper-Actual τιμή. 33

44 Εικόνα 42 Ρύθμιση της κλίμακας αναλογικής εξόδου 9. Κλικ στο Ok : Εισαγωγή αναλογικών εισόδων Συνεχίζοντας από την εικόνα 35 θα έχουμε: 1. Επιλέγουμε analog input ως το είδος της κάρτας. 2. Επιλέγουμε το μοντέλο της κάρτας αναλογικών εισόδων, έστω ότι είναι το SNAP- AIV. Εικόνα 43 Εισαγωγή κάρτας αναλογικών εισόδων 34

45 3. Κλικ στο Ok. 4. Ανοίγουμε τις διαθέσιμες θέσεις αναλογικών εισόδων της κάρτας που μόλις εισάγαμε, πατώντας το (+). 5. Κάνουμε διπλό κλικ σε μία κενή θέση (πχ Point 0). 6. Εισάγουμε το όνομα της μεταβλητής που θα αντιπροσωπεύει την αναλογική είσοδο (πχ Fuel_Level). Εικόνα 44 Εισαγωγή στοιχείων αναλογικής εισόδου 7. Στο πεδίο module επιλέγουμε SNAP-AIV: VDC (Scalable) ώστε να μπορούμε να ρυθμίσουμε την κλίμακα και τα όρια στα οποία θα δουλεύει η αναλογική είσοδος μας. 8. Στα υπόλοιπα πεδία αντιστοιχούν: 35 Units: Μονάδα μέτρησης της αναλογικής μεταβλητής, έστω ότι είναι γαλόνια. Lower-Actual: Η μικρότερη τιμή πραγματικής τάσης που θα δέχεται η κάρτα εισόδου Lower-Scaled: Η μικρότερη τιμή σε γαλόνια (ή όποια άλλη μονάδα μέτρησης έχουμε εισάγει) στην οποία αντιστοιχεί η Lower-Actual τιμή. Upper-Actual: H μέγιστη τιμή πραγματικής τάσης που θα δέχεται η κάρτα εισόδου. Upper-Scaled: Η μέγιστη τιμή σε γαλόνια (ή όποια άλλη μονάδα μέτρησης έχουμε εισάγει) στην οποία αντιστοιχεί η Upper-Actual τιμή. 9. Κλικ στο Ok.

46 4.6: Έλεγχος της κατάστασης των εισόδων/εξόδων Εφόσον έχουμε εισάγει στο πρόγραμμα μας τις διάφορες εισόδους και εξόδους που πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε, μπορούμε ανά πάσα στιγμή να δούμε σε τι κατάσταση βρίσκονται αυτές, για παράδειγμα αν είναι On ή Off μια ψηφιακή έξοδος, ή τι τιμή έχει μια αναλογική είσοδος. Ασφαλώς, για να το κάνουμε αυτό πρέπει να είμαστε στη λειτουργία debug. Αυτή η διαδικασία εξηγείται στα ακόλουθα βήματα: 1. Ανοίγουμε το παράθυρο των εισόδων/εξόδων από το δέντρο του προγράμματος. Εικόνα 45 Έλεγχος των εισόδων/εξόδων. Εάν ανοιγοκλείσουμε κάποιον διακόπτη θα δούμε ότι η τιμή της αντίστοιχης μεταβλητής θα γίνει από OffOn ή το αντίθετο. Επίσης, εάν αλλάξουμε την τιμή κάποιας αναλογικής εισόδου με ένα ποτενσιόμετρο για παράδειγμα, αυτή η αλλαγή θα φανεί και στο παραπάνω παράθυρο. 36

47 4.7: Μεταβλητές Στο δέντρο του προγράμματος μας μπορούμε να δούμε τι μεταβλητές χρησιμοποιούμε αλλά και να ορίσουμε νέες (βλ. εικόνα 45- Variables). Τα είδη των μεταβλητών που υπάρχουν είναι τα ακόλουθα: Floating point: Αυτές οι μεταβλητές είναι πραγματικοί αριθμοί που περιέχουν και δεκαδικό μέρος. Ένα παράδειγμα τέτοιας μεταβλητής είναι η θερμοκρασία ενός δωματίου. Integer: Οι μεταβλητές αυτές μπορούν να πάρουν τιμές ακέραιων αριθμών. Ένα παράδειγμα τέτοιας μεταβλητής είναι η κατάσταση ενός διακόπτη (1=on, 0=off). Timer: Είναι χρονιστές, δηλαδή μια μεταβλητή η οποία αποθηκεύει το χρόνο που έχει περάσει από μια χρονική στιγμή και μετά. Για παράδειγμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις μεταβλητές για να ενεργοποιηθεί αυτόματα μια έξοδος μετά από το επιθυμητό χρονικό διάστημα. String: Είναι αλφαριθμητικές μεταβλητές. Σε αυτές τις μεταβλητές μπορούμε να αποθηκεύσουμε κείμενο οποιασδήποτε μορφής, ακόμη και αριθμούς ή κώδικα. Ένα παράδειγμα χρήσης τέτοιων μεταβλητών είναι όταν θέλουμε να στείλουμε πληροφορίες σε κάποια οθόνη για να τις δει κάποιος υπεύθυνος. Pointer: Αυτές οι μεταβλητές είναι δείκτες που αποθηκεύουν τη θέση μνήμης μιας άλλης μεταβλητής ή μιας εισόδου/εξόδου. Communication handles: Αυτές οι μεταβλητές αποθηκεύουν παραμέτρους που είναι απαραίτητες για την επικοινωνία με άλλες συσκευές. Εικόνα 46 Νέο πρόγραμμα 37

48 4.8: Διαγράμματα Ροής Η δημιουργία ενός προγράμματος σε περιβάλλον PAC Control Basic βασίζεται στα διαγράμματα ροής. Οι εντολές που εισάγουμε εκτελούνται διαδοχικά η μία μετά την άλλη όπως δείχνουν τα βελάκια του διαγράμματος ροής. Ένα πρόγραμμα μπορεί να περιέχει περισσότερα από ένα διαγράμματα ροής. Το καθένα από αυτά τρέχει αυτόνομα και μπορεί να ελέγχει ένα τμήμα του συνολικού αυτοματισμού. Επίσης, δεν είναι απαραίτητο να τρέχουν συγχρόνως όλα τα διαγράμματα ροής. Μπορεί κάποια από αυτά να είναι ανενεργά και να ενεργοποιηθούν μόλις εκπληρωθεί κάποια προϋπόθεση που ορίζεται από το πρόγραμμα ( πχ όταν κλείσει ένας διακόπτης). Η ενεργοποίηση ενός διαγράμματος ροής μπορεί να γίνει είτε αυτόνομα, είτε να δοθεί εντολή από κάποιο άλλο διάγραμμα ροής που ήδη εκτελείται. Επίσης, μπορεί σε κάποιο διάγραμμα ροής να υπάρχει εντολή που να διακόπτει την εκτέλεση ενός άλλου διαγράμματος ροής. Ακόμη, αξίζει να σημειωθεί ότι όλα τα προγράμματα ξεκινούν από το αρχικό διάγραμμα ροής που ονομάζεται «powerup». Αυτό δημιουργείται αυτόματα κάθε φορά που δημιουργούμε ένα νέο πρόγραμμα (βλ. εικόνα 46). Ο αριθμός των διαγραμμάτων ροής που μπορεί να περιέχει ένα πρόγραμμα εξαρτάται από τη μνήμη του ελεγκτή. Για το μοντέλο SNAP PAC R1, ο μέγιστος αριθμός διαγραμμάτων ροής είναι 16. Στα διαγράμματα ροής οι εντολές γράφονται μέσα σε blocks. Αυτά είναι «κουτάκια» τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με βελάκια. Υπάρχουν 4 είδη blocks που χρησιμοποιούνται κι έχουν διαφορετικό σχήμα αναλόγων με τη σημασία τους. Αυτά τα 4 είδη εξηγούνται στην εικόνα 47. Εικόνα 47 Blocks 38

49 Για τη δημιουργία ενός νέου διαγράμματος ροής εκτελούμε τα ακόλουθα βήματα: 1. Από το μενού chart επιλέγουμε New. Εικόνα 48 Δημιουργία νέου διαγράμματος ροής 2. Στο πεδίο Name γράφουμε το όνομα του διαγράμματος ροής που θέλουμε να δημιουργήσουμε, ενώ στο πεδίο Description μπορούμε να γράψουμε μια σύντομη περιγραφή της λειτουργίας του. 3. Κλικ στο Οκ. Το νέο διάγραμμα ροής έχει δημιουργηθεί και μπορούμε να ξεκινήσουμε να εισάγουμε εντολές. Χρησιμοποιώντας τη γραμμή εργαλείων του PAC Control Basic (βλ. εικόνα 49) επιλέγουμε τι είδους μπλοκ θέλουμε να εισάγουμε, και μετά μέσα σε αυτό εισάγουμε την επιθυμητή εντολή ή εντολές. Εικόνα 49 Γραμμή εργαλείων 39

50 Ας δούμε τα βήματα που ακολουθούμε για να εισάγουμε ένα block: 1. Επιλέγουμε το είδος του block ου θέλουμε να εισάγουμε από τη γραμμή εργαλείων, έστω ότι θέλουμε να εισάγουμε action block. 2. Κάνουμε κλικ στο σημείο που θέλουμε να εισάγουμε το block. To block δημιουργείται στο σημείο αυτό. 3. Με δεξί κλικ πάνω στο block που εισάγαμε και επιλογή Name μπορούμε να δώσουμε ένα όνομα στο block μας. Αυτό είναι χρήσιμο, ώστε κάποιος που διαβάζει το διάγραμμα ροής να καταλαβαίνει πιο εύκολα τη λειτουργία του προγράμματος. Εικόνα 50 Εισαγωγή νέου block 4. Γράφουμε για όνομα του block Start Charts. 5. Κλικ στο Ok. Μέσα στο block τώρα μπορούμε να εισάγουμε εντολές. Ας δούμε ένα παράδειγμα εισαγωγής μιας εντολής: Εντολή Start Chart. Αυτή η εντολή ξεκινά την εκτέλεση ενός διαγράμματος ροής. Χρησιμοποιείται πάντα στο αρχικό διάγραμμα ροής powerup, ώστε όταν θα πάμε να εκτελέσουμε το πρόγραμμα να αρχίσουν να τρέχουν τα διάφορα διαγράμματα ροής που έχουμε δημιουργήσει. Για την εισαγωγή της εντολής ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Στο παραπάνω Action block που δημιουργήσαμε κάνουμε διπλό κλικ. 40

51 Εικόνα 51 Εισαγωγή εντολής 2. Στο νέο παράθυρο που άνοιξε επιλέγουμε Add. Εικόνα 52 Επιλογή εντολής 3. Βρίσκουμε και επιλέγουμε την εντολή Start Chart είτε γράφοντας κατευθείαν το όνομα της στο πεδίο Instruction, είτε ψάχνοντας αλφαβητικά, είτε ψάχνοντας σε διάφορες λίστες εντολών κατηγοριοποιημένες αναλόγως το είδος τους. 41

