Ενότητα Εργαστηριακών Ασκήσεων 4 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές (PLC)

Ενότητα Εργαστηριακών Ασκήσεων 4 Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές (PLC) 4.1 Η εξέλιξη των αυτοματισμών και τα PLC Η εξέλιξη των αυτοματισμών, όπως ήταν φυσικό, ακολούθησε την πορεία εξέλιξης της τεχνολογίας. Οι πρώτοι αυτοματισμοί ήταν καθαρά μηχανικοί, όλοι οι έλεγχοι δηλαδή καθοριζόταν από την κίνηση γραναζιών και μοχλών. Το μεγάλο άλμα βέβαια στους αυτοματισμούς έγινε με την χρήση του ηλεκτρισμού. Το κύριο εξάρτημα των ηλεκτρολογικών αυτοματισμών είναι το ρελλέ. Μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο αρχίζει η ηλεκτρονική εποχή. Ήδη από τις αρχές τις αρχές του 1900 έχουμε τις πρώτες ηλεκτρονικές συσκευές, το ραδιόφωνο, και αργότερα την τηλεόραση, τους ασύρματους και τα ραντάρ. Το κύριο εξάρτημα αυτών των συσκευών ήταν η ηλεκτρονική λυχνία. Η ανακάλυψη του τρανζίστορ το 1950 ήταν η αρχή της ηλεκτρονικής επανάστασης των ημιαγωγών. Το θαυματουργό αυτό στοιχείο αντικατέστησε την ακριβή, ογκώδη και ενεργειοβόρα ηλεκτρονική λυχνία και έκανε τις ηλεκτρονικές συσκευές μικρότερες, εύκολες στην κατασκευή και απείρως πιο φθηνές. Το 1945 κατασκευάστηκε ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής, ο ENIAC, ο οποίος χρησιμοποιούσε λυχνίες. Ο ENIAC δεν θύμιζε σε τίποτα τους σημερινούς υπολογιστές, ήταν ένα ολόκληρο εργοστάσιο το οποίο έλυνε μαθηματικές εξισώσεις. Μετά το 1950 και την χρήση των τρανζίστορ έχουμε τους πρώτους πραγματικούς υπολογιστές, οι οποίοι πιάνουν δουλειά κυρίως στο θέμα της μηχανογράφησης δηλαδή στην αποθήκευση και διαχείριση μεγάλων αρχείων δεδομένων. Από την δεκαετία του 60 ήδη οι μηχανικοί άρχισαν να σκέφτονται τρόπους για να αξιοποιήσουν τις καταπληκτικές δυνατότητες των υπολογιστών στην βιομηχανία. Από τις πρώτες εφαρμογές των υπολογιστών στην βιομηχανία ήταν οι αυτόματες εργαλειομηχανές (τόρνοι, φρέζες κλπ), οι οποίες μέχρι τότε χρησιμοποιούσαν κυρίως μηχανολογικούς και λιγότερο ηλεκτρολογικούς αυτοματισμούς. Η επιτυχημένη αυτή εφαρμογή οδήγησε τους μηχανικούς να αρχίσουν να σκέφτονται την αντικατάσταση όλων των αυτοματισμών ενός εργοστασίου από έναν υπολογιστή. Μέχρι όμως την δεκαετία του 80 αυτό ήταν αδύνατο, διότι ο υπολογιστής ήταν μια πανάκριβη και δύσκολη στην χρήση της συσκευή. Η επανάσταση της πληροφορικής ξεκινάει το 1975 με την κατασκευή του πρώτου μικροϋπολογιστή. Πολλά από όλα όσα σήμερα θεωρούμε αυτονόητα δημιουργήθηκαν μετά το 1980. Η τεχνολογία άλλαξε πορεία, αλλάζοντας πορεία σε όλους τους τομείς της καθημερινής ζωής. Ο μικροϋπολογιστής «τρύπωσε» παντού, σε οποιοδήποτε τομέα, σε οποιαδήποτε εφαρμογή. Η βιομηχανία μέχρι και την δεκαετία του 80 μπορούμε να πούμε ότι χρησιμοποιούσε ελάχιστα τα ηλεκτρονικά. Το 90 και πλέον της εκατό των αυτοματισμών καταλάμβαναν οι αυτοματισμοί με τα ρελλέ. Τα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούνταν κυρίως για κάποιες ευφυείς εργασίες, και οι πλακέτες αυτές τοποθετούνταν μέσα στους πίνακες των ρελλέ. Περί τα μέσα της δεκαετίας του 80 οι εταιρείες παραγωγής ηλεκτρολογικού υλικού εμφανίζουν στους μηχανικούς και τεχνικούς της βιομηχανίας ένα νέο Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 118

προϊόν αυτοματισμού, το οποίο ονόμασαν P.L.C. Η πλήρης ονομασίας αυτής της νέας συσκευής είναι Programmable=Προγραμματιζόμενος, Logic=Λογικός, Controller=Ελεγκτής. Οι εταιρείες δεν χρησιμοποίησαν αρχικά στην αγορά την πλήρη ονομασία, μιλώντας απλά για PLC, πράγμα που ίσως έγινε έντεχνα για να μην τρομάξουν το τεχνικό κατεστημένο της Βιομηχανίας. To PLC δεν είναι τίποτα άλλα από ένας Μικροϋπολογιστής, κατάλληλα προσαρμοσμένος ώστε να χρησιμοποιείται για την δημιουργία αυτοματισμών. Το PLC προορίζονταν να αντικαταστήσουν τον κλασσικό πίνακα αυτοματισμού με τα ρελλέ. Όπως γίνεται εύκολα κατανοητό μιλάμε για μια τεράστια αλλαγή στον τρόπο που μέχρι τότε δούλευε η βιομηχανία, δηλαδή έπρεπε να περάσει κατευθείαν από τα ρελλέ στους υπολογιστές! Εδώ ήταν που οι εταιρείες παραγωγής PLC έπαιξαν ένα σπουδαίο «παιχνίδι» μάρκετινγκ. Προσάρμοσαν τον τρόπο χρήσης του PLC στον τρόπο που δούλευε μέχρι τότε η βιομηχανία, δηλαδή: Έντεχνα απέφυγαν να χρησιμοποιήσουν λέξεις που θα «τρόμαζαν» το τεχνικό κατεστημένο της βιομηχανίας, όπως για παράδειγμα υπολογιστής, προγραμματισμός κλπ. Ακόμη και το όνομα του νέου προϊόντος απέφευγαν να το χρησιμοποιήσουν ολοκληρωμένο και προτιμούσαν να αναφέρουν τη συσκευή σαν PLC. Προσπάθησαν να μην αλλάξουν τον μέχρι τότε τρόπο εργασίας στον τομέα των αυτοματισμών. Δεν άλλαξαν δηλαδή τίποτα σε σχέση με τον σχεδιασμό ενός πίνακα αυτοματισμού. Απλά είπαν στους τεχνικούς: «αυτό το σχέδιο αντί να το δώσετε στον ηλεκτρολόγο για να το κατασκευάσει, θα το φτιάξετε με τον τρόπο που θα σας δείξουμε, και στην ουσία τους μάθαιναν προγραμματισμό. Οι πρώτες γλώσσες προγραμματισμού δεν έκαναν τίποτα παραπάνω από το να αντιγράφουν με πλήκτρα σε μία ειδική συσκευή προγραμματιστού, το σχέδιο του αυτοματισμού. Με τον τρόπο αυτό η είσοδος του PLC στην βιομηχανία υπήρξε επιτυχής και ομαλή. Σήμερα ο κλασσικός αυτοματισμός με ρελέ τείνει να εκλείψει. Όλες οι καινούργιες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν PLC. Μέχρι το 2005 ελάχιστες εγκαταστάσεις θα χρησιμοποιούν πίνακες κλασσικού αυτοματισμού. Σήμερα τα PLC έχουν εξελιχτεί πάρα πολύ σε σχέση με τα πρώτα μοντέλα της δεκαετίας του 80. Και βέβαια το προσωπικό της βιομηχανίας έχει εκπαιδευτεί καταλλήλως, στον χειρισμό και προγραμματισμό τους. Σήμερα ένας ηλεκτρολόγος θα πρέπει να γνωρίζει στοιχειώδη πράγματα από τα ηλεκτρονικά και τις βασικές αρχές των υπολογιστών, αλλιώς θα είναι δύσκολο να διαβάσει και να καταλάβει ακόμη και το πιο απλό εγχειρίδιο ενός PLC. Η χρήση των PLC παρέχει πάρα πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση τον κλασσικό αυτοματισμό. Η καθολική όμως γενίκευση της χρήσης τους δεν οφείλεται μόνο στα πλεονεκτήματα που παρέχουν στον τελικό χρήστη. H χρήση των PLC σε σχέση με τον κλασσικό αυτοματισμό συμφέρει πρώτιστα στις εταιρείες που τα παράγουν. Φανταστείτε μόνο πόσο κοστίζει σε μια εταιρεία παραγωγής ηλεκτρολογικού εξοπλισμού η παραγωγή ενός τεράστιου αριθμού από διαφορετικά ρελέ. Φανταστείτε ακόμη πόσο μεγάλο είναι το κόστος παραγωγής ακόμη και του πιο απλού ρελέ! Σε αντίθεση, όσον αφορά τα PLC η εταιρεία τι παράγει; Η απάντηση είναι: «Μια και μοναδική συσκευή Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 119

