Τα αρχικά PLC σημαίνουν Programmable Logic Controller,
δηλαδή Προγραμματιζόμενος Λογικός Ελεγκτής. Είναι ένα είδος υπολογιστή που
χρησιμοποιείται στην βιομηχανία με σκοπό τον ελέγχει τα μηχανήματα και τις
διεργασίες. Χρησιμοποιεί προγραμματιζόμενη μνήμη για να αποθηκεύσει τις οδηγίες που το δίνουμε και εκτελεί διάφορες
ειδικές λειτουργίες όπως πχ σαν διακόπτης on/off, μετρητής,
κάνει μαθητικές πράξεις και χειρίζεται γενικώς δεδομένα.
Ο σχεδιασμός τον περισσότερων PLC είναι
παρόμοιος με αυτών των παλαιών υπολογιστών. Θα μπορούσε να πει κανείς ότι ένα PLC είναι
ένα σύνολο από ψηφιακής λογικής στοιχεία που όλα μαζί αλληλεπιδρούν και
παίρνουν λογικές αποφάσεις (0 ή 1) τις οποίες δίνουν ως έξοδο. Λέγοντας αυτά,
τα PLC
όπως καταλαβαίνετε χρησιμοποιούνται κυρίως για λειτουργίες manufacturing process και machinery στις βιομηχανίες.
Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι ο προγραμματιζόμενος
λογικός ελεγκτής είναι, λοιπόν, βασικά ένας υπολογιστής σχεδιασμένος για να
ελέγχει την λειτουργία των μηχανών (machine control). Συνεπώς, διαφέρει από τον
τυπικό υπολογιστή που έχουμε στο γραφείο μας, για Microsoft Office, Facebook, Torrents κλπ. To PLC σχεδιάστηκε
για να λειτουργεί σε βιομηχανικό περιβάλλον και γι αυτό είναι κατάλληλα
εφοδιασμένο με ειδικές εισόδους/εξόδους και μία γλώσσα προγραμματισμού.
Πώς άρχισαν όλα;
Αρχικά το PLC ήρθε για να αντικαταστήσει τα ρελέ, όμως είχε τόσες πολλές
δυνατότητες που στην συνέχεια χρησιμοποιήθηκε και σε πολλές άλλες πιο σύνθετες
εφαρμογές. Άρα καταλαβαίνετε ότι ένα PLC δεν
αρκείται απλά στην εξομοίωση ενός διακόπτη On/Off όπως κάνει ένα ρελέ, αλλά διαθέτει και άλλες λειτουργίες
όμοιες με αυτές ενός υπολογιστή (να μετράει, να συγκρίνει, να προσθέτει και
γενικά να επεξεργάζεται αναλογικά σήματα).
Τα ρελέ πρέπει να συνδεθούν hardwired, κάτι που σημαίνει πως όταν
ήταν ανάγκη να αλλάξει το κύκλωμα, ήταν αρκετά δύσκολο σε μία αυτοματοποιημένη
διαδικασία να επεμβαίνεις με το χέρι και να αλλάζει καλώδια. Εκτός από αυτό,
σημαντικό ρόλο παίζει και ο οικονομικός παράγοντας, γιατί όπως καταλαβαίνετε,
για να βγάλεις-βάλεις καλώδια και να αλλάξεις συνδεσμολογίες στα ρελέ, πρέπει
προφανώς να σταματήσουν να δουλεύουν τα μηχανήματα. Σήμερα, τα PLC έχουν
εξαλείψει αυτό το φαινόμενο, αφού διαθέτουν
εσωτερικούς μηχανισμούς και μπορούν να αλλάζουν συνδεσμολογίες χωρίς να
χρειάζεται hardwiring και παύση της λειτουργίας παραγωγής.
Εκτός από το γεγονός ότι γλυτώνουμε οικονομική ζημία, τα PLC έχουν
και κάποια ακόμα σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως:
1)
Αυξημένη
αξιοπιστία: Αφού γράψετε και τεστάρετε το πρόγραμμα σ’ένα PLC, μπορείτε να το στείλετε (download) και σε άλλα, χωρίς
να ανησυχείτε για την συνδεσμολογία τους. Το πρόγραμμα αναλαμβάνει να είναι
υπεύθυνο για τις απαιτούμενες συνδεσμολογίες που αφορούν τον αυτόματο έλεγχο.
Ωστόσο, η σύνδεση των ίδιων των PLC στις μονάδες παραγωγής ή των εξαρτημάτων τους, εξακολουθεί
να γίνεται με το «χέρι» / hardwiring.
Προφανώς όμως, είναι κάτι πολύ πιο εύκολο. Σαν solid state components θεωρούνται
λοιπόν αρκετά αξιόπιστα.
2)
Περισσότερη
ευελιξία: Φανταστείτε ότι θέλετε να κάνετε κάποιες αλλαγές στο κύκλωμα.
