ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «Εισαγω~tή στην J ~,ειτυργία και τις βασικές αρχές των PLC>> Επώνυμ: Χαλ ικιόπυλς Όνμα: Γιώργς ΒΙ8ΛΙΟθΗΚΗ ' ΤΕΙ ΠΕΙΡ~ Α.Μ.: 37082 Υπεύθυνς καθηγηn'ε : Αναστασ f α Βελώνη (ί ]
Στυς γνείς μυ Μιχάλη και Ελένη Στν αδερφό μυ Αλέξανδρ [ii i]
Ι(Ε l ) Ι ΕΧΟ\(Ε\'Λ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ................. Κεφάλαι : Έισαγωγ στν αυτόματ έλεγχ.'.................. 2 Κεφάλαι 2 : "Στιχεία των PLC και ανάλυση της ηλεκτρβάνας"........... 7 Χαρακτηριστικά......................... 7 ΜΟΝΤΕΛΑ PLC............ 7 Κεφάλαι 3 : 'ΉΛΕΚΤΡΟΒΑΝΕΣ".............. 9 Εξαρτήματα........ 22 Υλικά............ 23 Χρήσεις............ 24 Κεφάλαι 4: "Χαρακτηριστικά πυ καθιστύν τα PLC θεμελιώδη για τν βιμηχανικό έλεγχ."... 25 Σύγκριση PLC με άλλα συστήματα αυτόματυ ελέγχυ...... 34 Κεφάλαι 5 : " Παρυσίαση στις βασικές ένν ιες εγγραφής πργραμμάτων PLC."............ 35 ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ............................... 39 Τρόπι Πργραμματισμύ......... 4 ΤΥΠΟΙ ΤΩΝ ΔΙΑΘΕΣΙΜΩΝ ΜΠΛΟΚ................................ 43 ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΜΠΛΟΚ...... 48 Κ εφάλαι 6 : "ΤΙΑ Poιal Basic νl Ι.".................... 49 Δημιυργία Νέυ Project........ 49 Τ πρώτ μας πρόγραμμα στ 08... 59 Βασικά στιχεία συγγραφής ενός πργράμματς......... 60 Βασικές Εντλές Πργραμματισμύ... 62 Κ εφάλαι 7 : Πείραμα...... 74 Πργραμματισμός...... 75 Υ λικά:......... 79 Διαδικασία κατασκευής....................... 85 Συμπεράσματα:...... 88 Βιβ λιγραφία............................... 89 [iv]
Εισαγωγή στην άσκηση Στην παρύσα πτυχιακή εργασία παρυσιάζεται τμήμα ενός αυτματισμύ μιας βιμηχανικής διεργασίας. Πι συγκεκριμένα, αφρά τν έλεγχ και την εππτεία ενός συστήματς γέμισμας δεξαμενής, με αυτματπιημέν τν διαμιρασμό τυ υγρύ (στην συγκεκριμένη άσκηση έχυμε νερό). Για τν έλεγχ τυ αυτματισμύ χρησιμπιείται ένας πργραμματιζόμενς λγικός ελεγκτής (P.L.C) της σειράς SIMA TIC SΊ-200 της Siemens. Στην μεγάλη δεξαμενή υπάρχει τ υγρό πρς διαμιρασμό. Όταν ανίξει η βάνα τ υγρό θα περνάει στις σωληνώσεις τις κατασκευής μας. Θα χρησιμπιήσυμε 3 ηλεκτρβάνες για να γίνει διαμιρασμός τυ νερύ στ κάθε δχεί. Τ μίρασμα γίνετε με βάση τν χρόν, η πρώτη ηλεκτρβάνα μένει ανιχτή για 20sec, η δεύτερη για 30sec και τέλς η τρίτη για 40sec. Όταν γεμίσει και τ τρίτ δχεί τ σύστημα επανέρχεται στην αρχική τυ κατάσταση ηρεμίας μέχρι να τυ ξαναδώσυμε εντλή να ξεκινήσει. με ένα τρφδτικό στα 24YDC. Οι 3 ηλεκτρβάνες μας έρχνται σε λειτυργία Οδηγίες Για να ξεκινήσει η λειτυργία τυ συστήματς, χειριστής φείλει: Να ανίξει την βάνα κάτω από την δεξαμενή. Να πατήσει τ κυμπί "START". Για λόγυς ασφαλείας τυ εξπλισμύ και τυ πρσωπικύ τ σύστημα διαθέτει button emergency "STOP". Στ πρώτ μέρς της εργασίας, γίνεται μία εισαγωγή στις βασικές αρχές τυ βιμηχανικύ ελέγχυ καθώς και στα PLC όσων αφρά τη εγκατάσταση, διαμόρφωση, δμή, τν πργραμματισμό και τη λειτυργία τυς. Οι βασικές αρχές πυ αναφέρνται ισχύυν σε γενικές γραμμές για όλα τα PLC, αλλά ι αναφρές είναι στχευμένες στη σειρά SΊ-200 της Siemens μια και αυτός είναι τ PLC με τ πί έχει υλπιηθεί τ πρακτικό μέρς της πτυχιακής []
εργασίας. Στ δεύτερ μέρς (Παράρτημα ), υπάρχει πλήρης φάκελς έργυ με τν πργραμματισμό και τη διαμόρφωση τυ PLC, μέσω τυ λγισμικύ πακέτυ STEP-7 ΤΙΑ Portal Basic ν. Κεφάλαι J" : Εισαγωγi στν αυτόματ {:λεγχ.' Τι είναι η μηχανική αυτόματυ ελέγχυ? Είναι η επιστήμη πυ εφαρμόζει την θεωρία τυ ελέγχυ για τ σχεδιασμό συστημάτων με επιθυμητές συμπεριφρές. Χρησιμπιύνται αισθητήρες για την καταμέτρηση της επίδσης της συσκευής πυ ελέγχεται. Οι μετρήσεις πυ πρέρχνται από την παραπάνω μέτρηση μπρύν να χρησιμπιηθύν για να δώσυν ανατρφδότηση στυς ενεργπιητές εισόδυ πυ μπρύν να κάνυν διρθώσεις ως πρς την επ ιθυμητή ανατρφδότηση. Όταν μια συσκευή έχει σχεδιαστεί για να λειτυργεί χωρίς την ανθρώπινη εισρή για την διόρθωση τότε λέμε πως έχυμε αυτόματ έ'λεγχ. Οι δραστηριότητες των συστημάτων αυτόματυ ελέγχυ επικεντρώννται στην εφαρμγή συστημάτων ελέγχυ πυ πρέρχνται από την μαθηματική μντελπίηση των συστημάτων αυτών. PLC: Ορισμός Ένα PLC είναι ένας ψηφιακός υπλγιστής πυ χρησιμπιείται για την αυτματπίηση ηλεκτρμηχανλγικών διεργασιών, όπως είναι έλεγχς των γραμμών συναρμλόγησης ενός εργστασίυ, ενός λύνα παρκ ή διάφρα φωτιστικά σώματα. Σε αντίθεση με τυς ηλεκτρνικύς υπλγιστές γενικής χρήσης, τα PLC είναι σχεδιασμένα για να δέχνται και να παράγυν αντίστιχα πλλαπλές εισόδυς και εξόδυς, να έχυν ανσία στν ηλεκτρικό θόρυβ και μεγάλη αντίσταση σε κραδασμύς και συγκρύσει ς. [2]
Συνπτικά ένα PLC είναι ένα τρανταχτό παράδειγμα ενός συστήματς πραγματικύ χρόνυ καθώς τα απτελέσματα (έξδς/ι) πρέπει να αναπαραχθύν σε συνάρτηση με τις εισόδυς μέσα σε ένα συγκεκριμέν χρνικό πλαίσι διαφρετικά δηγύμαστε σε σφάλμα. Η ιστρ ία των Plc. Πριν απ τα PLC (αυτόματι λγικί ελεγκτές), έλεγχς, η αλληλυχία και η λγική κατασκευής αυτματισμών απτελείτ κυρίως από ρελέ (relays), χρνδιακόπτες, drum sequencers και ελεγκτές κλειστύ βρόγχυ. Δεδμένυ ότι τα ανωτέρω εξαρτήματα μπρεί να ανέρχνται σε εκατντάδες ή ακόμη και χιλιάδες για μια απλή βιμηχανική εφαρμγ, η διαδικασία για την εκσυγχρόνιση μιας τέτιας εφαρμγής με τα εν λόγω μέσα ήταν πλύ χρνβόρα και δαπανηρή διότι απαιτύνται ηλεκτρλόγι για να αλλάξυν. Οι ψηφιακί υπλγιστές, όντας γενικής χρήσης πργραμματιζόμενες συσκευές σύντμα πρσαρμόστηκαν στην εφαρμγή ελέγχυ βιμηχανικών διεργασιών. Αρχικά ι υπλγιστές χρειαζόντυσαν εξειδικευμένι πργραμματιστές και την πραγματπίηση σκληρύ περιβαλλντικύ ελέγχυ για την θερμκρασία, την καθαριότητα και τη πιότητα ισχύς. Η χρήση ενός υπλγιστή γενικής χρήσης για τν έλεγχ των διαδικασιών απαιτύσε την πρστασία τυ υπλγ ιστή από τ κλήμα πυ επικρατεί στ εργστάσι (Υψηλές θερμκρασίες για παράδειγμα). Αντιθέτως ένας υπλγιστής βιμηχανικύ ελέγχυ θα έχει σημαντικά χαρακτηριστικά όπως: Αντχή σε ακραίες περιβαλλντλγικές καταστάσεις, εύκλα επεκτάσιμες εισόδυς και εξόδυς, δεν απαιτεί χρόνια εκπαίδευσης για να χρησιμπιηθεί και επιτρέπει την παρακλύθηση της λειτυργίας τυ. Επιπλέν χρόνς απόκρισης τυ κάθε υπλγιστικύ συστήματς θα πρέπει να είναι αρκετά γρήγρς για να έχει νόημα έλεγχς. Η δημιυργία τυ πρώτυ PLC μας πηγαίνει πίσω στ 968, όπυ η General Motors Hydra Matic αναζητύσε κάπιν απτελεσματικό τρόπ να αντικαταστήσει ηλεκτρνικά τα συστήματα ρελέ. Η απάντηση ήρθε από τ Bedford Associates of Bedford, Massachusetts. Τ πρώτ PLC ήταν τ 084, τ όνμα πρήλθε επειδή ήταν τ 84 έργ της εταιρίας. Κατά [3]
