0
ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΑΝ. ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ ΚΑΗ ΘΡΑΚΖ
ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΧΝ ΜΖΥΑΝΗΚΧΝ Σ.Δ.
ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ
«ΑΤΣΟΜΑΣΟ ΓΗΑΚΟΠΣΖ ΑΛΛΑΓΖ ΦΟΡΑ ΠΔΡΗΣΡΟΦΖ
ΔΝΑΛΛΑΟΜΔΝΟΤ ΣΡΗΦΑΗΚΟΤ ΚΗΝΖΣΖΡΑ ΒΡΑΥΤΚΤΚΛΩΜΔΝΟΤ ΓΡΟΜΔΑ ΜΔ ΔΛΔΓΥΟ PLC»
“AYTOMATIC SWITCH FOR CHANGING THE ROTATION OF ALTERNATIVE THREE-PHASE SQUIRREL CAGE MOTOR WITH PLC CONTROL”
ΠΟΤΓΑΣΖ: ΚΑΡΑ ΛΑΕΑΡΟ
ΔΠΗΒΛΔΠΟΝΣΔ ΚΑΘΖΓΖΣΔ: ΣΡΑΜΑΝΣΕΑ ΚΩΝΣΑΝΣΗΝΟ
ΚΟΓΗΑ ΦΩΣΔΗΝΖ
Καβάια, Μάηνο 2014
1
ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΑΝ. ΜΑΚΔΓΟΝΗΑ ΚΑΗ ΘΡΑΚΖ
ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΧΝ ΜΖΥΑΝΗΚΧΝ Σ.Δ.
ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ
«ΑΤΣΟΜΑΣΟ ΓΗΑΚΟΠΣΖ ΑΛΛΑΓΖ ΦΟΡΑ ΠΔΡΗΣΡΟΦΖ
ΔΝΑΛΛΑΟΜΔΝΟΤ ΣΡΗΦΑΗΚΟΤ ΚΗΝΖΣΖΡΑ ΒΡΑΥΤΚΤΚΛΩΜΔΝΟΤ ΓΡΟΜΔΑ ΜΔ ΔΛΔΓΥΟ PLC»
“AYTOMATIC SWITCH FOR CHANGING THE ROTATION OF ALTERNATIVE THREE-PHASE SQUIRREL CAGE MOTOR WITH PLC CONTROL”
ΠΟΤΓΑΣΖ: ΚΑΡΑ ΛΑΕΑΡΟ
ΔΠΗΒΛΔΠΟΝΣΔ ΚΑΘΖΓΖΣΔ: ΣΡΑΜΑΝΣΕΑ ΚΩΝΣΑΝΣΗΝΟ
ΚΟΓΗΑ ΦΩΣΔΗΝΖ
Καβάια, Μάηνο 2014
2 Πξόινγνο
Ζ παξνχζα εξγαζία πξαγκαηνπνηήζεθε ζηα πιαίζηα ηνπ πξνγξάκκαηνο ζπνπδψλ ηνπ Σερλνινγηθνχ Δθπαηδεπηηθνχ Ηδξχκαηνο Αλαηνιηθήο Μαθεδνλίαο θαη Θξάθεο ζην ηκήκα Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ Σ.Δ.
Θέκα ηεο εξγαζίαο κνπ είλαη «Απηφκαηνο δηαθφπηεο αιιαγήο θνξάο πεξηζηξνθήο ελαιιαζζφκελνπ ηξηθαζηθνχ θηλεηήξα βξαρπθπθισκέλνπ δξνκέα κε έιεγρν PLC».
Θα ήζεια λα επραξηζηήζσ πνιχ ηνπο γνλείο κνπ πνπ κνπ ζηάζεθαλ θαζ’ φιε ηε δηάξθεηα ησλ ζπνπδψλ κνπ θαζψο θαη ηνλ θχξην Σξακαληδά θαη ηελ θπξία Κφγηα γηα ηελ ζπκπαξάζηαζή ηνπο θαηά ηελ εθπφλεζε ηεο πηπρηαθήο κνπ εξγαζίαο. Σέινο, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ θαη ηνλ θχξην Ατηζίδε πνπ κε βνήζεζε ζε φηη ρξεηαδφκνπλ φζνλ αθνξά ην θαηαζθεπαζηηθφ θνκκάηη ηεο εξγαζίαο κνπ.
3
Πίνακας περιεχομένων
Πξφινγνο ...2
Πεξίιεςε ...7
Abstract ...7
Κεθάιαην 1: Γεληθά γηα ηα PLC ...8
1.1 Δηζαγσγή ...8
1.2 Ηζηνξηθή εμέιημε ηνπ βηνκεραληθνχ απηνκαηηζκνχ ...9
1.3 Ηζηνξηθή εμέιημε ησλ PLC ...11
1.4 Βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ελφο PLC ...12
1.4.1 Κεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο, Central Processing Unit (CPU) ...13
1.4.2 Μλήκε ...14
1.4.2.1 Με πηεηηθέο κλήκεο ...14
1.4.2.2 Πηεηηθέο κλήκεο ...16
1.4.3 Μνλάδεο εηζφδνπ – εμφδνπ ...17
1.4.3.1 Μνλάδα εηζφδσλ ...21
1.4.3.2 Μνλάδα εμφδσλ ...22
1.4.4 Δηδηθέο I/O κνλάδεο ...23
1.4.5 Σξνθνδνηηθφ (Power Supply) ...26
1.4.6 Σν πιαίζην ζηήξημεο κνλάδσλ ...27
1.4.7 Βνεζεηηθέο κνλάδεο ...28
1.4.8 Θχξα επηθνηλσλίαο ...28
1.4.9 Καιψδηα επηθνηλσλίαο ...29
1.4.9.1 RS-232 ...29
1.4.9.2 Αλαθνξά ζην RS-485 ...30
1.4.10 Δλδεηθηηθά LED ...30
1.5 πζθεπή πξνγξακκαηηζκνχ ...31
4
1.6 Σχπνη PLC ...33
1.6.1 Με επεθηάζηκνη ειεγθηέο ...35
1.6.2 Δπεθηάζηκνη ειεγθηέο ...36
1.7 Πιενλεθηήκαηα ηνπ PLC...36
1.8 Μεηνλεθηήκαηα ησλ PLC ...39
1.9 Αξρή ιεηηνπξγίαο ελφο Πξνγξακκαηηδφκελνπ Λνγηθνχ Διεγθηή ...39
1.10 Γηαθνξέο κεηαμχ PLC θαη ειεθηξνληθψλ ππνινγηζηψλ ...41
1.11 Κχξηεο ιεηηνπξγίεο ησλ PLC ...42
1.12 Πξνγξακκαηηζκφο ηνπ P.L.C ...43
1.12.1 Δηζαγσγή ...43
1.12.2 Πξνζπέιαζε πξνγξάκκαηνο ...44
1.12.3 Μέζνδνη πξνζπέιαζεο πξνγξάκκαηνο ...44
1.12.4 Γνκή πξνγξάκκαηνο ...45
1.12.4.1 Σχπνη κπινθ ...46
1.12.5 Μνξθέο πξνγξακκαηηζκνχ ...46
1.12.6 Γιψζζεο πξνγξακκαηηζκνχ ...48
1.12.6.1 Με γξαθηθέο ...48
1.13 Πιενλεθηήκαηα PLC έλαληη θιαζζηθνχ απηνκαηηζκνχ ...50
Κεθάιαην 2: Software θαη Hardware ...52
2.1 Software ...52
2.1.1 Δηζαγσγή ...52
2.2 Δγθαηάζηαζε ηνπ ινγηζκηθνχ GMWin ...53
2.3 Δηζαγσγή ζην GMWin ...54
2.4 Ξεθηλψληαο έλα θαηλνχξγην project ζην GMWin ...57
2.5 Πεξηήγεζε ζην GMWin ...60
2.6 Πξνεηνηκαζία ηεο ζχλδεζεο ζηνλ ππνινγηζηή γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ...61
5
2.7 Σν κελνχ ηνπ GMWin ...64
2.7.1 Μελνχ ρεδίαζεο (Project Menu) ...64
2.7.2 Μελνχ Πξνγξάκκαηνο (Program Menu) ...65
2.7.3 Μελνχ Δπεμεξγαζίαο (Edit Menu) ...65
2.7.4 Μελνχ Πξνβνιήο (View Menu) ...66
2.7.5 Μελνχ γηα ηελ χληαμε (Compile Menu) ...66
2.7.6 Μελνχ γηα Απεπζείαο χλδεζε (Online Menu)...67
2.7.7 Μελνχ Δξγαιείσλ (Tools Menu) ...67
2.7.8 Μελνχ Παξαζχξνπ (Window Menu) ...68
2.7.9 Μελνχ Βνήζεηαο (Help Menu) ...68
2.7.10 Γέληξν ηνπ Project (Project tree) ...69
2.7.11 Λίζηα Παξακέηξσλ (Parameter list) ...69
2.7.12 Μελνχ Βηβιηνζήθεο (Library Menu) ...70
2.7.13 Παξάζπξν εμφδνπ (Output Window) ...71
2.8 Γηεπζπλζηνδφηεζε ζηα PLC ηεο ζεηξάο G ...71
2.8.1 Καηαλνκή κλήκεο ζην PLC ηεο ζεηξάο G ...73
2.8.2 Bits θαη Bytes ...75
2.9 Καλφλεο πξνγξακκαηηζκνχ ζηελ γιψζζα Ladder ...76
2.10 Γήισζε κεηαβιεηψλ (Variable Declaration) ...79
2.10.1 Υξνληθέο κεηαβιεηέο (Time Variables) ...83
2.11 Βαζηθή ινγηθή ηεο Ladder (Basic Ladder Logic) ...83
2.11.1 Δίζνδνη θαη Έμνδνη (Inputs and Outputs) ...83
2.12 Λνγηθή ηεο Bool ...85
2.13 Κπθιψκαηα Μαλδάισζεο ...86
2.14 Κχθισκα Flip/Flop ...86
2.15 Βαζηθέο ιεηηνπξγίεο ...87
6
2.15.1 Βαζηθά κπινθ ιεηηνπξγηψλ ...90
2.15.2 Μπινθ ιεηηνπξγίαο ρξνλνδηαθφπηε (Timer Function Blocks) ...91
2.15.3 Μπινθ Λεηηνπξγίαο Μεηξεηή (Counter Function Block) ...93
2.16 Δπηινγέο Downloading θαη Online ...94
2.16.1 χληαμε θαη θηίζηκν (Compiling and Building) ...94
2.16.2 Πξνζνκνίσζε ζην GMWin (GMWin Simulation) ...96
2.16.3 Καηέβαζκα (Downloading) ...99
2.17 Hardware ...102
2.17.1 Μέξε ηεο βαζηθήο κνλάδαο ηνπ PLC ...102
Κεθάιαην 3: Απηφκαηνο δηαθφπηεο αιιαγήο θνξάο πεξηζηξνθήο ελαιιαζζφκελνπ ηξηθαζηθνχ θηλεηήξα βξαρπθπθισκέλνπ δξνκέα κε έιεγρν PLC...104
3.1 Απαξαίηεηα εμαξηήκαηα ...105
3.2 Βαζηθή ζεσξία...105
3.3 Τινπνίεζε ηεο άζθεζεο ζην GMWin ...109
3.3.1 Αξρίδνληαο ην πξφγξακκα ζην GMWin ...109
3.3.2 Αξρηθέο ξπζκίζεηο πξνγξάκκαηνο ...110
3.3.3 Γεκηνπξγία πξνγξάκκαηνο θαη δήισζε κεηαβιεηψλ ...111
3.3.4 Compile θαη Build ...114
3.3.5 Πξνζνκνίσζε πξνγξάκκαηνο...115
3.3.6 Φφξησζε πξνγξάκκαηνο ζην PLC ...116
3.3.7 Σειηθή θαηαζθεπή ...117
πκπεξάζκαηα ...118
Βηβιηνγξαθία ...119
7 Πεξίιεςε
Οη Πξνγξακκαηηδφκελνη Λνγηθνί Διεγθηέο (PLC), θαζψο εμειίζζεηαη ε ηερλνινγία, ρξεζηκνπνηνχληαη φιν θαη πεξηζζφηεξν ζε δηάθνξεο εθαξκνγέο, φρη κφλν ζηελ βηνκεραλία, θαζψο έρνπλ πνιιά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε ηνπο θιαζζηθνχο απηνκαηηζκνχο.