Πλέον δε χρειάζεται να συνδέσετε ή να αλλάξετε καλώδια με το χέρι, αλλά
φορτώνεται το updated πρόγραμμα στο PLC. Επίσης. Μπορείτε να θέσετε δικλείδες ασφαλείας (πχ password) όπου να μην μπορεί
ο καθένας να παραμετροποιηθεί το πρόγραμμα, αλλά αυτό να γίνεται μόνο από τον
υπεύθυνο διαχειριστή και επόπτη του συστήματος.
3)
Χαμηλότερο
κόστος: Φανταστείτε ένα εργοστάσιο
που από εκεί που θα ήθελε να δαπανήσει πόσα (και εγώ δεν ξέρω) χρήματα για μία
μισή ντουζίνα ρελέ, τώρα αρκεί να αγοράσει…. Μόνο ένα PLC. Καλό ε ;
4)
Απομακρυσμένη
επικοινωνία: Ο μηχανικός μπορεί να βρίσκεται στο γραφείο του, και μέσω
δικτύου να εποπτεύει και να ελέγχει το PLC μέσα από το PC του γραφείου
του. Δεν απαιτείται λοιπόν η φυσική παρουσία του μηχανικού ντε και καλά να
βρίσκεται πάνω από το PLC κάθε τρεις και λίγο. Κάποιες βασικές αλλαγές, μπορεί να τις
κάνει και από απόσταση. Μπορεί δηλαδή να
κάνει download ένα νέο πρόγραμμα και επίσης (πολύ βασικό) να κάνει monitoring του
συστήματος.
5)
Γρηγορότερο χρόνο απόκρισης: Το PLC έχει
την ικανότητα να επεξεργάζεται σε real time πολλά δεδομένα και να το κάνει
γρήγορα! Υπάρχουν μηχανήματα τα οποία στέλνουν χιλιάδες σήματα ανα δευτερόλεπτο
και μία τέτοια γρήγορη απάντηση από το PLC.
6)
Εύκολο troubleshooting: Τα PLC έχουν κάποια διαγνωστικά test που
τρέχουν για να διασφαλίσουν κάποια γνωστά λάθη που συνήθως γίνονται. Ακόμα και
υπάρχει κάποιο άλλο πρόβλημα, μπορείτε να μελετήσετε την όλη διαδικασία
κάνοντας monitoring σε πραγματικό χρόνο, βλέποντας πραγματικά τι συμβαίνει και
που είναι το λάθος.
Κάντε "Αποθήκευση Ως" / "Save as" στις παρακάτω εικόνες, ώστε να μπορέσετε να κάνετε Zoom In και να δείτε με μεγαλύτερη λεπτομέρεια την υλοποίηση σε γλώσσα Ladder.
ΠΡΟΒΛΗΜΑ 1
Θεωρούμε ένα φωτεινό σηματοδότη τριών καταστάσεων, κόκκινο, πορτοκαλί και πράσινο, που ενεργοποιούνται με τρείς ενδεικτικές λυχνίες Η1,Η2,Η3, αντίστοιχα. Για τον χειρισμό του σηματοδότη υπάρχει μπουτονιέρα με τρία μπουτόν, START, STOP, EMERGENCY STOP και σειρήνα πανικού ALARM. Να γραφεί πρόγραμμα σε γλώσσα LADDER που να επιλύει το ανωτέρω πρόβλημα σύμφωνα με την ανωτέρω περιγραφή και τις παρακάτω απαιτήσεις :
- Α) Όταν τεθεί σε λειτουργία ο φωτεινός σηματοδότης θα πρέπει περιοδικά να επαναλαμβάνεται η ακόλουθη διαδικασία : Αρχικά ανάβει το κόκκινο φως και παραμένει ανοικτό για 5 δευτερόλεπτα, έπειτα ανάβει και το πορτοκαλί και παραμένουν κόκκινο και πορτοκαλί μαζί αναμμένα για 3 δευτερόλεπτα, τέλος ανάβει το πράσινο για 10 δευτερόλεπτα και η διαδικασία επαναλαμβάνεται από την αρχή. Η όλη διαδικασία λειτουργίας ξεκινά όταν πατηθεί έστω και στιγμιαία το μπουτόν START και τίθεται εκτός λειτουργίας όταν πατηθεί έστω και στιγμιαία το μπουτόν STOP ή το EMERGENCY STOP. Όταν πατηθεί έστω και στιγμιαία το μπουτόν EMERGENCY STOP ενεργοποιείται η σειρήνα πανικού ALARM.
- Β) Να επεκταθεί το ανωτέρω πρόγραμμα σε γλώσσα LADDER ούτως ώστε η όλη διαδικασία να επαναλαμβάνεται κυκλικά μόνον 5 φορές. Όταν ολοκληρωθεί θα παραμένει μόνιμα αναμμένο μόνον το κόκκινο και για την επανέναρξη της διαδικασίας θα απαιτείται εκ νέου πάτημα του μπουτόν START.