συνέπ ε ια η Bedford A ss ocίates ξε κίνησε μια νέ α εταιρία πυ ασχλείτ με την κατασκευή, την ανάπτυ ξη, την πώληση και την εξυπηρέτηση αυτύ τυ νέυ πρϊόντς : τ MODICON (MOdular, Dlgίtal, CONtroller). Ένας από τυς ανθρώπυς πυ εργάστηκαν στ συγκεκριμέν πρϊόν είναι Dίck Morley πυ θεωρείται «πατ έ ρας» τυ PLC. Εξέλιξη Αρχικά τα PLC δημιυργήθηκαν για να αντικαταστήσυν τη λγική των συστημάτων ρελέ. Αυτά τα πρώτα PLC σχεδιάστηκαν σε λγική «LADDER» πυ θυμίζει έντνα ένα σχηματικό διάγραμμα της λγικής ρελέ. Αυτό έγινε για να μειωθύν ι απαιτήσεις κατάρτισης για τυς ήδη υπάρχντες τ εχνικύς. Άλλα PLC εκείνη την περίδ πργραμματίζνταν με λίστες δηγιών βασισμένες στην λγική της στίβας (stack-based). Τα σύγχρνα PLC έχυν μεγάλη πικιλία στυς τρόπυς πργραμματισμύ τυς. Από λγική «LADDER» μέχρι συγκεκριμένες γλώσσες πργραμματισμύ όπως η BASIC και η C. Μια άλλη σύγχρνη μέθδς είναι η «State Logic», μια υψηλύ επιπέδυ γλώσσα πργραμματισμύ σχεδιασμένη για να πργραμματίζει PLC με βάση τα διαγράμματα μετάβασης κατάστασης. Πλλά PLC στην αρχή δεν διέθεταν κάπι σύστημα για γραφική αναπαράσταση της λγικής πυ ακλυθύσαν. Έτσι η λγική πυ αντ ' αυτύ παριστάνεται ως μια σειρά λγικών εκφράσεων σε κάπια έκδση της μρφής Boolean, παρόμια με την άλγεβρα Boole. Με τν καιρό αναπτύχθηκαν τα συστήματα γραφικής αναπαράστασης και η χρήση της «LADDER» λγικής όλ και πι διαδεδμένη για τυς παραπάνω λόγυς, και επειδή είναι μια ικεία μρφή πυ χρησιμπιείται στυς ηλεκτρμηχανικύς πίνακες ελέγχυ. Νεότερες μρφές όπως η State logίc και Block Λειτυργία ( η πία είναι παρόμια με τν τρόπ λγικής απεικνίζεται κατά τη χρήση ψηφιακών λκληρωμένων λγικών κυκλωμάτων ) υπάρχυν, αλλά δεν είναι ακόμη τόσ δημφιλής όσ η λγική σκάλα. Ένας κύρις λόγς για αυτό είναι ότι τα PLC λύνυν τη λγική σε μια πρβλέψιμη και επαναλαμβανόμενη σειρά, και η «LADDER» επιτρέπει στν [4]
πργραμματιστή (αυτός πυ γράφει τη λγική) να δει τυχόν πρβλήματα με τ χρνδιάγραμμα της λγικής ακλυθίας πι εύκλα από ό, τι θα ήταν δυνατό σε άλλα μρφές. Πργραμματισμός Τα PLC μέχρι τα μέσα τυ '90 πργραμματίζνταν με την χρήση ιδιόκτητων πργραμματικών πάνελ ή με τερματικά ειδικύ πργραμματισμύ. Τα πία συχνά είχαν ειδικά πλήκτρα λειτυργίας πυ αντιπρσωπεύυν τα διάφρα λγικά στιχεία των πργραμμάτων PLC. Κάπια από τα ιδιόκτητα τερματικά εμφάνιζαν τα στιχεία των PLC με γραφικά σύμβλα, αλλά και απλί ASCII χαρακτήρες παρυσίαζαν επαφές, πηνία και καλώδια αρκετά συχνά. Τα πργράμματα απθηκεύνταν και φυλάσσνταν σε κασέτες. Εγκαταστάσεις για την εκτύπωση και την τεκμηρίωση ήταν ελάχιστες, κυρίως λόγω των μικρών δυναττήτων μνήμης. Πλέν τα PLC πργραμματίζνται με την χρήση ειδικύ λγισμικύ εφαρμγών γ ια πρσωπικύς υπλγιστές, όπυ η λγική αναπαριστάτε σε γραφική μρφή και όχι με χαρακτήρες. Ο υπλγιστής είναι συνδεδεμένς με τ PLC μέσω Ethernet, RS - 232, RS - 485 ή RS - 422. Τ λγισμικό πργραμματισμύ επιτρέπ ει την είσδ και την επεξεργασία της λγικής «LADDER». Γενικά τ λγισμικό παρέχει λειτυργίες για τν εντπισμό σφαλμάτων και την αντιμετώπιση πρβλημάτων τυ λγισμικύ PLC, για παράδειγμα, τνίζντας τμήματα της λγικής για να δείξει την τρέχυσα κατάσταση κατά τη διάρκεια της λειτυργίας ή εν μέσω κάπιας πρσμίωσης. Τ λγισμικό θα περνάει τ πρόγραμμα από και πρς τ PLC, για την δημιυργία αντιγράφων ασφαλείας και λόγυς επαναφράς. Λειτυργικότητα Οι λειτυργίες των PLC με τα χρόνια εξελίχθηκαν και σήμερα περιλαμβάνυν, διαδχικό έλεγχ ρελέ, έλεγχ κίνησης, διαδικασίες ελέγχυ, κατανεμημένα συστήματα ελέγχυ καθώς και την δικτύωση. Οι δυνατότητες χειρισμύ δεδμένων, την απθήκευση, την επεξεργαστική ισχύ και την επικινωνία των μερικών σύγχρνων PLCs είναι περίπυ ισδύναμη με επιτραπέζιυς υπλγιστές (PC). Πργραμματισμός παρόμις με αυτόν των PLC σ ε συνδυασμό με τηλεχειρισμό των συσκευών εισόδυ/εξόδυ, επιτρέπυν σε έναν επιτραπέζι υπλγιστή [5]
γενικής χρήσης να επικαλύπτει με ρικά PLCs σε ρισμένες εφαρμγές. Όσν αφρά την πρακτικότητα των εν λόγω επιτραπέζιων υπλγιστών, ε ίναι σημαντικό να σημειωθεί ότι δεν έχυν γίνει γενικά απδεκτί στην βαριά βιμηχανία, διότι ι desktop υπλγιστές λειτυργύν με λ ιγότερ σταθερά λειτυργικά συστήματα από ότι τα PLCs, και επειδή τ υλικό τυ υπλγιστή δεν είναι σχεδιασμένα στα ίδια επίπεδα ανχής θερμκρασίας,υγρασίας, δνήσεων και μακρζωίας, όπως ι επεξεργαστές πυ χρησιμπιύνται σε PLCs. Εκτός από τυς περιρισμύς πυ αναφέραμε, λειτυργικά συστήματα, όπως τα Windows δεν πρσφέρνται για εκτέλεση σε ντετερμινιστική λγική, με απτέλεσμα ότι η λγική δεν μπρεί πάντα να ανταπκρίνεται στις αλλαγές της λγική κατάστασης ή των εισόδων με συνέπεια την χρνική ανεπάρκεια. Παρόλα αυτά,desktop εφαρμγές μπρύν να χρησιμπιηθύν σε λιγότερ κρίσιμες καταστάσεις, όπως τ εργαστήρι αυτματισμύ και τη χρήση σε μικρές εγκαταστάσεις, όπυ η εφαρμγή είναι λιγότερ απαιτητική και κρίσιμη, επειδή είναι γενικά πλύ λιγότερ δαπανηρό από ό, τι τα PLCs. [6]
Κεφϊι.λαιυ 2": "Στιχεία των I)L(' και ανιiλυση της ηλεκτρfl(iνας'' Χαριιι<. τηιηnτι κϊι Ονμασία Πλαίσι στήριξης (Rack) Λειτυργία Ο ρόλς τυ είναι απλά να στηρίζει τις διάφρες κάρτες πυ θα συνθέσυν τ σύστημα αυτματισμύ. Τρφδτικό PS (Power Supply) Κεντρική μνάδα επεξε ργ ασίας (Central Processing Unit) Κάρτες Ε ισόδων / Εξόδων Ψηφιακές - αναλγικές (Analog- Digital SM) Καλώδι σύνδεσης πργραμματιστή (Ethernet cable) Μετατρέπει την τάση τυ δικτύυ τρφδσίας στην κατάλληλη τάση λειτυργίας τυ PLC Εκτελεί λειτυργικό πρόγραμμα τυ PLC και τ πρόγραμμα τυ χρήστη. Ελέγχει τις επικινωνίες σε ένα ΜΡΙ δίκτυ Πρσαρμόζυν τα ηλεκτρικά σήματα από τ εξωτερικό περιβάλλν πρς την CPU και αντιστρόφως. Συνδέει τη CPU με την συσκευή πργραμματισμύ PG (μπρεί ως πργραμματιστής να χρησιμπιηθεί ένας Η/Υ με adaptor cable). [7]
ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΤΗΡΙΞΗΣ (RACK) Ο ρόλς τυ είναι να στηρίζει απλά τις διάφρες κάρτες πυ θα συνδέσυν τ σύστημα αυτματισμύ. Πάνω σε κάθε rack πρέπει να τηρήσυμε μια ρισμένη σειρά στην σύνθεση τυ συστήματς μας. Στην πρώτη θέση τυ rack πρέπει να κυμπώσυμε την κάρτα τυ τρφδτικύ, στην δεύτερη θέση πρέπει να τπθετήσυμε την CPU, την τρίτη θέση είτε χρησιμπιύμε είτε όχι κάρτα διασύνδεσης των rack (ΙΜ) πρέπει να την διαθέσυμε για αυτήν, από την τέταρτη θέση και πέρα πάνω στ rack συνδέω τα υπόλιπα στιχεία. Αυτά ισχύυν για τ αρχικό rack (rack Ο), Στα rack επέκτασης ξεκινάμε από την θέση 3 η πία είναι αφιερωμένη για την κάρτα διασύνδεσης και πέρα. Κάθε rack εκτός από τα σταθερά πυ έχει (τρφδτικό, CPU, κάρτα διασύνδεσης) μπρεί να πάρει άλλες κτώ κάρτες. Παρακάτω εμφανίζεται τ πλαίσι στήριξης όπως φαίνετε στ λγισμικό Step-7 ΤΙΑ Portal ν. 57-200 rack [8]
ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΟ PS (Power Supply) Τρ φ δσ (α 24VDC. ; ι' { ( 'ι" 'ι ~ ( ~,- -. ': : ' " ;:; \ --ι :i { Θ00000'.ee ". -- Ο ρόλς τυ είναι να δημιυργήσει τις αναγκαίες τάσεις πυ χρειάζεται τ PLC για την τρφδσία τυ. Τ τρφδτικό πρέπει να παρέχει τάση στις εξής λειτυργίες στην άσκηση μας: Στην τρφδσία τυ PLC (L+, Μ) Στην τρφδσία των εισόδων μας ( -2-3-4-5-6-7, Γείωση) Στην τρφδσία των εξόδων μας (3L+, 3Μ) Στην κατασκευή μας, χρησιμπιύμε ένα τρφδτικό G W στα 24 VDC. Μρφλγικά αυτό παρυσιάζεται στην επόμενη εικόνα [9]
ΚΕ ΤΡΙΚΗ ΜΟ ΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓ ΑΣΙΑΣ - CPU Ο~ΝΜ'Ιt'ΙΛIDι-.. όόόόόόόό δδδδδδδδ Q~NM'lt'ln όόdόόό ogoooo Q QQQO ----- Η κεντρική μνάδα επεξεργασίας η πία συνηθίζεται να συμβλίζεται με CPU (Central Processing Unit) είναι ταυτόχρνα εγκέφαλς και η κινητήρις δύναμη ενός PLC. Η κεντρική μνάδα επεξεργασίας πραγματπιεί πλλαπλές βασικές λειτυργίες: Διάβασμα, ερμηνεία και εκτέλεση, με τη σωστή διαδχή, των δηγιών, πυ περιέχνται στην μνήμη. Έλεγχ τυ πρωτκόλλυ επικινωνίας πυ έχυμε καθρίσει στ σύστημα μας. [0]
Απθήκευση των πληρφριών. Εκτέλεση αριθμητικών πράξεων. Κατά μια άπψη εάν συγκρίνυμε την CPU με την καλωδιωμένη λγική, τότε η CPU είναι τ στιχεί εκείν τ πί πραγματπιεί τις καλωδιώσεις ι πίες ζητύνται από τν κύκλ εργασίας της μηχανής Ί της εγκατάστασης. Σε αντίθεση όμως από την καλωδιωμένη λγική της πίας η λειτυργία είναι «παράλληλη», τ PLC εκτελεί τις λειτυργίες τυ με «σειριακό» τρόπ, για τν λόγ αυτό στα PLC είναι χαρακτηριστική η ταχύτητα λειτυργίας των κυκλωμάτων. Εσωτερικά για CPU περιέχει: α) ΤΟΝ ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓ ΑΣΤΗ Αυτός εκτελεί τις εντλές των πργραμμάτων πυ έχει απθηκευμένες η μνήμη, καθρίζει την σειρά εκτέλεσης των λειτυργιών τυ συστήματς και ελέγχει για τυχόν σφάλματα. β) Η ΜΝΗΜΗ Η μνήμη μιας CPU χωρίζεται σε τρεις κατηγρίες.. Μνήμη φόρτωσης (Load Memory) 2. Μνήμη εργασίας (Work memory) 3. Μνήμη συστήματς (System memory) Οι περιχές (μάδες) πυ χωρίζεται η μνήμη συστήματς είνα ι: Μνήμη απεικόνισης εισόδων ΡΙ Σ' αυτήν την περιχή απθηκεύνται ι τιμές των εισόδων πυ διαβάζει η CPU από τις κάρτες εισόδυ στην αρχή κάθε κύκλυ λειτυργίας. []
Μνήμη απεικόνισης εξόδων PIQ Σ ' αυτήν την περιχή απθηκεύεται η τιμή κάθε μια από τις χρησιμπιύμενες εξόδυς κατά την χρνική περίδ τυ κύκλυ λειτυργίας κατά την πία εκτελείται τ πρόγραμμα τυ χρήστη. Αυτή η περιχή μνήμης στ τέλς τυ κύκλυ στέλνεται για να ενημερώσει τις κάρτες εξόδυ. Βηθητικά Μ (Memory) Σ' αυτήν την περιχή της μνήμης απθηκεύνται ενδιάμεσα απτέλεσμα τα πία έχυν υπλγιστεί κατά την εκτέλεση τυ πργράμματς. Χρνικά Τ (Timers) Είναι η περιχή της μνήμης τυ συστήματς όπυ απθηκεύνται ι χρόνι των χρνικών πυ χρησιμπιύμε. Απαριθμητές C (Counters) Είναι η περιχή της μνήμης τυ συστήματς όπυ απθηκεύνται τα περιεχόμενα των απαριθμητών. Τπικά βηθητικά L (Local Data) Είναι η περιχή της μνήμης τυ συστήματς όπυ απθηκεύνται πρσωρινά δεδμένα ενός μπλκ πυ περιέχει κώδικα (π.χ. ενός 08, FB, FC).Τα τπικά βηθητικά έχυν ισχύ όσ τρέχει τ συγκεκριμέν μπλκ τ πία τ περιέχει. Διαγνωστικά (Diagnostics) Καταχωρύνται διάφρες ενέργειες πυ έχυν γίνει στ σύστημα με ώρα και ημερμηνία όπως CPU σε RUN/STOP, βραχυκυκλωμένη κάρτα αναλγικών και άλλα. Στην ικγένεια S7-200 υπάρχει μια μεγάλη γκάμα από διαφρετικές CPU στην διάθεση τυ χρήστη. Διαφέρυν κυρίως ως πρς τ: [2]
- Εάν έχυν ή όχι ενσωματωμένες εισόδυς / εξόδυς. - Εάν έχυν ή όχι ενσωματωμέν profιbus DP intarface. - Πλι'θς των εισόδων / εξόδων πυ υπστηρίζυν - Μέγεθς της ενσωματωμένης μνήμης RAM ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΙΣΟΔΩ ΟΙ (Digital lnput) Ψηφιακέ ς Ε ί σδι ι ι} 24VDC. ι ι ι -:!- / Η χρήση των μνάδων ψηφιακών εισόδων έχε ι τν σκπό να μεταφέρει στην CPU τις καταστάσεις των διαφόρων αισθητηρίων ή διακπτών ελέγχυ πυ χρησιμπιύμε στην εγκατάσταση. Μια μνάδα εισόδων έχει 8, 6 ή 32 εισόδυς ανάλγα με τν τύπ και τάση πυ χρησιμπιεί. Οι περισσότερ συνηθισμένες τάσεις για τα σήματα εισόδυ είναι 24 VDC ή 230 VAC. Στα όρια μιας κάρτας πρέπει να χρησιμπιείται η ίδια τάση, στα όρια όμως όλυ τυ συστήματς μπρύμε να χρησιμπιήσυμε μνάδες ψηφιακών εισόδων με διαφρετικές τάσεις. Μια κάρτα ψηφιακών εισόδων των 24 VDC αναγνωρίζει σαν σήμα «+» τα +24 VDC και σαν σήμα «0» τα Ο V. Στις περιπτώσεις εκείνες πυ υπάρχει διακύμανση στην τάση (μη (3]
σταθ ε ρπιημέν τρφδτικό ) ι ψηφιακέ ς κάρτ ες εισόδων έχυν ανχές. Έ τσι σαν σήμα «+» καταλαβαίνει τις τάσεις από + 3 -;- + 30 VDC και σαν σήμα «0» τις τάσεις από -3 -;- + 5 YDC. Για τις ενδιάμεσες τιμές τάσεων δηλαδή από +6 -;- + 2 VDC δεν είναι δυνατόν να πρκαθριστεί για τ πώς θα τις κατανήσει τ PLC. Στην κάτω εικόνα παρυσιάζεται η μρφλγία και η αρχή λειτυργίας μιας ψηφιακής κάρτας εισόδων. ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΞΟΔΩΝ 00 (DIGIT AL OUTPUT) Ψηφ ι ακ έ ς Έξ δ ι {DQ/DO} 24VDC Ο ρόλς τυς είναι να μετατρέπυν τις απφάσεις πυ παίρνει η CPU σε εντλές πρς την εγκατάσταση. Οι απφάσεις αυτές βρίσκνται καταχωρημένες στην μνήμη απεικόνισης των εξόδων στην CPU και μετατρέπνται σε ηλεκτρικά σήματα από τις κάρτες εξόδων. Οι κάρτες εξόδων λειτυργύν σαν διακόπτες, στυς πίυς δίνυμε εμείς την τάση (εξωτερικά) και όταν κλείσει διακόπτης η τάση περνάει και πηγαίνει πρς τ υπόλιπ κύκλωμα. Σε αντιστιχία με τις κάρτες εισόδυ τ πρώτ χαρακτηριστικό πυ πρέπει να λάβυμε υπ' όψη μας είναι η τάση και τ ρεύμα εξόδυ της κάρτας, αυτά θα πρέπει να συμφωνύν με τα αντίστιχα τυ φρτίυ (π.χ. ρελέ) πυ θα συνδέσυμε σε κάθε ψηφιακή έξδ. Μια κάρτα (4)
ψηφιακών εξόδων έχει 8, 6, ή 32 εξόδυς ανάλγα με τν τύπ και την τάση πυ έχυν. Στα όρια μιας κάρτας χρησιμπιείται πάνττε η ίδια τάση. Στην κάτω εικόνα παρυσιάζεται η μρφλγία και η αρχή λειτυργίας μιας ψηφιακής κάρτας εξόδων. Ένα επί πλέν ιδιαίτερ χαρακτηριστικό των 00 είναι τ στιχεί εξόδυ (αυτό πυ παρέχει την ισχύ στ φρτί). Αυτό συνήθως είναι τρανζίστρ αν πρόκειται για DC κάρτα εξόδων ή triac ή ρελέ εάν πρόκειται για AC κάρτα εξόδυ. Όλες ι ψηφιακές έξδι είναι γαλβανικά απμνωμένες. ΜΟΝΑΔΕΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΕΙΣΟΔΩΝ ΑΙ (ANALOG INPUT) Α ναλγικ έ ς Ε ίσδι 0-lOV Για να επεξεργαστύμε ηλεκτρικά σήματα, με συνεχή μεταβλή της τιμής τυς, στ PLC χρειαζόμαστε κάρτες αναλγικών σημάτων. Οι κάρτες αναλγικών εισόδων έχυν τν ρόλ να διαβάζυν ένα ηλεκτρικό μέγεθς και να τ μετατρέπυν σε ένα αριθμό (δυαδική αναπαράσταση) τ πί πλέν μπρεί η CPU να αναγνωρίσει και να επεξεργαστεί. Οι κάρτες [5]