Αληηθείκελν ηεο παξνχζαο πηπρηαθήο εξγαζίαο είλαη ε αιιαγή θνξάο πεξηζηξνθήο ελφο ηξηθαζηθνχ ελαιιαζζφκελνπ θηλεηήξα βξαρπθπθισκέλνπ δξνκέα, κε ηελ ρξήζε ηνπ PLC ηεο ζεηξάο GM7 ηεο εηαηξίαο LG. Σν ζπγθεθξηκέλν PLC πξνγξακκαηίδεηαη κέζσ ηνπ ειεθηξνληθνχ ππνινγηζηή κε ηε βνήζεηα ηνπ ινγηζκηθνχ GMWin.
Abstract
The Programmable Logic Controllers (PLC), as technology advances, they increasingly used in various applications, not only in industry, as they have many advantages over classical automation.
The scope of this thesis is the changing rotation of an alternative three-phase squirrel cage motor, using the PLC GM7 series of the LG corporation. This PLC is programmed via the computer with the help of the GMWin software.
8 Κεθάιαην 1: Γεληθά γηα ηα PLC
1.1 Δηζαγσγή
Οη πξνγξακκαηηδφκελνη ινγηθνί ειεγθηέο αλαθέξνληαη ζηελ Αγγιηθή νξνινγία κε ην φλνκα PLC (Programmable Logic Controllers). Σα PLC είλαη νη ειεθηξνληθνί ππνινγηζηέο ηεο βηνκεραλίαο.
Ο Πξνγξακκαηηδφκελνο Λνγηθφο Διεγθηήο (PLC) είλαη κηα εηδηθή ζπζθεπή, ε νπνία έξρεηαη λα αληηθαηαζηήζεη ζηνλ πίλαθα ηνπ θιαζζηθνχ απηνκαηηζκνχ φινπο ηνπο βνεζεηηθνχο ειεθηξνλφκνπο, ηα ρξνληθά θαη ηνπο απαξηζκεηέο. Αληί γηα ηελ θαηαζθεπή ελφο πίλαθα κε πνιχπινθεο ζπλδεζκνινγίεο κεηαμχ ησλ παξαπάλσ πιηθψλ, πνπ έρνπκε ζηνλ θιαζηθφ απηνκαηηζκφ, κε ηελ ρξήζε ηνπ PLC ε ιεηηνπξγία ηνπ απηνκαηηζκνχ
«πξνγξακκαηίδεηαη» κέζσ κηαο εηδηθήο ζπζθεπήο (πξνγξακκαηηζηή) ή κέζσ ελφο ειεθηξνληθνχ ππνινγηζηή κε ηε βνήζεηα εηδηθνχ ινγηζκηθνχ.
Έρεη εηζφδνπο θαη εμφδνπο πνπ ζπλδένληαη κε ηα ζηνηρεία κηαο εγθαηάζηαζεο θαη βέβαηα έλαλ αιγφξηζκν πνπ θαζνξίδεη φηη θάπνηνο ζπλδπαζκφο εηζφδσλ παξάγεη έλα απνηέιεζκα ζηηο εμφδνπο. Οη νκνηφηεηεο φκσο ζηακαηνχλ εδψ κηαο θαη ην ηδηαίηεξν ραξαθηεξηζηηθφ ησλ PLC είλαη φηη νη «θαλφλεο» πνπ θαζνξίδνπλ ηελ ζπκπεξηθνξά ησλ εμφδσλ δελ είλαη ζηαζεξνί θαη "θαισδησκέλνη" φπσο ζε έλα θιαζζηθφ πίλαθα απηνκαηηζκνχ αιιά κπνξνχλ λα κεηαβάιινληαη κε ηελ επέκβαζε ζην πξφγξακκα ηνπ PLC ρσξίο θακία επέκβαζε ζην Hardware ηνπ ζπζηήκαηνο. Γειαδή ε ινγηθή ηεο ιεηηνπξγίαο πνπ ελζσκαηψλεηαη ζην PLC κέζσ ηνπ πξνγξακκαηηζκνχ ηνπ είλαη κεηαβαιιφκελε. Σν ζχζηεκα PLC είλαη ε θαηάιιειε ελαιιαθηηθή ιχζε γηα επεμεξγαζίεο ρακειήο πνιππινθφηεηαο πνπ απαηηνχλ έλα ζχζηεκα ειέγρνπ κε γξήγνξνπο ρξφλνπο αληίδξαζεο.
Μεξηθέο απφ ηηο εθαξκνγέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ηα PLC είλαη: αζαλζέξ, δηπιηζηήξηα, θαξάβηα, πδξνειεθηξηθά θξάγκαηα, ζπζηήκαηα γελλεηξηψλ, αλεκνγελλήηξηεο, βηνινγηθνί θαζαξηζκνί, αληιηνζηάζηα, θαλάξηα ζε δηαζηαπξψζεηο δξφκσλ, θπιηφκελεο ζθάιεο, ηνχλει θπθινθνξίαο απηνθηλήησλ, «έμππλα» ζπίηηα, ζπλαγεξκνί, γξακκέο παξαγσγήο ζηελ βηνκεραλία, απηφκαηεο κεραλέο ζπζθεπαζίαο - εκθηάισζεο, γθαξαδφπνξηεο, θπιηφκελεο δηαθεκηζηηθέο πηλαθίδεο.
9
1.2 Ηζηνξηθή εμέιημε ηνπ βηνκεραληθνύ απηνκαηηζκνύ
Ζ Βηνκεραλία αλαπηχρζεθε παξάιιεια κε ηα δηάθνξα ηερλνινγηθά επηηεχγκαηα, ζηηο αξρέο ηνπ πεξαζκέλνπ αηψλα, φηαλ ε αλζξψπηλε εξγαζία αληηθαηαζηάζεθε ζε κεγάιν βαζκφ απφ ηηο κεραλέο. Οη παξαγσγηθέο δηαδηθαζίεο είραλ αξρηθά δηαθεθνκκέλε κνξθή κε ρεηξνθίλεηεο επεκβάζεηο κεηαμχ ησλ δηαθφξσλ ηκεκάησλ ηνπο. χληνκα ε αλάγθε γηα ζπλερή παξαγσγή γηλφηαλ φιν θαη πην επηηαθηηθή. Απηή ε ηάζε εληζρχζεθε αθφκε πεξηζζφηεξν απφ ην γεγνλφο φηη ε παξαγσγή ήηαλ βαζηζκέλε θπξίσο ζε ζπλερείο ξνέο πξψησλ πιψλ. Ο ηχπνο απηφο ηεο βηνκεραληθήο παξαγσγήο απαηηνχζε ηελ εθαξκνγή κεζφδσλ απηνκαηηζκνχ θαη έηζη ζπλδέζεθε άκεζα ε ιεηηνπξγία ησλ βηνκεραληθψλ δηαδηθαζηψλ ζπλερνχο ιεηηνπξγίαο κε ηελ πξφνδν ηεο ηερλνινγίαο ηνπ βηνκεραληθνχ απηνκαηηζκνχ. Απφ ηα πξψηα ζηάδηα, ν έιεγρνο θαη ε επνπηεία ηεο παξαγσγήο ήηαλ ζηελ πιήξε αξκνδηφηεηα ησλ αλζξψπσλ. Με ηελ αλάπηπμε λένπ εμνπιηζκνχ, κεξηθέο ιεηηνπξγίεο ειέγρνπ θαη επνπηείαο ζηαδηαθά απηνκαηνπνηήζεθαλ. Παξάιιεια παξαηεξείηαη άλζεζε ζηε βηνκεραλία παξαγσγήο νξγάλσλ θαη ζπζθεπψλ ειέγρνπ. Ο απηνκαηηζκφο απφ ηα αξρηθά ηνπ βήκαηα πεξηιακβάλεη ηνπο εμήο ηξεηο βαζηθνχο παξάγνληεο:
ηα αηζζεηήξηα πνπ ζπγθεληξψλνπλ πιεξνθνξίεο απφ ην πεξηβάιινλ παξαγσγήο
ηνπο ελεξγνπνηεηέο πνπ επηηξέπνπλ ηελ πινπνίεζε ησλ απνθάζεσλ ειέγρνπ θαη
ηα ζπζηήκαηα απνθάζεσλ πνπ απνθαζίδνπλ, πξνγξακκαηίδνπλ θαη θαηεπζχλνπλ ηηο ελέξγεηεο ειέγρνπ.