52 Εικόνα 53 Εύρεση εντολής 4. Αφού βρήκαμε την εντολή Start Chart, τώρα πρέπει στο πεδίο Chart να ορίσουμε ποιό διάγραμμα ροής θέλουμε να ενεργοποιεί. Επιλέγουμε το επιθυμητό από τη διαθέσιμη λίστα. 5. Δεν έχουμε τελειώσει όμως ακόμα. Αυτή η εντολή απαιτεί να ορίσουμε μια μεταβλητή στην οποία θα αποθηκεύει το Status της. Αυτό είναι είτε 0 είτε -5, οπότε χρειαζόμαστε μια Integer 32 μεταβλητή (βλ. εικόνα 54). Εικόνα 54 Εισαγωγή λοιπών στοιχείων για την ολοκλήρωση της εντολής 6. Στην εικόνα 55 βλέπουμε ότι εισήγαμε τη μεταβλητή Status_Strashcan όπου θα αποθηκεύεται το status της εντολής Start Chart η οποία ξεκινά το διάγραμμα ροής Lighting_Control. 42

53 7. Έπειτα από την εισαγωγή της εντολής το περιεχόμενο του block θα είναι το ακόλουθο: Εικόνα 55 Action Block που περιέχει εντολή Η παραπάνω διαδικασία είναι γενικά αυτή που ακολουθούμε για να εισάγουμε εντολές. Παρόμοια είναι η διαδικασία εισαγωγής εντολών και σε condition blocks. Έπειτα, αφού δημιουργήσουμε ένα block με μια ή περισσότερες εντολές πάμε στο επόμενο ενώνοντας τα 2 block με βελάκια. Αξίζει να σημειωθεί ότι από τα condition blocks φεύγουν πάντα 2 βελάκια, ένα για την περίπτωση που αληθεύει η συνθήκη του condition block και ένα όταν δεν αληθεύει. Είναι ουσιαστικά σαν σταυροδρόμι (βλ. εικόνα 56). Εικόνα 56 Ένωση των block 43

54 4.9: Βασικές εντολές Στο προηγούμενο υποκεφάλαιο είδαμε πως εισάγουμε γενικά μία εντολή στο διάγραμμα ροής. Τώρα θα παρουσιάσουμε τις πιο σημαντικές εντολές που περιέχει το λογισμικό PAC Control και που κατά κανόνα χρησιμοποιούνται πιο συχνά. Παρουσιάζουμε πρώτα εντολές που αφορούν Action Blocks: Start Chart <όνομα chart>, put status in <μεταβλητή> : Ξεκινά την εκτέλεση ενός διαγράμματος ροής. Stop Chart <όνομα chart>: Σταματά την εκτέλεση ενός διαγράμματος ροής. Turn On <μεταβλητή>: Ενεργοποιεί μία ψηφιακή έξοδο. Turn Off <μεταβλητή>: Απενεργοποιεί μία ψηφιακή έξοδο. Start Timer <μεταβλητή>: Ενεργοποιεί έναν timer. Stop Timer <μεταβλητή>: Σταματά έναν timer. Set Down Timer Preset Value <επιθυμητός χρόνος>, <όνομα timer>: Ορίζει έναν timer με συγκεκριμένο χρόνο αντίστροφης μέτρησης. Set Up Timer Value <επιθυμητός χρόνος>, <όνομα timer>: Ορίζει έναν timer με συγκεκριμένο χρόνο μέτρησης. Absolute Value of <σταθερά ή μεταβλητή> put result in<μεταβλητή>: Δίνει σε μία μεταβλητή την τιμή μιας σταθεράς ή μιας άλλης μεταβλητής. Move From <μεταβλητή> To <μεταβλητή>: Μεταφέρει την τιμή μιας μεταβλητής σε κάποια άλλη. NOT <μεταβλητή> Put result In <μεταβλητή>: Εκτελεί τη λογική πράξη NOT. Αν η πρώτη μεταβλητή έχει τιμή 1 τότε η δεύτερη θα πάρει την τιμή 0, ενώ αν η πρώτη μεταβλητή έχει τιμή 0 η δεύτερη θα πάρει την τιμή 1. Add <σταθερά ή μεταβλητή> Plus <σταθερά ή μεταβλητή> Put Result In <μεταβλητή>: Εκτελεί την πράξη της πρόσθεσης μεταξύ δύο μεταβλητών και βάζει το αποτέλεσμα σε μια νέα μεταβλητή. Subtract <σταθερά ή μεταβλητή> Minus <σταθερά ή μεταβλητή> Put Result In <μεταβλητή>: Εκτελεί την πράξη της αφαίρεσης μεταξύ 2 μεταβλητών και βάζει το αποτέλεσμα σε μία νέα μεταβλητή. Multiply <σταθερά ή μεταβλητή> Times <σταθερά ή μεταβλητή> Put Result In <μεταβλητή>: Εκτελεί την πράξη του πολλαπλασιασμού μεταξύ 2 μεταβλητών και βάζει το αποτέλεσμα σε μια νέα μεταβλητή. Raise to Power Raise<σταθερά ή μεταβλητή> to the <Σταθερά ή μεταβλητή> Put Result In <μεταβλητή>: Υψώνει σε κάποια δύναμη την τιμή μιας σταθεράς ή μεταβλητής και βάζει το αποτέλεσμα σε μια νέα μεταβλητή. Delay(Sec) <σταθερά ή μεταβλητή>: σταματά προσωρινά για όσα δευτερόλεπτα ορίζουμε με τη σταθερά ή μεταβλητή την εκτέλεση του διαγράμματος ροής. Ουσιαστικά εισάγει μια καθυστέρηση. Move To: Pointer Object <μεταβλητή> Pointer <όνομα Pointer>: Σχετίζει έναν pointer με μία συγκεκριμένη μεταβλητή. Set I/O Unit Scratch Pad Integer 32 Element: I/O Unit <συσκευή μνήμης> Index <όνομα pointer> From <μεταβλητή> Put Result In <μεταβλητή>: Αποθηκεύει στη μνήμη του ελεγκτή έναν ακέραιο αριθμό. 44

55 Στη συνέχεια, δίνονται εντολές που αφορούν τα condition blocks: On? <μεταβλητή>: Ελέγχει αν μια ψηφιακή είσοδος ή έξοδος είναι ενεργοποιημένη. Off? <μεταβλητή> : Ελέγχει αν μια ψηφιακή είσοδος ή έξοδος είναι απενεργοποιημένη. Down Timer Expired? <μεταβλητή> : Ελέγχει αν έχει λήξει η αντίστροφη μέτρηση ενός timer. NOT? <μεταβλητή>: Ελέγχει αν δεν αληθεύει η μεταβλητή. Δηλαδή αν η μεταβλητή ισούται με 0, τότε η συνθήκη αληθεύει, αλλιώς όχι. Greater Than or Equal? : Is <μεταβλητή> to <μεταβλητή> : Συγκρίνει τις αριθμητικές τιμές 2 μεταβλητών. Αν η πρώτη είναι μεγαλύτερη ή ίση από τη δεύτερη τότε η συνθήκη είναι αληθής. Greater? : Is <μεταβλητή> than <μεταβλητή>: Συγκρίνει τις αριθμητικές τιμές2 μεταβλητών. Η συνθήκη είναι αληθής αν η πρώτη μεταβλητή είναι μεγαλύτερη από τη δεύτερη. Less Than or Equal? : Is <μεταβλητή> To <μεταβλητή> : Συγκρίνει τις αριθμητικές τιμές 2 μεταβλητών. Η συνθήκη αληθεύει αν η πρώτη μεταβλητή είναι μικρότερη ή ίση με τη δεύτερη. Less? : Is <μεταβλητή> than <μεταβλητή> : Συγκρίνει τις αριθμητικές τιμές 2 μεταβλητών. Η συνθήκη αληθεύει αν η πρώτη μεταβλητή είναι μικρότερη της δεύτερης. Or? : Is <μεταβλητή>, <μεταβλητή> : Εκτελεί τη λογική πράξη Or. Η συνθήκη είναι αληθής αν έστω μία από τις δύο μεταβλητές δεν είναι 0. Variable True? <μεταβλητή> : Ελέγχει αν η μεταβλητή είναι μη μηδενική. AND? : Is <μεταβλητή>, <μεταβλητή> : Εκτελεί τη λογική πράξη AND. Η Συνθήκη αληθεύει αν και οι 2 μεταβλητές είναι μη μηδενικές. Variable True? <μεταβλητή> : Ελέγχει αν μια μεταβλητή είναι μη μηδενική. Οι παραπάνω εντολές είναι αυτές που χρησιμοποιήθηκαν κατά κόρον στην εργασία αυτή για την υλοποίηση των κυκλωμάτων αυτοματισμού. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα προγράμματα που δημιουργήθηκαν. 45

56 46

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζουμε μερικά κυκλώματα αυτοματισμών τα οποία υλοποιήθηκαν στο εργαστήριο με τη χρήση του PLC OPTO 22 SNAP PAC R1. Με τον όρο «κυκλώματα αυτοματισμού» εννοούνται εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού οι οποίες στα πλαίσια του συμβατικού αυτοματισμού υλοποιούνται ως κυκλώματα, ενώ στα πλαίσια του προγραμματιζόμενου αυτοματισμού υλοποιούνται ως προγράμματα που εκτελούνται σε κάποιας μορφής PLC. 5.1: Στοιχειώδεις αυτοματισμοί 5.1.1: Λειτουργία κινητήρα με θερμική προστασία Στο πρώτο αυτό κύκλωμα υλοποιούμε τον αυτοματισμό που ελέγχει την αυτόματη λειτουργία ενός κινητήρα. Πατώντας ένα μπουτόν start ο κινητήρας ξεκινά να δουλεύει, ενώ με το μπουτόν stop σταματά. Επίσης, προβλέπεται και η παρουσία θερμικού. Εικόνα 57 Λειτουργία κινητήρα με θερμική προστασία 47

58 5.1.2: Λειτουργία μηχανής με καθυστέρηση έναρξης Γενικά, στη βιομηχανία υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες θέλουμε μια μηχανή να εκκινεί μετά από πάροδο χρόνου Τ από τη χρονική στιγμή εφαρμογής του σήματος εκκίνησης. Ένα τέτοιο κύκλωμα αυτοματισμού με καθυστέρηση έναρξης υλοποιείται σε αυτό το πρόγραμμα. Εικόνα 58 Λειτουργία μηχανής με καθυστέρηση έναρξης 48

