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ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ
Βιομηχανικά δίκτυα και εξελιγμένος προγραμματισμός P.L.C.
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Χρήστος Β. Παπαζαχαρίας
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Μηχανικός Εφαρμογών Βιομηχανικού Αυτοματισμού
Θεσσαλονίκη
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Κάθε γνήσιο αντίτυπο φέρει ιδιόχειρη υπογραφή του συγγραφέα.
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ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
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Σελίδα Eισαγωγή · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9
Μέρος Α΄. Η Θεωρία σαν βάση
1. Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα (EMC) · · · · · · · · · · · · · 15
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1.1. Γενικά · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·16 1.2. Ορισμός και αναγκαιότητα · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·16 1.3. Γείωση σε εγκαταστάσεις · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 17 1.4. Τοπολογία διαφορικού και κοινού τρόπου · · · · · · · · · · · · · · · · · 19 1.5. Θωρακισμένα καλώδια · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 21 1.6. Ευαισθησία διαφορετικών τύπων σημάτων · · · · · · · · · · · · · · · · 23 1.7. Καλωδίωση πινάκων και μικρών μηχανών · · · · · · · · · · · · · · · · 27 1.8. Θωράκιση και συνδέσεις ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 29 1.9. Εσωτερική καλωδίωση πινάκων και φίλτρων · · · · · · · · · · · · · · 33 1.10. Ηλεκτρομαγνητικός κλωβός · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 36 1.11. Νησίδες · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 37 1.12. Σχάρες καλωδίων · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 40 1.12.1 Θεωρητικό μήκος ETL · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 43 1.12.2 Υπολογισμός μήκους ομοιογενούς καλωδίωσης · · · · · · · · · · · · · · · 46 1.12.3 Υπολογισμός μήκους ανομοιογενούς καλωδίωσης · · · · · · · · · · · · · · 49 1.12.4 Άλλα είδη προστασίας · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 51
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2. Στοιχεία προχωρημένου αυτοματισμού · · · · · · · · · · · · · · · 53
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2.1. Γενικά · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·54 2.2. Λειτουργία πολύ γρήγορου μετρητή VFC · · · · · · · · · · · · · · · · ·55 2.2.1 Λειτουργία πάνω μετρητή · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 62 2.2.2 Λειτουργία κάτω μετρητή · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 63 2.2.3 Λειτουργία πάνω/κάτω μετρητή · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 64 2.2.4 Λειτουργία μετρητή συχνότητας · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 65 2.3. Λειτουργία ανταλλαγής EXCH · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 68 2.4. Λειτουργία ρολογιού RTC · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 73 2.4.1 Λειτουργία χρονοδιακόπτη SCH · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 75
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2.4.2 Λειτουργία καταγραφής time-stamping · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 78 2.4.3 Ρύθμιση χρόνου ρολογιού RTC · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 80 2.5. Λειτουργία PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 85 2.5.1 Αρχή λειτουργίας ελέγχου PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 85 2.5.2 Θεωρητικές αρχές του ελέγχου PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 90 2.5.3 Το μοντέλο του ελέγχου PID στον ελεγκτή Twido · · · · · · · · · · · · · · · 93 2.5.4 O έλεγχος PID στον ελεγκτή Twido · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 94 2.5.5 Μέθοδος ρύθμισης παραμέτρων PID στο Twido · · · · · · · · · · · · · · · · 98 2.5.6 Ρόλος και επίδραση των παραμέτρων PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 101 2.5.7 Προϋποθέσεις για την ρύθμιση PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 103 2.5.8 Επιλογές του ελέγχου PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 107 2.5.9 Ρύθμιση απλού PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 108 2.5.10 Αυτόματη ρύθμιση Auto-Tuning (AT) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 120 2.5.11 Αποσφαλμάτωση PID · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 133
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2.6. Λειτουργία καταχωρητών R · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 144 2.6.1 Καταχωρητές FIFO · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 144 2.6.2 Καταχωρητές LIFO · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 147
3. Δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 151
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3.1. Εισαγωγή στα βιομηχανικά δίκτυα · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·152 3.2. Μια ματιά στο παρελθόν · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·152 3.3. Η εξέλιξη μέχρι σήμερα · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 154 3.4. Γενικά περί Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 158 3.5. Αρχιτεκτονική δικτύου Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 159 3.6. Αρχή λειτουργίας δικτύου Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 163 3.7. Χαρακτηριστικά δικτύου Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 168 3.8. Προγραμματισμός δικτύου Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 179 3.8.1 Η Εντολή EXCH στο δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 182 3.8.2 Πίνακες ανταλλαγής δεδομένων στο δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · 187 3.8.3 Πίνακας αιτήματος ανάγνωσης στο δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · · 188 3.8.4 Πίνακας αιτήματος εγγραφής στο δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · · · 193 3.9. Διαγνωστικά δικτύου Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 198
4. Δίκτυο CANOpen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 201