αναλγικών εισόδων δέχνται ηλεκτρικά σήματα τάσης ή έντασης. Οι τυππιημένες τιμές έντασης τις πίες μπρεί να διαβάσει μια αναλγική κάρτα ε ισόδων είναι Ο - 20 ma ή 4-20 ma για δε τα σήματα τάσης έχυμε Ο + Ο V ή ± Ο V. Ένα άλλ μέγεθς πυ μας ενδιαφέρει στην επιλγή μιας κάρτας αναλγικών ε ισόδων είναι η διακριτική τυς ικανότητα (ακρίβεια). Κάθε αναλγικό σήμα καταλαμβάνει χώρ 6 bit. Ένα ακόμα μεγάλ πλενέκτημα της σειράς S7 είναι ότι μια αναλγική κάρτα εισόδων μπρεί να γίνει τάσης ή έντασης και να μεταβάλυμε την περιχή μέτρησης της επεμβαίνντας τόσ εξωτερικά πάνω στην ίδια την κάρτα όσ και στ software. Τ μντέλ πυ διαθέτυμε στην πτυχιακή εργασία είναι τ CPU 22C DC/DC/DC τ πί περιέχει 2 αναλγικές εισόδυς. ΜΟΝΑΔΕΣ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΕΞΟΔΩΝ Α /Ο (Analog Output) Οι κάρτες αναλγικών εξόδων έχυν τν ρόλ να μετατρέψυν τ αριθμητικό μέγεθς με τ πί «σκέπτεται» η CPU στην κατάλληλη τιμή έντασης ή τάσης ώστε να μπρεί να δηγηθεί τ ανάλγ εξάρτημα πυ ελέγχει τ φυσικό μέγεθς της εγκατά στασης μας. Όλα τα χαρακτηριστικά των καρτών είναι σε πλήρη αντιστιχία με αυτή των αναλγικών εισόδων μια και εκτελύν απλώς την αντίστρφη διαδικασία όπτε δεν απαιτείται κάπια ιδιαίτερη συζήτηση. (6)
\0'\ Γ 'Λ\ Ι)ι(. Τα PLC χωρίζνται σε τρεις βασικές κατηγρίες:. Unitary PLC Είναι συνήθως τ μικρότερ και τ λιγότερ δαπανηρό. Θα μπρύσε να χρησιμπιηθεί σε ένα μικρό μηχάνημα ή σε κάπια σταθερή εφαρμγή όπως, έλεγχς πόρτας ή αυτόνμα μέρη ενός συστήματς επιθεώρη σης. Δεν είναι όμως επεκτάσιμ, πότε η κάθε εφαρμγή είναι περιρισμένη στις εισόδυς και εξόδυς τυ βασικύ PLC. Υπάρχυν όμως κάπια πλύ δυνατά μντέλα με ενσωματωμένα GSM, έγχρωμες θόνες και εξυπηρετητές ιστύ. Τα περισσότερα μντέλα διαθέτυν με 2 αναλγικά κανάλια /0 καθώς επίσης και μια είσδ υψηλής ταχύτητας και έξδ με παλμύς για να έχυμε και απλό έλεγχ κίνησης. 2. Modular PLC [7] Τ ΕΙ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ ΠΕΙΡΑΙΑ
Τα modular plc από μόνα τυς έχυν έναν επεξεργαστή με ενσωματωμένα λίγα ή καθόλυ /0. Κατά κανόνα κυμπώνυν πάνω σε ράγες ΟΙ και πλλές φρές απαιτύν ξεχωριστή τρφδσία. Πρόσθετες /0 κυμπώνυν στην DIN ράγα και συνδένται στ επεξεργαστή ή στην ακριβώς διπλανή πρ έ κταση. Τα συγκεκριμένα PLC χρησιμπιύνται σε εφαρμγές όπυ έχυμε ανάγκη από υψηλό αριθμό /0 ή όταν χρησιμπιύνται ειδικές μνάδες όπως κωδικπιητές τετραγωνισμύ, είσδι θερμστιχείων κ.α. Είναι επίσης χρήσιμα σε μικρές εφαρμγές πυ έχυν διαθέσιμες επιλγές ή «αναβαθμίσεις» στν τελικό χρήστη. Τα συστήματα μπρύν να επεκταθύν (εντός ρισμένων ρίων) χωρίς την πρσθήκη επιπλέν χώρυ στ rack. 3. Rack-style Τα Plc σε στυλ Rack είναι συνήθως πι ακριβά, πι επεκτάσιμα και πι ισχυρά από τα unitary και modular μντέλα. Τ rack πρσφέρει τέτια δύναμη στην επικινωνία πυ αυξάνεται σημαντικά ρυθμός επικινωνίας μεταξύ τυ επεξεργαστή και των μνάδων καθώς επιτρέπει σε κάπιες ειδικές μνάδες να επικινωνύν μεταξύ τυς χωρίς να είναι απαραίτητη η μεσλάβηση τυ επεξεργαστή. Σε ρισμένες μάρκες πλλαπλί επεξεργαστές μπρεί να βρίσκνται στ ίδι rack και να μιράζνται τις εισόδυς. Τα racks επιτρέπυν επιπλέν επεξεργαστές για κρίσιμα συστήματα, όπως αντλίες λυμάτων ή συστήματα ελέγχυ πυρκαγιάς. Η γκάμα μνάδων πυ διατίθενται για τα συστήματα rack είναι πλύ πι εκτεταμένη από ό, τι modular συστήματα. Ο αριθμός των διαθέσιμων / Ο είναι επίσης πλύ υψηλότερς στα συστήματα rack. Συγκεκριμένα αντιστιχύν γύρω στις 000 για ρισμένα modular PLCs έναντι πάνω από 00.000 για σύστημα rack της ίδιας εταιρίας. [8]
L' '' 3( 'Η \Ι'Κ"Ι'Ι)()Β,.. ΝΙ''Σ'" n:::φαλαι ~ :! ',,."-'.ί.., Ένα από τα πι σημαντικά εργαλεία της εργασίας μας είναι και η ηλεκτρβάνα ή ηλεκτρβαλβίδα. «Ηλέκτρ» και «βάνα» (ή βρύση), είνα ι μια βρύση η πία χρειάζεται ηλεκτρική τρφδσία για να ανίξει και κλείσει. Συγκεκριμένα μετατρέπει την ηλεκτρική δύναμη πυ παράγεται από τ τρφδτικό σε μαγνητική έτσι ώστε να ελέγχει και να κινεί ένα έμβλ τ πί ανίγει και κλείνει την ηλεκτρβάνα μας. Οι ηλεκτρβάνες είναι τα πι συχνά χρησιμπιύμενα στιχεία στν έλεγχ των ρευστών. Η δυλεία τυς είναι να κλείνυν, να απελευθερώνυν, να δσλγύν, να διανέμυν ή αναμιγνύυν υγρά. Υπάρχει μεγάλ εύρς λειτυργιών πυ βρίσκυν εφαρμγή. Οι ηλεκτρβάνες πρσφέρυν γρήγρη και ασφαλή μεταγωγή, υψηλή αξιπιστία, μεγάλη διάρκεια ζωής, καλή συμβατότητα των υλικών πυ χρησιμπιύνται, χαμηλή ισχύ ελέγχυ και συμπαγή σχεδιασμό. (9]
Οι ηλεκτρβάνες χαρακτηρίζνται επίσης από τ πώς λειτυργύν. Μία κατά πρσέγγιση σχέση μεταξύ της απαιτύμενης δύναμη Fs, της πίεσης τυ ρευστύ Ρ, και της διαμέτρυ τυ στμίυ πυ ρέει τ υγρό (πρς/από) είναι: ) Ι F~ = ΡΑ = P πli- Ι 4 Όπυ d είναι η διάμετρς τυ στμίυ. Μια τυπική ισχύς (Fs) μπρεί να είναι 5 Ν (3,4 lbf). Μια εφαρμγή μπρεί να είναι μια χαμηλή πίεση (π.χ. 0 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (69 kpa)) αερίυ με ένα μικρό στόμι διαμέτρυ (π.χ., 3/8 in (9,5 χιλ.) για μια περιχή στμίυ Ο, τετραγωνικά σε (7, χ Ο - 5 m2) και κατά πρσέγγιση ισχύ, lbf (4,9 Ν)). Οι ηλεκτρβάνες χαρακτηρίζνται επίσης από τν τρόπ λειτυργίας τυς. Η λειτυργία μιας ηλεκτρβάνας είναι ως εξής:? Κατάσταση: Ανιχτό κύκλωμα (αρχική κατάσταση) Εδώ βλέπυμε την αρχική κατάσταση τυ κυκλώματς πύ δεν τ διαπερνάει ρεύμα, άρα τ πηνί της ηλεκτρβάνας δεν είναι φρτισμέν, άρα τ έμβλ παραμένει στην θέση τυ εμπδίζντας την διέλευση τυ υγρύ. + 24VDC [20)
);;>- Κατάσταση: Κλειστό κύκλωμα Εδώ βλέπυμε την κατάσταση όπυ τ κύκλωμα μας είναι ενεργπιημέν και τ πηνί της ηλεκτρβάνας είναι υπό τάση άρα «τραβάει» τ έμβλ πρ τα πάνω και έτσι έχυμε διέλευση τυ υγρύ. - + 24VDC ;...,<. ~~~~~~-... ~~-!_,,_.._, --- t..:ι. Όπως παρατηρήσαμε η λειτυργία μια ηλεκτρβάνας είναι αρκετά απλή. Μερικά επ ιπλέν χαρακτηριστικά τα πία χρήζυν παρατήρησης είναι:./ Υπερθέρμανση τυ πηνίυ. Όταν τ κύκλωμα κλείνει και τ ρεύμα διαπερνάει τ πηνί παράγεται θερμική ενέργεια../ Η ηλεκτρβάνα έχε ι μόν μια ρή για τ υγρό, η φρά της πίας αναγράφετε πάνω στην ηλεκτρβάνα. [2)
f,ξfj ITψl/T(J Η κατασκευή μιας ηλεκτρβαλβίδας απτελείται από πλλά εξαρτήματα. Τα πι συνηθισμένα από αυτά είναι:. Solenoid subassembly Retaining clip (a.k.a. coil clip) Solenoid coil (with magnetic return path) Core tube (a.k.a. aγmature tube, plunger tube, solenoid νalνe tube, sleeνe, guide assembly) Plugnut (a.k.a. fιxed core) Shading coil (a.k.a. shading ring) Core sprin g (a.k.a. counter spring) Core (a.k.a. plungeγ, aγmature) 2. Core tube-bonnet seal,., _,. Bonnet (a.k.a. coνer) 4. Bonnet-d iaphram-bod y seal 5. Hanger spring 6. Backup washer 7. Diaphram Bleed hole 8. Disk 9. Valνe body Seat Τ κεντρικό έμβλ (core tube) είναι τ μαγνητικό εξάρτημα πυ κινείται όταν η ηλεκτρβάνα ενεργπιείτα ι. Τ έμβλ είναι μαξνικό με την κίνηση της ηλεκτρβάνας. Η κίνηση τυ εμβόλυ εμπδίζει ή απελευθερώνει την ρή τυ ρευστύ. Όταν τ πηνί δεν είναι ενεργπιημέν, τ ελατήρι θα κρατήσει τ έμβλ στην καννική τυ θέση. Τ plugnut είναι επίσης μαξνικό. (22]