59 5.1.3: Λειτουργία μηχανής με καθυστέρηση παύσης Στο προηγούμενο κύκλωμα είδαμε ότι υπάρχουν περιπτώσεις όπου μια μηχανή πρέπει να ξεκινήσει με μια μικρή χρονική καθυστέρηση έπειτα από το πάτημα ενός μπουτόν start. Το ίδιο μπορεί να ισχύσει και για το πάτημα του μπουτόν stop, να σταματήσει δηλαδή η μηχανή να λειτουργεί όχι ακαριαία, αλλά με μια καθυστέρηση. Εικόνα 59 Λειτουργία μηχανής με καθυστέρηση παύσης 49

60 5.1.4: Περιοδική λειτουργία μηχανής με 2 σταθερές χρόνου Σε αυτή την εφαρμογή αυτοματισμού έχουμε μία μηχανή η οποία λειτουργεί περιοδικά. Δηλαδή, θα λειτουργεί για χρόνο Τ1 και θα σταματά για χρόνο Τ2 συνεχώς. Η έναρξη/παύση της περιοδικής λειτουργίας ενεργοποιείται μέσω ενός ζεύγους START/STOP μπουτόν. Εικόνα 60 Περιοδική λειτουργία μηχανής με δυο σταθερές χρόνου Για αυτήν την εφαρμογή και μόνο παρουσιάζουμε και τις εντολές που βρίσκονται μέσα στα blocks: 50

61 Διάγραμμα ροής Powerup: Block Start Chart Εικόνα 61 Start Chart Διάγραμμα ροής Two_Time_Constants: Block Overload Relay? Εικόνα 62 Overload relay? 51

62 Block Setting up timer Εικόνα 63 Setting up timer Block Start? Εικόνα 64 Start? 52

63 Block Stop or Overload? Εικόνα 65 Stop or Overload? Block Motor On Εικόνα 66 Motor On 53

64 Block Start timer Εικόνα 67 Start timer Block On for 3 seconds? Εικόνα 68 On for 3 seconds? 54

65 Block Motor Off Εικόνα 69 Motor Off Block Setting up and starting timer Εικόνα 70 Setting up and starting timer 55

66 Block Off for 3 seconds? Εικόνα 71 Off for 3 seconds? Είναι προφανές ότι θα χρειάζονταν δεκάδες σελίδες για να παραθέσουμε τις εντολές όλων των εφαρμογών-προγραμμάτων αυτοματισμού που αναπτύχθηκαν για το PLC OPTO 22 SNAP PAC R1. Επιπρόσθετα, στο περιβάλλον προγραμματισμού του OPTO 22 εκείνο που έχει ιδιαίτερη σημασία από πλευράς «λογικής» είναι το διάγραμμα ροής και όχι οι επιμέρους εντολές. Αυτοί είναι οι λόγοι που δεν παρατίθενται λεπτομερώς όλες οι εντολές όλων των εφαρμογών που αναπτύχθηκαν. 56

67 5.1.5: Λειτουργία μηχανής με επιλεγόμενο χειρισμό, αυτόματο ή χειροκίνητο Το παρακάτω πρόγραμμα υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού στο οποίο ο χειριστής μιας μηχανής έχει τη δυνατότητα να επιλέξει αν η μηχανή θα λειτουργεί μόνη της αυτόματα σύμφωνα με κάποιον αισθητήρα, ή αν θα λειτουργεί χειροκίνητα με το πάτημα ενός μπουτόν από τον χειριστή. Εικόνα 72 Λειτουργία μηχανής με επιλεγόμενο χειρισμό, αυτόματο ή χειροκίνητο 57

68 5.1.6: Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή χειροκίνητη εντολή ή ξεχωριστή αυτόματη εντολή Το παρακάτω πρόγραμμα υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού όπου δύο μηχανές μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα κι αυτόματα σύμφωνα με 2 αισθητήρες ή και οι δύο συγχρόνως με το πάτημα ενός μπουτόν από το χειριστή. Εικόνα 73 Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή χειροκίνητη εντολή ή ξεχωριστή αυτόματη εντολή 58

69 Εικόνα 74 Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή χειροκίνητη εντολή ή ξεχωριστή αυτόματη εντολή 59

70 5.1.7: Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή αυτόματη εντολή ή ξεχωριστή χειροκίνητη εντολή Το ακόλουθο πρόγραμμα υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού στο οποίο δύο μηχανές μπορούν να λειτουργούν αυτόματα και συγχρόνως σύμφωνα με την εντολή ενός αισθητήρα, ή χειροκίνητα και ανεξάρτητα ανάλογα με το πάτημα δύο μπουτόν, ένα για την κάθε μηχανή. Εικόνα 75 Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή αυτόματη εντολή ή ξεχωριστή χειροκίνητη εντολή 60

71 Εικόνα 76 Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή αυτόματη εντολή ή ξεχωριστή χειροκίνητη εντολή 61

72 Εικόνα 77 Λειτουργία δύο μηχανών με κοινή αυτόματη εντολή ή ξεχωριστή χειροκίνητη εντολή 62

73 5.2: Κυκλώματα αυτοματισμού με χρήση της έννοιας της ηλεκτρικής και μηχανικής μανδάλωσης Στο υποκεφάλαιο αυτό θα παρουσιάσουμε μερικά κυκλώματα αυτοματισμού στα οποία χρησιμοποιείται η έννοια της μανδάλωσης. Η ηλεκτρική ή μηχανική μανδάλωση στα κυκλώματα αυτοματισμού σημαίνει τον αποκλεισμό της λειτουργίας μιας μηχανής όταν βρίσκεται σε λειτουργία μία άλλη. Αυτό επιτυγχάνεται είτε μηχανικά συνδέοντας δύο διακόπτες μεταξύ τους, έτσι ώστε όταν αλλάζει κατάσταση ο ένας να αλλάζει αυτόματα κι ο άλλος, είτε ηλεκτρικά μέσω του προγράμματος αυτοματισμού εισάγοντας τις κατάλληλες εντολές : Διαδοχική εκκίνηση μηχανών με μανδάλωση αλυσίδας και χωρίς επαναλειτουργία σε πτώση-επαναφορά θερμικού Το επόμενο πρόγραμμα υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού στο οποίο 4 μηχανές ξεκινούν να λειτουργούν η μία μετά την άλλη αυτόματα με το πάτημα ενός μπουτόν start. Μια μηχανή μπορεί να ξεκινήσει τη λειτουργία της μόνο αν έχει τεθεί σε λειτουργία η προηγούμενη. Επίσης, στην περίπτωση που πέσει το θερμικό κάποιας μηχανής τότε σταματά να λειτουργεί αυτή και οι επόμενες, ενώ εάν επανέλθει το θερμικό οι μηχανές που είχαν σταματήσει θα παραμείνουν ανενεργές. Το πρόγραμμα φαίνεται στην επόμενη σελίδα. Εικόνα 78 Διαδοχική εκκίνηση μηχανών με μανδάλωση αλυσίδας και χωρίς επαναφορά σε πτώσηεπαναφορά θερμικού 63

74 Εικόνα 79 Διαδοχική εκκίνηση μηχανών με μανδάλωση αλυσίδας και χωρίς επαναφορά σε πτώσηεπαναφορά θερμικού 64

75 5.2.2: Λειτουργία κινητήρα με τροφοδοσία από δυο διαφορετικά δίκτυα Το παρακάτω πρόγραμμα υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού στο ποίο μία μηχανή μπορεί να τροφοδοτείται από δύο διαφορετικά δίκτυα. Κάθε φορά μόνο από ένα δίκτυο μπορεί να παίρνει ενέργεια. Εικόνα 80 Λειτουργία κινητήρα με τροφοδοσία από δυο διαφορετικά δίκτυα 65

76 5.3: Κυκλώματα αυτοματισμού κινητήρων Στα επόμενα δύο προγράμματα θα παρουσιάσουμε κυκλώματα αυτοματισμού που αφορούν τον έλεγχο των κινητήρων όσων αφορά τη συνδεσμολογία τους στο δίκτυο (αστέρας-τρίγωνο) και τον έλεγχο της φοράς περιστροφής τους : Κύκλωμα αυτοματισμού κινητήρα με αναστροφή Αυτό το πρόγραμμα υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού στο οποίο ο χειριστής ενός κινητήρα μπορεί να ελέγξει τη φορά περιστροφής του, πατώντας δύο μπουτόν (αριστεράδεξιά). Εικόνα 81 Κύκλωμα αυτοματισμού κινητήρα με αναστροφή 66

77 5.3.2: Κινητήρας με εκκίνηση αστέρος/τριγώνου (Υ/Δ) Το πρόγραμμα αυτό χρησιμοποιείται για την εκκίνηση ενός κινητήρα που αρχικά τα τυλίγματα του είναι συνδεδεμένα κατά αστέρα κι έπειτα κατά τρίγωνο. Εικόνα 82 Κινητήρας με εκκίνηση αστέρος/τριγώνου (Υ/Δ) 67

78 5.4: Κυκλώματα αυτοματισμού με συσκευές ανίχνευσης- εφαρμογές Στα επόμενα προγράμματα θα παρουσιάσουμε αυτοματισμούς οι οποίοι χρησιμοποιούν αισθητήρες. Οι προς αυτοματοποίηση διαδικασίες θα είναι πιο συγκεκριμένες και όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πραγματικότητα : Εκκίνηση μηχανής με δυνατότητα ακύρωσης Το πρόγραμμα αυτό υλοποιεί ένα κύκλωμα αυτοματισμού στο οποίο μία μηχανή που παίρνει σήμα να εκκινήσει, για παράδειγμα μια αντλία, να εκκινεί αλλά να σταματά τη λειτουργία της αυτόματα σε περίπτωση που μετά από ένα χρονικό διάστημα από την εκκίνηση της δεν υπάρχει το επιθυμητό αποτέλεσμα, πχ ροή νερού σε έναν σωλήνα. Εικόνα 83 Εκκίνηση μηχανής με δυνατότητα ακύρωσης 68

79 5.4.2: Κύκλωμα αυτοματισμού υποσταθμού διανομής Μ.Τ. Παρακάτω παρουσιάζουμε ένα πρόγραμμα το οποίο ελέγχει τη λειτουργία ενός μετασχηματιστή ισχύος. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι η συσκευή Buchholz για τον έλεγχο της στάθμης του λαδιού κι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας για τον έλεγχο της θερμοκρασίας του λαδιού. Αν η στάθμη του λαδιού κατέβει κάτω από ένα σημείο τότε ενεργοποιείται μια SPDT επαφή και ανάβει ένα προειδοποιητικό σήμα. Αν η κάθοδος της στάθμης συνεχιστεί τότε ενεργοποιείται μια δεύτερη SPDT επαφή που οδηγεί στη διακοπή της λειτουργίας. Ανάλογη λειτουργία έχουμε και με τις δύο επαφές του θερμομέτρου. Επίσης, το πρόγραμμα δίνει τη δυνατότητα δοκιμής της καλής κατάστασης των λυχνιών και της σειρήνας που χρησιμοποιούνται. Εικόνα 84 Κύκλωμα αυτοματισμού υποσταθμού διανομής Μ.Τ. 69