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4.1. Γενικά περί CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 202 4.2. Αρχιτεκτονική δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 205 4.3. Αρχή λειτουργίας δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 206 4.4. Χαρακτηριστικά δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 212 4.4.1 Εκκίνηση δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 212 4.4.2 Ανταλαγή δεδομένων δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 216 4.4.3 Επιτήρηση σταθμού και Επιτήρηση ζωής · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 218 4.5. Η κάρτα CANopen master στο Twido · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 222 4.6. Ρυθμίσεις δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 230 4.6.1 Δήλωση του master · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 230 4.6.2 Διαμόρφωση συσκευών slave · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 231 4.7. Αντικείμενα λέξεων δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · 244 4.8. Προγραμματισμός δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 245 4.9. Διαγνωστικά δικτύου CANopen · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 248
5. Δίκτυο Ethernet · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 253
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5.1. Γενικά για το Ethernet · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 254 5.2. Κατηγορίες Ethernet · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 256 5.2.1 Ethernet (10Mbps) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 258 5.2.2 Gigabit Ethernet (1 Gbps) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 259 5.2.3 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 261 5.3. Ανίχνευση σύγκρουσης μέσω του CSMA/CD · · · · · · · · · · · · · 263 5.4. Έλέγχος μετάδοσης TCP/IP · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 266 5.5. Έλεγχος πρόσβασης μέσου MAC · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 272 5.6. Διευθυνσιοδότηση τάξης classful IP addressing · · · · · · · · · · · 274 5.7. Μάσκα υποδικτύου Subnet Mask · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 276 5.8. Πύλη δικτύου gateway · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 279 5.9. Μεταγωγέας ή αλλιώς switch · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 283 5.10. Πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus/TCP · · · · · · · · · · · · · · · · 284 5.10.1 Η Εντολή EXCH στο δίκτυο Ethernet Modbus/TCP · · · · · · · · · · · 289 5.10.2 Πίνακες ανταλλαγής δεδομένων στο δίκτυο Modbus/TCP · · · · · · · 294 5.10.3 Πίνακας αιτήματος ανάγνωσης στο δίκτυο Modbus/TCP · · · · · · · · 296 5.10.4 Πίνακας αιτήματος εγγραφής στο δίκτυο Modbus/TCP · · · · · · · · · 301 5.11. Διαγνωστικά δικτύου Modbus/TCP · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 306 5.12. Χαρακτηριστικά του TwidoPort · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 309 5.13. Προγραμματισμός ελεγκτή μέσω Ethernet · · · · · · · · · · · · · · 314
Μέρος Β΄. Από την θεωρία στην πράξη
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6. Εφαρμογές και λειτουργίες αυτοματισμού · · · · · · · · · · · 319
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6.1. Γενικά · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 321 6.2. Διακόπτης - ρελέ καστάνιας · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 322 6.3. Δημιουργία τυχαίας τιμής · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 324 6.4. Αυτόματη εναλλαγή θερινής/χειμερινής ώρας · · · · · · · · · · · · · 327 6.5. Χρήση 4-20 mA σε κάρτα εισόδου 0-20 mA · · · · · · · · · · · · · · 330 6.6. Μετατροπή δεκαδικού σε ASCII · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 335 6.7. Εκκίνηση κινητήρα με αστεροτρίγωνο · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·339 6.8. Εναλλαγή αντλιών · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 343 6.9. Έλεγχος θερμοκρασίας HVAC · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 350 6.10. Λειτουργία χρονοδιακόπτη με ώρα συστήματος · · · · · · · · · · 354 6.11. Αποστολή δεδομένων σε μορφή ASCII · · · · · · · · · · · · · · · · · 359 6.12. Αποστολή και λήψη μηνυμάτων SMS · · · · · · · · · · · · · · · · · 364 6.13. Έλεγχος γκαραζόπορτας · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 371 6.14. Έλεγχος στάθμης δεξαμενής αντλιοστασίου · · · · · · · · · · · · · 380 6.15. Συναγερμός κτιρίου · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 385 6.16. Έξυπνο σπίτι · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 390 6.17. Έλεγχος PID σε καυστήρα pellet · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 394 6.18. Έλεγχος tracker θέσης φωτοβολταϊκών · · · · · · · · · · · · · · · · · 399
7. Εφαρμογές δικτύων · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 419
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7.1. Εισαγωγή στις εφαρμογές με δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · · 420 7.1.1 Επικοινωνία μεταξύ δυο TWIDO με δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · 421 7.1.2 Έλεγχος κινητήρα μέσω ρυθμιστή στροφών με δίκτυο Modbus · · · · · 430 7.1.3 Έλεγχος ZELIO LOGIC 2 με δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · · · · · · 437 7.1.4 Έλεγχος επιτηρητή ενέργειας PM9 με δίκτυο Modbus · · · · · · · · · · · 442 7.1.5 Έλεγχος μονάδας απομακρυσμένων Ι/Ο με δίκτυο Modbus · · · · · · · 445 7.2. Εισαγωγή στις εφαρμογές με δίκτυο Ethernet · · · · · · · · · · · 449 7.2.1 Επικοινωνία μεταξύ δυο TWIDO με δίκτυο Ethernet · · · · · · · · · · · · 450 7.2.2 Έλεγχος ZELIO LOGIC 2 με δίκτυο Ethernet · · · · · · · · · · · · · · · · 460 7.2.3 Έλεγχος μονάδας απομακρυσμένων Ι/Ο με δίκτυο Ethernet · · · · · · · 465 7.3. Εισαγωγή στις εφαρμογές με δίκτυο CANopen · · · · · · · · · 468 7.3.1 Έλεγχος ρυθμιστή στροφών με δίκτυο CANopen με χρήση PDO · · · · · · 470 7.3.2 Έλεγχος ρυθμιστή στροφών με δίκτυο CANopen με χρήση SDO · · · · · · 479 7.3.3 Έλεγχος παλμογεννήτριας (encoder) με δίκτυο CANopen · · · · · · · · 484 7.3.4 Έλεγχος μονάδας απομακρυσμένων Ι/Ο με δίκτυο CANopen · · · · · · 488 8. Επίλογος · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 495
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9. Συμπληρωματικά στοιχεία · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 498
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9.1. Ψηφία συστήματος · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 499 9.2. Λέξεις συστήματος · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 515
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10. Βιβλιογραφία · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 535
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11. Ευρετήριο εικόνων · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 537
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