και αυτή ακόμη δεν είναι κάποια ιδιαίτερη συσκευή είναι απλά, ένας κοινός μικροϋπολογιστής!» Ναι! Η ψηφιοποίηση σε όλους τους τομείς (και όχι μόνο στον τομέα των αυτοματισμών) οδηγεί σε τρομακτική μείωση του κόστους παραγωγής των αντίστοιχών συσκευών. Γι αυτό μην απορείτε που οι τιμές στα ηλεκτρονικά πέφτουν! Να είστε σίγουροι ότι τα κέρδη των εταιρειών ανεβαίνουν. Πάντως θα μπορούσαμε να πούμε ότι ενώ σε όλους τους τομείς της παραγωγής περάσαμε από τις ηλεκτρολογικές συσκευές, στις ηλεκτρονικές με λυχνίες, μετά στις ηλεκτρονικές με ημιαγωγούς(τρανζίστορ) και τέλος φθάσαμε στις συσκευές με μικροϋπολογιστές, στις ψηφιακές συσκευές δηλαδή, στον τομέα των αυτοματισμών περάσαμε κατευθείαν από τους ηλεκτρολογικούς αυτοματισμούς στους μικροϋπολογιστές. Αν θέλουμε να αναζητήσουμε την αιτία γι αυτό θα λέγαμε, ότι μάλλον δεν προλάβαμε! Οι εξελίξεις στην ηλεκτρονική ήταν τόσο ραγδαίες, ενώ αντίθετα η βιομηχανική τεχνολογία αλλάζει με πολύ πιο αργούς ρυθμούς. 4.2 Τι είναι το PLC Στον κλασσικό αυτοματισμό της συρματωμένης λογικής, (τον αυτοματισμό με ρελέ) τα στάδια εργασίας για τον σχεδιασμό και την κατασκευή ενός αυτοματισμού μέχρι το σημείο της πλήρους λειτουργίας, είναι τα εξής: 1. Περιγραφή τους αυτοματισμού 2. Ανάπτυξη του λειτουργικού σχεδίου του αυτοματισμού 3. Ανάπτυξη του σχεδίου εφαρμογής του πίνακα (σχέδιο συρμάτωσης). 4. Κατασκευή του πίνακα 5. Εγκατάσταση και σύνδεση στις κλέμες του πίνακα των αισθητηρίων που δίνουν τις εντολές (είσοδοι) και των συσκευών αποδεκτών που εκτελούν τις εντολές (εξόδους) 6. Δοκιμή του πίνακα 7. Πλήρης λειτουργία του αυτοματισμού. Ο Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής (PLC) είναι ένας ειδικός μικροϋπολογιστής, ο οποίος έρχεται αν αντικαταστήσει τον πίνακα του κλασσικού Αυτοματισμού. Αντί για την κατασκευή, πίνακα που έχουμε στον κλασσικό αυτοματισμό, με την χρήση του PLC ο αυτοματισμός «προγραμματίζεται» μέσω κάποιας ειδικής συσκευής (προγραμματιστή) ή μέσω οποιουδήποτε υπολογιστή μέσω ειδικού λογισμικού. Τα στάδια εργασίας για τον σχεδιασμό και κατασκευή ενός αυτοματισμού στην προγραμματιζόμενη λογική είναι τα εξής: 1. Περιγραφή τους αυτοματισμού 2. Ανάπτυξη του λειτουργικού σχεδίου του αυτοματισμού 3. Ανάπτυξη του προγράμματος 4. Εισαγωγή του προγράμματος στο PLC μέσω του προγραμματιστή. 5. Εγκατάσταση και σύνδεση στις κλέμμες του PLC των αισθητηρίων που δίνουν τις εντολές (είσοδοι) και των συσκευών αποδεκτών που εκτελούν τις εντολές (εξόδους) 6. Δοκιμή του πίνακα 7. Πλήρης λειτουργία του αυτοματισμού. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 120

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΕ PLC ΚΛΑΣΣΙΚΟΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΠΙΝΑΚΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕ PLC ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕ ΡΕΛΕ ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 121

Παρατηρούμε ότι τα στάδια τα οποία αλλάζουν στις εργασίες σχεδιασμού και κατασκευής ενός αυτοματισμού όταν χρησιμοποιούμε την προγραμματιζόμενη λογική είναι τα 3 και 4, δηλαδή αντί για την κατασκευή του πίνακα, έχουμε τον προγραμματισμό του PLC. Από αυτό και μόνο μπορεί κάποιος να καταλάβει τα μεγάλα πλεονεκτήματα των PLC. Ο χρόνος που απαιτείται για τον προγραμματισμό του PLC είναι πολύ μικρός σε σχέση με τον χρόνο που απαιτείται για την κατασκευή του αντίστοιχου πίνακα αυτοματισμού. Άλλωστε αν έχουμε έτοιμο το πρόγραμμα ο χρόνος για τον προγραμματισμό του πίνακα είναι μηδενικός. Αυτό όμως δεν είναι και το μοναδικό πλεονέκτημα που προκύπτει από την εφαρμογή των PLC. Πλεονεκτήματα των PLC. Τα πρώτα μεγάλα πλεονεκτήματα των PLC αφορούν τους κατασκευαστές εξοπλισμού αυτοματισμών και πινάκων αυτοματισμού και ήδη τα έχουμε αναφέρει: 1. Το κόστος παραγωγής ενός PLC είναι ασήμαντα μικρό σε σχέση με το κόστος παραγωγής μιας τεράστιας ποικιλίας ρελέ και γενικά ειδικού εξοπλισμού αυτοματισμών. 2. Ο χρόνος κατασκευής του αυτοματισμού είναι μηδαμινός σε σχέση με την κατασκευή ενός κλασσικού πίνακα αυτοματισμού. Υπάρχουν όμως πολλά πλεονεκτήματα που έχουν σχέση με τον τελικό χρήστη, τις βιομηχανίες δηλαδή που εφαρμόζουν τους αυτοματισμούς, και είναι αυτά που μας ενδιαφέρουν περισσότερο. Κατά σειρά σπουδαιότητας αναφέρουμε: Τα PLC ελαχιστοποιούν το κόστος συντήρησης του πίνακα αυτοματισμού. Το κόστος αυτό αναλύεται ως εξής: Χρόνος εντοπισμού μιας βλάβης και κόστος διατήρησης αποθήκης ανταλλακτικών. Δηλαδή όταν υπάρχει μια βλάβη στον κλασσικό αυτοματισμό υπάρχει καθυστέρηση στην παραγωγή μέχρι να εντοπιστεί η βλάβη. Αν η βλάβη είναι εσωτερική (στον πίνακα) πρέπει να εντοπιστεί το ρελέ που έχει τη βλάβη. Αφού εντοπιστεί πρέπει να έχουμε διαθέσιμο το κατάλληλο ανταλλακτικό στην αποθήκη, διότι διαφορετικά θα υπάρξει σημαντική καθυστέρηση αφού θα χρειαστεί να γίνει η σχετική παραγγελία και η προμήθεια. Στο αυτοματισμό με PLC πρώτον δεν υπάρχει θέμα εσωτερικής βλάβης. Θα μου πείτε δεν χαλάει το PLC; Aυτό συμβαίνει σπάνια και οι εγγυήσεις είναι πάρα πολύ μεγάλες. Δεύτερον όσον αφορά τον εντοπισμό μιας εξωτερικής βλάβης υπάρχει ειδικό διαγνωστικό πρόγραμμα το οποίο μας βοηθάει στον άμεσο εντοπισμό. Όσο για το κόστος αποθήκευσης υλικών αυτό δεν υπάρχει, Τα PLC είναι ευέλικτα στον αυτοματισμό. Δηλαδή αν υποθέσουμε ότι θέλουμε να κάνουμε μια αλλαγή στον αυτοματισμό, αυτή μπορεί να γίνει μέσα σε λίγα λεπτά, αρκεί μόνο να αλλάξουμε τον πρόγραμμα. Σε έναν πίνακα κλασσικού αυτοματισμού, τέτοιου είδους αλλαγές είναι πράγμα πολύ δύσκολο έως αδύνατο. Ο αυτοματισμός με PLC επεκτείνεται πολύ εύκολα. Αυτό γίνεται είτε απλά αλλάζοντας το πρόγραμμα, είτε με την εισαγωγή νέων μονάδων εισόδων και εξόδων είτε ακόμη με την σύνδεση μιας νέας μονάδας PLC πλάϊ στο ήδη υπάρχον. Κάθε επέκταση στον κλασσικό αυτοματισμό είναι πολύ δύσκολη. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 122