80 Εικόνα 85 Κύκλωμα αυτοματισμού υποσταθμού διανομής Μ.Τ. Εικόνα 86 Κύκλωμα αυτοματισμού υποσταθμού διανομής Μ.Τ. 70

81 Εικόνα 87 Κύκλωμα αυτοματισμού υποσταθμού διανομής Μ.Τ. 71

82 5.4.3: Λειτουργία δύο αντλιών με κυκλική εναλλαγή βάσης- αιχμής Έστω ότι σε ένα δίκτυο ύδρευσης που τροφοδοτείται από δύο αντλίες θέλουμε αυτές να εναλλάσσουν τους ρόλους βάσης και αιχμής έτσι ώστε να μην καταπονείται συνέχεια η μία αντλία με το φορτίο βάσης. Το παρακάτω πρόγραμμα δίνει τη δυνατότητα επιλογής χειροκίνητης ή αυτόματης λειτουργίας της κάθε αντλίας χωριστά. Επίσης, έχουμε στη διάθεση μας δύο πιεζοστάτες, έναν βάσης κι έναν αιχμής. Με το παρακάτω πρόγραμμα οι δυο αντλίες εναλλάσσουν ρόλους βάσης και αιχμής αυτόματα. Εικόνα 88 Λειτουργία δύο αντλιών με κυκλική εναλλαγή βάσης- αιχμής 72

83 Εικόνα 89 Λειτουργία δύο αντλιών με κυκλική εναλλαγή βάσης- αιχμής 73

84 5.4.4: Κύκλωμα αυτοματισμού για κινητήρα 3 ταχυτήτων Στο επόμενο πρόγραμμα υποθέτουμε ότι χειριζόμαστε μία μηχανή η οποία μπορεί να λειτουργεί με 3 διαφορετικές ταχύτητες. Αξίζει να σημειωθεί ότι θέλουμε η μηχανή να επιταχύνει στη μεγάλη ταχύτητα μόνο εφόσον αυτή βρίσκεται ήδη στη μεσαία, ενώ αντίστοιχα στη μεσαία ενώ βρίσκεται ήδη στη μικρή. Εικόνα 90 Κύκλωμα αυτοματισμού για κινητήρα 3 ταχυτήτων 74

85 5.4.5: Μεταφορική παλινδρομική κίνηση πλάνης με μνήμη Το επόμενο πρόγραμμα υλοποιεί τον αυτοματισμό όπου μία πλάνη μπορεί να κινείται δεξιά και αριστερά αναλόγως με την εντολή του χειριστή. Επίσης, με στιγμιαίο πάτημα ενός μπουτόν stop αυτή σταματά. Με πάτημα του μπουτόν m η πλάνη συνεχίζει να κινείται στην κατεύθυνση που κινούταν πριν σταματήσει. Τέλος, στα δύο ακραία σημεία της διαδρομής υπάρχουν οριακοί διακόπτες που όταν ενεργοποιηθούν κάνουν την πλάνη να κινηθεί στην αντίθετη κατεύθυνση. Αν υπάρξει σφάλμα και ενεργοποιηθούν και οι δυο οριακοί διακόπτες ταυτόχρονα τότε η πλάνη σταματά. Εικόνα 91 Μεταφορική παλινδρομική κίνηση πλάνης με μνήμη 75

86 Εικόνα 92 Μεταφορική παλινδρομική κίνηση πλάνης με μνήμη Εικόνα 93 Μεταφορική παλινδρομική κίνηση πλάνης με μνήμη 76

87 Εικόνα 94 Μεταφορική παλινδρομική κίνηση πλάνης με μνήμη 77

88 5.4.6: Λειτουργία 3 μηχανών με παύση αυτών υπό ειδικές συνθήκες Στο επόμενο πρόγραμμα υποθέτουμε ότι έχουμε 3 μηχανές οι οποίες τίθενται σε λειτουργία με 3 ξεχωριστά μπουτόν start, ενώ σταματούν με 3 ξεχωριστά μπουτόν stop. Ωστόσο, η τελευταία εν λειτουργία μηχανή δεν μπορεί να σταματήσει πατώντας το μπουτόν stop αν δεν ικανοποιείται κάποια συνθήκη από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας. Εικόνα 95 Λειτουργία 3 μηχανών με παύση αυτών υπό ειδικές συνθήκες 78

89 Εικόνα 96 Λειτουργία 3 μηχανών με παύση αυτών υπό ειδικές συνθήκες 79

90 5.4.7: Αυτοματισμός παιχνιδιού Bowling Στο επόμενο πρόγραμμα θα δούμε την υλοποίηση ενός κυκλώματος αυτοματισμού για τη λειτουργία ενός διαδρόμου bowling. Ο παίκτης μπορεί να ξεκινήσει ένα νέο παιχνίδι με το ρίξιμο ενός κέρματος το οποίο ανιχνεύεται από έναν αισθητήρα. Σε κάθε παιχνίδι ο παίκτης έχει το δικαίωμα να κάνει 12 διπλές προσπάθειες. Αν την πρώτη φορά ρίξει όλες τις κορύνες η προσπάθεια τελειώνει. Αν όχι, μπορεί να δοκιμάσει και δεύτερη φορά. Η αυτόματη λειτουργία του παιχνιδιού υλοποιείται από το ακόλουθο πρόγραμμα. Εικόνα 97 Αυτοματισμός παιχνιδιού Bowling 80

91 Εικόνα 98 Αυτοματισμός παιχνιδιού Bowling 81

92 Εικόνα 99 Αυτοματισμός παιχνιδιού Bowling 82

93 Εικόνα 100 Αυτοματισμός παιχνιδιού Bowling 83

94 5.5 Εφαρμογές ηλεκτροπνευματικών αυτοματισμών Το επόμενο πρόγραμμα αφορά κυκλώματα αυτοματισμού τα οποία βασίζουν τη λειτουργία τους σε πεπιεσμένο αέρα. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται σε αυτού του είδους τα κυκλώματα είναι οι ενεργοποιητές που μετατρέπουν τον πεπιεσμένο αέρα σε κίνηση και οι ρυθμιστές ροής του πεπιεσμένου αέρα που καλούνται βαλβίδες : Κύκλωμα αυτοματισμού διάταξης σφράγισης αντικειμένων Έστω ότι θέλουμε να αυτοματοποιήσουμε μια διαδικασία σφράγισης αντικειμένων χρησιμοποιώντας ηλεκτροπνευματικούς αυτοματισμούς. Η διάταξη αποτελείται από 3 ενεργοποιητές Α, Β και Γ. Ο κύλινδρος Α προωθεί και συσφίγγει το αντικείμενο στη θέση σφράγισης, ο Β πραγματοποιεί τη σφράγιση και ο Γ ρίχνει το αντικείμενο στον κάδο συλλογής. Η λειτουργία της διάταξης θα τίθεται σε ισχύ με το πάτημα ενός μπουτόν start και θα συνεχίζεται αδιάκοπα. Η λειτουργία θα σταματά είτε με το πάτημα ενός μπουτόν stop, είτε αν τελειώσουν τα αντικείμενα στη θέση τροφοδοσίας, η παρουσία των οποίων ελέγχεται με κάποιο αισθητήρα. Και στις δυο περιπτώσεις, αν το σήμα stop συμβεί στη μέση του κύκλου σφράγισης, θα πρέπει να τελειώνει η διαδικασία σφράγισης και μετά η μηχανή να επανέρχεται στη θέση ηρεμίας. Εικόνα 101 Κύκλωμα αυτοματισμού διάταξης σφράγισης αντικειμένων 84

95 Εικόνα 102 Κύκλωμα αυτοματισμού διάταξης σφράγισης αντικειμένων 85

96 5.6: Απαριθμήσεις και αριθμητικές πράξεις Στο επόμενο πρόγραμμα θα δούμε ένα παράδειγμα όπου γίνεται χρήση απαριθμητών, δηλαδή μεταβλητών οι οποίες αποθηκεύουν κάποια μεταβαλλόμενη ποσότητα, όπως για παράδειγμα τον αριθμό των αντικειμένων που περνούν μπροστά από ένα φωτοκύτταρο πάνω σε μια μεταφορική ταινία. Επίσης, θα χρειαστεί να γίνουν και αριθμητικές πράξεις μέσα στο πρόγραμμα : Λειτουργία μεταφορικών ταινιών Η προς αυτοματοποίηση διάταξη αποτελείται από δυο παράλληλες μεταφορικές ταινίες. Σε κάθε ταινία τα μεταφερόμενα αντικείμενα απαριθμούνται από ένα αντίστοιχο φωτοκύτταρο. Υποθέτουμε ότι οι ταινίες έχουν τεθεί σε λειτουργία. Αυτό που επιθυμούμε να κάνει το πρόγραμμα μας είναι. Όταν η απαρίθμηση αντικειμένων σε μια μεταφορική ταινία ξεπεράσει τον αριθμό 500, η ταινία να σταματά. Όταν η διαφορά των απαριθμούμενων αντικειμένων στις δυο μεταφορικές ταινίες ξεπερνά τον αριθμό 200, να ενεργοποιείται μια φωτεινή σήμανση. Το τρέχον άθροισμα των απαριθμημένων αντικειμένων να καταχωρείται σε ένα αρχείο δεδομένων ως αριθμητική τιμή που ανανεώνεται σε κάθε κύκλο σάρωσης. Εικόνα 103 Λειτουργία μεταφορικών ταινιών 86

97 Εικόνα 104 Λειτουργία μεταφορικών ταινιών 87

98 5.7: Πράξεις με αναλογικές μεταβλητές Σε προηγούμενο πρόγραμμα είδαμε πως μπορούμε να κάνουμε πράξεις όπως πρόσθεση και αφαίρεση μεταξύ μεταβλητών οι οποίες εξαρτιόνταν από ψηφιακές εισόδους. Στο επόμενο πρόγραμμα θα εκτελέσουμε πράξεις με αναλογικές μεταβλητές : Υπολογισμός απαιτούμενης θερμότητας για τη θέρμανση δεξαμενής με νερό Στο επόμενο πρόγραμμα υποθέτουμε ότι έχουμε στη διάθεση μας μια δεξαμενή που περιέχει νερό. Η στάθμη της δεξαμενής μετριέται με έναν αισθητήρα. Επίσης, διαθέτουμε αισθητήρα θερμοκρασίας που μετρά τη θερμοκρασία του νερού. Μέσω του προγράμματος αυτοματισμού θέλουμε να υπολογίσουμε τη θερμότητα που απαιτήθηκε για να θερμανθεί το νερό από τους 0 βαθμούς Κελσίου στην τρέχουσα θερμοκρασία του. Εικόνα 105 Υπολογισμός απαιτούμενης θερμότητας για τη θέρμανση δεξαμενής με νερό 88