Τ έ μβλ περιέχει και καθδηγεί τν πυρήνα. Επίσης διατηρεί τ plugnut και μπρεί να εμπδίζει τ υγρό. Για να βελτιστπιήσυν την κίνηση τυ πυρήνα, τ έμβλ να είναι μημαγνητικό. Εάν τ έμβλ ήταν μαγνητικό, τότε θα δημιυργεί μια διαδρμή διακλάδωσης για τις γραμμές τυ πεδίυ. Σε ρισμένυς σχεδιασμύς, τ έμβλ είναι ένα κλειστό μεταλλικό κέλυφς πυ παράγεται με κίλανση. Ένα ς τέτις σχεδιασμός απλπιεί τα πρβλiματα στεγανπίησης, διότι τ υγρό δεν μπρεί να διαφύγε ι από τ περίβλημα, αλλά σχεδιασμός αυτός επίσης αυ ξάνει την μαγνητική αντίσταση διαδρμής, ε πειδή η μαγνητική διαδρμή πρέπει να διασχίσει τ πάχς τυ πυρήνα σωλήνα δύ φρές: μία κντά στην plugnut και μία φρά κντά στν πυρήνα. Σε ρισμένα άλλα σχέδια, τ έμβλ δεν είναι κλειστό, αλλά ένας ανικτός σωλήνας πυ γλιστρά πάνω από τ ένα άκρ τυ plugnut. Για να διατηρήσει τ plugnut, τ έμβλ θα μπρύσε να τσακίζεται στην plugnut. Ένα στεγανπιητικό δακτύλι μεταξύ τυ σωλήνα και τυ plugnut θα εμπδίσει τ υγρό να διαφύγει. Τ σωληνειδές πηνί απτελείται από πλλές σπείρες σύρματς χαλκύ πυ περιβάλλυν τν πυρήνα τυ σωλήνα και επάγυν την κίνηση τυ πυρήνα. Τ πηνί είναι συχνά έγκλειστα σε επξική. Τ πηνί έχει επίσης ένα σιδερένι πλαίσι πυ παρέχει μια μικρή μαγνητική αντίσταση διαδρμής. \ λι < ι Τ υλικό της ηλεκτρβάνας πρέπει να είναι συμβατό με τ ρευστό. Κινά υλικά είναι: ~ Ορείχαλκ ~ αν ξείδωτ χάλυβα αλυμίνι ~ πλαστικό Οι σφραγίδες πρέπει να είναι συμβατές με τ ρευστό. Για να απλπιηθεί τ ζήτημα της στεγανπίησης, τ plugnut, πυρήνα, ελατήρια, δαχτυλίδι σκίασης, και τα άλλα συστατικά συχνά ε κτίθενται στ ρευστό, καθώς πρέπει και αυτά να είναι συμβατά. Οι απαιτήσεις παρυσιάζυν κάπια ιδιαίτερα πρβλήματα. Τ έμβλ πρέπει να είναι μη-μαγνητικό πεδί για να περάσει την ηλεκτρμαγνητικό πεδί μέσω της plugnut και τυ πυρήνα. Η plugnut και πυρήνας χρειάζνται ένα υλικό με καλές μαγνητικές ιδιότητες, όπως Q (23]
σίδηρς, αλλά σίδηρς είναι επιρρεπής σε διάβρωση. Ανξείδωτι χάλυβες μπρύν να χρησιμπιηθύν διότι υπάρχυν μαγνητικές και μη μαγνητικές πικιλίες. Για παράδειγμα, μια ηλεκτρβάνα θα μπρύσε να χρησιμπιήσει αν ξείδωτ χάλυβα 304 για τ σώμα, ανξείδωτ χάλυβα 305 για τ έμβλ, ανξείδωτ χάλυβα 302 για τα ελατήρια, και 430 F ανξείδωτ χάλυβα για τν πυρήνα και plugnut. Έχντας λιπόν στ μυαλό μας. );;;- Ηλεκτρβάνες χρησιμπιύνται σε πνευματικά και υδραυλικά συστήματα, για τν έλεγχ των κυλίνδρων, υδρκίνητων μηχανών ή για μεγαλύτερες βιμηχανικές βαλβίδες. );;;- Αυτόματα συστήματα άρδευσης χρησιμπιύν επίσης ηλεκτρβάνες με έναν αυτόματ ελεγκτή. );;;- Οικιακά πλυντήρια ρύχων και πιάτων χρησιμπιύν ηλεκτρβάνες για να ελέγχει την είσδ τυ νερύ στ μηχάνημα. );;;- Χρησιμπιύνται σε δντιατρικές καρέκλες για τν έλεγχ της ρής αέρα και τυ νερύ. );;;- Στη βιμηχανία paintball, ι σωληνειδείς βαλβίδες συνήθως αναφέρεται απλώς ως "πηνία". );;;- Συνήθως χρησιμπιύνται για τν έλεγχ μιας μεγαλύτερης βαλβίδας πυ χρησιμπιείται για τν έλεγχ τυ πρωθητικύ (συνήθως συμπιεσμένς αέρας ή C02). );;;- Εκτός από αυτό, αυτές ι βαλβίδες χρησιμπιύνται σε συστήματα καθαρισμύ νερύ ικιακής χρήσης (συστήματα RO). (24]
Κ~φάλαι 4: ''Χαρακτηρισηκ{ πυ καθιστi;ν τα >ιc: θεμελιώδη για τν βιμηχανικό i:λεγχ." Στ κεφάλαι αυτό θα αναλύσυμε γιατί τα PLC είναι βασικός τρόπς ελέγχυ στις βιμηχανίες. Πια χαρακτηριστικά τα καθιστύν τόσ δημφιλή; Αντχή Η βασική διαφρά των PLC από άλλυς υπλγιστές είναι η ανθεκτικότητα τυς σε πλύ δύσκλες καταστάσεις (όπως η σκόνη, υγρασία, ζέστη, κρύ) και ότι έχυν πληθώρα ρυθμίσεων για εισόδυς/εξόδυς. Αυτές ι είσδι έξδι συνδέυν τ PLC με τυς αισθητήρες και τυς ενεργπιητές. Κάπια χρησιμπιύν ακόμη και μηχανική όραση. Τα PLC έχυν την δυνατότητα να διαβάσυν διακόπτες ρίυ, αναλγικές μεταβλητές των διαδικασιών (π.χ. θερμκρασία και πίεση) καθώς και τις θέσεις πλύπλκων συστημάτων εντπισμύ θέσης. Από την πλευρά τυ ενεργπιητή, τα PLCs μπρύν να λειτυργύν ηλεκτρκινητήρες, πνευματικύς ή υδραυλικύς κυλίνδρυς, μαγνητικά ρελλ, πηνία, ή αναλγικές εξόδυς. Οι ρυθμίσεις εισόδυ / εξόδυ μπρύν να γραφτύν σε ένα απλό PLC, ή τ PLC μπρεί να έχει εξωτερικές μνάδες / Ο πυ συνδένται σε ένα δίκτυ υπλγιστών πυ συνδέεται με τ PLC. [25]
Σάρωση Ένα από τα πι απλά αλλά πλύ σημαντικό σημεί πυ πρέπει να κατανήσυμε είναι λεγόμενς κύκλς λειτυργίας μιας CPU. Ο κύκλς αυτός (scan cycle) παρυσιάζεται στ ΚΥΚΛΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ PLC Διάβασμα εισόδων Τ PLC ε iνr απμνωμέν πό τν " έξω κόσμ " σ ' αυτό τ χρν ικό δ ι άστημα ΕΚΤΕΑΕΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Χρόνς κύκλυ πργράμματς Απόδση τ ιμών στις εξόδυς Ένα πρόγραμμα PLC γενικά εκτελείται επανειλημμένα όσ τ ελεγχόμεν σύστημα είναι σε λειτυργία. Η κατάσταση των φυσικών σημείων εισόδυ αντιγράφεται σε μια περιχή της μνήμης πρσβάσιμη στν επεξεργαστή, πυ μερικές φρές νμάζεται" / Ο image table". Τ πρόγραμμα στη συνέχεια, εκτελείτε από την πρώτη εντλή στ σκαλί μέχρι τ τελευταί σκαλπάτι (rung). Χρειάζεται κάπιν χρόν επεξεργαστής τυ PLC να αξιλγήσει όλες τις βαθμίδες και να ενημερώσει τν image table 'Ί / Ο" με την κατάσταση των απτελεσμάτων. (26)
Αυτός χρόνς σάρωσης μπρεί να είναι μερικά χιλιστά τυ δευτερλέπτυ για ένα μικρό πρόγραμμα ή αν έχυμε ένα γρήγρ επεξεργαστή, αλλά παλαιότερα PLCs πυ τρέχυν πλύ μεγάλα πργράμματα έχυν πλύ μεγαλύτερυς χρόνυς (για παράδειγμα, έως και 00 ms). Εάν χρόνς σάρωσης πάρει πάρα πλύ ώρα, η απόκριση τυ PLC για την επεξεργασία συνθηκών θα ήταν πάρα πλύ αργή για να είναι χρήσιμη. Όπως για τα PLCs έτσι αναβαθμιστήκαν, αναπτύχθηκαν μέθδι για να αλλάξετε τη σειρά εκτέλεσης της σκάλας και μέθδι για την δημιυργία υπρυτίνων. Αυτός απλπιημένς πργραμματισμό θα μπρύσε να χρησιμπιηθεί για να εξικνμήσετε χρόν σάρωσης (scan time) για διαδικασίες υψηλής ταχύτητας. Για παράδειγμα, τμήματα τυ πργράμματς πυ χρησιμπιύνται μόν για τη ρύθμιση τυ μηχανήματς μπρεί να διαχωρίζνται από τα τμήματα εκείνα πυ απαιτύνται για να λειτυργύν σε υψηλότερη ταχύτητα. Ειδικές μνάδες Ι Ο, όπως μνάδες χρνδιακόπτη, μνάδες μετρητή όπως κωδικπιητές, μπρύν να χρησιμπιηθύν εκεί όπυ χρόνς σάρωσης τυ επεξεργαστή είναι πλύ μεγάλς για να είναι αξιόπιστς. Τα σχετικά αργά PLCs μπρεί ακόμη να ερμηνεύσει τις τιμές πυ υπλγίζνται για τν έλεγχ μιας μηχανής, αλλά η συσσώρευση των παλμών γίνεται με μια ειδική μνάδα πυ δεν επηρεάζεται από την ταχύτητα της εκτέλεσης τυ πργράμματς. Κλιμάκωση συστήματς Ένα μικρό PLC θα έχει ένα σταθερό αριθμό των συνδέσεων για τις εισόδυς και εξόδυς. Συνήθως, ι επεκτάσεις είναι διαθέσιμες, αν και τ βασικό μντέλ έχει ανεπαρκή Ι / Ο. Τα Modular PLCs έχυν ένα σασί (πυ νμάζεται επίσης ένα ράφι), μέσα στ πί τπθετύνται ενότητες με διαφρετικές λειτυργίες. Ο επεξεργαστής και η επιλγή των μνάδων Ι Ο είναι πρσαρμσμένες για τη συγκεκριμένη εφαρμγή. Πλλά ράφια (racks) μπρύν να χρηγηθύν με έναν επεξεργαστή, και μπρεί να έχυν χιλιάδες εισόδυς και εξόδυς. Μια ειδική υψηλής ταχύτητας σειριακή σύνδεση Ι Ο χρησιμπιείται έτσι ώστε τα ράφια μπρύν να διανεμηθύν μακριά από τν επεξεργαστή, μειώνντας τ κόστς καλωδίωσης για τις μεγάλες μνάδες. (27]
