ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΤΜΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΘΕΜΑ: ΟΙΚΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ PLC

LOGO SIEMENS ΚΑΙ I-BUTTON

Σπουδαστές: Παπαδόπουλος Χρυσόστομος Μαγουνάκης Αντώνιος

Επιβλέπουσα καθηγήτρια: κ. Μαρία Δρακάκη

ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2012

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ σελ. 3 ΚΥΡΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ σελ. 3-5

i. Κεντρική μονάδα ελέγχου σελ. 3-4ii. Μέσα ενεργοποίησης/απενεργοποίησης σελ. 4iii.Είσοδοι του συστήματος σελ. 4-5iv.Έξοδοι του συστήματος σελ.5

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΙ ΛΟΓΙΚΟΙ ΕΛΕΓΚΤΕΣ PLC σελ.6-12Ορισμός σελ.6Ιστορικά στοιχεία σελ. 6-7Δομή σελ. 7-8Φιλοσοφία του προγράμματος & λογική του PLC σελ. 8-9Στοιχεία της γλώσσας Ladder σελ. 9-10Κανόνες διαγραμμάτων Ladder σελ. 10-11Πλεονεκτήματα PLC σελ. 11-12

LOGO! SIEMENS σελ. 12-16Συνδέσεις Εισόδων σελ. 13Συνδέσεις Εξόδων σελ. 14Τροφοδότηση του LOGO! σελ. 14-15Οι επαφές του LOGO! σελ. 15-16Μνήμη σελ. 16

ΤΟ I-BUTTON σελ. 17-23Εφαρμογές i-button σελ. 20DEMIURG USK 223 σελ. 21-23

ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΕΠΑΦΕΣ σελ. 24 ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ ΠΥΡΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ σελ. 25-28

α. θερμικοί πυρανιχνευτές σελ. 25-26β. πυρανιχνευτές ορατού καπνού σελ. 27-28

ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΠΑΘΗΤΙΚΗΣ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ σελ. 29-34 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ σελ. 35

Κατασκευή σελ. 35-41Προγραμματισμός i-button σελ. 41-42Σύνδεση στοιχείων συστήματος ασφαλείας σελ. 42-47Προγραμματισμός PLC σελ. 47-49

ΛΟΙΠΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ –ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ σελ. 50 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ σελ. 51

2

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ως σύστημα ασφαλείας χαρακτηρίζεται κάθε ολοκληρωμένο σύστημα που αποτρέπει την σωματική βλάβη, την εισβολή στον χώρο και γενικώς την παραβίαση της ιδιωτικοτήτας, της περιουσίας και της ζωής του χρήστη. Υπάρχουν πολλά είδη ασφαλείας. Αυτά που χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά μέσα για την υλοποίηση του παραπάνω σκοπού ονομάζονται ηλεκτρονικά συστήματα ασφαλείας.

Η μεγάλη ανάπτυξη της τεχνολογίας στον χώρο της ηλεκτρονικής καθιστά πλέον προσιτή την φύλαξη χώρων με σύγχρονα συστήματα συναγερμού ακόμα και σε ιδιώτες με μεσαία ή και χαμηλά εισοδήματα. Βέβαια το κόστος αυξάνεται αναλόγως της πολυπλοκότητος του χώρου που επιθυμούμε να καλύψουμε, της τεχνολογίας που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε και το αν θέλουμε να υπάρχει τηλε-ειδοποίηση σε ιδιωτικές εταιρείες φύλαξης σε περίπτωση ενεργοποίησης.

Στα επόμενα μέρη θα δούμε αναλυτικότερα από ποια μέρη είναι δυνατόν να αποτελείται ένα σύστημα συναγερμού, τον τρόπο λειτουργίας τους και τέλος την εφαρμογή κάποιων από αυτών σε ένα σύστημα ασφαλείας σε μικρογραφία ενός σπιτιού.

ΚΥΡΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ

Ένα σύστημα συναγερμού όσο περίπλοκο ή απλό είναι, αποτελείται από τα εξής στοιχεία

i. Μια Κεντρική Μονάδα Ελέγχου (ΚΜΕ)ii. Συσκευές ενεργοποιήσεως/απενεργοποιήσεως της ΚΜΕiii. Εισόδους διάφορα αισθητήρια τα οποία συνδέονται σε αυτή είτε καλωδιακά

είτε ασύρματα.iv. Εξόδους, συσκευές γνωστοποίησης της διεγέρσεως του συστήματος.