99 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ PAC CONTROL BASIC ΣΕ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ IEC : Η ανάγκη δημιουργίας του προτύπου IEC61131 Η ανάπτυξη στην αγορά των PLC υπήρξε ραγδαία τα τελευταία χρόνια, κυρίως από τη δεκαετία του 90 και μετά, τόσο όσον αφορά τα έσοδα των εταιρειών όσο και την παραγωγή μονάδων. Ο χρήστης έχει πλέον πολλές επιλογές όσον αφορά την επιλογή του PLC με το οποίο θα δουλέψει. Αυτό όμως έχει σαν αποτέλεσμα να έχουν εισχωρήσει στη βιομηχανία πολλά PLC διαφορετικών εταιρειών, το καθένα από τα οποία έχει και διαφορετική γλώσσα προγραμματισμού. Προκειμένου λοιπόν να μη δημιουργηθεί ένα χάος από διαφορετικές γλώσσες προγραμματισμού οι οποίες δε θα έχουν καμία σχέση μεταξύ τους, δημιουργήθηκε το πρότυπο IEC61131 από τη διεθνή ηλεκτροτεχνική επιτροπή το οποίο θεσπίζει κάποιους κανόνες όσον αφορά την ανάπτυξη των γλωσσών προγραμματισμού. Ασφαλώς, οι κανόνες αυτοί δημιουργήθηκαν από την εμπειρία των προηγούμενων ετών όπου κατά τον προγραμματισμό διαφόρων PLC χρησιμοποιούνταν ευρέως κάποιες τεχνικές. Η de facto χρήση αυτών των τεχνικών λοιπόν, μέσω του πρότυπου IEC61131 έγινε η Βίβλος που πρέπει να ακολουθούν οι εταιρείες κατά την ανάπτυξη μιας γλώσσας προγραμματισμού για plc. 6.2: Οι βασικοί κανόνες του προτύπου IEC61131 Το πρότυπο IEC61131 έχει θεσπίσει 5 διαφορετικές μορφές γλωσσών προγραμματισμού που μπορούν να χρησιμοποιούνται για τον προγραμματισμό των PLC. Αυτές είναι οι ακόλουθες: Structured Text- Δομημένο κείμενο Function Block Diagram Ladder Diagram Instruction List- Λίστα εντολών Sequential Function Chart- SFC Το γραφικό περιβάλλον του λογισμικού PAC CONTROL BASIC ανήκει στην τελευταία κατηγορία γλωσσών προγραμματισμού, τη Sequential Function Chart. Η SFC είναι μια γραφική γλώσσα προγραμματισμού η δομή της οποίας είναι τέτοια ώστε να φαίνεται η σειριακή εκτέλεση ενός προγράμματος ή μιας διαδικάσίας. Πρόκειται ουσιαστικά για ένα διάγραμμα ροής το οποίο αν το δει κανείς από πάνω προς τα κάτω θα διαπιστώσει τη σειριακή εκτέλεση κατά βήματα μιας διαδικάσίας. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό αυτής της γλώσσας είναι ότι δείχνει όλες τις πιθανές καταστάσεις που μπορεί να υπάρξουν στις συνιστώσες του προγράμματος καθώς επίσης και τις αιτίες που οδηγούν σε μια αλλαγή κατάστασης. Σύμφωνα με το πρότυπο, η ακολουθία ενός προγράμματος SFC αποτελείται από blocks κατάστασης τα οποία ονομάζονται steps και είναι ενωμένα μεταξύ τους με γραμμές, τα transitions. Η ακολουθία αυτή φαίνεται στην εικόνα

100 Εικόνα 106 Steps- Transitions- Actions Τα steps είναι διάφορες καταστάσεις του προγράμματος. Για παράδειγμα, το step που έχει την ονομασία Fill υποδηλώνει ότι σε αυτό το βήμα δίνεται η εντολή σε μια αντλία να γεμίσει μια δεξαμενή. Το κάθε step μπορεί να περιλαμβάνει μία ή και περισσότερες εντολές. Αυτές μπορούν να σημειώνονται όπως στην εικόνα 106 δίπλα από τα steps ενωμένες με μια γραμμή με το step στο οποίο αντιστοιχούν. Ωστόσο, οι εντολές μπορούν να είναι σημειωμένες και σε άλλο σημείο του προγράμματος και να μη φαίνονται στο κυρίως διάγραμμα ροής. Το κάθε διάγραμμα ροής έχει ένα αρχικό step που ονομάζεται Start. Το step αυτό ξεχωρίζει από τα υπόλοιπα επειδή έχει 2 κάθετες γραμμές στα δυο άκρα του, όπως φαίνεται στην εικόνα 106. Χωρίς αυτό το αρχικό step δεν μπορεί να ξεκινήσει κάποιο πρόγραμμα. Η μετάβαση από το ένα step στο άλλο γίνεται μέσω των transitions. Αυτά είναι οι γραμμές μεταξύ των steps, όπως βλέπουμε στην εικόνα 106. Τα transitions είναι ουσιαστικά συνθήκες, οι οποίες αν αληθεύουν τότε επιτρέπεται στο πρόγραμμα να προχωρήσει στο επόμενο step. Στην εικόνα 106 βλέπουμε ένα παράδειγμα από transition. Μεταξύ των steps Start και Fill υπάρχει το transition StartSwitch=1. Σύμφωνα με αυτή τη συνθήκη το πρόγραμμα θα προχωρήσει από το αρχικό step στο step Fill μόνο όταν πατηθεί για παράδειγμα το μπουτόν Start. Η εκτέλεση του προγράμματος γίνεται από πάνω προς τα κάτω. Ωστόσο μπορούν να υπάρχουν και κλάδοι προς τα πίσω σε ένα πρόγραμμα. Αυτό συμβαίνει όταν για παράδειγμα θέλουμε να δημιουργήσουμε έναν επαναληπτικό βρόχο. Σε αυτήν την περίπτωση πρέπει η γραμμή προς τα πίσω να έχει και βελάκι που να υποδηλώνει την αντίθετη ροή του προγράμματος. Μια τέτοια περίπτωση φαίνεται στην εικόνα 107 α). Επίσης, σε ένα πρόγραμμα μπορούν να υπάρχουν παράλληλοι κλάδοι (βλ. εικόνα 108 β)). Σε μια τέτοια περίπτωση επιλέγεται ο κλάδος για τον οποίο αληθεύει το transition. Στο παράδειγμα μας στην εικόνα 108 ένα μόνο από τα transitions 1,2,3 μπορεί να αληθεύει κάθε φορά. 90

101 Εικόνα 107 SFC loop Το πρότυπο επιτρέπει και την παράλληλη εκτέλεση 2 ή και περισσότερων κλάδων. Σε αυτήν την περίπτωση όμως πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια διαφορετική δομή η οποία φαίνεται στην εικόνα 108. Εικόνα 108 SFC Ταυτόχρονη εκτέλεση παράλληλων κλάδων Οι κλάδοι που θέλουμε να εκτελεστούν ταυτόχρονα περικλείονται μεταξύ δύο μπαρών. Οι κλάδοι δεν απαιτείται να έχουν τον ίδιο αριθμό από steps. Επίσης, δεν είναι απαραίτητο να ολοκληρώνονται ταυτόχρονα. Ωστόσο, προκειμένου το πρόγραμμα να συνεχίσει στο επόμενο step (step 4 στο παράδειγμα μας) θα πρέπει να έχουν ολοκληρωθεί και οι 3 παράλληλοι κλάδοι. Εάν ολοκληρωθεί κάποιος κλάδος, τότε το πρόγραμμα δε συνεχίζει 91

102 στον έλεγχο του Transition 2, αλλά θα περιμένει την ολοκλήρωση και των υπόλοιπων κλάδων. Μόλις αυτοί ολοκληρωθούν, τότε θα γίνει ο έλεγχος του Transition 2. Όσον αφορά τα steps, σύμφωνα με το πρότυπο το καθένα πρέπει να έχει μοναδικό όνομα και να εμφανίζεται μία μόνο φορά μέσα στο πρόγραμμα. Όπως προείπαμε, υπάρχουν δύο είδη από steps, τα normal steps τα οποία περιέχουν εντολές και τα initial steps που χρησιμοποιούνται στην αρχή του κάθε προγράμματος. Τέλος, το πρότυπο ορίζει ότι το κάθε step συνδέεται με δύο μεταβλητές, τη step active flag (.X) και την elapse time (.T). Η step active flag (.X) είναι μία λογική μεταβλητή (Boolean) η οποία είναι αληθής μόνο όταν το step στο οποίο αναφέρεται είναι ενεργό. Η μεταβλητή elapse time (.T) είναι ουσιαστικά ένας timer που ενεργοποιείται τη στιγμή που ενεργοποιείται το αντίστοιχο step και μετρά το χρόνο που το step είναι ενεργό. Αυτές οι 2 μεταβλητές μπορούν να διευκολύνουν το προγραμματιστή κατά τη δημιουργία ενός προγράμματος αυτοματισμού. Δύο παραδείγματα χρήσης αυτών των μεταβλητών φαίνονται στις εικόνες 109, 110. Εικόνα 109 SFC Χρήση της μεταβλητής active flag (.Χ) Εικόνα 110 SFC Χρήση της μεταβλητής elapse time (Fill.T) Όπως σημειώσαμε νωρίτερα, οι εντολές (actions) μπορούν είτε να γράφονται δίπλα από τα steps και να συνδέονται με αυτά με μία γραμμή (βλ εικόνα 106), είτε να γράφονται σε κάποιο άλλο σημείο και να μη φαίνονται στο κυρίως διάγραμμα ροής. Επίσης, η μορφή στην οποία γράφονται οι εντολές μπορεί να είναι οποιαδήποτε από τις υποστηριζόμενες από το πρότυπο μορφές που αναφέραμε στην αρχή του κεφαλαίου (Structured Text, Function Block Diagram, Ladder Diagram, Instruction List, SFC). Επιπλέον, η κάθε εντολή που εισάγουμε πρέπει να συνοδεύεται από ένα προσδιοριστικό τελεστή (action qualifier) ο 92

103 οποίος δηλώνει πότε θα εκτελεστεί μια εντολή σε σχέση με το step με το οποίο συνδέεται. Για παράδειγμα, ο πιο απλός τελεστής είναι αυτός που φαίνεται και στην εικόνα 111, ο N δηλαδή, ο οποίος δηλώνει ότι η εντολή θα εκτελεστεί όταν ενεργοποιηθεί το αντίστοιχο step. Υπάρχουν διάφοροι άλλοι τελεστές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι οποίοι μπορούν να εισάγουν καθυστέρηση στην εκτέλεση μιας εντολής, να κάνουν reset σε κάποια εντολή και διάφορες άλλες λειτουργίες. Εικόνα 111 SFC Action Qualifiers Τέλος, μια εντολή μπορεί να συνοδεύεται κι από τη μεταβλητή η οποία αλλάζει λόγω της εντολής (Indicator variable). Αυτό γίνεται κυρίως για λόγους ευχέρειας και γρήγορης κατανόησης της λειτουργίας μιας εντολής. Εικόνα 112 SFC Indicator Variable 93