Tο PLC δεν το πετάς ποτέ. Αν υποθέσουμε ότι κάποια στιγμή καταργείται ο αυτοματισμός, το PLC μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν άλλο αυτοματισμό, αρκεί να φτιάξουμε ένα νέο πρόγραμμα. Στον κλασσικό αυτοματισμό αυτό δεν γίνεται, το πολύ-πολύ να διαλύσουμε τον πίνακα και να πάρουμε τα υλικά του. Ο αυτοματισμός με PLC μας παρέχει καταπληκτικές δυνατότητες. Mπορούμε να δημιουργούμε πολύ εύκολα πολύπλοκες και έξυπνες επεξεργασίες, οι οποίες στον κλασσικό αυτοματισμό είναι εξαιρετικά δύσκολo να υλοποιηθούν. Η εγκατάσταση ενός PLC είναι πολύ πιο εύκολη από έναν πίνακα κλασσικού αυτοματισμού. Σε μια εγκατάσταση που χρησιμοποιεί αυτοματισμούς με PLC, σήμερα παρέχονται νέες καταπληκτικές δυνατότητες, σύνδεσης με κεντρικό υπολογιστή, σύνδεσης με το σύστημα αποθήκης, λογιστηρίου κλπ. Το PLC καταλαμβάνει ελάχιστο χώρο σε σχέση με τον αντίστοιχο πίνακα αυτοματισμού. Βλέπουμε ότι από την χρήση των PLC προκύπτουν μόνο πλεονεκτήματα. Υπάρχουν άραγε μειονεκτήματα; Θα μπορούσαμε ίσως να θεωρήσουμε μειονέκτημα την έλλειψη επαρκούς ενημέρωσης των τεχνικών όλων των βαθμίδων ειδικά στην Ελλάδα, πράγμα το οποίο δυσκολεύει και δημιουργεί προβλήματα στην εφαρμογή των PLC. Η τελική ερώτηση που προκύπτει είναι: Πόσο κοστίζουν τελικά τα PLC; συμφέρει να χρησιμοποιούμε σε κάθε εγκατάσταση PLC; Η απάντηση είναι ότι οι τιμές πέφτουν καθημερινά και οι εταιρείες βγάζουν συνεχώς νέα μοντέλα που κάνουν για όλων των επιπέδων της εφαρμογές. Παρ όλα αυτά δεν συμφέρει ακόμη η χρήση του PLC, όταν έχουμε αυτοματισμό με πολλούς κινητήρες (πολλά ρελέ ισχύος) και μικρό αυτοματισμό (λίγα ρελλέ αυτοματισμού). Όμως ένα είναι σίγουρο ότι η βασιλεία του ρελέ φθάνει στο τέλος της, μέχρι το 2005 το ρελέ αυτοματισμού θα έχει εξαφανιστεί τελείως! 4.3 Η δομή ενός PLC Στην αγορά υπάρχουν σήμερα εκατοντάδες μοντέλα PLC κατασκευασμένα από πλήθος διαφορετικών εταιρειών. Ανεξάρτητα όμως από τον τύπο, το μέγεθος και τις επιμέρους διαφορές των PLC, σε όλα μπορούμε να διακρίνουμε τα παρακάτω μέρη: Την κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU=Central Processing Unit), που αποτελεί και την καρδιά ή μάλλον τον εγκέφαλο του PLC Την μονάδα τροφοδοσίας Τις μονάδες εισόδων εξόδων (I/O modules) Η κεντρική μονάδα, η μονάδα τροφοδοσίας και οι μονάδες εισόδου εξόδου αποτελούν την κύρια μονάδα αυτοματισμού, δηλαδή το κύριο μέρος του PLC. Σε πολλά μοντέλα, κυρίως τα μικρά μοντέλα των εταιρειών, οι τρεις παραπάνω μονάδες βρίσκονται ενσωματωμένες σε μια συσκευή. Πέραν της κεντρικής μονάδας αυτοματισμού σε ένα PLC είναι ακόμη απαραίτητα: Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 123

To πλαίσιο ή τα πλαίσια για την τοποθέτηση των μονάδων και των τυχόν επεκτάσεων τους. H συσκευή προγραμματισμού (προγραμματιστής = programmer) για τον προγραμματισμό του PLC. Σημειώνουμε ότι ο Προγραμματιστής χρειάζεται κυρίως σε εκείνον που αναπτύσσει τους αυτοματισμούς. Ο προγραμματιστής είναι μια συσκευή τελείως ξεχωριστή από την μονάδα αυτοματισμού. Με έναν μόνο προγραμματιστή μπορούμε να χειριζόμαστε όλες τις μονάδες αυτοματισμού (της ίδιας εταιρείας εννοείται). ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΙΣΟΔΟΥ- ΕΞΟΔΟΥ ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΟ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΠΛΑΙΣΙΟ ΚΑΙ ΡΑΓΑ ΣΤΗΡΙΞΗΣ Στη συνέχεια θα δούμε με λεπτομέρεια τις μονάδες του PLC Πλαίσιο τοποθέτησης μονάδων Όλες οι μονάδες ενός PLC τοποθετούνται σε ένα κεντρικό πλαίσιο. Στο πλαίσιο αυτό είναι ενσωματωμένο ένα σύστημα αγωγών (σύστημα ζυγών) μέσω των οποίων επικοινωνούν οι διάφορες μονάδες μεταξύ τους τόσο για την τροφοδοσία τους όσο και την ανταλλαγή πληροφοριών. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 124

Αν οι θέσεις του κεντρικού πλαισίου που διατίθεται δεν επαρκούν για να τοποθετηθούν οι μονάδες εισόδων και εξόδων που απαιτούνται σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή, τότε χρησιμοποιούνται ένα η περισσότερα πλαίσια επέκτασης για την τοποθέτηση των πρόσθετων μονάδων. Κάθε πλαίσιο επέκτασης διασυνδέεται με τον κεντρικό πλαίσιο ή με τα άλλα πλαίσια επέκτασης μέσω ειδικής μονάδας διασύνδεσης και καλωδίου. Αναφέρουμε ότι η κάθε εταιρεία και το κάθε μοντέλο έχει το δικό του σύστημα πλαισίου. Συνήθως τα πλαίσια είναι εύκολα στην εγκατάσταση τους. Στις φωτογραφίες που ακολουθούν δίνονται παραδείγματα πλαισίων, διαφόρων τύπων PLC. ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΤΗΡΙΞΗΣ Το οποίο τοποθετείται σε ράγα ΚΛΕΜΜΕΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΣΧΕΔΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΝΔΕΣΕΩΝ ΤΟΥ ΠΛΑΙΣΙΟΥ Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 125

Μονάδα τροφοδοσίας Η μονάδα τροφοδοσίας ενός PLC έχει του παρακάτω σκοπούς Να δημιουργήσει από την τάση του δικτύου τροφοδοσία τις απαραίτητες εσωτερικές τάσεις που χρειάζονται για την τροφοδοσία αποκλειστικά των ηλεκτρονικών στοιχείων (τρανζίστορ, ολοκληρωμένα κυκλώματα κλπ). Οι τυπικές εσωτερικές τάσεις των PLC είναι συνήθως: DC5 V, DC 9 V, DC 24 V. Σε μια διακοπή της τάσης του δικτύου τροφοδοσίας να διατηρήσει το περιεχόμενο της μνήμης με την βοήθεια μιας μπαταρίας (συνήθως λιθίου), που είναι ενσωματωμένη στη μονάδα τροφοδοσίας. Χρειάζεται προσοχή ώστε να μην προκαλέσουμε υπερφόρτιση της μονάδας τροφοδοσίας. Για τον σκοπό αυτό συμβουλευόμαστε τα τεχνικά φυλλάδια της εταιρείας κατασκευής του PLC ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΠΕΡΙΕΧΕΙ ΤΗΝ ΜΟΝΑΔΑ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Κεντρική μονάδα επεξεργασίας Είναι η βασική μονάδα του PLC η οποία είναι υπεύθυνη για όλο τον αυτοματισμό. Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας είναι στην ουσία ένας μικροϋπολογιστής και για αυτό το λόγο διακρίνουμε σε αυτήν όλα τα κύρια μέρη ενός μικροϋπολογιστή, δηλαδή: Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 126

Τον μικροεπεξεργαστή. Ο μικροεπεξεργαστής είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα το οποία αποτελεί τoν «εγκέφαλο» κάθε μικροϋπολογιστή. Οι μικροεπεξεργαστές εξελίσσονται με ταχύτατους ρυθμούς, το όνομά τους δίνει συνήθως και το όνομα στο μοντέλο του μικροϋπολογιστή (π.χ λέμε PC 386, 486, Pentium κλπ). Στα PLC πολύ λίγο μας ενδιαφέρει να ξέρουμε ποιον μικροεπεξεργαστή χρησιμοποιεί η κεντρική μονάδα, αν και πολλές φορές μπορούμε να το διαβάσουμε στα χαρακτηριστικά που δίνουν οι εταιρείες. Ο μικροεπεξεργαστής για το PLC είναι ο κύριος υπεύθυνος για όλες τις λειτουργίες του (την λειτουργία περιγράφουμε στην επόμενη παράγραφο). Μνήμη RAM. Η μνήμη της κεντρικής μονάδας διακρίνεται σε μνήμη RAM, ROM και EEPROM. H μνήμη RAM (Random Access Memory = Μνήμη τυχαίας προσπέλασης) είναι εκείνη στην οποία μπορούμε να γράφουμε και να σβήνουμε, και η οποία σβήνει μόλις λείψει η ηλεκτρική τροφοδοσία της. Στην μνήμη RAM η κεντρική μονάδα αποθηκεύει μια σειρά από πληροφορίες σε ξεχωριστές περιοχές εργασίας. Μπορούμε να διακρίνουμε τις εξής περιοχές: Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται οι καταστάσεις των εισόδων και των εξόδων. Οι περιοχή αυτή ονομάζεται για με τις εισόδους «εικόνα εισόδων» για σε τις εξόδους «εικόνα εξόδων». Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται οι τιμές των ενδιάμεσων ρελέ, των χρονικών, των απαριθμητών κλπ Περιοχή μνήμης όπου αποθηκεύονται τα προγράμματα του χρήστη, δηλαδή τα προγράμματα που αντιστοιχούν σε έναν συγκεκριμένο αυτοματισμό. ΠΡΟΣΟΧΗ η μνήμη RAM σβήνει μόλις σταματήσει η τροφοδοσία του PLC. Για τις δύο πρώτες περιοχές αυτό δεν μας ενδιαφέρει, διότι τα στοιχεία που αποθηκεύονται εκεί είναι τιμές πρόσκαιρες που έχουν ισχύ μόνο όσο δουλεύει ο αυτοματισμός. Όμως το πρόγραμμα που αντιστοιχεί στον αυτοματισμό πρέπει να παραμένει ανεξίτηλο στη μνήμη και αφού κλείσουμε την τροφοδοσία. Γι αυτό το λόγο αυτή η περιοχή μνήμης που περιέχει το πρόγραμμα παραμένει πάντα σε τροφοδοσία μεσω μιας επαναφορτιζόμενης μπαταρίας (π.χ. λιθίου). Μνήμη ΕEPROM. Βέβαια τα διάφορα PLC δεν χρησιμοποιούν μόνο τον παραπάνω τρόπο, της «πάντα τροφοδοτούμενης μνήμης RAM», για να διατηρήσουν το πρόγραμμα στην μνήμη. Ένας πιο ασφαλής τρόπος είναι η χρήση της μνήμης ΕEPROM (Εlecticaly Erasable, Programmable Read Only Memory=Μνήμη η οποία προγραμματίζεται και σβήνει ηλεκτρικά). Πρόκειται για μνήμη ROM (που μόνο διαβάζεται), και άρα δεν σβήνει όταν μείνει χωρίς τροφοδοσία, αλλά την οποία μπορούμε να την γράφουμε, να την σβήνουμε και να την ξαναγράφουμε μέσω ειδικού μηχανήματος. Σε πολλά PLC η ΕEPROM χρησιμοποιείται σαν «κασέτα» για την εύκολη αλλαγή του αυτοματισμού σε έναν πίνακα από έναν απλό χειριστή του μηχανήματος. Δηλαδή έχουμε «γράμμενο» το εναλλακτικό πρόγραμμα σε ένα «τσιπάκι» ΕEPROM και απλά αλλάζουμε την ηλεκτρονική πλακέτα του PLC, όταν θέλουμε να αλλάξουμε πρόγραμμα. Μνήμη ROM. Στην μνήμη ROM η κεντρική μονάδα αποθηκεύει το λειτουργικό της σύστημα, δηλαδή τις οδηγίες για όλες τις βασικές λειτουργίες που είναι απαραίτητες για να δουλέψει το PLC. Βέβαια η μνήμη ROM δεν μας Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 127