Σα πξψηα ρξφληα ηεο βηνκεραληθήο επνρήο, νη παξάγνληεο απηνί ήηαλ ηα κάηηα, ηα ρέξηα θαη ην κπαιφ ησλ ππεπζχλσλ ρεηξηζηψλ αληίζηνηρα. ηε ζπλέρεηα, ζηα πξψηα ζπζηήκαηα ειέγρνπ, πνπ είραλ αξθεηά πξσηφγνλε κνξθή, νη ιεηηνπξγίεο ειέγρνπ είραλ ελζσκαησκέλεο ηηο ιεηηνπξγίεο αηζζεηήξσλ θαη ελεξγνπνηεηψλ. Πξνο ηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 20 ππάξρεη επξεία ρξήζε ηνπ δηαθνπηηθνχ ειέγρνπ ελψ πξνο ην ηέινο ηεο ίδηαο δεθαεηίαο άξρηζε λα εθαξκφδεηαη ε ρξήζε αληηζηαζκεηψλ PID. ηε δεθαεηία ηέινο ηνπ 30 αξρίδεη ε επξεία ρξήζε ησλ αληηζηαζκεηψλ PID.
10
Οη ηερλνινγηθέο εμειίμεηο ζηε δηάξθεηα ηνπ δεπηέξνπ Παγθνζκίνπ πνιέκνπ είραλ ζεκαληηθή επίδξαζε ζηνλ ηνκέα ηνπ βηνκεραληθνχ ειέγρνπ.
ηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 50 είλαη πιένλ δεδνκέλε ε ρξήζε ειεθηξνληθψλ νξγάλσλ ζηνλ έιεγρν κε παξάιιειε θαζηέξσζε ηεο ηππνπνίεζεο ζηε κεηάδνζε ζεκάησλ. Σν ζχζηεκα ειέγρνπ έγηλε πεξηζζφηεξν επέιηθην θαη απνθεληξσκέλν, απνηεινχκελν απφ αηζζεηήξεο, ξπζκηζηέο, ελεξγνπνηεηέο, θαη θαηαγξαθηθά φξγαλα.
Απηφ δηεπθφιπλε ηδηαίηεξα ην ζρεδηαζκφ, ηελ εγθαηάζηαζε, ηε ιεηηνπξγία, ηελ επέθηαζε θαη ηε ζπληήξεζε ηνπ εμνπιηζκνχ ειέγρνπ. Με ηε θαζηέξσζε ηεο ηππνπνίεζεο απινπνηήζεθε ε δηαδηθαζία ζπλδπαζκνχ ηνπ εμνπιηζκνχ απφ δηαθνξεηηθνχο θαηαζθεπαζηέο.
Ζ γεληθή αληηκεηψπηζε ζην πξφβιεκα ηνπ απηνκαηηζκνχ ήηαλ ε ρξήζε αηζζεηήξσλ θαη ελεξγνπνηεηψλ ζε ηνπηθφ επίπεδν, ελψ ζε θεληξηθφ ζάιακν ειέγρνπ ππήξραλ ειεγθηέο PID γηα ηε ιήςε ησλ απνθάζεσλ ειέγρνπ. Σα ηππνπνηεκέλα ζπζηήκαηα ειέγρνπ ρξεζηκνπνηνχζαλ έιεγρν νλνκαζηηθψλ ηηκψλ, δειαδή δηαηήξεζε ηεο ηηκήο κηαο κεηαβιεηήο φζν γίλεηαη πην θνληά ζε κηα επηιεγκέλε, απφ πξηλ, ηηκή. Λφγσ ηνπ γεγνλφηνο φηη νη βξφρνη ειέγρνπ ήηαλ απηφλνκα ζρεδηαζκέλνη, δελ ειάκβαλαλ ππφςε ηνπο αιιειεπηδξάζεηο απφ άιιεο κεηαβιεηέο. Απηφ πνιιέο θνξέο δεκηνπξγνχζε αξθεηά ζεκαληηθά πξνβιήκαηα. Πξνβιήκαηα επίζεο παξνπζηάδνληαλ θαηά ηε ζπλεξγαζία ζπζηεκάησλ ειέγρνπ θαη ειεθηξνλφκσλ (ηειερεηξηδφκελσλ δηαθνπηψλ ή θνηλψο ξειέ). Ζ ρξήζε ησλ ππνινγηζηψλ άξρηζε απφ ηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 60, αιιά ζε πνιχ πεξηνξηζκέλε θιίκαθα ιφγσ ηνπ κεγάινπ φγθνπ ηνπο θαη ηεο ρακειήο ηαρχηεηαο επεμεξγαζίαο. Ζ πξαγκαηηθή ηνκή ζηελ ηερλνινγία ησλ ππνινγηζηψλ ήξζε κε ηελ αλάπηπμε ησλ κηθξνυπνινγηζηψλ ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 70. Σν κηθξφ κέγεζνο, ην ρακειφ θφζηνο θαη ε πςειή ηαρχηεηα ηνπ λένπ ηχπνπ ππνινγηζηή θαηέζηεζαλ ηελ ππφζεζε ηνπ απηνκάηνπ ειέγρνπ πξνζηηή γηα νπνηνδήπνηε είδνο εθαξκνγήο. Με ηε ρξήζε ησλ κηθξνυπνινγηζηψλ ήηαλ επίζεο δπλαηή ε αιιαγή ηερλνινγίαο ζε ιεηηνπξγίεο ειέγρνπ πνπ πξαγκαηνπνηνχλην ήδε κε θιαζηθά ζπζηήκαηα ειεθηξνλφκσλ. Έηζη θάλεη ηελ εκθάληζή ηνπ ην PLC. Ζ ηερλνινγία ησλ κηθξνυπνινγηζηψλ έθεξε κηα επαλάζηαζε ζηα ςεθηαθά ειεθηξνληθά θαη ην PLC, πξντφλ απηήο ηεο επαλάζηαζεο, εηζήιζε ζηελ βηνκεραλία ζαλ βαζηθφ θχηηαξν απηνκαηηζκνχ. Σν αλαινγηθφ πιηθφ αληηθαζίζηαηαη γξήγνξα απφ κηθξνυπνινγηζηέο αθφκε θαη γηα ηνλ έιεγρν απιψλ βξφρσλ, ελψ
11
εγθαζίζηαληαη «αθνζησκέλα» κηθξνυπνινγηζηηθά ζπζηήκαηα γηα άκεζν ςεθηαθφ έιεγρν.
Παξάιιεια ηα ζπζηήκαηα ηειερεηξηζκνχ πνπ πξνζθέξνληαη ζηνπο ρεηξηζηέο ζην ζάιακν ειέγρνπ, έρνπλ βειηησζεί θαη ρξεζηκνπνηνχλ έγρξσκεο νζφλεο γηα ηελ παξνπζίαζε ησλ πιεξνθνξηψλ. Παξάιιεια αξρίδεη ε αλάπηπμε ηεξαξρηθψλ ζπζηεκάησλ ειέγρνπ πνπ πεξηέρνπλ κεγάιν αξηζκφ κηθξνυπνινγηζηψλ. Σα PLC έρνπλ γίλεη επξέσο απνδεθηά θαη θπξηαξρνχλ ζηε βηνκεραλία ζαλ ζπζθεπέο ειέγρνπ. Οη βηνκεραληθέο εθαξκνγέο έδεημαλ φηη ε ζπλχπαξμε ππνινγηζηψλ θαη PLC ζην ίδην ζχζηεκα έρνπλ κεγάια πιενλεθηήκαηα.
Ζ ζεκεξηλή κνξθή απηνκαηηζκνχ ησλ πεξηζζνηέξσλ εθζπγρξνληζκέλσλ βηνκεραληψλ έρεη ζαλ βάζε ηα ζπζηήκαηα ηεξαξρηθνχ ειέγρνπ πνπ πινπνηνχληαη κε ζπλδπαζκφ ππνινγηζηψλ θαη PLC.
Σε δεθαεηία ηνπ 70 είρακε δήηεζε γηα ζπζηήκαηα ειέγρνπ πνπ δηεθπεξαηψλνπλ δηνηθεηηθέο εξγαζίεο, π.ρ. εθζέζεηο παξαγσγήο θαη απνζήθεο, ππνινγηζκνί ζπλζέζεσλ κηγκάησλ θ.ιπ. Σελ επνρή εθείλε ε αλάπηπμε ηνπ ειέγρνπ επεμεξγαζηψλ κε Ζ/Τ ήηαλ αξθεηά πξνρσξεκέλε, εηδηθά νη γιψζζεο πξνγξακκαηηζκνχ είραλ αλαπηπρζεί ζε ηέηνην βαζκφ πνπ λα θαζηζηνχλ ηα ζπζηήκαηα απηά πξνζηηά ζε ρεηξηζηέο ρσξίο εηδηθέο γλψζεηο Ζ/Τ. Γηα λα πξνζαξκνζζνχλ ηα ζπζηήκαηα PLC ζηηο λέεο απαηηήζεηο, ζπκπεξηιήθζεθαλ ζηελ θεληξηθή κνλάδα ηνπο κηθξνυπνινγηζηέο, έηζη ν ζχγρξνλνο εμνπιηζκφο PLC είλαη ζηελ πξαγκαηηθφηεηα Ζ/Τ κε ηερλνινγία PLC.
Γηα ηε θαιή ιεηηνπξγία ησλ ηεξαξρηθψλ ζπζηεκάησλ κεγάιε ζπκβνιή έρνπλ θαη ηα ηνπηθά δίθηπα επηθνηλσλίαο ηα νπνία θάλνπλ εθηθηή ηελ πιήξε αμηνπνίεζή ηνπο. Σα νηθνλνκηθά νθέιε πνπ πξνθχπηνπλ είλαη ηεξάζηηα, φπσο έρεη απνδεηρζεί ζηελ πξάμε, απφ πιεπξάο αχμεζεο ηεο πνηφηεηαο, κείσζεο ηνπ θφζηνπο παξαγσγήο θαη επειημίαο θαζψο θαη αμηνπηζηίαο ηεο βηνκεραληθήο παξαγσγήο.
1.3 Ηζηνξηθή εμέιημε ησλ PLC
Ο Πξνγξακκαηηδφκελνο Λνγηθφο Διεγθηήο (PLC) αλαπηχρζεθε ζηηο Ζ.Π.Α. ζην ηέινο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 60. ηφρνο ήηαλ λ' αλαπηπρζεί έλα επέιηθην ζχζηεκα ζην νπνίν λα ππάξρεη ε δπλαηφηεηα εχθνιεο αιιαγήο ηνπ πξνγξάκκαηνο.