104 6.3: Το περιβάλλον PAC Control Basic σε σύγκριση με το πρότυπο IEC61131 Με λίγη εξοικείωση με το περιβάλλον PAC Control Basic μπορεί κανείς εύκολα να αντιληφθεί ότι αυτό βασίζεται πάνω στους κανόνες του πρότυπου IEC61131, και συγκεκριμένα στους κανόνες που αφορούν τις γλώσσες προγραμματισμού της μορφής Sequential Function Chart. Τα διάφορα συστατικά μιας γλώσσας SFC μπορούν να εντοπιστούν στο περιβάλλον PAC Control Basic. Ωστόσο, υπάρχουν και διαφορές με το πρότυπο. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε τα διάφορα σημεία σύγκλισης και απόκλισης μεταξύ του PAC Control Basic και του προτύπου. Steps: Όπως στο πρότυπο IEC61131 έτσι και στο PAC Control Basic το πρόγραμμα είναι ένα διάγραμμα ροής τα βασικά βήματα του οποίου είναι blocks κατάστασης που ενώνονται μεταξύ τους με γραμμές (βλ. εικόνα 113). Στο περιβάλλον PAC Control δεν ονομάζονται steps αλλά action blocks, ωστόσο ο τρόπος λειτουργίας τους είναι παρόμοιος. Μέσα στα action blocks μπαίνουν οι εντολές που αυτό περιέχει. Οι εντολές δε φαίνονται στο κυρίως διάγραμμα ροής, αλλά πρέπει κανείς να κάνει διπλό κλικ στο κάθε action block για να δει τις εντολές που περιέχει, κάτι το οποίο δεν αντιτίθεται στους κανόνες του προτύπου. Όπως και στα steps, το κάθε action block μπορεί έχει μια ονομασία η οποία συνήθως περιγράφει τη λειτουργία που εκτελείται στο εκάστοτε βήμα. Η διαφορά με το πρότυπο στο σημείο αυτό είναι ότι στο περιβάλλον PAC Control ένα action block μπορεί να έχει το ίδιο όνομα με κάποιο άλλο ή και να υπάρχει αυτούσιο σε κάποιο άλλο σημείο του διαγράμματος ροής. Σύμφωνα με το πρότυπο υπάρχουν 2 ειδών steps. Τα normal steps που περιέχουν εντολές και τα initial steps που χρησιμοποιούνται απαραίτητα στην αρχή κάθε προγράμματος. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και στο περιβάλλον PAC Control. Μόλις δημιουργούμε ένα νέο διάγραμμα ροής τότε αυτόματα δημιουργείται κι ένα αρχικό action block, το block 0, το οποίο δεν μπορούμε να διαγράψουμε (βλ. εικόνα 113). Είναι απαραίτητο προκειμένου να εκτελεστεί ένα διάγραμμα ροής. Εικόνα 113 PAC Control Action Blocks 94

105 Τέλος, στο περιβάλλον PAC Control τα action blocks δε συνοδεύονται από τις 2 μεταβλητές που συνοδεύονται τα steps στο πρότυπο, δηλαδή τις step active flag (.X) και elapse time (.T). Transitions: Σύμφωνα με το πρότυπο, η μετάβαση από ένα step σε κάποιο άλλο γίνεται πάντα μέσω των transitions. Στο περιβάλλον PAC Control τα πράγματα διαφέρουν κάπως από το πρότυπο. Τα action blocks συνδέονται μεταξύ τους με γραμμές, οι οποίες ωστόσο δεν περιέχουν κάποια συνθήκη. Μόλις ολοκληρωθεί κάποιο action block το πρόγραμμα ακολουθεί τη γραμμή μετά το action block και πηγαίνει στο επόμενο. Δηλαδή, μπορούν 2 action blocks να είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους δίχως να υπάρχει κάποια συνθήκη που να ελέγχει τη μετάβαση από το ένα στο άλλο (βλ. εικόνα 114). Εικόνα action blocks συνδεδεμένα μεταξύ τους Το ρόλο των transitions στο περιβάλλον PAC Control τον παίζουν τα condition blocks (βλ. εικόνα 115). Εισάγονται στο διάγραμμα ροής όπως και τα action blocks μόνο που αυτά περιέχουν μια συνθήκη. Αναλόγως αν αυτή είναι αληθής ή ψευδής το πρόγραμμα ακολουθεί τον αντίστοιχο κλάδο. Εικόνα 115 PAC Control Condition Block 95

106 Η δομή που φαίνεται στην εικόνα 115 εκτελεί την ίδια λειτουργία όπως ένα transition. Το πρόγραμμα θα προχωρήσει στο επόμενο action block- step μόνο όταν επαληθευτεί η συνθήκη μέσα στο condition block- transition. Παράλληλοι κλάδοι: Όπως στο πρότυπο έτσι και στο περιβάλλον PAC Control μπορούν να υπάρχουν παράλληλοι κλάδοι σε ένα διάγραμμα ροής (βλ. εικόνα 116). Βλέπουμε ότι στην περίπτωση αυτή θα εκτελεστεί ένας μόνο κλάδος από τους δύο, αφού η εκτέλεση του ενός κλάδου αποκλείει την εκτέλεση του άλλου. Ακόμη, στην εικόνα 116 βλέπουμε ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε επαναληπτικούς βρόχους βάζοντας βελάκια προς τα πίσω, κάτι το οποίο προβλέπει και το πρότυπο. Εικόνα 116 PAC Control Παράλληλοι κλάδοι 96

107 Ταυτόχρονη εκτέλεση κλάδων: Στο πρότυπο IEC61131 είδαμε ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε μία δομή στην οποία 2 ή και περισσότεροι κλάδοι ενός διαγράμματος ροής εκτελούνται ταυτόχρονα (βλ. εικόνα 108). Η ταυτόχρονη εκτέλεση κλάδων υποστηρίζεται και στο περιβάλλον PAC Control, ωστόσο ο τρόπος λειτουργίας διαφέρει αρκετά από αυτόν του προτύπου. Στο περιβάλλον PAC Control μπορούμε σε ένα πρόγραμμα να δημιουργήσουμε παραπάνω από ένα διαγράμματα ροής τα οποία να εκτελούνται ταυτόχρονα. Αυτό είναι χρήσιμο όταν θέλουμε να δημιουργήσουμε μεγάλα και πολύπλοκα προγράμματα που περιλαμβάνουν τον αυτοματισμό διαφόρων συνιστωσών μιας βιομηχανικής διαδικασίας. Η εκτέλεση του ενός διαγράμματος ροής μπορεί να είναι ανεξάρτητη από την εκτέλεση των υπολοίπων, αλλά μπορεί επίσης και να σχετίζεται με κάποιο άλλο διάγραμμα ροής μέσω ειδικών εντολών. Για παράδειγμά, μπορούμε σε ένα διάγραμμα ροής να εισάγουμε στο σημείο που θέλουμε την εντολή να ξεκινήσει την εκτέλεση ένα άλλο διάγραμμα ροής ή και να την σταματήσει. Στην εικόνα 117 η οποία είναι ένα τμήμα ενός προγράμματος που αναπτύχθηκε κατά την εργασία αυτή, βλέπουμε την ταυτόχρονη λειτουργία 2 διαγραμμάτων ροής (το 1 ο διάγραμμα ροής ουσιαστικά δίνει την εντολή να ξεκινήσουν τα άλλα 2). Εικόνα 117 PAC Control Ταυτόχρονη εκτέλεση κλάδων Εντολές: Σύμφωνα με το πρότυπο, οι εντολές που χρησιμοποιούνται στα διαγράμματα ροής μπορούν να έχουν οποιαδήποτε από τις 5 υποστηριζόμενες μορφές γλωσσών προγραμματισμού που αναφέρθηκαν στην αρχή του υποκεφαλαίου 6.2. Το ίδιο ισχύει και για τα transitions. Στο περιβάλλον του PAC Control οι εντολές μοιάζουν περισσότερο στη δομή του δομημένου κειμένουstructured text. Αν παρατηρήσουμε την εικόνα 118 θα δούμε ότι οι εντολές αποτελούνται από λέξεις και μεταβλητές. Η λέξη περιγράφει τι κάνει η εντολή, ενώ οι μεταβλητές δείχνουν ποιό στοιχείο θα υποστεί την επίδραση της εντολής. 97

108 Εικόνα 118 PAC Control Εντολές Αντίστοιχα, οι εντολές που μπαίνουν στα condition blocks, τα οποία παίζουν τον αντίστοιχο ρόλο των transitions του προτύπου έχουν ακριβώς την ίδια μορφή με τις άλλες εντολές. Είναι κι αυτές δηλαδή της μορφής structured text (βλ. εικόνα 119). Εικόνα 119 PAC Control Εντολές των Condition Blocks Μάλιστα, επειδή η παραπάνω μορφή των εντολών διαφέρει κάπως από την εικόνα του structured text που έχει ορίσει το πρότυπο, το περιβάλλον PAC Control δίνει τη δυνατότητα εισαγωγής εντολών σε μια πλησιέστερη μορφή στο structured text όπως φαίνεται στην εικόνα

109 Εικόνα 120 PAC Control Εντολές σε structured text Ακόμη, αξίζει να σημειωθεί η έλλειψη των action qualifiers (βλ εικόνα 112) που είδαμε στο πρότυπο. Η κάθε εντολή εκτελείται όταν το πρόγραμμα φτάσει στο action block- step στο οποίο είναι αυτή γραμμένη. Τέλος, όσον αφορά τα indicator variables που ορίζει το πρότυπο (βλ. εικόνα 112) μπορούμε να πούμε ότι και στο περιβάλλον PAC Control χρησιμοποιούνται, καθώς είναι απαραίτητη η εισαγωγή κάποιας μεταβλητής πάνω στην οποία θα ενεργήσει μια εντολή, κι αυτό φαίνεται στην εικόνα 121. Εικόνα 121 PAC Control Indicator Variable 99