ενδιαφέρει καθόλου, και γι αυτό δεν θα δείτε τίποτα γι αυτήν στα εγχειρίδια των εταιρειών. Εξωτερικά σε μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας, σε όλων των τύπων τα PLC συνήθως υπάρχουν: Θέση σύνδεσης (ειδικός κονέκτορας) της συσκευής προγραμματισμού Θέση σύνδεσης επεκτάσεων. Στην θέση αυτή μπορεί να συνδέεται δεύτερο PLC, επέκταση μνήμης κλπ Διακόπτης δύο θέσεων ο οποίος θέτει το PLC σε θέση RUN/STOP, δηλαδή σε θέση λειτουργίας του αυτοματισμού(run) ή όχι (STOP). Ενδεικτικά LED, ως εξής: LED ένδειξης ότι το PLC είναι σε θέση RUN (λειτουργεί ο αυτοματισμός), LED ένδειξης ότι το PLC είναι υπό τροφοδοσία και LED το οποίο δείχνει ότι έχει πρόβλημα η επαναφορτιζόμενη μπαταρία. Θέση μπαταρίας Θέση σύνδεσης Προγραμματιστή Ένδειξη κατάστασης μαπαταρίας Διακόπτης RUN/STOP και ενδεικτικές λυχνίες Θέση μνήμης EEPROM Κεντρική μονάδα PLC Μονάδες εισόδων και εξόδων Ο μονάδες των εισόδων και των εξόδων αποτελούν τις μονάδες επικοινωνίας της κεντρικής μονάδας με τον έξω κόσμο, δηλαδή με τα αισθητήρια, τους διακόπτες και τα μπουτόν που δίνουν τις εντολές καθώς και με τα ρελέ των κινητήρων, βαλβίδες, ενδεικτικές λυχνίες, και γενικά τους αποδέκτες που εκτελούν τις εντολές του αυτοματισμού. Η κεντρική μονάδα μπορεί να δεχτεί ψηφιακά σήματα εισόδου και εξόδου χαμηλής τάσης και πολύ μικρού ρεύματος. Οι τάσεις που μπορεί να καταλάβει Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 128

η κεντρική μονάδα είναι συνήθως 0 Volt για το λογικό 0 και 5 Volt για το λογικό 1. Το ρεύμα εισόδου καθώς και το ρεύμα εξόδου δεν μπορεί να περάσει τα μερικά χιλιοστά του Amper. Οι μονάδες εισόδου και εξόδου Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 129

Optocupler Κλέμες Διαγράμματα όπου φαίνονται τα ηλεκτρονικά κυκλώματα για εξόδους 24 V DC και για διάφορες τιμές ρεύματος. Παρατηρήστε την γαλβάνικη απομόνωση η οποία επιτυγχάνεται με την χρήση οπτοσυζευκτών (Optocuplers) Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 130

Διαγράμματα όπου φαίνονται τα ηλεκτρονικά κυκλώματα για εισόδους 24 V DC.Παρατηρήστε την γαλβάνικη απομόνωση η οποία επιτυγχάνεται με την χρήση οπτοσυζευκτών (Optocuplers) αναλαμβάνουν να προσαρμόσουν τα σήματα εισόδου και εξόδου που έχουμε στον αυτοματισμό με τα σήματα που μπορεί να δεχτεί η κεντρική μονάδα, τόσο από άποψη τάσεων όσο και από άποψη ρευμάτων. Η προσαρμογή αυτή γίνεται με την χρήση ηλεκτρονικών στοιχείων ισχύος δηλαδή τρανζίστορ ισχύος, θυρίστορ και triac είτε ακόμη με την χρήση κατάλληλων ρελέ. Κάθε σύστημα PLC καταλήγει πάντα σε κλέμες. Οι κλέμες αυτές ανήκουν στις μονάδες εισόδου και εξόδου του PLC. Στις κλέμες εισόδου καταλήγουν οι αγωγοί που έρχονται από τα αισθητήρια (τερματικά, πιεζοστάτες, μπουτόν κλπ). Και στις κλέμες εξόδων καταλήγουν οι αγωγοί που τροφοδοτούν τα ρελέ ισχύος των κινητήρων, τις βαλβίδες, λυχνίες και τους λοιπούς αποδέκτες. Στους διαφόρους τύπους των PLC οι μονάδες εισόδου και εξόδου αντιμετωπίζονται με διαφορετικό τρόπο. Σχεδόν όμως σε όλες τις περιπτώσεις ισχύουν τα παρακάτω: Μία μονάδα εισόδων ή εξόδων μπορεί να δουλεύει σε συνεχή τάση η σε εναλλασσόμενη, τυπικές τάσεις που συναντούμε στα PLC είναι: DC 24 V, 48 V, 60 V και AC 24 V, 48 V, 115 V, 230 V, με συνηθέστερες τις DC 24 V και ΑC 115 V και 230 V. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 131

Η τάση αυτή δεν παρέχεται συνήθως από την μονάδα τροφοδοσίας του PLC, και πρέπει να την δημιουργήσουμε εμείς με άλλη τροφοδοτική μονάδα. Τα κυκλώματα και οι τάσεις των εισόδων είναι τελείως ανεξάρτητα από τα κυκλώματα και τις τάσεις των εξόδων. Επομένως η τάση για τις εισόδους μπορεί να είναι διαφορετική από την τάση για τις εξόδους. Αν η τάση εξόδων είναι η ίδια με την τάση των εισόδων μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ίδιο τροφοδοτικό (για τάσεις DC), ή μετασχηματιστής τάσης χειρισμού (για τάσεις AC) για τις εισόδους και τις εξόδους. Η τάση εισόδων (δηλαδή η τάση που θα φθάσει σε μια είσοδο όταν ενεργοποιηθεί το αντίστοιχο αισθητήριο) διαχωρίζεται συνήθως γαλβανικά από το υπόλοιπο εσωτερικό κύκλωμα του PLC. Τα ίδια ισχύουν και για τις εξόδους. Aν σε κάποιες μονάδες εισόδων δεν έχουμε γαλβανική απομόνωση πρέπει να προσέξουμε ιδιαίτερα το θέμα των γειώσεων. Η κατάσταση που έχει διαμορφωθεί σήμερα σε όλους τις εταιρείες που παράγουν PLC είναι η εξής: Περίπτωση 1 τα Modular PLC (συνήθως τα μεγάλα PLC) Σε αυτή την περίπτωση το PLC πωλείται σε modular μορφή, δηλαδή κομμάτικομμάτι. Τα βασικά κομμάτια ενός τέτοιου PLC είναι: H μονάδα τροφοδοσίας Η κεντρική μονάδα, η οποία έχει την δυνατότητα να οδηγήσει έναν ανώτατο αριθμό εισόδων και εξόδων. Π.χ το PLC της SIEMENS μπορεί να οδηγήσει μέχρι 255 μονάδες εισόδων ή εξόδων. Οι μονάδες εισόδων και εξόδων στα modular PLC πωλούνται και αυτές σε κομμάτια-μονάδες. Κάθε μια μονάδα εισόδων ή εξόδων μπορεί να έχει 4,8,16 ή 32 εισόδους ή εξόδους. Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να επιλέγουμε μία μονάδα εισόδων ή εξόδων η οποία να έχει τα ηλεκτρολογικά χαρακτηριστικά που επιθυμούμε. Όπως έγινε κατανοητό σε ένα modular PLC μπορούμε να έχουμε μονάδες εισόδων ή εξόδων που να δουλεύουν σε διαφορετικές τάσεις τροφοδοσίας. Περίπτωση 2 Συμπαγή PLC (μικρά συνήθως) Όλές οι εταιρείες διαθέτουν και μικρά PLC στα οποία όλες οι μονάδες τους (τροφοδοσία, κεντρική μονάδα και μονάδες εισόδου εξόδου) είναι ενσωματωμένες σε μια συσκευή. Σε αυτού του είδους τα PLC οι μονάδες εισόδου και εξόδου είναι συνήθως 8 ή 16 και έχουν τα ίδια ηλεκτρολογικά χαρακτηριστικά. Παράδειγμα τέτοιου PLC είναι το SUCOS.της KLOKNER MOELLER. ΠΡΟΣΟΧΗ Το σημαντικότερο σημείο που πρέπει κάποιος να προσέξει σχετικά με τις εισόδους και εξόδους είναι ότι κάθε είσοδος ή έξοδος είναι για το PLC ακριβώς καθορισμένη, δηλαδή έχει καθορισμένο όνομα με το οποίο αναφέρεται και στο πρόγραμμα. Στα συμπαγή PLC πάνω στην κάθε κλέμα αναγράφεται το όνομα της εισόδου και εξόδου. Στα modular PLC, υπάρχει σαφές σύστημα με ο οποίο αναγνωρίζουμε το όνομα της κάθε κλέμας. Παραδείγματα δίνονται στα παρακάτω σχήματα. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 132