- Γ) Να επεκταθεί το ανωτέρω πρόγραμμα σε γλώσσα LADDER ούτως ώστε όταν πατηθεί έστω και στιγμιαία το μπουτόν EMERGENCY STOP να ενεργοποιείται η σειρήνα πανικού ALARM και να αναβοσβήνει το πορτοκαλί με περίοδο ενός δευτερολέπτου. Η επανεκκίνηση (RESET) της διαδικασίας θα γίνεται στην περίπτωση αυτή με το πάτημα του μπουτόν START.
ΠΡΟΒΛΗΜΑ 2
Να γραφεί ένα πρόγραμμα (σε γλώσσα Ladder της Telemecanique) που να υλοποιεί το ακόλουθο χρονικό διάγραμμα λειτουργίας τριών κινητήρων Μ1,Μ2,Μ3. Ο αυτοματισμός θα ξεκινά με το πάτημα του μπουτόν Start και θα σταματά μετά από πέντε (5) επαναλήψεις της χρονικής ακολουθίας
ΠΡΟΒΛΗΜΑ 3
Να γραφεί ένα πρόγραμμα (σε γλώσσα Ladder της Telemecanique) που να μετράει μέχρι το 12.500 με το μπουτόν Ι1.0 και να κάνει reset με το μπουτόν Ι1.1. Όταν ολοκληρωθεί η μέτρηση να ενεργοποιείται το ρελέ Q2.0 και να σταματά η απαρίθμηση
ΠΡΟΒΛΗΜΑ 4
Να γραφεί ένα πρόγραμμα (σε γλώσσα Ladder της Telemecanique) που να δημιουργεί παλμοσειρά σταθερής περιόδου 2 sec, ίσης διάρκειας ON-OFF.
Αν μου ζητηθεί να φτιάξω πχ 3 δείγματα του παλμού, απλά βάζω έναν counter.
Mερικές θεωρητικές ερωτήσεις που μπορεί να πέσουν είναι:
- Ποιά είναι τα βασικά στοιχεία που πρέπει να λαμβάνονται υπόψην για την επιλογή ενός PLCq
- Τάση Τροφοδοσίας (12V DC, 24V DC ή 230V AC)
- Αριθμός κ είδος σημάτων εισόδου κ εξόδου
- Τάση σημάτων εισόδου (ψηφιακά 24V DC, 230V AC, αναλογικά σήματα ή τάσης ρεύματος)
- Είδος Μονάδας Εξόδου (ρελέ, τρανζίστορ, TRIAC)
- Δυνατότητες επικοινωνίας και δικτύωσης
- Ευελιξία και επεκταστιμότητα
- Ευκολία στην χρήση και την εκμάθηση
- Αναφέρετε 6 από τα βασικότερα πλεονεκτήματα των PLC σε σχέση με τους κλασσικούς πίνακες αυτοματισμού.
- Εξοικονόμηση χώρου σε σχέση με τον αντίστοιχο πίνακα κλασσικού αυτοματισμού.
- Εξοικονόμηση κόστους για εφαρμογές αυτοματισμού που απαιτούν μεγάλο αριθμό βοηθητικών εξαρτημάτων ελέγχου.
- Μεγαλύτερη αξιοπιστία και ταχύτητα ελέγχου
- Μικρό κόστος συντήρισης λόγω μείωσης του αριθμού των μηχανικών επαφών.
- Δυνατότητα επέκτασης ή αναβάθμισης της εγκατάστασης αυτοματισμού.
- Έλεγχος και παρακολούθηση του συστήματος μέσω PC
- Πόσες και ποιες είνα οι γλώσσες προγραμματισμού των PLC και τι βασικά χαρακτηριστικά έχουν;
- LAD: Ladder Diagram - σχέδιο επαφών (γραφική)
- FBD: Function Block Diagram - Λογικό Διάγραμμα (γραφική)
- SFC: Sequential Function Chart - Διάγραμμα Ροής (γραφική)
- ST - Structured Text - Δομημένου κειμένου (Μη γραφική)
- STL ή IL - Statement List ή Instruction List - Λίστα εντολών (Μη γραφική)
- Ποια όρια τιμών που μετρά ένας μετρητής στην γλώσσα Ladder; Πώς μπορούμε να αντιληφθούμε την υποχείλιση ή την υπερχείληση;
- Όρια τιμών = 0 - 9999
- Περίπτωση Υποχείλισης: E= Empty πχ 0-1=9999 αντί να δείξει -1
- Περιπτωση Υπερχείλισης: F=Full πχ 9999+1=0 αντί να δείξει 10000
- Πόσοι και ποιοι τύποι PLC υπάρχουν; Ποια η εσωτερική δομή των PLC; Πόσοι και ποιοι τύποι υπομονάδων υπάρχουν;
- Compact (είναι fixed και δεν αλλάζει)
- Modular (βγάζεις/βάζεις Modules)
Δομή: Κύκλωμα Εισόδος --> Μνήμη --> CPU --> Κύκλωμα Εξόδου . και φυσικά δεν ξεχναμε το τροφοδοτικό.
Υποονάδες:
- Εισόδου:
- Ψηφιακή
- Αναλογική
- Εξόδου
- Ρελέ
- Τρανζίστορ
- TRIAC