Αληί γηα ζχλδεζε θαη ζπγθφιιεζε θαισδίσλ, νη ρεηξηζκνί ζα πξνγξακκαηηδφηαλ κέζα ζην ζχζηεκα, φπσο αθξηβψο γίλεηαη κε ηνλ Ζ/Τ. H αξθεηά πνιχπινθε γιψζζα
12
πξνγξακκαηηζκνχ ησλ εκεξψλ εθείλσλ, φκσο, ζα αληηθαζηζηνχηαλ απφ κηα απινχζηεξε γιψζζα, έηζη ψζηε λα είλαη δπλαηφ ην γξάςηκν πξνγξακκάησλ απφ ρεηξηζηέο πνπ δελ είλαη εηδηθνί ζηνπο Ζ/Τ.
Σν ζχζηεκα PLC απνηέιεζε έλα ζπνπδαίν βήκα πξνφδνπ ζηνλ απηνκαηηζκφ, θαη εμνπιηζκφο απηνχ ηνπ ηχπνπ εγθαηαζηάζεθε ζε έλα κεγάιν αξηζκφ εξγνζηαζίσλ ζ' φιν ηνλ θφζκν.
1.4 Βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ελόο PLC
Απφ άπνςε ζρεδηαζκνχ, έλα ζχζηεκα PLC κνηάδεη κε Ζ/Τ ζην φηη απνηειείηαη απφ κηα θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο (CPU) ή επεμεξγαζηή (processor), κηα κνλάδα κλήκεο, κνλάδα εηζφδνπ γηα παξαιαβή ζεκάησλ απφ ην κεραλνινγηθφ εμνπιηζκφ ηεο γξακκήο επεμεξγαζίαο, απφ κνλάδα εμφδνπ γηα απνζηνιή ζεκάησλ εμφδνπ απφ ηελ θεληξηθή κνλάδα πξνο ηνλ εμνπιηζκφ ηεο γξακκήο επεμεξγαζίαο θαη απφ κηα κνλάδα πξνγξακκαηηζκνχ. Σν πξφγξακκα απνηειείηαη απφ έλαλ αξηζκφ νδεγηψλ θαη απνζεθεχεηαη ζηε κλήκε.
Σχήμα 1.1: Γομή ηος PLC
Μέγεζνο ησλ PLC:
Μηθξά: κνλάδεο κέρξη 128 1/0 θαη κλήκεο κέρξη 2 Kbytes
Μεζαία: κνλάδεο κέρξη 2048 1/0 θαη κλήκε κέρξη 32 Kbytes+ εηδηθέο 1/0 κνλάδεο
Μεγάινη: κνλάδεο κέρξη 16000 1/0 θαη κλήκε κέρξη 2 Mbytes.
13
1.4.1 Κεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο, Central Processing Unit (CPU)
H θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο, Central Processing Unit (CPU), έρεη αθξηβψο ηελ ίδηα δνκή κε ηε CPU ελφο ςεθηαθνχ Ζιεθηξνληθνχ Τπνινγηζηή. Σα ειεθηξνληθά ζηνηρεία πνπ ηελ απνηεινχλ επηιέγνληαη πάξα πνιχ πξνζεθηηθά, ψζηε λα πιεξνχλ ηηο απζηεξφηεξεο πξνδηαγξαθέο αμηνπηζηίαο, δειαδή, ζα πξέπεη λα ιεηηνπξγνχλ ζε έλα αξθεηά επξχ ζεξκνθξαζηαθφ θάζκα θαη βέβαηα ε κεραληθή ηνπο ζηήξημή, ζα πξέπεη λα είλαη ηέηνηα ψζηε λα κελ δηαηαξάζζεηαη ε ιεηηνπξγία ηνπο απφ ζπλήζεηο θξαδαζκνχο.
Ο κηθξνεπεμεξγαζηήο ηεο CPU, αθνχ δερζεί ηα ππφ ςεθηαθά ζήκαηα εηζφδνπ, ηα επεμεξγάδεηαη θαη πξαγκαηνπνηεί ινγηθέο απνθάζεηο ζχκθσλα κε ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο πνπ βξίζθεηαη απνζεθεπκέλν ζηελ κλήκε ηνπ. Ζ επεμεξγαζία ηνπ πξνγξάκκαηνο γίλεηαη ζπλερψο θπθιηθά. Γειαδή, ν κηθξνεπεμεξγαζηήο ειέγρεη ζπλερψο ηηο δηάθνξεο εηζφδνπο, αλ έρνπλ ηάζε ή φρη (επαθέο θιεηζηέο ή αλνηθηέο), επεμεξγάδεηαη ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο θαη βάζεη ησλ ινγηθψλ απνθάζεσλ πνπ ιακβάλεη, εμαλαγθάδεη ηηο εμφδνπο λα δηεγεξζνχλ ή φρη, ελεξγνπνηψληαο ή απελεξγνπνηψληαο έηζη ηα δηάθνξα εμσηεξηθά ζηνηρεία (ξειέ, βαιβίδεο θ.ιπ.) πνπ βξίζθνληαη ζπλδεδεκέλα ζε απηέο. πλήζσο έλα PLC έρεη κία κφλν CPU, ε νπνία φκσο κπνξεί λα εμππεξεηεί ηαπηφρξνλα πνιιέο εηζφδνπο θαη εμφδνπο.
Ζ θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο πξαγκαηνπνηεί πνιιαπιέο βαζηθέο ιεηηνπξγίεο:
Γηάβαζκα, εξκελεία θαη εθηέιεζε, κε ηε ζσζηή δηαδνρή, ησλ νδεγηψλ, πνπ πεξηέρνληαη ζηελ κλήκε.
Έιεγρν ηνπ πξσηνθφιινπ επηθνηλσλίαο πνπ έρνπκε θαζνξίζεη ζην ζχζηεκα καο.
Απνζήθεπζε ησλ πιεξνθνξηψλ.
Δθηέιεζε αξηζκεηηθψλ πξάμεσλ.
Σα δεδνκέλα εηζφδνπ πνπ επεμεξγάδεηαη κηα CPU ελφο PLC είλαη δπαδηθήο κνξθήο θαη γηα ην ιφγν απηφ ιέκε ζπλήζσο φηη ηα PLC είλαη 1 bit Boolean Processors (επεμεξγαζηέο ηνπ 1 bit). Τπάξρνπλ βέβαηα θαη επεμεξγαζηέο κε δπλαηφηεηα επεμεξγαζίαο πνιιαπιψλ bits.
14
Ζ θεληξηθή κνλάδα δηαβάδεη ηε κλήκε βήκα πξνο βήκα κε ζηαζεξή ηαρχηεηα.
Αλάινγα κε ηνλ αξηζκφ ησλ θαηαρσξεκέλσλ (ζηε κλήκε) νδεγηψλ, ρξεηάδνληαη 10 - 20 ms γηα λα δηαβαζζεί νιφθιεξε ε κλήκε.
Έηζη, φηαλ ν θχθινο αλάγλσζεο ηνπ πξνγξάκκαηνο (θχθινο πξνγξάκκαηνο) είλαη 20 ms, κηα νδεγία ζ' έλα ζπγθεθξηκέλν ζεκείν ηνπ πξνγξάκκαηνο επεμεξγάδεηαη (δηαβάδεηαη θαη πξνσζείηαη αλάινγα) 50 θνξέο ην δεπηεξφιεπην. Τπάξρεη επνκέλσο έλαο κέγηζηνο ελδηάκεζνο ρξφλνο 0,02 s πνπ κεζνιαβεί πξηλ έλα γεγνλφο, π.ρ. έλα ζήκα απφ θάπνην δείθηε ζεξκνθξαζίαο ή νξίνπ, εληνπηζζεί απφ ηελ θεληξηθή κνλάδα.
1.4.2 Μλήκε
1.4.2.1 Με πηεηηθέο κλήκεο
Οη κε πηεηηθέο κλήκεο έρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα δηαηεξήζνπλ ηηο απνζεθεπκέλεο πιεξνθνξίεο ηνπο ζε πεξίπησζε πνπ ε ηξνθνδνζία ηνπο δηαθνπεί ηπραία ή ζθφπηκα. Αλ θαη νη κε πηεηηθέο κλήκεο είλαη ακεηάβιεηεο, ππάξρνπλ θάπνηνη εηδηθνί ηχπνη πνπ πξνηηκψληαη απφ ηνπο θαηαζθεπαζηέο θαη ζηνπο νπνίνπο νη απνζεθεπκέλεο πιεξνθνξίεο κπνξνχλ λα αιιάμνπλ.
α) Μλήκε ROM (Read Only Memory).
Ζ κλήκε ROM είλαη ζρεδηαζκέλε ψζηε νη πιεξνθνξίεο πνπ πεξηέρεη λα είλαη κφλν γηα αλάγλσζε. Σα δεδνκέλα ηεο κλήκεο απηήο είλαη ηνπνζεηεκέλα απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή γηα εζσηεξηθή ρξήζε θαη ιεηηνπξγία ηνπ PLC. Οη κφλν γηα αλάγλσζε κλήκεο είλαη ακεηάβιεηεο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ηνλ ειεγθηή σο ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα. Σν ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα εηζάγεηαη ζηε κλήκε ROM απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή ηνπ ειεγθηή θαη ειέγρεη ην ινγηζκηθφ πνπ ρξεζηκνπνηεί ν ρξήζηεο γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ.
β) Μλήκε PROM (Programmable Read Only Memory).
Πξφθεηηαη γηα έλαλ εηδηθφ ηχπν κλήκεο ROM ε νπνία είλαη επίζεο ακεηάβιεηε θαη είλαη κφλν γηα αλάγλσζε. Ζ κλήκε PROM κπνξεί λα δερηεί γξαθή κφλν κία θνξά θαη απηή απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή. Ο πξνγξακκαηηζκφο επηηπγράλεηαη απφ παικνχο ξεχκαηνο πνπ ιηψλνπλ ηηο εχηεθηεο ζπλδέζεηο ζην νινθιεξσκέλν, εκπνδίδνληαο ηνλ αλαπξνγξακκαηηζκφ ηνπ. Διάρηζηνη ειεγθηέο ρξεζηκνπνηνχλ ηε κλήκε PROM γηα ηε
15
κλήκε πξνγξάκκαηνο, γηαηί νπνηαδήπνηε αιιαγή ζην πξφγξακκα ζα απαηηνχζε έλα λέν ζχλνιν απφ PROM νινθιεξσκέλα.