Διεπαφή χρήστη,,. Τα PLCs μπρεί να χρειαστεί να αλληλεπιδρύν με τυς ανθρώπυς για τυς σκπύς της διαμόρφωσης, την υπβλή εκθέσεων συναγερμύ ή για καθημερινό έλεγχ. Μια διεπαφή ανθρώπυ-μηχανής (ΗΜΙ) χρησιμπιείται για τ σκπό αυτό. Οι HM\s αναφέρεται επίσης ως διεπαφές ανθρώπυ-μηχανής (MMls) και γραφικές διεπαφές χρήστη (GU\s). Ένα απλό σύστημα μπρεί να χρησιμπιεί τα πλήκτρα και φώτα για να αλληλεπιδρά με τ χρήστη. Οθόνες με κείμεν είναι διαθέσιμα, καθώς και γραφικές θόνες αφής. Πι πλύπλκα συστήματα χρησιμπιύν τ λγισμικό πργραμματισμύ και παρακλύθησης πυ έχει εγκατασταθεί σε έναν υπλγιστή, με τ PLC να συνδέεται μέσω μιας διεπαφής. (28]
Επικινωνία PLC PC Controller PLCs έχυν κατασκευαστεί σ ε θύρες επικινωνίας, συνήθως 9-pin RS-232, αλλά και σε ΕΙΑ- 485 ή Ethernet. Modbus, BACnet ή DF συνήθως περιλαμβάννται ως πρωτόκλλα επικινωνίας. Άλλες επιλγές περιλαμβάνυν διάφρες fιeldbuses όπως DeνiceNet ή Profιbus. Τα άλλα πρωτόκλλα επικινωνίας πυ μπρύν να χρησιμπιηθύν περιλαμβάννται στν κατάλγ των πρωτκόλλων αυτματισμύ. Τα περισσότερα σύγχρνα PLCs μπρύν να επικινωνήσυν πάνω από ένα δίκτυ σε κάπι άλλ σύστημα, όπως με έναν υπλγιστή πυ εκτελεί ένα σύστημα ή ένα πρόγραμμα περιήγησης web SCADA (Data Acquisition Εππτικύ Ελέγχυ). Τα PLCs χρησιμπιύνται σε μεγαλύτερα συστήματα / Ο και μπρύν να έχυν peer-to-peer (Ρ2Ρ) επικινωνία μεταξύ των επεξεργαστών. Αυτό επιτρέπει χωριστά μέρη μιας σύνθετης διαδικασίας να έχυν ατμικό έλεγχ, επιτρέπντας ταυτόχρνα στα υπσυστήματα να συντνιστύν μέσω της ζεύξης επικινωνίας. Αυτές ι συνδέσεις επικινωνίας χρησιμπιύνται επίσης συχνά για συσκευές ΗΜΙ, όπως πληκτρλόγια ή σταθμύς εργασίας PC τύπυ. [29]
Πργραμματισμός., i ~ ~.. ""' Γ' 4{ ;.f : - ht'j. ' ;.- "Jttf~,_, ~"!!: ~ Ι.ιJ " m,'i'l)i' il.&~ i'qf'!!i'\:;.,; r e \ "'" h <~ ~ ; ",. l..t'lf><'t i ~-... n'( r.iι ~-,,,... ~(~ <...!,'fι"toj'jft"" " [ i:j! i!.n\:l~~qt J ' ~ ).f'.ι;. t", ί ~ -,- ' ' _, f Τα πργράμματα PLC συνήθως είναι γραμμένα σε μια ειδική εφαρμγή σε έναν πρσωπικό υπλγιστή, στη συνέχεια, φρτώννται από ένα καλώδι απευθείας σύνδεσης ή μέσω ενός δικτύυ στ PLC. Τ πρόγραμμα απθηκεύεται στ PLC είτε σε ειδική RAM ή κάπια άλλη μνήμη (μη-πτητική φλας). Συχνά, ένα ενιαί PLC μπρεί να πργραμματιστεί για να αντικαταστήσει χιλιάδες ρελέ. Σύμφωνα με τ πρότυπ IEC 63-3, PLCs μπρεί να πργραμματιστεί με τη χρήση πρότυπων γλωσσών πργραμματισμύ. Μια γραφική σημειγραφία πργραμματισμύ πυ νμάζεται Sequential Function Charts είναι διαθέσιμή σε ρισμένα PLC. Αρχικά τα περισσότερα PLCs χρησιμπιύσαν Ladder Logic Διάγραμμα για να πργραμματιστύν, ένα μντέλ πυ μιμήθηκε τις ηλεκτρμηχανικές συσκευές τυ πίνακα ελέγχυ (όπως η επαφή και πηνία των ρελέ ), τα πία τα PLCs έχυν αντικαταστήσει. Αυτό τ μντέλ παραμένει μέχρι σήμερα. [30]
Τ πρότυπ IEC 6 3-3 ρίζει σήμερα πέντε γλώσσες πργραμματισμύ για πργραμματιζόμενα συστήματα ε'λiγχυ : λειτυργικό μπλκ διάγραμμα ( FBD ), Ladder diagram ( LD ), δμημέν κείμεν (structure text/st παρόμι με τη γλώσσα πργραμματισμύ Pascal ), λίστα εντλών (instruction list/ IL παρόμι με συμβλική γλώσσα ) και διαδχικό διάγραμμα λειτυργίας ( SFC ). Αυτές ι τεχνικές δίνυν έμφαση λγική ργάνωση των εργασιών. Ενώ ι θεμελιώδεις έννιες τυ πργραμματισμύ των PLC είναι κινές σε όλυς τυς κατασκευαστές, ι διαφρές στην διευθυνσιδότηση των Ι Ο, στην ργάνωση της μνήμης και στν τρόπ λειτυργίας σημαίνει ότι τα πργράμματα PLC δεν είναι πτέ απόλυτα εναλλάξιμα μεταξύ των διαφόρων κατασκευαστών. Ακόμη και μέσα στην ίδια γραμμή πρϊόντων ενός ενιαίυ κατασκευαστή, διαφρετικά μντέλα μπρεί να μην είναι άμεσα συμβατά. Ασ φάλε ια Πριν από την ανακάλυψη τυ ιύ υπλγ ιστών Stuxnet τν Ιύνι τυ 20 Ο, η ασφάλεια των PLCs λάμβανε λίγη πρσχή. Τα PLCs γενικά περιέχυν ένα λειτυργικό σύστημα πραγματικύ χρόνυ, όπως OS-9 ή VxWorks και είναι τόσ επιρρεπή στα πρβλήματα και τις επιθέσεις όσ και τα λειτυργικά συστήματα desktop υπλγιστή, όπως τα Microsoft Windows. Ένας ιός μπρεί να μεταφερθεί στ PLC ακόμη και μέσω της σύνδεσής τυ με έναν ήδη πρσβεβλημέν υπλγιστή. (3)
Πρσμίωση Για να κατανηθεί σωστά τη λειτυργία τυ PLC, είναι αναγκαί να δαπανήσει κάπις μεγάλ χρνικό διάστημα στν πργραμματισμό, τν έλεγχ, και την απασφαλμάτωση των πργραμμάτων PLC. Καταρχάς τα PLCs είναι αρκετά ακριβά και κάθε φρά πυ χρειάζεται να αναπτύξυμε και άλλ την ήδη υπάρχυσα λειτυργία γίνετε και δαπανηρό. Επιπλέν, εάν ένα PLC είναι πργραμματισμέν λανθασμένα μπρεί να δηγήσει σε απώλεια παραγωγικότητας και επ ικίνδυνες συνθήκες λγισμικό πρσμίωσης PLC είναι ένα πλύτιμ εργαλεί γ ια την κατανόηση και την εκμάθηση των PLCs καθώς και για να κρατήσει αυτή τη γνώση ενημερωμένη. Τα πλενεκτήματα από τη χρήση εργαλείων πρσμίωσης PLC όπως RSLogix είναι ότι εξικνμύν χρόν στ σχεδιασμό των αυτματπιημένων εφαρμγών ελέγχυ και μπρύν επίσης να αυξήσυν τ επίπεδ της ασφάλειας πυ σχετίζνται με τν εξπλισμό, δεδμένυ ότι υπάρχει η δυνατότητα να ελεγχθύν και να δκιμαστύν πλλά "what if' σενάρια πριν τ σύστημα ενεργπιηθεί. (32)
Πλενασμός ~ \----- lorll,us Τϊl' clicnts - J, Etlt( rnι>t.,, f'. Ιhι' l'"ih'i S\\ ίι. <:lι ~ ;! ΊJΙ~ :....,' l J... V: Ορισμένες ειδικές διαδικασίες θα πρέπει να εργάζνται σε μόνιμη βάση, με την ελάχιστη ανεπιθύμητη διακπή. Ως εκ τύτυ, είναι απαραίτητ να σχεδιάσυμε ένα σύστημα τ πί είναι ανεκτική σε σφάλματα και ικανά να αντέξυν τη διαδικασία με ελαττωματικά στιχεία. Σε τέτιες περιπτώσεις, για να αυξηθεί η διαθεσιμότητα τυ συστήματς σε περίπτωση βλάβης ενός εξαρτήματς υλικύ, περιττές μνάδες CPU ή / Ο με την ίδια λειτυργικότητα μπρύν να πρστεθύν με τη διαμόρφωση υλικύ για την πρόληψη λικής ή μερικής διακπή λειτυργίας πυ θα φείλεται σε πρόβλημα υλικύ πιυδήπτε είδυς. (33)
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑ ΤΑ PLC ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΚΛΑΣΙΚΟ Α ΥΤΟΜΑ ΤΙΣΜΟ Είναι συσκευές γενικές χρήσης (δεν είναι κατασκευασμένα για ένα συγκεκριμέν είδς εφαρμγς). Δεν ενδιαφέρει συνλικός αριθμός των επαφών, χρνικών, απαριθμητών (δεν είναι φυσικά στιχεία, αλλά στιχεία μνήμης) Η λειτυργία τυ αυτματισμύ μπρεί να αλλάξει σε πιδήπτε στάδι θελήσυμε. Εύκλς πτικός έλεγχς της λειτυργίας ή μη στιχείων της εγκατάστασης με την βήθεια των LED πυ υπάρχυν σε όλες τις κάρτες. Με την βήθεια της πργραμματίστριας μπρύμε να παρακλυθήσυμε την ρή της εκτέλεσης τυ πργράμματς και μέσω διαγνωστικών να εντπίσυμε τυχόν βλάβες. Κάθε αλλαγή στ πρόγραμμα τυ χρήστη απθηκεύεται στην μνήμη τυ PLC, έτσι τεχνικός δεν βρίσκεται πρ απρόπτυ να διαβάζει ένα σχέδι και άλλ να βρίσκεται πραγματικά στην εγκατάσταση. Τα PLC καταλαμβάνυν πλύ μικρό χώρ απ' ότι ένα αντίστιχς πίνακας αυτματισμύ. Μπρύν να τπθετηθύν και μέσα σε πεδί ισχύς χωρίς πρόβλημα εφ' όσν τηρήσυμε τις δηγίες τυ κατασκευαστή. Έχυμε την δυνατότητα να συνδέσυμε επάνω τυς θόνες, εκτυπωτές, πληκτρλόγια και ΗΜΙ συστήματα. Οι γλώσσες πργραμματισμύ καλύπτυν όλ τ φάσμα των ανθρώπων πυ καλύνται να ασχληθύν με την τεχνλγία αυτή. Είναι επεκτάσιμα. Έχυν μεγάλες δυνατότητες δικτύωσης με πρότυπα βιμηχανικά δίκτυα. Μας δίνυν δυνατότητα αντιγραφής εφαρμγών. Απαιτύν ελάχιστη συντήρηση. [34]