Πλαίσιο στήριξης Τροφοδοτικό Κεντρική μονάδα (CPU) Μονάδες εισόδου και εξόδου Modular PLC. Αποτελείται από ανεξάρτητες μονάδες οι οποίες ενσωματώνονται στο πλαίσιο σύνδεσης Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 133

Είσοδοι Σύνδεση Επέκτασης Έξοδοι Σύνδεση προγραμματιστή Συμπαγές PLC : Περιλαμβάνει τροφοδοτικό, κεντρική μονάδα, μονάδες εισόδου και εξόδου, όλα ενσωματωμένα σε μια ενιαία συσκευή. 4.4 Αρχή λειτουργίας του PLC Ας υποθέσουμε ότι ένα PLC βρίσκεται σε κατάσταση λειτουργίας ενός αυτοματισμού (RUN). Τα στάδια λειτουργίας που ακολουθεί κατά την λειτουργία του είναι τα εξής: 1. Ο μικροεπεξεργαστής διακόπτει κάθε άλλη επεξεργασία και διαβάζει τις εισόδους. Αυτό σημαίνει ότι ελέγχει αν η κάθε είσοδος έχει υψηλή τάση (αρα λογικό 1) η χαμηλή τάση (άρα λογικό 0). 2. Οι τιμές 0 ή 1 για την κάθε είσοδο αποθηκεύονται σε μια ειδική περιοχή μνήμης η οποία ονομάζεται εικόνα εισόδων. Την εικόνα εισόδων μπορείτε να τη φανταστείτε σαν έναν πίνακα όπου ο μικροεπεξεργαστής «σημειώνει» τις τιμές που διάβασε. Π.χ είσοδος Ι1 = 1, Ι2=0, Ι3=0 κοκ. 3. Στην συνέχεια ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιώντας σαν δεδομένα της τιμές των εισόδων που διάβασε, εκτελεί τις εντολές του προγράμματος, το οποίο περιγράφει τον αυτοματισμό. Το πρόγραμμα αυτό στην ουσία περιέχει μια σειρά από λογικές πράξεις. 4. Η εκτέλεση του προγράμματος θα δώσει αποτελέσματα για τις εξόδους. Τα αποτελέσματα αυτά αποθηκεύονται στην ειδική περιοχή της μνήμης που ονομάζεται εικόνα εξόδων. Η εικόνα εξόδων περιέχει όπως και η εικόνα εισόδων τις τιμές για την κάθε έξοδο, π.χ Q1=1. Q2=1, Q3=0 κοκ. ΣΗΜΕΙΩΝΟΥΜΕ ότι οι τιμές αυτές προκύπτουν από την εκτέλεση των λογικών πράξεων του προγράμματος. 5. Στην συνέχεια ο μικροεπεξεργαστής σταματάει κάθε άλλη εργασία και αποδίδει τις τιμές της εικόνας εξόδων στις εξόδους. Αυτό σημαίνει ότι σε όποια έξοδο δώσουμε 1 θα έχουμε υψηλά τάση και το αντίθετο. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 134

ΚΥΚΛΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ PLC Διάβασμα εισόδων ΕΙΚΟΝΑ ΕΙΣΟΔΩΝ Το PLC είναι απομονωμένο από τον έξω κόσμο γι αυτό τον χρόνο ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Χρόνος κύκλου προγράμματος ΕΙΚΟΝΑ ΕΞΟΔΩΝ Απόδοση τιμών στις εξόδους Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 135

Με την συμπλήρωση του 5 ου βήματος συμπληρώνεται ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας και ο κύκλος ξαναρχίζει από την αρχή. Ο κύκλος λειτουργίας εκτελείται συνεχώς όσο το PLC βρίσκετε σε κατάσταση RUN. Δηλαδή ένα PLC εκτελεί συνεχώς τα βήματα ενός κύκλου λειτουργίας (όπως τα περιγράψαμε) χωρίς αρχή και τέλος. Ο χρόνος που χρειάζεται για να διαγράψει το PLC έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας ονομάζεται χρόνος κύκλου και εξαρτάται από τον μικροεπεξεργαστή του PLC, αλλά και από τον αριθμό εντολών του προγράμματος. Δηλαδή στο ίδιο PLC για ένα μεγαλύτερο πρόγραμμα, έχουμε μεγαλύτερο χρόνο κύκλου. Ο χρόνος κύκλου αποτελεί και ένα μέτρο σύγκρισης μεταξύ των PLC. Για να μπορούμε να έχουμε έναν αντικειμενικό τρόπο μέτρησης του χρόνου κύκλου, ορίζουμε τον μέσο χρόνο κύκλου, σαν τον χρόνο κύκλου ενός προγράμματος που καταλαμβάνει μνήμη 1 Κbyte. Πάντως στην χειρότερη περίπτωση και σε ένα αργό PLC, ο χρόνος κύκλου δεν ξεπερνάει τα μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου. Θα θέλαμε στο σημείο αυτό να τονίσουμε την ουσιαστική διαφορά στην λειτουργία ενός αυτοματισμού με PLC από έναν κλασσικό αυτοματισμό με ρελέ: Στην περίπτωση του κλασικού αυτοματισμού, όταν έχουμε μια αλλαγή σε ένα διακόπτη εισόδου, η αλλαγή αυτή προκαλεί εκείνη τη στιγμή διαδοχικές αλλαγές στις επαφές των αντιστοίχων ρελέ, μέχρι να αλλάξει και η κατάσταση της εξόδου. Έχουμε δηλαδή ένα πραγματικό φαινόμενο, ένα φαινόμενο που συμβαίνει σε πραγματικό χρόνο. Αν παρατηρήσουμε τον κύκλο λειτουργία του PLC, θα δούμε ότι το PLC δεν βλέπει συνεχώς τον έξω κόσμο, παρά μόνο κατά την στιγμή που διαβάζει τις εισόδους και αποδίδει τιμές στις εξόδους. Στον υπόλοιπο χρόνο του κύκλου, το PLC είναι ένας υπολογιστής ο οποίος εκτελεί πράξεις (λογικές βέβαια και όχι αριθμητικές) απομονωμένος από τον έξω κόσμο. Δηλαδή αν έχουμε μια αλλαγή σε μια είσοδο, το αποτέλεσμα στην έξοδο δεν είναι αποτέλεσμα ενός πραγματικού φαινομένου αλλά αποτέλεσμα υπολογισμών και επίλυσης λογικών μαθηματικών προβλημάτων. Για να δείτε τη διαφορά υποθέστε ότι κατά την διάρκεια του χρόνου κατά τον οποίον ο υπολογιστής, αφού έχει διαβάσει τις εισόδους, εκτελεί τις πράξεις του προγράμματος, εμείς αλλάζουμε μια είσοδο. Στην περίπτωση αυτή το PLC θα δώσει λάθος αποτέλεσμα στη αντίστοιχη έξοδο. Βέβαια κάτι τέτοιο είναι φανταστικό, γιατί είναι αδύνατον να συμβεί οποιαδήποτε αλλαγή στα λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, που διαρκεί ο χρόνος του κύκλου λειτουργίας. Με άλλα λόγια το PLC «μιμείται» το πραγματικό φαινόμενο του αυτοματισμού, αλλά τόσο καλά που πολλές φορές είναι ταχύτερο από το πραγματικό φαινόμενο. 4.5 Γλώσσες προγραμματισμού ενός PLC Το βασικότερο κομμάτι σε ένα σύστημα αυτοματισμού με PLC δεν είναι το υλικό μέρος αλλά το λογισμικό, δηλαδή το πρόγραμμα που αντιστοιχεί στον επιθυμητό αυτοματισμό. Το πρόγραμμα αναπτύσσεται σε μια γλώσσα προγραμματισμού. Δυστυχώς στον τομέα των PLC δεν υπήρξε τυποποίηση, σε κανέναν τομέα λόγω του ανταγωνισμού των εταιρειών μεταξύ τους, ούτε βέβαια στο θέμα των γλωσσών προγραμματισμού. Δηλαδή δεν υπάρχουν γλώσσες προγραμματισμού για PLC που να ισχύουν ανεξάρτητα από εταιρεία, όπως για παράδειγμα συμβαίνει στον προγραμματισμό των Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 136