γ) Μλήκε EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory).
Ζ πξνγξακκαηηδφκελε κλήκε κφλν γηα αλάγλσζε πνπ κπνξεί λα ζβεζηεί είλαη κηα εηδηθά ζρεδηαζκέλε κλήκε PROM πνπ κπνξεί λα πξνγξακκαηηζηεί μαλά αθνχ δηαγξαθεί εληειψο κε ηε ρξήζε κηαο πεγήο ππεξηψδνπο θσηφο. Απηφ ην νινθιεξσκέλν πνπ επίζεο νλνκάδεηαη ππεξηψδεο PROM κλήκε (UVPROM) έρεη έλα παξάζπξν δηνμεηδίνπ ηνπ ππξηηίνπ (quartz) πάλσ απφ ην ηζηπ ππξηηίνπ. Απηφ ην παξάζπξν ζπλήζσο είλαη θαιπκκέλν απφ έλα αδηαθαλέο πιηθφ. Όηαλ ην αδηαθαλέο πιηθφ απνκαθξπλζεί θαη ην θχθισκα εθηεζεί ζην ππεξηψδεο θσο γηα 20 πεξίπνπ ιεπηά, ην πεξηερφκελν ηεο κλήκεο κπνξεί λα δηαγξαθεί. Αθνχ δηαγξαθεί, ην νινθιεξσκέλν EPROM κπνξεί λα πξνγξακκαηηζηεί μαλά ρξεζηκνπνηψληαο ηε ζπζθεπή πξνγξακκαηηζκνχ. Ζ κλήκε EPROM ή UVPROM ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζηεξίμεη, λα απνζεθεχζεη ή λα κεηαθέξεη PLC πξνγξάκκαηα. Ο επεμεξγαζηήο PLC κπνξεί λα δηαβάζεη κφλν απφ απηφλ ηνλ ηχπν ζπζθεπήο κλήκεο. Έλαο εμσηεξηθφο πξνγξακκαηηζηήο κλήκεο PROM ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα πξνγξακκαηίζεη (λα γξάςεη) ηε ζπζθεπή. Ζ UVPROM είλαη κε πηεηηθή ζπζθεπή κλήκεο θαη δελ απαηηεί ππνζηήξημε κπαηαξίαο.
Εικόνα 1.1: EPROM
δ) Μλήκε EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
Ζιεθηξηθά Γηαγξαθφκελε Μλήκε Μφλν Αλάγλσζεο. Ζ κλήκε EEPROM είλαη κηα κλήκε φπνπ κπνξεί λα πξνζθέξεη ηελ ίδηα ειαζηηθφηεηα κε κία κλήκε RAM, κπνξεί λα ζβεζηεί θαη λα γξαθνχλ πάλσ ηεο λέα δεδνκέλα θαη πιεξνθνξίεο. Ζ δηαγξαθή ηέηνηνπ είδνπο κλεκψλ γίλεηαη κφλν ειεθηξηθά θαη φρη κε ηε ρξήζε ππεξηψδνπο θσηφο. Έρεη ηελ δπλαηφηεηα κφληκεο απνζήθεπζεο ηνπ πξνγξάκκαηνο, έλα πξφγξακκα ην νπνίν κπνξεί
16
εχθνια λα αιιάμεη. Οη κλήκεο EEPROM ρξεζηκνπνηνχληαη γηα απνζήθεπζε, εθηέιεζε θαη κεηαθνξά πξνγξακκάησλ. Ο επεμεξγαζηήο PLC κπνξεί λα δηαβάζεη θαη λα γξάςεη ζε κηα EEPROM. Μελ εθζέηεηε ηνλ επεμεξγαζηή ζε επηθάλεηεο ή άιιεο πεξηνρέο πνπ κπνξεί λα έρνπλ ειεθηξνζηαηηθή θφξηηζε. Οη ειεθηξνζηαηηθέο θνξηίζεηο κπνξεί λα αιιάμνπλ ή λα θαηαζηξέςνπλ ηε κλήκε.
Εικόνα 1.2: EEPROM
ε) Πξναηξεηηθή κλήκε: FEPROM (Flash Erasable PROM)
Ζ κλήκε FEPROM είλαη κλήκε πνπ κπνξεί λα ζβεζηεί ειεθηξνληθά. ε απηή κπνξεί λα απνζεθεπηεί ην πξφγξακκα αθνχ πάξεη ηελ ηειηθή ηνπ κνξθή απειεπζεξψλνληαο έηζη ηε κλήκε RAM.
1.4.2.2 Πηεηηθέο κλήκεο
Οη πηεηηθέο κλήκεο είλαη νη κλήκεο πνπ δελ έρνπλ ηελ δπλαηφηεηα λα δηαηεξήζνπλ ηα δεδνκέλα ηνπο ζε πεξίπησζε δηαθνπήο ηεο ηξνθνδνζίαο ηνπο. ε απηήλ ηελ θαηεγνξία αλήθεη ε κλήκε RAM. Οη κλήκεο ηπραίαο πξνζπέιαζεο (RAM) είλαη ζρεδηαζκέλεο έηζη ψζηε νη πιεξνθνξίεο λα κπνξνχλ λα γξάθνληαη ζε απηήλ θαη λα δηαβάδνληαη απφ απηή.
Σν πξφγξακκα ηνπ ρξήζηε, νη ηηκέο ησλ κεηξεηψλ θαη ησλ ρξνληζηψλ, νη θαηαζηάζεηο ησλ εηζφδσλ θαη εμφδσλ απνζεθεχνληαη ζε απηήλ ηελ κλήκε. ηε κλήκε RAM ε θεληξηθή κνλάδα απνζεθεχεη κηα ζεηξά απφ πιεξνθνξίεο ζε μερσξηζηέο πεξηνρέο εξγαζίαο. Μπνξνχκε λα δηαθξίλνπκε ηηο εμήο πεξηνρέο:
17
α. Πεξηνρή κλήκεο φπνπ απνζεθεχνληαη νη θαηαζηάζεηο ησλ εηζφδσλ θαη ησλ εμφδσλ. Ζ πεξηνρή απηή νλνκάδεηαη γηα ηηο εηζφδνπο «εηθφλα εηζφδνπ» θαη γηα ηηο εμφδνπο «εηθφλα εμφδνπ».
β. Πεξηνρή κλήκεο φπνπ απνζεθεχνληαη νη ελδηάκεζεο πιεξνθνξίεο πνπ αθνξνχλ ηε ιεηηνπξγία ηνπ απηνκαηηζκνχ.
γ. Πεξηνρή κλήκεο ησλ ρξνληθψλ.
δ. Πεξηνρή κλήκεο ησλ απαξηζκεηψλ.
ε. Πεξηνρή κλήκεο φπνπ απνζεθεχνληαη ηα πξνγξάκκαηα ηνπ ρξήζηε, δειαδή ηα πξνγξάκκαηα πνπ ιεηηνπξγνχλ έλα ζπγθεθξηκέλν απηνκαηηζκφ.
Καηά ηε ιεηηνπξγία ηνπ πξνγξακκαηηδφκελνπ ειεγθηή, ην πεξηερφκελν ηεο κλήκεο RAM κπνξεί λα κεηαβιεζεί αξθεηέο θνξέο. Ζ κλήκε RAM δελ έρεη ηελ ηθαλφηεηα δηαηήξεζεο ησλ δεδνκέλσλ ηεο ζε πεξίπησζε δηαθνπήο ηεο ηξνθνδνζίαο ηεο. Γηα απηφλ ηνλ ιφγν, πξνζηαηεχεηαη απφ κηα κπαηαξία. Οη κλήκεο CMOS-RAM έρνπλ ρακειή θαηαλάισζε ξεχκαηνο θαη κπνξνχλ λα δηαηεξεζνχλ γηα κεγάιν ρξνληθφ δηάζηεκα ππφ ηελ ηξνθνδνζία κηαο κπαηαξίαο. Απηέο νη κπαηαξίεο πνηθίινπλ φζν αθνξά ηνλ ρξφλν δσήο ηνπο. Μπαηαξίεο κε κηθξφ ρξφλν δσήο είλαη νη αιθαιηθέο θαη νη κπαηαξίεο πδξαξγχξνπ νη νπνίεο αληηθαζίζηαληαη πεξηνδηθά (απφ 6 κήλεο έσο έλα έηνο). Αληίζεηα, ππάξρνπλ θαη κπαηαξίεο κε κεγάιν ρξφλν δσήο, φπσο νη κπαηαξίεο ιηζίνπ νη νπνίεο αληηθαζίζηαληαη θάζε 10 ρξφληα θαζψο θαη επαλαθνξηηδφκελεο κπαηαξίεο, φπσο νη κπαηαξίεο Νηθειίνπ-Καδκίνπ θαη Μνιχβδνπ.
1.4.3 Μνλάδεο εηζόδνπ – εμόδνπ
Οη κνλάδεο ησλ εηζφδσλ θαη ησλ εμφδσλ απνηεινχλ ηηο κνλάδεο επηθνηλσλίαο ηεο θεληξηθήο κνλάδαο κε ηνπο αηζζεηήξεο, ηνπο δηαθφπηεο, ηα κπνπηφλ θ.α., πνπ δίλνπλ ηηο πιεξνθνξίεο (εληνιέο) ζηε θεληξηθή κνλάδα, θαζψο θαη κε ηα ξειέ ηζρχνο ησλ θηλεηήξσλ, ειεθηξνκαγλεηηθέο βαιβίδεο, ελδεηθηηθέο ιπρλίεο θαη γεληθά ηνπο απνδέθηεο πνπ εθηεινχλ ηηο εληνιέο ηεο θεληξηθήο κνλάδαο.
Οη αγσγνί ζχλδεζεο (θαιψδηα) απφ ηα αηζζεηήξηα (sensors) ηεο παξαγσγηθήο δηαδηθαζίαο ζπλδένληαη ζηηο θιέκεο (αθξνδέθηεο ) ησλ κνλάδσλ εηζφδνπ (INPUT
18
MODULES). Αληίζηνηρα, ηα θαιψδηα πνπ πεγαίλνπλ πξνο ηνπο ελεξγνπνηεηέο (actuators) ζπλδένληαη ζηηο θιέκεο ησλ κνλάδσλ εμφδνπ (OUTPUT MODULES).