κ ' ϊ.-0 εφαι..αι ~ "Ιlαρυσίαση στις βασιι(i;ς i;ννιεc εγγραφiς πργραμμciτων J>L(:.'' Διευθυνσιδότηση Κάθε διαφρετική θέση μνήμης έχει μια μναδικi διεύθυνση. Πρόγραμμα χρήστη σας χρησιμπιεί αυτές τις διευθύνσεις για την πρόσβαση στις πληρφρίες στη θέση μνήμης. Η απόλυτη διεύθυνση απτελείται από τα ακόλυθα στιχεία: Αναγνωριστικό περιχής μνήμης (όπως τ, Q, ή Μ) Τ μέγεθς των δεδμένων πυ πρόκειται να πρσπελαστεί («Β» για τ Byte, "W" για τ Word, ή "D" για DWord) Η διεύθυνση εκκίνησης των δεδμένων (όπως byte 3 ή λέξη 3) Κατά την πρόσβαση σε ένα κμμάτι της διεύθυνσης για μια λγική τιμή, δεν εισάγετε ένα μνημνικό για τ μέγεθς. Μπρείτε να εισαγάγετε μόν την περιχή της μνήμης, τη θέση byte, και η θέση bit για τα δεδμένα (όπως ι., QO., ή Μ3.4). Ονματλγία Για να ρίσυμε μια παράμετρ σ ' ένα σύστημα αυτματισμύ με PLC χρησιμπιύμε ένα συνδυασμό γραμμάτων και αριθμών. Τα μεν γράμματα είναι τα διευκρινιστικά εκείνα στιχεία πυ κατατάσσυν την παράμετρ σε μια μάδα (π.χ. είσδι, έξδι, εσωτερικά, βηθητικά,... ) ι δε αριθμί είναι τα στιχεία εκείνα τα πία ρίζυν την διεύθυνση μιας συγκεκριμένης παραμέτρυ. Για την σειρά S7 και στην αγγλική γλώσσα χρησιμπιείται η εξή ς νματλγία. (35]
ΕΙΣΟΔΟΙ (lnput) Μια ψηφιακή είσδς συμβλίζεται με τ γράμμα και η νματλγία της έχει τημρφή. lx.y όπυ χ: Διεύθυνση byte (Ο... n) y: Διεύθυνση bit (Ο... 7) Παραδε ίγματα διευθυνσιδότησης Παράδειγμα ψηφιακής εισόδυ: Oig\ '"\' D 2 s-sιotnuιηber \ Rack NunΊber Έχυμε την δυνατότητα να παρυσιάσυμε ή να ζητήσυμε );;> Byte εισόδων: ΙΒΧ Παράδειγμα: 83 με αυτήν την νματλγία δηλώνυμε τις εισόδυς 3.0... 3.7 );;> Word εισόδων: IWX Παράδειγμα: IW2 με αυτήν την νματλγία δηλώνυμε τις εισόδυς 2.0... 2.7, 3.0, 3.,... 3.7 [36]
~ Double word εισόδων: ΙΟΧ Παράδειγμα: 04 με αυτι'ν την νματλγία δηλώνυμε τις εισόδυς 4.0... 4.7, 5.0... 5.7, 6.0... 6.7, 7.0... 7.7 ΈΞΟΔΙ Ο (Output) Μια ψηφιακή έξδς συμβλίζεται με τ γράμμα Q και η νματλγία της έχει τημρφή. Q x.y όπυ χ: διεύθυνση byte y: διεύθυνση bit (Ο... 7) Όπως στις ψηφιακές εισόδυς έτσι και για τις ψηφιακές εξόδυς έχυμε byte εξόδων, Word εξόδων, double word εξόδων. Παράδειγμα ψηφιακής εξόδυ: Digital \ ι Output DQl. "' Rack Nunber 2 /t Nunber Οπότε αν θέλυμε να δηλώσυμε μια ψηφιακή είσδ στ ως εξής: Dll.3 rack στην 3η έξδ τ γράφυμε [37)
ΒΟΗΘΗΤΙΚΑ Μ (Memory bit) Τα βηθητικά παίζυν τν ρόλ των βηθητικών ρελέ στν κλασικό αυτματισμό, τα χρησιμπιύμε στ πρόγραμμα για να απθηκεύσυμε λγικό απτέλεσμα τμήματς τυ πργράμματς (ειδικά όταν αυτό είναι επαναλαμβανόμεν). Είναι ρελέ τυ πίυ τ λγικό απτέλεσμα δεν μπρώ να πάρω απ' ευθείας στην κάρτα εξόδυ. Ένα βηθητικό συμβλίζεται με τ γράμμα Μ και η νματλγία τυ έχει τη μρφή: Μ x.y όπυ χ: διεύθυνση byte (Ο... Ν) y: διεύθυνση bit (Ο... 7) Και εδώ έχυμε ΜΒΧ, MWX, MDX ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ C (counters) Οι λειτυργίες απαριθμητή μας δίνυν τη δυνατότητα να εκτελύμε εργασίες απαρίθμησης απ' ευθείας από την CPU. Με τν όρ απαριθμητής εννύμε μια λέξη (Word) σε μια ε ιδική περιχή της μνήμης, αυτή των απαριθμητών. Ο απαριθμητής συμβλίζνται με τ γράμμα C και η νματλγία πυ έχει τη μρφή: Cx, όπυ χ: αριθμός τυ απαριθμητή (Ο... n) ΧΡΟΝΙΚΑ Τ (Timers) Η λειτυργία χρνικών χρησιμπιείται για να υλπιήσει αλγρίθμυς πυ έχυν σχέση με χρόν ( επιτήρηση, αναμνή, μέτρηση χρνικών διαστήματς, δημιυργία παλμών). Με τν όρ «χρνικό» εννύμε μια λέξη (word) σε μια ειδική περιχή της μνήμης, αυτή των χρνικών. Τα χρνικά συμβλίζνται με τ γράμμα Τ και η νματλγία τυ έχει τη μρφή : Τχ όπυ χ: αριθμός τυ χρνικύ (Ο... n) [38]
\0\ ΊΟΥ J l'οπ' \ \Ι\λΊ 0: ΔΟΜΗ PROJECT Στη φάση τυ σχεδιασμύ τυ project μας ένα από τα πρώτα πράγματα πυ πρέπει να κάνυμε είναι στ να απφασίσυμε με πιόν τρόπ θα δμήσυμε τ πρόγραμμα μας δηλαδή στ τι μπλκ θα περιέχει και πως θα συνδένται μεταξύ τυς αυτά τα μπλκ. Ας δύμε όμως πρώτα πως είναι ργανωμέν ένα πρόγραμμα στην CPU. Κάθε CPU περιλαμβάνει δύ πργράμματα ανεξάρτητα τ ένα από τ άλλ: Πρόγραμμα λειτυργικύ συστήματς. Όλα τα γνωστά μας λειτυργικά συστήματα (Windows,Linux... ) πριν ακόμη περάσυμε στην διαδικασία εγγραφής κάπιυ πργράμματς ή στην εγκατάσταση κάπιυ λγισμικύ έχυν απ πριν κάπιν εγκαταστημέν κώδικα. Τ λειτυργικό σύστημα: είναι τ σύνλ των ρισμών και εντλών πυ ελέγχυν τυς πόρυς τυ συστήματς. Είναι αυτό πυ ενημερώνει τ ρλόι τυ πραγματικύ χρόνυ στη CPU, πυ ελέγχει την κατάσταση τυ διακόπτη της CPU, (RUN, STOP,... ), ελέγχει να ανάψει τα LED στη CPU, να ρυθμίσει τις επικινωνίες μέσα απ τ ΜΡΙ interface,... Στ λειτυργικό σύστημα δεν μπρύμε να κάνυμε μεταβλές, μπρύμε όμως να διαβάσυμε ή να χρησιμπιήσυμε ρισμένα απτελέσματα αυτύ (π.χ. τ ρλόι πραγματικύ χρόνυ). Πρόγραμμα της εφαρμγής. Τ πρόγραμμα εφαρμγής είναι τ σύνλ των εντλών και ρισμών πυ χρειάζεται τ PLC για τν έλεγχ της εγκατάστασης. [39]
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΦΑΡΜΟΡΓΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΧΡΗΣΤΗ ΜΠΛΟΚ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ STANDARD ΜΠΛΟΚ ΜΠΛΟΚ ΛΟΓΙΚΗΣ ΜΠΛΟΚ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΧΡΗΣΤΗ: Είναι τ πρόγραμμα πυ εμείς γράφυμε για τις λειτυργικές ανάγκες της εγκατάστασης και τυ αυτματισμύ. Αυτό μπρεί να περιέχει μπλκ λγικής (εντλές) και μπλκ δεδμένων (όπυ καταχωρύνται λίστες με αριθμύς). ΜΠΛΟΚ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ: Είναι λειτυργίες πυ είναι από πριν ρισμένες και καταχωρημένες στ λειτυργικό σύστημα τυ PLC. Στ πρόγραμμα τυ χρήστης καλεί αυτά τα μπλκ σε πιδήπτε σημεί θέλει, τυς δίνει κάπιες παραμέτρυς και παίρνει μόν τα απτελέσματα, χωρίς να ενδιαφέρεται για τ πώς έχυν αυτά παραχθεί. STANDARD ΜΠΛΟΚ: Είναι μπλκ πυ μας πρσφέρυν έτιμες λύσεις για τυππιημένες εργασίες αυτματισμύ πυ πιθανόν να μας ενδιαφέρυν. [40]