υπολογιστών. Παρ όλα αυτά οι γλώσσες των PLC όλων των εταιρειών μοιάζουν πολύ μεταξύ τους, έτσι που να μπορούμε να μιλάμε σήμερα για μια «τυποποίηση της αγοράς». Τρεις είναι σήμερα οι κυριότερες κατηγορίες γλωσσών προγραμματισμού για PLC, τις οποίες συναντούμε με μικρές διαφορές στα PLC όλων των εταιρειών: 1.Γλώσσα LADDER ή γλώσσα ηλεκτρολογικών γραφικών Είναι η πρώτη γλώσσα που αναπτύχθηκε ιστορικά. H γλώσσα Ladder στην ουσία επιτρέπει τη μεταφορά του ηλεκτρολογικού σχεδίου, μέσω της συσκευής προγραμματισμού στο PLC. Με την γλώσσα αυτή η εκπαίδευση των τεχνικών, που ήταν συνηθισμένοι στον κλασσικό αυτοματισμό, γινόταν εύκολα και γρήγορα, αφού δεν άλλαζε σε τίποτε στην εργασία σχεδιασμού του αυτοματισμού. Η γλώσσα LADDER χρησιμοποιεί όχι την ευρωπαϊκή προτυποποίηση του σχεδιασμού των αυτοματισμών, αλλά την αμερικάνικη. Αυτό ίσως οφείλεται στο γεγονός ότι τα πρώτα PLC αναπτύχθηκαν στην Αμερική. Όμως στη συνέχεια ο τρόπος αυτό σχεδιασμού «βόλεψε» και έτσι διατηρήθηκε και από τις Ευρωπαϊκές εταιρείες, με αποτέλεσμα σήμερα να είναι πλέον καθιερωμένος. 2. Γλώσσα Λίστας εντολών ή γλώσσα Λογικών εντολών Η γλώσσα αυτή αναπτύχθηκε ταυτόχρονα με την γλώσσα LADDER, αν και οι εταιρείες έδειξαν στην αρχή δισταγμό στο να την «προωθήσουν», φοβούμενες μην τρομάξουν το τεχνικό κατεστημένο της βιομηχανίας. Η γλώσσα αυτή δημιουργεί λίστα προγράμματος με εντολές, οι οποίες αντιστοιχούν στις λογικές πύλες (AND, OR, NOT κλπ). Στην αρχή η γλώσσα λίστας εντολών ήταν πολύ φτωχή και περιοριζόταν μόνο στις βασικές λογικές εντολές, οι οποίες αντιστοιχούσαν αμέσως στις γραφικές εντολές της γλώσσας LADDER. Σήμερα οι γλώσσες αυτές έχουν εξελιχθεί πάρα πολύ και συναντά κανείς σε αυτές στοιχεία από τις γλώσσες των υπολογιστών και κυρίως των γλωσσών Αssembly. O προγραμματισμός σε λίστα εντολών απαιτεί από τον ηλεκτρολόγο να έχει έστω στοιχειώδεις γνώσεις προγραμματισμού. 3.Γλώσσα Λογικών γραφικών ή λογικού διαγράμματος Η γλώσσα αυτή είναι επίσης γραφική, αλλά αντί του κλασσικού σχεδίου αυτοματισμού, χρησιμοποιεί το αντίστοιχο λογικό κύκλωμα. Η γλώσσα αυτή είναι νεότερη και δεν χρησιμοποιείται από όλες τις εταιρείες. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 137

Πρόγραμμα σε γλώσσα Λίστας Εντολών Πρόγραμμα σε γλώσσα Λογικών Γραφικών Πρόγραμμα σε γλώσσα Ηλεκτρολογικών γραφικών Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 138

4.6 Τρόπος προγραμματισμού των PLC Αφού συντάξουμε το πρόγραμμα στο «χαρτί», σε οποιαδήποτε γλώσσα προγραμματισμού, πρέπει να το εισάγουμε στο PLC. Αυτό γίνεται μέσω ενός προγραμματιστή ο οποίος μπορεί να έχει μια από τις παρακάτω μορφές: 1) Ειδικός προγραμματιστής χειρός. Κάθε PLC, οποιασδήποτε εταιρείας, συνοδεύεται από μια ειδική συσκευή προγραμματιστή, η οποία είναι συνήθως «χειρός», δηλαδή φορητή. Η προγραμματιστικές αυτές συσκευές διαθέτουν μια μικρή οθόνη υγρών κρυστάλλων και τυποποιημένα πλήκτρα προγραμματισμού. Συνήθως οι ειδικοί προγραμματιστές μπορούν να προγραμματίσουν τα PLC μόνο σε γλώσσα λίστας εντολών, αν και υπάρχουν προγραμματιστές με τους οποίους μπορούμε να προγραμματίσουμε σε κάποια από τις γραφικές γλώσσες. Για να προγραμματίσουμε το PLC πρέπει να το συνδέσουμε με τον προγραμματιστή. Η σύνδεση πραγματοποιείται μέσω της ειδικής θύρας που υπάρχει στην κεντρική μονάδα του PLC. Αφού πληκτρολογήσουμε το πρόγραμμα, το μεταφέρουμε στη μνήμη του PLC, όπου εγκαθίσταται και τίθεται σε λειτουργία. Όταν ολοκληρώσουμε την διαδικασία αυτή, ο προγραμματιστής αποσυνδέεται. Ο τρόπος χειρισμού του προγραμματιστή είναι τελείως ειδικός για κάθε PLC. Οι προγραμματιστές των διαφόρων εταιριών δεν μοιάζουν ούτε κατ ελάχιστο μεταξύ τους και αυτό είναι μια δυσκολία στην εκμάθηση του προγραμματισμού ενός νέου PLC. Προγραμματίζεται σε LADDER Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 139

Οι προγραμματιστές χειρός σήμερα διαθέτουν και άλλες δυνατότητες, όπως για παράδειγμα: Μπορούν να συνδεθούν με εκτυπωτή, και να εκτυπώσουμε το πρόγραμμα, Μπορούν να συνδεθούν με Προσωπικό Υπολογιστή με όσα πλεονεκτήματα μπορεί αυτό να έχει, π.χ. μπορούμε να αποθηκεύσουμε σε δισκέτα το πρόγραμμα, να κάνουμε εκτύπωση του προγράμματος κλπ. Μπορούν να συνδεθούν με ειδική συσκευή προγραμματισμού EEPROM, με την οποία μπορούμε να θέτουμε το πρόγραμμα σε πλακέτες EEPROM. Ακόμη με τον προγραμματιστή μπορούμε να ελέγχουμε την λειτουργία του προγράμματος-αυτοματισμού και να κάνουμε ανίχνευση βλαβών. Αυτή η δυνατότητα είναι ίσως το σημαντικότερο πλεονέκτημα του προγραμματιστή χειρός, διότι μπορεί να μεταφερθεί σε οποιαδήποτε εγκατάσταση PLC, να συνδεθεί στο PLC του πίνακα και να ψάξουμε για βλάβες. Προγραμματιστή ς PLC Έλεγχος βλαβών σε PLC Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 140

2) Προγραμματισμός με PC και με την χρήση ειδικού λογισμικού. Ο πιο εύκολος τρόπος προγραμματισμού ενός PLC σήμερα, είναι μέσω ενός Προσωπικού Υπολογιστή (PC). Με την χρήση ειδικού λογισμικού το οποίο δίνεται από την εταιρεία, το PC μετατρέπεται σε «προγραμματιστή». Για την σύνδεση του PC με το PLC ή με την συσκευή προγραμματισμού EEPROM, χρειάζεται ειδική κάρτα σύνδεσης (interface), η οποία τοποθετείται στο PC. Ο προγραμματισμός μέσω PC είναι πολύ ευκολότερος από τον προγραμματισμό με τον ειδικό προγραμματιστή χειρός, ειδικά για κάποιον που είναι εξοικειωμένος με την χρήση του PC. Ο προγραμματισμός στις ειδικές γραφικές γλώσσες γίνεται με τρόπο ιδανικό στην οθόνη του PC. Τα υπόλοιπα πλεονεκτήματα νομίζουμε είναι προφανή, δηλαδή: Μπορούμε να αποθηκεύουμε και να αρχειοθετούμε τα προγράμματα μας Μπορούμε να τυπώνουμε τα προγράμματα. ΕEPROM Συσκευή προγραμματισμού ΕEPROM PLC Απευθείας Προγραμματισμός PLC Προγραμματισμός μέσω ΕEPROM Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 141

3)Προγραμματισμός με ειδικές συσκευές Εκτός από τους δύο τρόπους που προαναφέραμε, υπάρχουν κάποιες εδικές συσκευές με τις οποίες ο προγραμματισμός, κυρίως στις γραφικές γλώσσες γίνεται πολύ εύκολα. Μία τέτοια συσκευή είναι η Φωτεινή πένα (light pen). Πρόκειται για μια συσκευή η οποία περιλαμβάνει μια οθόνη και πάνω στην οποία σχεδιάζουμε με μια ειδική «φωτεινή πένα». Light Pen 4.7 Τρόπος ανάπτυξης αυτοματισμού με PLC Είδαμε ότι ο τρόπος ανάπτυξης ενός αυτοματισμού με PLC δεν αλλάζει τον τρόπο σχεδιασμού του αυτοματισμού, δηλαδή σχεδιάζουμε τον αυτοματισμό με τον κλασσικό τρόπο και στην συνέχεια μετατρέπουμε το σχέδιο αυτοματισμού σε πρόγραμμα. Όλες οι γλώσσες προγραμματισμού, είτε πρόκειται για την λίστα εντολών είτε για τις γραφικές, έχουν προσαρμοστεί σε αυτό το μοντέλο. Βέβαια όσο οι γλώσσες προγραμματισμού εξελίσσονται τόσο περισσότερο απομακρύνονται από το μοντέλο του ηλεκτρολογικού σχεδίου, και πλησιάζουν τις ανώτερες γλώσσες προγραμματισμού. Για παράδειγμα: από τις σημαντικότερες εντολές στις ανώτερες γλώσσες προγραμματισμού είναι οι εντολές ελέγχου και διακλάδωσης (IF, GOTO) και υποπρογραμματάτων (GOSUB ), τέτοιου είδους εντολές δεν υπάρχουν στις γλώσσες των PLC, αλλά σιγά-σιγά αρχίζουμε να συναντούμε ανάλογες εντολές στις νεότερες εκδόσεις. Η εξέλιξη αυτή είναι σίγουρο ότι θα αλλάξει τον τρόπο ανάπτυξης αυτοματισμών, ήδη υπάρχει μια κατηγορία νέων σχεδιαστών αυτοματισμού οι οποίοι δουλεύουν περισσότερο σαν προγραμματιστές. Μπορούμε επομένως να πούμε ότι υπάρχουν 2 τρόποι ανάπτυξης αυτοματισμών με PLC. 1)Aνάπτυξη αυτοματισμού με κλασσικό σχεδιασμό Είναι ο τρόπος που είναι σήμερα πιο διαδεδομένος. Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό ο σχεδιασμός του αυτοματισμού γίνεται με τον κλασσικό τρόπο, και στην συνέχεια μετατρέπουμε το σχέδιο αυτοματισμού σε πρόγραμμα. Πλεονεκτήματα: Έχουμε έτοιμο πάρα πολύ υλικό του αυτοματισμού Είναι περισσότερο ασφαλής ο αυτοματισμός, διότι το σχέδιο ελέγχεται πλήρως ως προς την λειτουργία του. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 142