Ο πξνγξακκαηηδφκελνο ινγηθφο ειεγθηήο αληηιακβάλεηαη φηη έλα αηζζεηήξην είλαη αλνηθηφ ή θιεηζηφ απφ ην αλ εκθαλίδεηαη ή φρη ηάζε ζηελ αληίζηνηρε θιέκα εηζφδνπ.
Δπίζεο, αλ απφ ην πξφγξακκα δνζεί εληνιή γηα δηέγεξζε π.ρ. κηαο βαιβίδαο, ηφηε θιείλεη ν δηαθφπηεο ή εκθαλίδεηαη ηάζε ζηελ αληίζηνηρε θιέκα εμφδνπ. Ζ ηάζε απηή κπνξεί λα παξέρεηαη είηε απφ ηε κνλάδα ηξνθνδνζίαο ηνπ PLC είηε απφ θαηάιιειν ηξνθνδνηηθφ DC ή κεηαζρεκαηηζηή ηάζεο ρεηξηζκνχ (AC).
Ζ θεληξηθή κνλάδα κπνξεί λα δερηεί ςεθηαθά ζήκαηα εηζφδνπ θαη εμφδνπ ρακειήο ηάζεο θαη πνιχ κηθξνχ ξεχκαηνο. Ζ ηάζε πνπ δέρεηαη είλαη ζπλήζσο 0 Volt γηα ην ινγηθφ
"0" θαη 5 Volt γηα ην ινγηθφ "1". Σν ξεχκα εηζφδνπ θαζψο θαη ην ξεχκα εμφδνπ δελ κπνξεί λα μεπεξάζεη ηα ιίγα mA. Οη κνλάδεο εηζφδσλ θαη εμφδσλ αλαιακβάλνπλ λα πξνζαξκφζνπλ ηα ζήκαηα εηζφδνπ θαη εμφδνπ, πνπ έρνπκε ζηνλ απηνκαηηζκφ, ζε ζήκαηα πνπ κπνξεί λα δερηεί ε θεληξηθή κνλάδα, ηφζν απφ άπνςε ηάζεσλ φζν θαη απφ άπνςε ξεπκάησλ. Ζ πξνζαξκνγή απηή γίλεηαη κε ρξήζε ειεθηξνληθψλ ζηνηρείσλ ηζρχνο, είηε κε ηε ρξήζε ησλ θαηάιιεισλ κηθξνξειέ.
Κάζε ζχζηεκα PLC θαηαιήγεη πάληα ζε αθξνδέθηεο (θιέκεο). Οη αθξνδέθηεο απηνί αλήθνπλ ζηηο κνλάδεο εηζφδσλ θαη εμφδσλ ηνπ PLC. ηνπο αθξνδέθηεο εηζφδσλ θαηαιήγνπλ νη αγσγνί πνπ έξρνληαη απφ αηζζεηήξεο (ηεξκαηηθνχο δηαθφπηεο, πηεδνζηάηεο, θ.ιπ.), δηαθφπηεο, κπνπηφλο θ.ιπ. ηνπο αθξνδέθηεο εμφδσλ θαηαιήγνπλ νη αγσγνί πνπ ηξνθνδνηνχλ πελία ειεθηξνλφκσλ ηζρχνο, ειεθηξνκαγλεηηθέο βαιβίδεο, ιπρλίεο έλδεημεο θαη ινηπνχο απνδέθηεο.
ηνπο δηαθφξνπο ηχπνπο ησλ PLC νη κνλάδεο εηζφδσλ θαη εμφδσλ αληηκεησπίδνληαη κε δηαθνξεηηθφ ηξφπν. Γεληθά ηζρχνπλ ηα παξαθάησ:
Μία κνλάδα εηζφδσλ ή εμφδσλ κπνξεί λα ιεηηνπξγεί κε ζπλερή ηάζε ή κε ελαιιαζζφκελε ηάζε. Σππηθέο ηάζεηο πνπ ζπλαληνχκε ζηα PLC είλαη: DC 24 V, 48 V, 60 V θαη AC 24 V, 48 V, 115 V, 230 V, κε ζπλεζέζηεξεο ηηο DC 24 V θαη AC 115 V θαη 230 V.
Ζ ηάζε απηή δελ παξέρεηαη ζπλήζσο απφ ηε κνλάδα ηξνθνδνζίαο ηνπ PLC.
Πξέπεη λα ηε δεκηνπξγήζνπκε εκείο κε άιιε ηξνθνδνηηθή κνλάδα.
19
Σα θπθιψκαηα θαη νη ηάζεηο ησλ εηζφδσλ είλαη ηειείσο αλεμάξηεηα απφ ηα θπθιψκαηα θαη ηηο ηάζεηο ησλ εμφδσλ. Δπνκέλσο ε ηάζε γηα ηηο εηζφδνπο κπνξεί λα είλαη δηαθνξεηηθή απφ ηελ ηάζε γηα ηηο εμφδνπο. Αλ ε ηάζε εμφδσλ είλαη ε ίδηα κε ηελ ηάζε ησλ εηζφδσλ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ην ίδην ηξνθνδνηηθφ (γηα ηάζεηο DC), ή κεηαζρεκαηηζηήο ρεηξηζκνχ (γηα ηάζεηο AC) γηα ηηο εηζφδνπο θαη ηηο εμφδνπο.
Ζ ηάζε εηζφδσλ (δειαδή ε ηάζε πνπ ζα θζάζεη ζε κηα είζνδν, φηαλ ελεξγνπνηεζεί ν αληίζηνηρνο αηζζεηήξαο) δηαρσξίδεηαη ζπλήζσο γαιβαληθά απφ ην ππφινηπν εζσηεξηθφ θχθισκα ηνπ PLC. Σα ίδηα ηζρχνπλ θαη γηα ηηο εμφδνπο. Αλ ζε θάπνηεο κνλάδεο εηζφδσλ ή εμφδσλ δελ έρνπκε γαιβαληθή απνκφλσζε πξέπεη λα πξνζέμνπκε ηδηαίηεξα ην ζέκα ησλ γεηψζεσλ.
Σα ζπζηήκαηα εηζφδσλ-εμφδσλ ησλ PLC δηαθξίλνληαη ζηηο παξαθάησ θαηεγνξίεο:
α) Άκεζν χζηεκα I/O (Direct I/O Systems).
Απηφο ν ηχπνο ζπζηεκάησλ ρξεζηκνπνηείηαη ζε κηθξά PLC, ηα νπνία δηαζέηνπλ ζπγθεθξηκέλν πιήζνο εηζφδσλ/εμφδσλ ζην ίδην παθέην κε ηνλ επεμεξγαζηή θαη αλαθέξνληαη ζπρλά σο εζσηεξηθέο είζνδνη-έμνδνη I/O (Internal I/O). Σν ζεκαληηθφηεξν πιενλέθηεκα ησλ άκεζσλ ζπζηεκάησλ είλαη ε νηθνλνκηθφηεηά ηνπο.
β) Παξάιιεια πζηήκαηα (Parallel I/O System)
ε έλα παξάιιειν ζχζηεκα, έλαο δίαπινο αλεμαξηήησλ κνλάδσλ I/O είλαη ζπλδεδεκέλνο ζην ηκήκα εηζφδσλ – εμφδσλ ηνπ επεμεξγαζηή. Οη κνλάδεο απηέο πεξηιακβάλνπλ θαηάιιεια θπθιψκαηα γηα ηελ απνθσδηθνπνίεζε ησλ ζεκάησλ ηνπ δηαχινπ θαη ηε κεηαηξνπή ηνπο ζε επίπεδα ηάζεο ηα νπνία κπνξνχλ λα νδεγήζνπλ ηα θνξηία. Κάζε κηα απφ απηέο ηηο κνλάδεο έρεη έλαλ νξηζκέλν αξηζκφ ζεκείσλ εηζφδσλ ή εμφδσλ, πνπ ιέγεηαη ζπλαξκνινγεζηκφηεηα (modularity). Σα πεξηζζφηεξα ζπζηήκαηα εηζφδσλ- εμφδσλ παξνπζηάδνπλ ζπλαξκνινγεζηκφηεηα ησλ 4, 8, 16 θαη 32 ζεκείσλ.
20
Σχήμα 1.2: Παπάλληλο ζύζηημα
γ) εηξηαθφ χζηεκα (Serial I/O System)
Σν ζεηξηαθφ ζχζηεκα παξνπζηάδεη ην πιενλέθηεκα ηεο κεηάδνζεο ησλ δεδνκέλσλ εηζφδνπ-εμφδνπ, ζε κεγάιεο απνζηάζεηο, δειαδή απφ 300m έσο 3000m, ζε αληίζεζε κε ην παξάιιειν ζχζηεκα, ην νπνίν κπνξεί λα επεθηείλεη ην δίαπιν εηζφδνπ-εμφδνπ ζε απφζηαζε κηθξφηεξε απφ 15m. Απηφ ζεκαίλεη φηη αλ ε απαηηνχκελε απφζηαζε είλαη, γηα παξάδεηγκα, 30m, ηφηε ζα ρξεηαδφκαζηαλ 2 PLC κε παξάιιειν ζχζηεκα εηζφδνπ - εμφδνπ. Έλαο ζεηξηαθφο δίαπινο κπνξεί λα ζπλδεζεί κε έλαλ παξάιιειν κέζσ θαηάιιεινπ κεηαηξνπέα.
Σα PLC ηειεπηαίαο ηερλνινγίαο, πεξηιακβάλνπλ ακηγψο ζεηξηαθά ζπζηήκαηα εηζφδνπ-εμφδνπ, ηα νπνία έρνπλ κηθξφηεξν θφζηνο. Ηδηαίηεξε πξνζνρή ζα πξέπεη λα δνζεί ζε εθαξκνγέο θαηά ηηο νπνίεο πξνζπειαχλνληαη θαη νη δχν δίαπινη εηζφδνπ - εμφδνπ, αληί κφλν ν έλαο. Απηφ κπνξεί λα έρεη σο απνηέιεζκα ην ζεηξηαθφ ζχζηεκα λα είλαη πην αξγφ απφ έλα παξάιιειν. Έλα αθφκα κεηνλέθηεκα ησλ ζεηξηαθψλ ζπζηεκάησλ είλαη φηη κπνξεί λα απνζπγρξνληζηνχλ απφ ηε ινγηθή ζάξσζε (logic scanning) ησλ εηζφδσλ - εμφδσλ, κε απνηέιεζκα λα κε κπνξνχλ λα πξνβιεθζνχλ νη απνθξίζεηο εηζφδσλ θαη εμφδσλ ζε ζήκαηα ηαρέσο κεηαβαιιφκελα.