Ανάλγα με τν τρόπ με τν πί χτίζυμε ένα πρόγραμμα (πρόγραμμα χρήστη) έχυμε τρία διαφρετικά είδη δόμησης τυ πργράμματς. ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Όλ τ πρόγραμμα τυ χρήστη βρίσκεται σ' ένα συνεχόμεν μπλκ (ΟΒ πυ καλείται αυτόματα σε κάθε κύκλ λειτυργίας). Η CPU επεξεργάζεται τις εντλές σειριακά την μια μετά την άλλη μέχρι τ τέλς τυ μπλκ και ξαναρχίζει η ίδια διαδικασία πάλι από την αρχή. Πλενέκτημα: Ότι εύκλα και γρήγρα αρχίζει κάπις τη φάση τυ πργραμματισμύ. Μεινέκτημα: ότι σε μεγάλα πργράμματα είναι δύσκλ να εντπίσυμε πυ γίνεται μια συγκεκριμένη εργασία. Χρησιμπιείται για μικρές εφαρμγές. 08 t S a!emenι,.., L Sωιerent 3 S ί)tt:ψ J{;!)t : ι ι ' ΒΕ ΤΜΗΜΑΤΟΠΟΙΗΜΕΝΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Τ πρόγραμμα χωρίζεται σε μπλκ όπυ κάθε ένα από αυτά υλπιεί μια συγκεκριμένη εργασία. Για τν τρόπ κλήσης, την σωστή λειτυργία τυς καθώς και την σωστή σειρά εκτέλεσης τυς φρντίζει ένα ειδικό μπλκ τ πί λέγεται μπλκ ργάνωσης (ΟΒ ). (4]
08 FB FB2 FC FC2 ΔΟΜΗΜΕΝΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Ένα δμημέν πρόγραμμα μπρεί να περιλαμβάνει παραμετρπιημένα μπλκ. Αυτά τα μπλκ είναι έτσι σχεδιασμένα ώστε να μπρύν να είναι γενικής χρήσης. Όταν καλείται ένα τέτι μπλκ τυ δίνυμε τιμές στις παραμέτρυς για την διαδικασία πυ μας ενδιαφέρει (διευθύνσεις εισόδων, εξόδων, χρνικά). Ο δμημένς πργραμματισμός μας πρσφέρει πλλά πλενεκτήματα, όπως: Εξικνόμηση μνήμης (δεν επαναλαμβάνυμε τ γράψιμ ίδιων πργραμμάτων) Οπιαδήπτε αλλαγή στη λγική τυ αυτματισμύ την περνάμε μια φρά στ πρόγραμμα και αυτόματα γίνεται η διόρθωση της λειτυργίας όπυ χρειάζεται (εξικνόμηση χρόνυ και ελαχιστπίηση της πιθανότητας σφάλματς από λανθασμένη πληκτρλόγηση). (42]
ΟΒ FB FC 2 0 6 Ί \ ' ;:. - " FC 2. S ι. "'',c tj!< ΓΞ; ι r ι.; t ι ~ ' :;,;,... ur ι.., r [lqaι Ένα δμημέν πρόγραμμα μπρεί να περιλαμβάνει παραμετρπιημένα μπλκ. Αυτά τα μπλκ είναι έτσι σχεδιασμένα ώστε να μπρύν να είναι γενικής χρήσης. Όταν καλείται ένα τέτι μπλκ τυ δίνυμε τιμές στις παραμέτρυς για την διαδικασία πυ μας ενδιαφέρει (διευθύνσεις εισόδων, εξόδων, χρνικά). Ο δμημένς πργραμματισμός μας πρσφέρει πλλά πλενεκτήματα, όπως: Εξικνόμηση μνήμης (δεν επαναλαμβάνυμε τ γράψιμ ίδιων πργραμμάτων) Οπιαδήπτε αλλαγή στη λγική τυ αυτματισμύ την περνάμε μια φρά στ πρόγραμμα και αυτόματα γίνεται η διόρθωση της λειτυργίας όπυ χρειάζεται (εξικνόμηση χρόνυ και ελαχιστπίηση της πιθανότητας σφάλματς από λανθασμένη πληκτρλόγηση). r \'0[ ΤΟ'\ \ \Θf<"'Ί \ΙΩ\ \Ιf ι\οκ Για τ χτίσιμ της εφαρμγής μας έχυμε στην διάθεση μας διαφρετικά είδη μπλκ πργραμματισμύ. Τ τι θα χρησιμπιήσυμε και πως θα τα διασύνδευμε είναι τις περισσότερες φρές υπκειμενική υπόθεση και εξαρτάται από την εφαρμγή πυ έχυμε να πργραμματίσυμε. Οι διάφρι τύπι των διαθέσιμων μπλκ ε ίναι : [43]
ΜΠΛΟΚ ΟΡΓ ΑΝΩΣΗΣ 08 (Organization 8ocks). Έχυν τν ρόλ τυ διαμεσλαβητή μεταξύ τυ λειτυργικύ συστήματς και τυ πργράμματς τυ χρήστη. Κατά την εκδήλωση κάπιων ειδικών γεγνότων, όπως για παράδειγμα μιας χρνικής διακπής, μιας διακπής τρφδσίας,..., τ λε ιτυργικό σύστημα της CPU καλεί τ αντίστιχ μπλκ ργάνωσης. Ένα από τα διάφρα μπλκ ργάνωσης, σημαντικότερ απ' όλα ε ίναι τ 08. Αυτό είναι ένα μπλκ τ πί η CPU καλεί αυτόματα και τ εκτελεί συνεχώς κυκλικά. Μέσα σ ' αυτό τ μπλκ βρίσκεται τ κύρι πρόγραμμα τυ χρήστη. Άλλ σημαντικό μπλκ είναι τ 0800 πυ εκτελείτα ι μία φρά όταν δίνυμε τάση στ σύστημα. Τα OBs ελέγχυν την ε κτ έλεση τυ πργράμματς τυ χρήστη. Κάθε 08 πρέπει να έχει ένα μναδικό αριθμό 08. Οι πρεπιλεγμένι αριθμί 08 πρρίζνται κάτω από 200. Άλλα 08s πρ έπει να αριθμύνται από τ 200 και πάνω. Ειδικές εκδηλώσεις στ CPU πρκαλέσει την εκτέλεση ενός τμήματς ργάνωσης.τα 08s δεν μπρύν να κληθύν μεταξύ τυς ή να κληθύν από ένα FC (συνάρτηση) ή F8 (μπλκ συνάρτησης). Μόν ένα συμβάν εκκίνησης, όπως μια διαγνωστική διακπή ή ένα χρνικό διάστημα, μπρεί να ξεκινήσει την εκτέλεση ενός 08. Η CPU χειρίζεται 08s σύμφωνα με τις αντίστιχες κατηγρίες πρτεραιότητας. Η χαμηλότερη κατηγρία πρτεραιότητας είναι (για τν πλήρη κύκλ τυ πργράμματς), και η υψηλότερη τάξη πρτεραιότητας είναι 26 (για διακπές από χρνικά σφάλματα). Δίνετε πίνακας των 08 μαζί με τις πρτεραιότητες τυς. [44]
Eνent Oβnumber ι'ι..--... allowed Startevem ΟΒ ριtortty Program cycle ΟΒ. ΟΒ.2000 program cycfe eνent.startup 08 ends 08 65535 Multiple OBs allowed las progra rη cycle ΟΒ ends Sιartup 08 00. 08 200 to startup eνe n t. 2 STOP-to-RUN transf!ion 08 65535 Multiple OBs ailowed Ttme ΟΒ 200 to 0 8 65535 Up to 4 tιme events~ Time-dela)'' 08 eνent is sche<:juled 3 ΟΒ ρer eνenl Cyclk: 08 event is scheduled ; Process 08 200 to ΟΒ 65535 Uρ to 50 prooes.s eνents Edges: 5 08 per eνenι Rlsing e<:jge eνerιts: 6 max. Falling edge eνents: 6 max. For HSC: 6 O/=PV: β max... DιrectiΌn changed: β rna.x. External reset: 6 maχ. Eνent Oβnumber Quenlltv adowecl Startevent ΟΒ ριorty Diagnostic error 0 8 82 eνent (only if ΟΒ 82 \"'as Mooule tran.smίts an eπor loa.ded) Tίme error ΟΒ 80 event (only if ΟΒ 80 was Maximum cycle time '-νas loaded}s exceede<:j Α second time inteιτuρt (cyclic αι time-delay) s!.arted before the CPU had finished execution of the fιrst inteιrupt 9 26 Συναρτήσεις (FC) Μια συνάρτηση (FC) είναι ένα μπλκ κώδικα πυ εκτελεί συνήθως μια συγκεκριμένη λειτυργία σε ένα σύνλ τιμών εισόδυ. Η FC απθηκεύει τα απτελέσματα αυτής της λειτυργίας σε θέσεις μνήμης. Ένα FC περιέχει ένα πρόγραμμα τ πί εκτελείται όταν τ FC καλείται από ένα άλλ μπλκ πυ περιέχει κώδικα. Τα FC χρησιμπιύνται για: [45)
~ Υπλγισμό κάπιας συνάρτησης και απόδσης τιμής στ μπλκ πυ τ έχει καλέσει (π.χ. υπλγισμός μαθηματικών συναρτήσεων). ~ Έλεγχ μιας τεχνλγικής συνάρτησης (π.χ. έλεγχς ανεξάρτητων τμημάτων εγκατάστασης. ~ Συχνά επαναλαμβανόμενες λειτυργίες αυτματισμύ. Μια FC μπρεί επίσης να καλείται πλλές φρές σε διαφρετικά σημεία σε ένα πρόγραμμα. Η επαναχρησιμπίηση απλπιεί τν πργραμματισμό συχνά επαναλαμβανόμενων εργασιών. Μια FC δεν έχει μια σχέση με τα μπλκ δεδμένων(dβ). Τ FC χρησιμπιεί την τπική στίβα δεδμένων για να χρησιμπιήσει τα πρσωρινά δεδμένα για τν υπλγισμό της λειτυργίας. Τα πρσωρινά δεδμένα δεν απθηκεύνται. Για να απθηκεύσετε τα δεδμένα μόνιμα, αναθέτυμε την τιμή εξόδυ σε μια global θέση μνήμης, όπως η μνήμη Μ ή σε ένα global DB. Μπλκ Συναρτήσεων (FB) Ένα μπλκ λειτυργίας (FB) είναι ένα μπλκ κώδικα πυ χρησιμπιεί ένα μπλκ δεδμένων (DB) για τις παραμέτρυς και στατικά δεδμένα τυ. Τα FBs έχυν μεταβλητή μνήμη πυ βρίσκεται σε ένα μπλκ δεδμένων (DB), ή μια "instance" DB. Η "instance" DB παρέχει ένα μπλκ μνήμης πυ σχετίζεται με αυτό τ παράδειγμα (ή κλήση) και απθηκεύει τα δεδμένα μόλις η FB τελειώσει. Μπρείτε να συνδέσει διαφρετικές στιγμιαίες DB με διαφρετικές κλήσεις της FB. Οι στιγμιαίες DB σας επιτρέπυν να χρησιμπιήσετε μία γενική FB για τν έλεγχ πλλαπλών συσκευών. Μπρύμε να δμήσυμε τ πρόγραμμα μας με τ να καλέσυμε μέσω ενός μπλκ κώδικα μια FB και μια στιγμιαία DB. Η CPU εκτελεί στη συνέχεια τν κώδικα τυ πργράμματς σε αυτό τ FB, και απθηκεύει τις παραμέτρυς μπλκ και τις στατικές τπικά δεδμένα στην στιγμιαία (46]