110 Συνοψίζοντας, μπορούμε να πούμε ότι το περιβάλλον PAC Control Basic ικανοποιεί κατά ένα μεγάλο βαθμό τους κανόνες του προτύπου IEC H ομοιότητα του με τη γλώσσα προγραμματισμού Sequential Function Chart που ορίζει το πρότυπο είναι εμφανής με την πρώτη ματιά. Η βασική λογική λειτουργίας και στις 2 περιπτώσεις είναι η σειριακή παρουσίαση της εκτέλεσης μιας διαδικασίας χρησιμοποιώντας blocks κατάστασης ενωμένα με γραμμές. Η ροή του διαγράμματος ροής δείχνει τη ροή της βιομηχανικής διαδικασίας. Ασφαλώς, όπως είδαμε, υπάρχουν κάποιες διαφοροποιήσεις από το πρότυπο, όσον αφορά τις ονομασίες και τον τρόπο λειτουργίας διαφόρων συνιστωσών του διαγράμματος ροής. Οι κυριότερες διαφορές που επηρεάζουν το στυλ προγραμματισμού έχουν να κάνουν με τα transitions, την έλλειψη των action qualifiers και την εκτέλεση των παράλληλων κλάδων που αναφέραμε παραπάνω. Ωστόσο, μπορούμε να πούμε ότι κάποιος που γνωρίζει τους κανόνες του προτύπου για τις γλώσσες SFC δε θα αντιμετωπίσει πρόβλημα εξοικείωσης με το περιβάλλον PAC Control. 6.4: Σύγκριση του OPTO 22 PAC με άλλες μονάδες PACs ή PLCs Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, στην αγορά υπάρχει μεγάλη ποικιλία από PLCs και PACs διαφόρων κατασκευαστών. Οι όροι PLC (Programmable Logic Controller) και PAC (Programmable Automation Controller) αναφέρονται στους ελεγκτές που χρησιμοποιούνται για την αυτοματοποίηση των βιομηχανικών διαδικασιών. Οι όροι PAC και PLC συχνά συγχέονται, ωστόσο στην πραγματικότητα υπάρχουν μερικά χαρακτηριστικά με βάση τα οποία μπορεί κανείς να διακρίνει τη διαφορά μεταξύ ενός PLC κι ενός PAC. Οι ελεγκτές PLC συνήθως χρησιμοποιούν την κλασσική και πλέον διαδεδομένη γλώσσα προγραμματισμού LAD, αντίθετα με τους ελεγκτές PAC οι οποίοι χρησιμοποιούν πιο σύγχρονες γλώσσες προγραμματισμού όπως κάποια παραλλαγή της C ή C++. Ακόμη, τα PACs έχουν μεγαλύτερες δυνατότητες δημιουργίας δικτύου πολλών ελεγκτών και υπολογιστών καθώς υποστηρίζουν πρωτόκολλα επικοινωνίας όπως το πρωτόκολλο διαδικτύου IP. Επιπρόσθετα, τα PACs υποστηρίζουν συνήθως την επικοινωνία ανθρώπουμηχανής (μέσω των συστημάτων Scada). Επίσης, τα PACs επιτρέπουν στον προγραμματιστή να αναφέρεται σε κάποια μεταβλητή με κάποιο όνομα το οποίο της έχει αναθέσει («ετικέτα»- «tag»), αντίθετα με τα PLCs όπου ο προγραμματιστής πρέπει να αναφέρεται σε κάποια μεταβλητή μέσω της θέσης μνήμης στην οποία αυτή είναι αποθηκευμένη. Ως αποτέλεσμα των μεγαλύτερων δυνατοτήτων των PACs, αυτά είναι συνήθως πιο ακριβά από τα PLCs. Στους παρακάτω πίνακες γίνεται σύγκριση των δυνατοτήτων και των τιμών διαφόρων προγραμματιζόμενων ελεγκτών που κυκλοφορούν στην αγορά, μεταξύ των οποίων είναι και το OPTO 22 PAC. 100

111 Εικόνα 122 Επεξήγηση συμβόλων Εικόνα 123 Λίστα PACs 101

112 Εικόνα 124 Λίστα PLCs 102

113 Εικόνα 125 Λίστα PLCs (συνέχεια) 103

114 104

115 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: PAC DISPLAY CONFIGURATOR BASIC Στο κεφάλαιο 4 είδαμε πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε προγράμματα αυτοματισμού στα πλαίσια του περιβάλλοντος PAC Control Basic, ενώ στο κεφάλαιο 5 παρουσιάσαμε διάφορα προγράμματα αυτοματισμού που αναπτύχθηκαν στο περιβάλλον αυτό. Αυτό που καταφέραμε ήταν να αυτοματοποιήσουμε κάποια βιομηχανική διαδικασία. Ωστόσο, μέχρι στιγμής δεν έχουμε τη δυνατότητα να παρακολουθούμε μέσω κάποιου υπολογιστή την online πορεία της διαδικασίας αυτής ώστε να διαπιστώσουμε αν αυτή εκτελείται σωστά. Στο κεφάλαιο αυτό θα δούμε πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε συστήματα Scada, συστήματα δηλαδή γραφικής απεικόνισης μιας βιομηχανικής διαδικασίας. Τα συστήματα αυτά δημιουργούνται χρησιμοποιώντας το λογισμικό PAC Display Configurator Basic. Όπως θα δούμε στη συνέχεια, εκτός από την απλή παρακολούθηση μιας διαδικασίας, μέσω των συστημάτων Scada δίνεται επίσης η δυνατότητα σε κάποιον χρήστη να παρεμβαίνει στην εκτέλεσή της. 7.1: Δημιουργία νέου project και αντιστοίχιση του με το πρόγραμμα αυτοματισμού Για να δημιουργήσουμε κάποιο σύστημα Scada πρέπει πρώτα να έχουμε δημιουργήσει το πρόγραμμα αυτοματισμού που ελέγχει κάποια βιομηχανική διαδικασία, ειδάλλως δε θα υπάρχει κάποια αυτοματοποιημένη διαδικασία να παρουσιάσουμε γραφικά σε περιβάλλον Scada. Έτσι, για τη δημιουργία ενός νέου project Scada πρέπει να έχουμε πρώτα φορτώσει το αντίστοιχο πρόγραμμα αυτοματισμού και να τρέχει στο PLC. Έπειτα, ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Ανοίγουμε το λογισμικό PAC Configurator Basic 2. Δημιουργούμε ένα νέο project επιλέγοντας File New Project 3. Βάζουμε κάποια ονομασία στο project και το αποθηκεύουμε στον φάκελο που επιθυμούμε. Εικόνα 126 Δημιουργία νέου project 105

116 Έπειτα, όπως και με τα προγράμματα αυτοματισμού, πρέπει να συνδέσουμε το project μας με τη cpu του plc που θα το εκτελέσει. Εδώ όμως πρέπει επιπλέον να αντιστοιχήσουμε το Scada σύστημα μας με το αντίστοιχο πρόγραμμα αυτοματισμού που έχουμε δημιουργήσει: 1. Επιλέγουμε Configure Control Engine(s). Εικόνα 127 Παράθυρο εισαγωγής cpu 2. Αφού ανοίξει το παράθυρο Control Engines, πατάμε Add και εισάγουμε το πρόγραμμα αυτοματισμού που συνδέεται με το project που θα δημιουργήσουμε: Εικόνα 128 Αντιστοίχηση με το πρόγραμμα αυτοματισμού Αφού συνδέσαμε το project μας με το πρόγραμμα αυτοματισμού, πρέπει να εισάγουμε και την αντίστοιχη cpu που θα εκτελέσει το project: 106

117 Εικόνα 129 Εισαγωγή μονάδας επεξεργασίας Πλέον είμαστε έτοιμοι να δημιουργήσουμε το σύστημα Scada που επιθυμούμε. 7.2: Ανάλυση του περιβάλλοντος PAC Display Configurator Basic και των δυνατοτήτων του Τα βασικά συστατικά ενός project στο PAC Display Configurator φαίνονται στην εικόνα 130. Το project αποτελείται από ένα κύριο παράθυρο όπου σχεδιάζουμε το γραφικό περιβάλλον ελέγχου της διαδικασίας κι ένα παράθυρο με διάφορα εργαλεία σχεδίασης που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε. Εικόνα 130 Περιβάλλον PAC Display Configurator 107

118 Στη συνέχεια, θα παρουσιάσουμε τα βασικά εργαλεία του παράθυρου εργαλείων σχεδίασης και θα δούμε μπορούμε να κάνουμε με το καθένα. Εικόνα 131 Επεξήγηση των εργαλείων σχεδίασης 108

119 Εικόνα 132 Επεξήγηση των εργαλείων σχεδίασης 109

120 7.2.1: Εισαγωγή ενός γραφικού αντικειμένου και συσχέτιση του με μια ψηφιακή μεταβλητή Στη συνέχεια, θα δούμε πως μπορούμε να εισάγουμε ένα αντικείμενο στο παράθυρο σχεδίασης, να το σχετίσουμε με κάποια μεταβλητή του προγράμματος αυτοματισμού και να ρυθμίσουμε τις δυναμικές ιδιότητές του. Ως παράδειγμα θα θεωρήσουμε ότι θέλουμε να δημιουργήσουμε ένα λαμπάκι led το οποίο θα αντιπροσωπεύει μία λάμπα και το οποίο και θα ανάβει και θα σβήνει αντίστοιχα με τη λάμπα. Η διαδικασία που ακολουθείται φαίνεται στα παρακάτω βήματα: 1. Επιλέγοντας το εργαλείο Select δημιουργούμε έναν τέλειο κύκλο στο παράθυρο σχεδίασης. Εικόνα 133 Δημιουργία αντικειμένου- κύκλου 2. Εάν θέλουμε να εισάγουμε κείμενο με δυναμικές ιδιότητες, δηλαδή να αλλάζει το περιεχόμενο του ανάλογα με κάποια μεταβλητή, τότε χρησιμοποιούμε το εργαλείο Text, επιλέγουμε το σημείο που θέλουμε να φαίνεται το κείμενο, και πριν γράψουμε το κείμενο εισάγουμε το χαρακτήρα #. Εικόνα 134 Εισαγωγή κειμένου με δυναμικές ιδιότητες 110

121 Η εισαγωγή των δυναμικών ιδιοτήτων του κειμένου θα παρουσιαστεί στη συνέχεια. Για την ώρα κρατάμε το γεγονός ότι για τη δημιουργία δυναμικού κειμένου πρέπει να εισάγουμε το χαρακτήρα #. 3. Στη συνέχεια, επιλέγουμε το εργαλείο Text για να εισάγουμε μια λεζάντα πάνω από τον κύκλο η οποία θα περιγράφει τι αντιπροσωπεύει. Εικόνα 135 Εισαγωγή λεζάντας 4. Αφού έχουμε εισάγει το γραφικό αντικείμενο μας, τώρα θα εισάγουμε τις δυναμικές ιδιότητες του. Έστω ότι θέλουμε ο κύκλος μας- λαμπάκι led να είναι κόκκινος όταν η αντίστοιχη λάμπα είναι αναμμένη. Για την εισαγωγή των ιδιοτήτων αυτών κάνουμε διπλό κλικ πάνω στον κύκλο, επιλέγουμε την επιλογή Fill Color στο παράθυρο που ανοίγει και μετά edit. Βλέπουμε ότι εκτός από την επιλογή Fill Color υπάρχει μια λίστα από άλλες επιλογές, όπως για παράδειγμα η αλλαγή θέσης του αντικειμένου, η εμφάνιση ή η εξαφάνιση του, η περιστροφή του, η αλλαγή του μεγέθους του κτλ Αναλόγως σε τι μεταβολή θέλουμε να υπόκειται το αντικείμενο μας, επιλέγουμε την αντίστοιχη επιλογή. 111