21
Σχήμα 1.3: Σειπιακό ζύζηημα I/O
1.4.3.1 Μνλάδα εηζόδσλ
θνπφο απηήο ηεο κνλάδαο είλαη λα ιακβάλεη ζήκαηα απφ ηηο δηάθνξεο ζπζθεπέο εηζφδνπ θαη λα ηα πξνζαξκφδεη ζε ζήκαηα πνπ αλαγλσξίδεη ν επεμεξγαζηήο. Κάζε αθξνδέθηεο εηζφδνπ έρεη έλα κνλαδηθφ αξηζκφ ή φλνκα, ηελ ηαπηφηεηα ηνπ, ε νπνία θάλεη θάζε είζνδν κνλαδηθή ψζηε λα κελ ζπγρέεηαη κε άιιν ζηνηρείν. Ζ ηαπηφηεηα αλαγλψξηζεο νλνκάδεηαη δηεχζπλζε θαη θαζνξίδεηαη απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή. Έρεη επηθξαηήζεη νη είζνδνη λα ζπκβνιίδνληαη κε ην γξάκκα I (Input). Σα λνχκεξα ηα νπνία πάληα αθνινπζνχλ ακέζσο κεηά δείρλνπλ ηνλ αξηζκφ ηεο κνλάδαο βάζεο (base unit) ή ηεο κνλάδαο πξνέθηαζεο (extension unit) θαη ηνλ αξηζκφ ηεο εηζφδνπ αληίζηνηρα.
ε έλαλ αθξνδέθηε εηζφδνπ κπνξνχλ λα ζπλδεζνχλ κπνπηφλ, αηζζεηήξεο θαη γεληθά δηαθφπηεο πνπ αιιάδνπλ θαηάζηαζε ιφγσ εμσηεξηθψλ γεγνλφησλ ή θπζηθψλ κεγεζψλ.Τπάξρνπλ δχν βαζηθνί ηχπνη κνλάδσλ εηζφδσλ: (ON-OFF), ζηηο νπνίεο ε είζνδνο κπνξεί λα αλαγλσξίδεη δχν κφλν ηηκέο ηάζεο (πςειή - ρακειή). Ζ ηάζε απηή κπνξεί λα δεκηνπξγείηαη είηε απφ ην ηξνθνδνηηθφ ηνπ PLC, είηε απφ δηθφ καο εμσηεξηθφ ηξνθνδνηηθφ. Ζ ηηκή ηεο ζηα πεξηζζφηεξα PLC είλαη 24 VDC. ζηηο νπνίεο ην ζήκα εηζφδνπ κπνξεί λα είλαη έλα αλαινγηθφ ζήκα. πλήζσο ηα ζήκαηα απηά είλαη ηάζεηο 0 έσο 10V ή -10V έσο 10V, ή εληάζεηο ξεχκαηνο 0 έσο 20mA ή 4 έσο 20mA.
Μηα κνλάδα εηζφδνπ κπνξεί λα πεξηιακβάλεη 4, 8, 16 ή 32 ςεθηαθέο εηζφδνπο, αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηνπ PLC, ν νπνίνο κπνξεί λα πεξηιακβάλεη πνιιέο ηέηνηεο κνλάδεο.
Ο κέγηζηνο αξηζκφο ησλ αλαινγηθψλ εηζφδσλ πνπ κπνξεί λα δηαζέηεη ν ειεγθηήο δίλεηαη
22
απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή θαη δηαθέξεη απφ εηαηξεία ζε εηαηξεία, αιιά αθφκε θαη ζε κνληέια ηεο ίδηαο εηαηξείαο.
1.4.3.2 Μνλάδα εμόδσλ
θνπφο απηήο ηε κνλάδαο είλαη λα κεηαθέξεη ηα ζήκαηα εμφδνπ απφ ηνλ επεμεξγαζηή ζηνπο αθξνδέθηεο εμφδνπ φπνπ ζπλδένληαη ηα δηάθνξα ππφ έιεγρν θνξηία. Κάζε αθξνδέθηεο εμφδνπ έρεη έλα κνλαδηθφ φλνκα, ηελ δηεχζπλζε ηνπ, ην νπνίν θαζνξίδεηαη απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή θαη δελ κπνξεί λα αιιαρηεί. Ζ δηεχζπλζε είλαη ην κέζν πνπ ρξεζηκνπνηεί ν ειεγθηήο γηα λα ζηείιεη θάπνην ζήκα ζε κηα απφ ηηο ζπζθεπέο εμφδνπ.
Οη έμνδνη είλαη ην απνηέιεζκα ησλ ινγηθψλ θαηαζηάζεσλ ησλ εηζφδσλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο εληνιέο ηνπ πξνγξάκκαηνο. ηνπο αθξνδέθηεο εμφδνπ ζπλδένληαη ηα ειεθηξηθά θπθιψκαηα πνπ επηζπκνχκε λα ειέγμνπκε.
Έρεη επηθξαηήζεη ν ζπκβνιηζκφο ησλ εμφδσλ λα γίλεηαη κε ην γξάκκα Q. Σν λνχκεξν ακέζσο κεηά πνπ αθνινπζεί δείρλεη ηνλ αξηζκφ ηεο βάζεο ή πξνέθηαζεο θαη ην ηειεπηαίν λνχκεξν, ηνλ αξηζκφ ηεο εμφδνπ.
Καη νη κνλάδεο εμφδνπ δηαθξίλνληαη ζε ςεθηαθέο θαη αλαινγηθέο. Σππηθέο ηηκέο ηάζεο ςεθηαθψλ εμφδσλ είλαη 24 V DC, 115 V AC, 220 V AC. Σα ηππνπνηεκέλα ειεθηξηθά ζήκαηα πνπ παίξλνπκε απφ κία κνλάδα αλαινγηθψλ εμφδσλ έρνπλ ζπλήζσο ηάζε -10 V έσο +10 V, 0 έσο 10 V ή έληαζε ξεχκαηνο 0 έσο 20 mA, 4 έσο 20 mA. Μηα κνλάδα ςεθηαθψλ εμφδσλ πεξηιακβάλεη 4, 8, 16, ή 32 εμφδνπο.
Έλα PLC πεξηιακβάλεη έλαλ θαζνξηζκέλν κέγηζην αξηζκφ κνλάδσλ εηζφδσλ θαη εμφδσλ πνπ εμαξηάηαη απφ ηηο δπλαηφηεηεο ηεο CPU. Σνλ αξηζκφ απηφ ηνλ θαζνξίδεη ν εθάζηνηε θαηαζθεπαζηήο.
23
Σχήμα 1.3: Βαζικό PLC και μονάδα επέκηαζηρ
1.4.4 Δηδηθέο I/O κνλάδεο
Οη εηδηθέο I/O κνλάδεο έρνπλ αλαπηπρζεί γηα νξηζκέλεο αλάγθεο. Απηέο πεξηιακβάλνπλ:
α) Μεηξεηή πςειήο ηαρχηεηαο
Ο κεηξεηήο πςειήο ηαρχηεηαο ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα παξέρεη κηα δηαζχλδεζε γηα ηηο εθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ κεηξεηή ηαρπηήησλ ν νπνίνο ππεξβαίλεη ηελ ηθαλφηεηα ηνπ βαζκσηνχ πξνγξάκκαηνο PLC. Οη κεηξεηέο πςειήο ηαρχηεηαο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα κεηξνχλ παικνχο απφ αληρλεπηέο, θσδηθνπνηεηέο θαη δηαθφπηεο ζε πνιχ πςειέο ηαρχηεηεο. Μνλάδεο νη νπνίεο κπνξνχλ λα κεηξνχλ παικνχο κέρξη 75ΚΖz είλαη ζπλεζηζκέλεο.
β) Υεηξνθίλεηε Μνλάδα
Ζ ρεηξνθίλεηε κνλάδα επηηξέπεη ηε ρξήζε ηνπ ξπζκηδφκελνπ κε ηα δάθηπια δηαθφπηε γηα λα ηξνθνδνηεί πιεξνθνξίεο παξάιιεια ζην PLC, γηα λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζην ζχζηεκα ειέγρνπ. Ζ πιεξνθνξία ηνπ ξπζκηδφκελνπ κε ηα δάθηπια δηαθφπηε είλαη ζπλήζσο ζε δεθαδηθή κνξθή δπαδηθά θσδηθνπνηεκέλε (BCD) θαη θαζηζηά ηθαλφ θάπνηνλ λα αιιάμεη ηα πξνθαζνξηζκέλα ζεκεία εμσηεξηθά, ρσξίο λα ηξνπνπνηήζεη ην πξφγξακκα ειέγρνπ.
γ) Μνλάδα TTL
24
Ζ κνλάδα TTL επηηξέπεη ηε κεηάδνζε θαη ηε ιήςε ησλ ζεκάησλ TTL γηα επηθνηλσλία κε ηνλ επεμεξγαζηή ηνπ PLC. Σα ζήκαηα επηπέδνπ TTL είλαη ζε κηα κνξθή πνπ ν επεμεξγαζηήο κπνξεί λα επηηχρεη, θαη απαηηείηαη κφλν θαηαρψξεζε.
δ) Μνλάδα θσδηθνπνηεηή-Μεηξεηή (Encoder-Counter)
Ζ κνλάδα θσδηθνπνηεηή-κεηξεηή επηηξέπεη ζπλερή παξαθνινχζεζε απφ έλα απμαλφκελν ή απφιπην θσδηθνπνηεηή. Οη θσδηθνπνηεηέο θξαηνχλ ίρλνο απφ ηε ζέζε ησλ αμφλσλ. Ο θψδηθαο Gray είλαη ζπλεζηζκέλνο γηα απφιπηνπο θσδηθνπνηεηέο, κε ηε ζέζε λα θαζνξίδεηαη απφ ηελ απνθσδηθνπνίεζε ηνπ θψδηθα Gray.
ε) Μνλάδα BASIC ή ASCII
Ζ κνλάδα ASCII επηηξέπεη ηε κεηάδνζε θαη ηε ιήςε αξρείσλ ASCII. Απηά ηα αξρεία είλαη ζπλήζσο πξνγξάκκαηα ή θαηαζθεπαζηηθά δεδνκέλα. Οη κνλάδεο είλαη θπζηνινγηθά πξνγξακκαηηζκέλεο κε εληνιέο BASIC. Ο ρξήζηεο γξάθεη ην πξφγξακκα ζε γιψζζα (language) BASIC. Ζ κνλάδα BASIC κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε θείκελν εμφδνπ ζε εθηππσηή ή ηεξκαηηθφ, γηα λα ελεκεξψζεη έλα ρξήζηε.