Μειονεκτήματα: Οι δυνατότητες του προγραμματισμού που ακολουθούν αυτό το μοντέλο είναι περιορισμένες, αφού αναγκαστικά ακολουθούν το σχέδιο. 2)Ανάπτυξη αυτοματισμού με προγραμματισμό. Ο άλλος τρόπος ανάπτυξης ενός αυτοματισμού με PLC είναι να αναπτύσσουμε απευθείας το πρόγραμμα χωρίς αναγκαστικά να φτιάξουμε πρώτα το κλασσικό σχέδιο του αυτοματισμού. Σε αυτή την περίπτωση το πρόγραμμα αναπτύσσεται σταδιακά δοκιμάζοντας βήμα προς βήμα την λειτουργία του. Η δοκιμή του προγράμματος γίνεται στον προσομοιωτή. Ο προσομοιωτής (simulator) δεν είναι τίποτα άλλα παρά μια συσκευή η οποία στην θέση των εξόδων συνδέει ενδεικτικές λυχνίες (led), και στην θέση των εισόδων διακόπτες. Στον προσομοιωτή δοκιμάζεται η λειτουργία του αυτοματισμού. Ο προσομοιωτής είναι απαραίτητος ειδικά όταν αναπτύσσουμε ένα πρόγραμμα χωρίς να έχουμε φτιάξει πρώτα το κλασσικό σχέδιο. Πλεονεκτήματα: Οι δυνατότητες που έχουμε σε αυτό το μοντέλο εργασίας καταπληκτικές αφού δεν δεσμευόμαστε από το σχέδιο του αυτοματισμού. Μειονεκτήματα: Η πιθανότητα λαθών είναι μεγαλύτερη. Tο πρόγραμμα πρέπει να δοκιμαστεί και να τεκμηριωθεί πολύ καλά έτσι ώστε να μην υπάρχουν λάθη στον αυτοματισμό. PLC Είσοδοι Προσομοιωτής Έξοδοι Προγραμματιστής ΠΡΟΣΟΧΗ Σήμερα σε όλα τα PLC, οι μονάδες εισόδου και εξόδου έχουν στην πρόσοψή τους ενδεικτικές λυχνίες. Άρα σήμερα ένας προσομοιωτής πρέπει να διαθέτει μόνο διακόπτες, αφού ενδεικτικές λυχνίες ήδη υπάρχουν. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 143

4.8 Προγραμματισμός του PLC Στο κεφάλαιο που ακολουθεί θα δούμε πως θα προγραμματίσουμε ένα PLC. Θα θεωρήσουμε ότι ο σχεδιασμός ενός αυτοματισμού είναι ανεξάρτητος από τον τρόπο με τον οποίο θα τον υλοποιήσουμε, δηλαδή αν θα χρησιμοποιήσουμε τον κλασσικό τρόπο της συρματωμένης λογικής ή την προγραμματιζόμενη λογική των PLC. Θα θεωρήσουμε δηλαδή ότι υπάρχει το σχέδιο του αυτοματισμού, το οποίο έχει σχεδιαστεί με οποιοδήποτε τρόπο. Το πρόβλημα που υπάρχει σχετικά με τον προγραμματισμό των PLC είναι αυτό στο οποίο έχουμε ήδη αναφερθεί, δηλαδή το γεγονός ότι οι γλώσσες προγραμματισμού δεν είναι τυποποιημένες, αλλά διαφέρουν από εταιρεία σε εταιρεία. Διαφέρουν ακόμη και μεταξύ των μοντέλων της ίδιας εταιρείας. Βέβαια η λογική όλων των γλωσσών προγραμματισμού σε όλα τα PLC είναι ίδια. Αλλά και το σύνολο των εντολών σε ένα ποσοστό 80% μοιάζει μεταξύ τους σε όλες τις γλώσσες. Έτσι είναι σίγουρο ότι όποιος μάθει να χρησιμοποιεί πολύ καλά την γλώσσα σε ένα μοντέλο, πολύ εύκολα μαθαίνει και οποιοδήποτε άλλο, εντοπίζοντας πολύ γρήγορα της διαφορές. Θα παρουσιάσουμε τον προγραμματισμό των PLC σε 2 μέρη. Στο πρώτο μέρος θα δούμε πως προγραμματίζουμε το PLC για σχέδια συνδυαστικών αυτοματισμών και στο δεύτερο μέρος για σχέδια ακολουθιακών αυτοματισμών. Αυτό θα γίνει και για τις 3 κατηγορίες γλωσσών. Αυτό το κάνουμε διότι οι βασικές διαφορές μεταξύ των PLC αρχίζουν όταν έχουμε χρήση των χρονικών, απαριθμητών και των λοιπών ειδικών συναρτήσεων. Συνδυαστικοί και ακολουθιακοί αυτοματισμοί Υιοθετώντας την ορολογία από τα λογικά κυκλώματα, ονομάζουμε: Συνδυαστικό αυτοματισμό, τον αυτοματισμό εκείνον στον οποίο οι έξοδοι εξαρτώνται μόνο από τις εισόδους. Αυτό σημαίνει ότι οι κινητήρες, βαλβίδες και οι λοιποί αποδέκτες του αυτοματισμού λαμβάνουν εντολές μόνο από τα αισθητήρια και τους διακόπτες εισόδου και δεν εξαρτώνται από τον χρόνο ή από προηγούμενες καταστάσεις. Αντίθετα ονομάζουμε: Ακολουθιακό αυτοματισμό εκείνον στον οποίο οι έξοδοι εξαρτώνται όχι μόνο από τις εισόδους, αλλά και από τον χρόνο και από προηγούμενες καταστάσεις των εξόδων. Σχηματικά οι 2 κατηγορίες αυτοματισμών φαίνονται στα παρακάτω σχήματα. Είσοδοι Έξοδοι Είσοδοι Έξοδοι Συνδιαστικός Αυτοματισμός Ακολουθιακός Αυτοματισμός Μνήμη Χρονομέτρηση Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 144

Παράδειγμα συνδυαστικού και ακολουθιακού αυτοματισμού Κινητήρας αναδευτήρα Πλωτήρας Θερμοστάτης Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα εξαγωγής Αντλία εισαγωγής υγρού Ο αυτοματισμός που περιγράψαμε στην παράγραφο 4.10 είναι συνδιαστικός αυτοματισμός, διότι η κατάσταση των εξόδων (αντλία, αναδευτήρας και βαλλβίδα εξαγωγής) εξαρτάται μόνο από την κατάσταση του πλωτήρα και του θερμοστάτη. Ο αυτοματισμός θα ήταν ακολουθιακός Παραλλαγή 1 Αν θεωρήσουμε ότι ο αναδευτήρας ανεξάρτητα από την κατάσταση του θερμοστάτη θα λειτουργήσει για κάποιον σταθερό χρόνο Τ. Παραλλαγή 2 Αν θεωρήσουμε ότι ο αυτοματισμός λειτουργεί ως εξής: Μια φορά το θερμό νερό θέλουμε να εξέρχεται όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το επιθυμητό όριο, την επομένη φορά όμως ο αναδευτήρας θα λειτουργήσει για κάποιο σταθερό χρόνο Τ, ανεξάρτητα από την θερμοκρασία. 4.9 Το προγραμματιστικό μοντέλο ενός PLC. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να γνωρίζουμε για ένα PLC όταν ξεκινάμε να μελετάμε πως θα το προγραμματίσουμε είναι: Πόσες εισόδους έχει και πως τις ονομάζουμε. Οι είσοδοι σχεδόν σε όλα τα PLC χαρακτηρίζονται με το γράμμα Ι ακολουθούμενο από έναν αριθμό. Στα συμπαγή PLC ο αριθμός είναι ένας κανονικός αύξων αριθμός, ξεκινώντας από το 0 και φθάνοντας στο πλήθος των εισόδων.π.χ Ι1, Ι2, Ι3,Ι4 κλπ. Στα modular PLC όπου οι είσοδοι είναι ομαδοποιημένες σε μικρές μονάδες, ο αριθμός αποτελείται από 2 νούμερα τα οποία χωρίζουμε με τελεία. Το πρώτο νούμερο μας χαρακτηρίζει συνήθως την σειρά της μονάδας και το δεύτερο την είσοδο πάνω στην μονάδα. (δείτε σχήμα). Π.χ. έχουμε εισόδους Ι 0.0, Ι 0.1, Ι 0.2,., Ι 1.1 κλπ Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 145