122 Εικόνα 136 Εισαγωγή δυναμικών ιδιοτήτων στον κύκλο 5. Στο επόμενο παράθυρο που ανοίγει ορίζουμε τη μεταβλητή με την οποία θέλουμε να σχετίσουμε το αντικείμενο μας. Εικόνα 137 Σύνδεση του αντικειμένου με την αντίστοιχη μεταβλητή 112

123 6. Αφού επιλέξαμε Discrete, πατάμε στο κουτάκι με το ερωτηματικό πάνω δεξιά για να δούμε τις διαθέσιμες μεταβλητές που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και να επιλέξουμε αυτήν που θέλουμε εμείς. Εικόνα 138 Επιλογή της επιθυμητής μεταβλητής 7. Τώρα μπορούμε να ρυθμίσουμε τα 2 χρώματα που θα έχει ο κύκλος αναλόγως αν η ψηφιακή μας μεταβλητή είναι on ή off. Εικόνα 139 Επιλογή των χρωμάτων του κύκλου 113

124 Εάν θέλουμε μπορούμε μέσω κάποιου γραφικού αντικειμένου να δώσουμε τη δυνατότητα στο χειριστή να παρέμβει στη λειτουργία της βιομηχανικής διαδικασίας. Για παράδειγμα, τον κύκλο- λαμπάκι led που φτιάξαμε νωρίτερα μπορούμε να το ρυθμίσουμε έτσι ώστε κάνοντας κλικ πάνω του να ανάβει και να σβήνει αντίστοιχα η λάμπα που αυτός αντιπροσωπεύει. Ουσιαστικά θα μπορεί ο χειριστής να μεταβάλλει την κατάσταση της ψηφιακής εξόδου από on σε off και ανάποδα. Η διαδικασία με την οποία γίνεται αυτό περιγράφεται στη συνέχεια: 1. Από το παράθυρο των δυναμικών ιδιοτήτων του αντικειμένου (διπλό κλικ πάνω στον κύκλο) επιλέγουμε από τη στήλη operator driven attributes την επιλογή Send Discrete" και πατάμε edit. Βλέπουμε ότι υπάρχουν κι άλλες επιλογές στη λίστα όπως το να σύρουμε το αντικείμενα κάθετα ή οριζόντια, κτλ. Εικόνα 140 Εισαγωγή δυναμικών ιδιοτήτων στον κύκλο Στο νέο παράθυρο που ανοίγει πρέπει να επιλέξουμε τη μεταβλητή με την οποία θα σχετίσουμε το αντικείμενο. Αυτή η μεταβλητή θα υπόκειται στις αλλαγές που θα προκαλεί ο χειριστής. Εικόνα 141 Επιλογή της επιθυμητής μεταβλητής 114

125 2. Επιλέγουμε το είδος της μεταβλητής (digital output point- ψηφιακή έξοδος) και μετά τη μεταβλητή που επιθυμούμε. 3. Έπειτα, αφού έχουμε εισάγει τη μεταβλητή επιλέγουμε την επιλογή toggle το οποίο σημαίνει εναλλαγή, δηλαδή κάνοντας κλικ πάνω στον κύκλο θα εναλλάσσεται η μεταβλητή μας από on σε off και ανάποδα. Εικόνα 142 Ρύθμιση του είδους της επίδρασης του χειριστή Τώρα, θα δούμε πως μπορούμε να δημιουργήσουμε κάποιο κείμενο το οποίο θα αλλάζει ανάλογα με την τιμή κάποιας μεταβλητής και θα δίνει έτσι κάποια πληροφορία στο χειριστή. Αυτό που θα κάνουμε είναι να φτιάξουμε μια ένδειξη on-off κάτω από τον κύκλολαμπάκι led που δημιουργήσαμε η οποία θα ενημερώνει το χειριστή αν η αντίστοιχη λάμπα είναι αναμμένη ή όχι. Για να δημιουργήσουμε την ένδειξη αυτή ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Νωρίτερα είχαμε δημιουργήσει κάτω από τον κύκλο το σύμβολο # και είχαμε πει ότι αυτό είναι απαραίτητο για να φτιάξουμε μια ένδειξη που θα αλλάζει κατάσταση ανάλογα με την τιμή κάποιας μεταβλητής. Έτσι, κάνοντας διπλό κλικ πάνω στη # ανοίγει το παράθυρα με τις δυναμικές ιδιότητες του αντικειμένου. 115

126 Εικόνα 143 Δυναμικές ιδιότητες κειμένου 2. Αφού ανοίξει το παράθυρο με τις δυναμικές ιδιότητες του αντικειμένου, βλέπουμε ότι υπάρχει, κι εδώ όπως πριν με τον κύκλο, μια λίστα με διάφορες δυνατότητες. Επιλέγουμε Text in from Control Engine έτσι ώστε ανάλογα με την τιμή της μεταβλητής να εμφανίζεται κάποιο κείμενο. 3. Στο νέο παράθυρο που ανοίγει στην επιλογή Setup by επιλέγουμεdiscrete, καθώς η μεταβλητή με την οποία θα συνδέσουμε το διαδραστικό κείμενο είναι ψηφιακή. Στη συνέχεια, πατάμε το ερωτηματικό πάνω δεξιά κι επιλέγουμε την επιθυμητή μεταβλητή Εικόνα 144 Σύνδεση του κειμένου με την αντίστοιχη μεταβλητή 116

127 Εικόνα 145 Εισαγωγή της επιθυμητής μεταβλητής 4. Στη συνέχεια, γράφουμε το κείμενο που θέλουμε να εμφανίζεται σε κάθε κατάσταση της ψηφιακής μεταβλητής μας. Εικόνα 146 Εισαγωγή επιθυμητού κειμένου που θα εμφανίζεται στις 2 καταστάσεις της ψηφιακής μας μεταβλητής 117

128 7.2.2: Εισαγωγή μιας εικόνας από τη βιβλιοθήκη και συσχέτιση της με μια αναλογική μεταβλητή Στο προηγούμενο υποκεφάλαιο είδαμε πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα σχήμα ή ένα κείμενο χρησιμοποιώντας τα εργαλεία του παράθυρου εργαλείων σχεδίασης και να εισάγουμε σε αυτό δυναμικές ιδιότητες. Συγκεκριμένα, είδαμε πώς μπορούμε να συνδέσουμε αυτά τα γραφικά αντικείμενα με κάποια ψηφιακή μεταβλητή ώστε να αλλάζουν καταστάσεις ανάλογα με την τιμή αυτής της ψηφιακής μεταβλητής. Σε αυτό το υποκεφάλαιο θα δούμε πως μπορούμε να σχετίσουμε κάποιο αντικείμενο με μια αναλογική μεταβλητή. Ξεκινάμε εισάγοντας μία εικόνα από τη βιβλιοθήκη του λογισμικού PAC Configurator Basic. 1. Από το μενού edit επιλέγουμε paste from file symbol factory (βλ. Εικόνα 147). 2. Στη συνέχεια ανοίγει ένα παράθυρο με τις διαθέσιμες εικόνες της βιβλιοθήκης. Όπως βλέπουμε στην εικόνα 148 αυτές είναι χωρισμένες σε διάφορες κατηγορίες. 3. Αφού επιλέξουμε την επιθυμητή εικόνα, έστω μια δεξαμενή, πατάμε στα options όπου μπορούμε να ρυθμίσουμε διάφορους παράγοντες όπως το χρώμα της δεξαμενής, τον προσανατολισμό της και το χρώμα του φόντου. Εικόνα 147 Άνοιγμα βιβλιοθήκες εικόνων του PAC Configurator Basic 118

129 Εικόνα 148 Βιβλιοθήκη εικόνων 4. Για να προσθέσουμε την εικόνα μας στο project, κάνουμε δεξί κλικ πάνω στην εικόνα κι επιλέγουμε Copy as Picture (wmf) only. Έπειτα, κλείνουμε τη βιβλιοθήκη, κάνουμε δεξί κλικ σε κάποιο σημείο στο παράθυρο σχεδίασης και κάνουμε paste. Εικόνα 149 Αντιγραφή εικόνας 119

130 Στη συνέχεια, θα δημιουργήσουμε ένα παραλληλόγραμμο με το αντίστοιχο εργαλείο σχεδίασης μέσα στη δεξαμενή που εισάγαμε νωρίτερα. Αυτό θα το κάνουμε για να δείχνουμε τη στάθμη της δεξαμενής αναλόγως με την τιμή της αντίστοιχης μεταβλητής. Θα δούμε πως γίνεται αυτό στα επόμενα βήματα: 1. Με το εργαλείο σχεδίασης παραλληλόγραμμων σχεδιάζουμε ένα στο εσωτερικό της δεξαμενής όπως φαίνεται στην εικόνα 150. Εικόνα 150 Δημιουργία ενός παραλληλόγραμμου μέσα στην εικόνα της δεξαμενής 2. Αφού δημιουργήσαμε το παραλληλόγραμμο, όπως φαίνεται στην εικόνα 146, τώρα θα εισάγουμε τις δυναμικές ιδιότητες του. Αυτό που θέλουμε να κάνουμε είναι να κάνουμε το παραλληλόγραμμο να γεμίζει και να αδειάζει ανάλογα με την τιμή μιας αναλογικής μεταβλητής. Έτσι λοιπόν, κάνοντας διπλό κλικ πάνω στο παραλληλόγραμμο, επιλέγουμε Vertical Size (height) από τη λίστα των δυναμικών ιδιοτήτων (βλ. εικόνα 151). Εικόνα 151 Ρύθμιση δυναμικών ιδιοτήτων παραλληλόγραμμου 3. Στη συνέχεια, επιλέγουμε την αναλογική μεταβλητή με την οποία επιθυμούμε να συνδέσουμε το αντικείμενο (βλ. εικόνα 152). 120

131 Εικόνα 152 Εισαγωγή σχετιζόμενης μεταβλητής 4. Μετά την εισαγωγή της αναλογικής μεταβλητής πρέπει να ρυθμίσουμε τη μέγιστη τιμή που αυτό μπορεί να πάρει καθώς επίσης και το ποσοστό του παραλληλόγραμμου που θα φαίνεται όταν έχουμε αυτή την τιμή, και αντίστοιχα για τις ελάχιστες τιμές. Εικόνα 153 Ρύθμιση του εύρους της αναλογικής μεταβλητής και του ύψους του παραλληλόγραμμου 121