ζη) Μνλάδα βεκαηηθνχ θηλεηήξα
Ζ κνλάδα βεκαηηθνχ θηλεηήξα παξέρεη αθνινπζία παικψλ ζε έλα κεηαθξαζηή βεκαηηθνχ θηλεηήξα, θαη έηζη ηνλ θαζηζηά ηθαλφ λα ειέγρεη έλα βαζκσηφ θηλεηήξα. Οη εληνιέο γηα ηε κνλάδα θαζνξίδνληαη απφ ηνλ έιεγρν ηνπ πξνγξάκκαηνο ζηνλ PLC.
δ) Μνλάδα BCD-Δμφδνπ
Ζ κνλάδα BCD-Δμφδνπ θαζηζηά ηθαλφ έλα PLC λα ιεηηνπξγεί ζπζθεπέο νη νπνίεο απαηηνχλ BCD-θσδηθνπνηεκέλα (binary-coded decimal) ζήκαηα, φπσο απεηθνλίζεηο επηά ςεθίσλ.
Οξηζκέλεο εηδηθέο κνλάδεο αλαθέξνληαη ζαλ έμππλα I/O επεηδή έρνπλ ην δηθφ ηνπο κηθξνεπεμεξγαζηή ζε πιαθέηα πνπ κπνξεί λα ιεηηνπξγεί παξάιιεια κε έλα PLC. Απηέο πεξηιακβάλνπλ:
α) Μνλάδα PID
Ζ αλαινγηθή κνλάδα παξαγψγηζεο θαη νινθιήξσζεο [(PID) Proportional-Integral Derivative)], ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ επεμεξγαζία εθαξκνγψλ ειέγρνπ πνπ ζπζζσκαηψλνπλ PID αιγνξίζκνπο. Ο αιγφξηζκνο είλαη έλα ζχλζεην πξφγξακκα βαζηζκέλν ζε καζεκαηηθνχο ππνινγηζκνχο. Ζ κνλάδα PID επηηξέπεη ηνλ έιεγρν επεμεξγαζίαο λα πξαγκαηνπνηείηαη έμσ απφ ηε CPU. Απηή ε δηεπζέηεζε πξνζηαηεχεη ηε
25
CPU απφ επηβαξχλζεηο κε ζχλζεηνπο ππνινγηζκνχο. Ο κηθξνεπεμεξγαζηήο ζηελ PID κνλάδα επεμεξγάδεηαη δεδνκέλα, ζπγθξίλεη ηα δεδνκέλα κε ηα ζηαζεξά ζεκεία πνπ παξέρνληαη απφ ηε CPU θαη θαζνξίδεη ην θαηάιιειν ζήκα εμφδνπ.
β) Μνλάδα ζεξβνκεραληζκνχ
Ζ κνλάδα ζέξβν ρξεζηκνπνηείηαη ζε εθαξκνγέο ειέγρνπ επεμεξγαζίαο θιεηζηνχ βξφρνπ.
Ο έιεγρνο θιεηζηνχ βξφρνπ νινθιεξψλεηαη κέζσ αλαηξνθνδφηεζεο απφ ηε ζπζθεπή. Ο πξνγξακκαηηζκφο απηήο ηεο κνλάδαο γίλεηαη κέζσ ηνπ PLC, αιιά αλ πξνγξακκαηηζηεί κηα θνξά κπνξεί λα ειέγρεη κηα ζπζθεπή αλεμάξηεηα, ρσξίο λα παξεκβαίλεη ζηελ νκαιή ιεηηνπξγία ηνπ PLC.
γ) Μνλάδα επηθνηλσλίαο
Καζψο νινθιεξψλνληαη δηάθνξα ζπζηήκαηα, ηα δεδνκέλα πξέπεη λα δνθηκάδνληαη ζε φιν ην ζχζηεκα. Οη PLC πξέπεη λα είλαη ηθαλά λα επηθνηλσλνχλ κε ηνπο ππνινγηζηέο κε κεραλέο αξηζκεηηθνχ ειέγρνπ [(CNC) Computer Numerical Controls)], κε robot θαη κε άιινπο PLC. Απηή ε κνλάδα επηηξέπεη ζην ρξήζηε λα ζπλδέζεη ην PLC ζηα ηνπηθά δίθηπα πςειήο ηαρχηεηαο, θάηη ην νπνίν κπνξεί λα είλαη δηαθνξεηηθφ απφ ηελ επηθνηλσλία δηθηχνπ πνπ παξέρεηαη κε ην PLC.
δ) Μνλάδα γιψζζαο
Ζ κνλάδα γιψζζαο θαζηζηά ηθαλφ ην ρξήζηε λα γξάθεη πξνγξάκκαηα ζε γιψζζα πςεινχ επηπέδνπ. Μέζσ ελφο κεηαθξαζηή πςεινχ επηπέδνπ γιψζζαο, κεηαηξέπεη ηηο εληνιέο πςεινχ επηπέδνπ ζε γιψζζα κεραλήο ε νπνία είλαη θαηαλνεηή απφ ηνλ επεμεξγαζηή ηνπ PLC. Ζ BASIC είλαη ε πην δεκνθηιήο γιψζζα. Άιιεο δηαζέζηκεο γιψζζεο είλαη νη C, Forth θαη Pascal.
ε) Μνλάδα νκηιίαο
Οη κνλάδεο νκηιίαο ηππηθά ρξεζηκνπνηνχληαη γηα λα ςεθηνπνηήζνπλ κηα αλζξψπηλε θσλή πνπ πξνζθέξεη κηα επηζπκεηή ιέμε, θξάζε ή πξφηαζε. Ο ςεθηνπνηεκέλνο ήρνο απνζεθεχεηαη ζηε κνλάδα κλήκεο. Κάζε ιέμε, θξάζε ή πξφηαζε είλαη δνζκέλε κε αξηζκφ. Ζ ινγηθή θιίκαθα ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα εμάγνπκε ην θαηάιιειν κήλπκα ζηνλ θαηάιιειν ρξφλν.
26 1.4.5 Σξνθνδνηηθό (Power Supply)
Ζ κνλάδα ηξνθνδνζίαο έρεη σο ζθνπφ ηελ εμαζθάιηζε ησλ απαηηνχκελσλ εζσηεξηθψλ ηάζεσλ ηξνθνδνζίαο ησλ ειεθηξνληθψλ ζηνηρείσλ (ηξαλδίζηνξ, νινθιεξσκέλα θπθιψκαηα θ.ιπ.) πνπ ζπλζέηνπλ έλα PLC. Σππηθέο εζσηεξηθέο ηάζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη: 5 V DC, 9 V DC, 24 V DC.
ε νξηζκέλα κνληέια PLC, φηαλ ην PLC δελ ηξνθνδνηείηαη απφ ην δίθηπν, ε κνλάδα ηξνθνδνζίαο δηαηεξεί ην πεξηερφκελν ηεο κλήκεο ηνπ PLC κε ηελ βνήζεηα κηαο κπαηαξίαο (ζπλήζσο ιηζίνπ), πνπ δηαζέηεη. ε άιια κνληέια PLC ε παξαπάλσ κπαηαξία βξίζθεηαη ζηελ Κεληξηθή Μνλάδα Δπεμεξγαζίαο.
Ζ θάξηα ηξνθνδνζίαο δελ παξάγεη ηελ απαηηνχκελε ηάζε ρεηξηζκνχ γηα εμσηεξηθέο επαθέο, ξειέ, ελδεηθηηθέο ιπρλίεο θ.ιπ. Γηα ηελ ηξνθνδνζία ησλ παξαπάλσ ππάξρνπλ ρσξηζηά θπθιψκαηα ηα νπνία είλαη ζπλήζσο γαιβαληθά απνκνλσκέλα απφ ηελ ππφινηπε ζπζθεπή (L+, L-).
Αλάινγα κε ηνλ ηχπν ησλ θαξηψλ εηζφδσλ-εμφδσλ, ε ηάζε απηή δεκηνπξγείηαη είηε απφ ηδηαίηεξν ηξνθνδνηηθφ, γηα ηάζε ρεηξηζκνχ 24 V DC είηε απφ κεηαζρεκαηηζηή, γηα ηάζε ρεηξηζκνχ 115/220 V. Τπάξρεη ε δπλαηφηεηα μερσξηζηήο ηάζεο ρεηξηζκνχ γηα ηηο εηζφδνπο θαη ηηο εμφδνπο. Γηα ηε γαιβαληθή απνκφλσζε ησλ ηάζεσλ ρεηξηζκνχ εηζφδσλ- εμφδσλ ρξεζηκνπνηνχληαη νπηνειεθηξνληθά ζηνηρεία δεχμεο (optocouplers).
Απνηεινχληαη απφ κία δίνδν, ε νπνία κεηαηξέπεη ην ειεθηξηθφ ξεχκα ζε θσο θαη απφ έλα θσηνηξαλδίζηνξ, πνπ ιεηηνπξγεί σο δηαθφπηεο, δηεγεηξφκελν απφ ηελ αθηηλνβνιία ηεο δηφδνπ.
ηα θπθιψκαηα εηζφδνπ, ε ηάζε εμφδνπ ηνπ θσηνηξαλδίζηνξ κεηαηξέπεηαη, κέζσ θπθιψκαηνο πξνζαξκνγήο, ζε κηα ηάζε θαηάιιειε γηα επεμεξγαζία απφ ηε ζπζθεπή (ζπλήζσο 5 V). Αληίζεηα, ζηα θπθιψκαηα εμφδνπ ην θχθισκα πξνζαξκνγήο παξάγεη ην απαξαίηεην ξεχκα γηα ηε δηέγεξζε ηεο δηφδνπ. Ζ ηάζε πνπ βγαίλεη απφ ην θσηνηξαλδίζηνξ, εληζρχεηαη κέρξη ζεκείνπ πνπ λα κπνξεί λα δηεγείξεη ηα δηάθνξα ζηνηρεία εληνιήο (ξειέ ηζρχνο, βαιβίδεο θ.ιπ.). Ζ ηάζε ιεηηνπξγίαο ηνπ εληζρπηή, αληηζηνηρεί ζηελ εμσηεξηθή ηάζε ρεηξηζκνχ ηνπ θπθιψκαηνο εμφδνπ (π.ρ. 24 V DC ή 220 V AC).