Είσοδοι Έξοδοι Τροφοδοτικό Κεντρική Μονάδα 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 2 3 Ονόματα Μονάδων ανάλογα με την θέση πλάϊ στην κεντρική μονάδα 1 2 3 4 Ονόματα της κάθε εισόδου η εξόδου μέσα στην κάθε Όνομα της συγκεκριμένης εισόδου Ι 0.5 Ονομα της συγκεκριμένης εξόδου Q 3.2 Ονοματολογία σε modular PLC της SIEMENS Πόσες εξόδους έχει και πως τις ονομάζουμε. Τα ίδια που ισχύουν για τις εισόδους, ισχύουν και για τις εξόδους. Το γράμμα με το οποίο χαρακτηρίζουμε τις εξόδους στα διάφορα PLC είναι συνήθως το Q ή το Ο. Για τους αριθμούς ισχύουν ότι και για τις εισόδους. Τι γίνεται με τις ενδιάμεσες μνήμες. Πως ονομάζουμε τις ενδιάμεσες μνήμες. Οι ενδιάμεσες μνήμες αντιστοιχούν στα ρελέ του αυτοματισμού. Στα διάφορα PLC θα τα συναντήσουμε με το όνομα MARKERS ή FLAGS. Όπως ισχύει και για τις εισόδους εξόδους, χαρακτηρίζονται από ένα γράμμα ακολουθούμενο από έναν αριθμό. Τό γράμμα στα διάφορα PLC είναι το Μ ή το F. Ο αριθμός που ακολουθεί μπορεί να είναι μονός ξεκινώντας από το 0 και φθάνοντας έως τον μέγιστο αριθμό που διαθέτει το PLC (συνήθως οι ενδιάμεσες μνήμες δεν είναι λιγότερες από 255). Ο αριθμός μπορεί να είναι και διπλός για λόγους που δεν είναι του παρόντος Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 146

να εξηγήσουμε εδώ. Στην περίπτωση που ο αριθμός που χαρακτηρίζει τις μνήμες είναι διπλός εξελίσσεται με την εξής μορφή: M0.1 έως Μ0.15 M1.0 έως Μ1.15,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Μ32.0 έως Μ32.15 Στην συνέχεια πρέπει να δούμε τι γίνεται με τις ειδικές συναρτήσεις: Πρέπει να δούμε ποιες είναι, πως ονομάζονται, πως τις χειρίζεται το συγκεκριμένο PLC και πόσες από την κάθε μία διαθέτει το PLC. Οι ειδικές συναρτήσεις κατά σειρά σπουδαιότητας είναι: Tα χρονικά. Τα οποία αντιστοιχούν στα χρονορελέ. Οι απαριθμητές. Οι γεννήτριες παλμοσειρών. Οι μετρητές χρόνου Οι συγκριτές ΠΡΟΣΟΧΗ Όλα τα παραπάνω στοιχεία λέμε ότι αποτελούν το προγραμματιστικό μοντέλο ενός PLC. Για να ξεκινήσουμε τον προγραμματισμό πρέπει να γνωρίζουμε το προγραμματιστικό μοντέλο του συγκεκριμένου PLC. Ι0.0 Ι0.1 Ι0.3 Ι0.14 Ι0.15 ΕΙΣΟΔΟΙ ΜΝΗΜΕΣ Μ1, Μ2, Μ3, Μ4, Μ5, Μ6, Μ7.. ΧΡΟΝΙΚΑ Τ1, Τ2, Τ3 ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ C1, C2, C3. ΠΑΛΜΟΣΕΙΡΕΣ. MΕΤΡΗΤΕΣ ΧΡΟΝΟΥ Q0.0 Q0.1 Q0.3.. Q0.14 Q0.15 ΕΞΟΔΟΙ Προγραμματιστικό μοντέλο ενός PLC Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 147

Στη συνέχεια θα χρησιμοποιήσουμε ένα υποθετικό προγραμματιστικό μοντέλο το οποίο ισχύει με ασήμαντες διαφορές σε όλα τα PLC. Είσοδοι: I0.1, I0.2 έως Ι0.15 Έξοδοι: Q0.1, Q0.2 έως :0.15 Μνήμες: M1, M2, M3, M4 έως Μ.. Τις ειδικές συναρτήσεις θα τις δούμε όταν θα μελετήσουμε τους ακολουθιακούς αυτοματισμούς. ΕΙΣΟΔΟΙ Ι0.0 Ι0.1 Ι0.3 Ι0.14 Ι0.15 ΜΝΗΜΕΣ Μ1, Μ2, Μ3, Μ4, Μ5, Μ6, Μ7...... Μ ΕΞΟΔΟΙ Q0.0 Q0.1 Q0.3.. Q0.14 Q0.15 Προγραμματιστικό μοντέλο του PLC που θα χρησιμοποιήσουμε στον προγραμματισμό (Δεν αναφέρουμε τις ειδικές συναρτήσεις) 4.10 Προγραμματισμός στη γλώσσα Λίστας εντολών Μορφή προγράμματος Το πρόγραμμα αποτελείται από μια σειρά εντολών. Κάθε εντολή αποτελεί μια γραμμή προγράμματος. Οι εντολές κατανέμονται σε ομάδες εντολών. Η κάθε ομάδα εντολών αντιστοιχεί σε μία λογική πύλη, ή αλλιώς σε έναν κλάδο του ηλεκτρολογικού κυκλώματος αυτοματισμού. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 148

Πρόγραμμα = λίστα εντολών 1 2 Ομάδα εντολών 3 4 5 Ομάδα εντολών 6 7 8 Ομάδα εντολών 9 10,..... ΤΕΛΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ I1 I2 & M1 O1 M1 Μορφή προγράμματος στην γλώσσα Λίστας Εντολών ΠΡΟΣΟΧΗ. Η σειρά με την οποία τοποθετούνται οι ομάδες εντολών μέσα στο πρόγραμμα δεν έχει σημασία, όπως ακριβώς δεν έχει σημασία η σειρά με την οποία θα σχεδιάσουμε τους κλάδους σε ένα ηλεκτρολογικό κύκλωμα αυτοματισμού. Αντίθετα η σειρά των εντολών μέσα στην ομάδα είναι καθορισμένη και εξαρτάται από τις εντολές και την ενέργεια που θέλουμε να κάνουν αυτές. Μορφή Εντολής Η κάθε εντολή του προγράμματος αποτελείται από 2 μέρη. Το πρώτο μέρος καθορίζει την ενέργεια την οποία θα εκτελέσει το PLC, δηλαδή χαρακτηρίζει την εντολή. Το δεύτερο μέρος καθορίζει την διεύθυνση, δηλαδή καθορίζει σε ποια είσοδο ή έξοδο ή μνήμη αναφέρεται η ενέργεια της εντολής. ΕΝΤΟΛΗ L ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ I 0.1 Εντολή LOAD Αναφέρεται στην είσοδο Ι 0.1 Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 149

Παρουσίαση εντολών Η εντολή L (Load) Το πρόγραμμα το οποίο αντιστοιχεί σε οποιαδήποτε πύλη (ή κλάδο αυτοματισμού) ξεκινάει με την εντολή L (Load). Η εντολή Load σημαίνει φόρτωσε. Στην πραγματικότητα το PLC με την εντολή Load διαβάζει την τιμή μιας εισόδου, εξόδου ή μνήμης και την τιμή της (0 ή 1) την «φορτώνει» σε έναν «καταχωρητή» το οποίον θα ονομάζουμε ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΟΣ (Κ.Α.) Η εντολή L μπορεί να αναφέρεται στις εισόδους, εξόδους και μνήμες Π.χ. L I 0.1, L Q 0.2, L M 1 Ι =είσοδοι Q=έξοδοι L Κ.Α = Καταχωρητής Αποτελέσματος M=μνήμες H εντολή = (Ισον) To πρόγραμμα που αντιστοιχεί σε οποιαδήποτε πύλη (η κλάδο αυτοματισμού) τελειώνει πάντα με την εντολή ίσον. Η εντολή αναφέρεται στις εξόδους και μνήμες. Στην ουσία το PLC με την εντολή ίσον μεταφέρει στις εξόδους ή στις μνήμες το περιεχόμενο του Καταχωρητή Αποτελέσματος Π.χ = Q 1.2, = M 1 Q=έξοδοι = Κ.Α = Καταχωρητής Αποτελέσματος M=μνήμες Η εντολή Α (ΑΝD) H εντολή A λέει στο PLC να εκτελέσει την λογική πράξη AND. H Εντολή AND αναφέρεται σε εισόδους, εξόδους και μνήμες. Η Λογική πράξη γίνεται μεταξύ της εισόδου, εξόδου ή μνήμης που αναφέρεται στην εντολή και του περιεχομένου του Κ.Α. Το Αποτέλεσμα επιστρέφει στον Κ.Α. Προσέξτε το σχήμα, το οποίο αποδίδει πολύ καλά τον τρόπο που το PLC εκτελεί την λογική πράξη AND. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 150

Ι =είσοδοι Q=έξοδοι L K.A M=μνήμες Ι =είσοδοι Q=έξοδοι M=μνήμες Α ΜΟΝΑΔΑ ΟΠΟΥ ΓΙΝΟΝΤΑΙ ΟΙ ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ Τα πρώτα προγράμματα Με τις 3 εντολές που μάθαμε είμαστε σε θέση να φτιάξουμε το πρώτο πρόγραμμα, που αντιστοιχεί σε μια πύλη AND (η τον αντίστοιχο κλάδο αυτοματισμού). Αν παρατηρήσουμε στο παραπάνω σχήμα τον τρόπο με τον οποίο εκτελεί την εντολή AND το PLC εύκολα καταλαβαίνουμε πώς να γράψουμε το πρόγραμμα, δηλαδή: I0.1 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ I0.2 & Q 0.1 I1 I2 L I 0.1 A I 0.2 = Q 0.1 O1 Βιομηχανικός Αυτοματισμός Γιώργος Σούλτης 151