Ας δούμε πιο λεπτομερώς κάθε κομμάτι του παραπάνω μοντέλου.

i. Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Κ.Μ.Ε)

Η ΚΜΕ είναι το πλέον σημαντικό κομμάτι στην επιλογή ενός συστήματος συναγερμού. Αν προσομοιάζαμε το σύστημα με τον ανθρώπινο οργανισμό θα μπορούσαμε να πούμε ότι η ΚΜΕ είναι ο εγκέφαλος. Όλα τα περιφερειακά στοιχεία του συναγερμού είναι συνδεδεμένα με αυτήν. Από άποψη κόστους είναι το πιο ακριβό κομμάτι συνήθως. Αν κάποιο αισθητήριο βγει εκτός λειτουργίας για κάποιον λόγο, π.χ. αστοχία υλικού, δολιοφθορά κ.λ.π., δεν θα πρέπει να απενεργοποιείται τελείως ο συναγερμός.

3

Βασική της αποστολή συνιστά η πρόσληψη ερεθισμάτων από τα διάφορα αισθητήρια και αφού τα επεξεργαστεί ανάλογα να συμπεράνει αν πρόκειται για κάποια «απειλή» ώστε να ενεργοποιήσει τα εξαρτήματα ειδοποίησης.

Η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση του συστήματος γίνεται μέσω αυτής, έτσι οφείλει να είναι συνδέσιμη με πληκτρολόγια, τηλεχειρισμούς, ηλεκτρονικά κλειδιά κ.λ.π.

Απαραίτητο χαρακτηριστικό της αποτελεί η δυνατότητα να χωρίζει τον φυλασσόμενο χώρο σε ζώνες, δηλαδή σε χώρους οι οποίοι εποπτεύονται από συγκεκριμένα αισθητήρια και μπορούν να απομονωθούν, ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας κατά την βούληση του χρήστη την φύλαξή τους και να έχει δυνατότητα χρονοκαθυστέρησης της ενεργοποίησης.

Η χαμηλή κατανάλωση της κεντρικής μονάδας είναι σημαντική ιδιότητα καθώς και η μεγάλη διάρκεια λειτουργίας της, τροφοδοτούμενη από μπαταρία σε περίπτωση διακοπής της τροφοδοσίας των 220VAC.

Η εύκολη επεκτασιμότητα του συστήματος είναι κάτι που θα πρέπει να μας απασχολεί και πρέπει να την λάβουμε υπόψιν στην επιλογή της ΚΜΕ, εφόσον οι μελλοντικές ανάγκες φύλαξης αυξηθούν.

Περαιτέρω χαρακτηριστικά όπως ένδειξη μνήμης διεγέρσεως, ενεργοποιήσεως, απενεργοποιήσεως του συναγερμού, κυκλώματα καλής λειτουργίας κ.λ.π. καλό θα ήταν να περιλαμβάνονται.

ii. Μέσα ενεργοποιήσεως/απενεργοποιήσεως της Κ.Μ.Ε.

Η Κ.Μ.Ε. δύναται να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται με διαφόρους τρόπους όπως απλά μπουτόν on-off, πληκτρολόγια για την εισαγωγή κωδικών, ηλεκτρονικές κλειδαριές και τηλεχειρισμό. Οι περισσότερο ανεπτυγμένες τεχνολογικά λύσεις βεβαίως είναι και οι πιο δύσκολα παραβιάσιμες.

Γι’ αυτό και εμείς, στην πτυχιακή μας εργασία, τοποθετήσαμε σύστημα με i-button, ένα μαγνητικό κλειδί - αρκετά πιο εύχρηστο από την απομνημόνευση περίπλοκων κωδικών - σύγχρονης τεχνολογίας και μη αντιγράψιμο. Τον τρόπο λειτουργίας του θα το δούμε αναλυτικότερα σε παρακάτω κεφάλαιο.

iii. Είσοδοι του συστήματος

Ως είσοδοι του συστήματος ορίζεται το σύνολο των αισθητηρίων και των ανιχνευτών που η ενεργοποίηση τους σημαίνει παραβίαση του φυλασσόμενου χώρου ή π.χ. στην περίπτωση πυρανιχνευτών, την ύπαρξη καπνού/φωτιάς.

Χωρίζονται σε κατηγορίες βάση του τρόπου διέγερσης τους (NO/NC), της τροφοδοσίας τους (από την ΚΜΕ ή από άλλος σύστημα), ασύρματους ή

4

ενσύρματους αναλόγως τον τρόπο συνδέσεως τους με την ΚΜΕ και εσωτερικούς ή εξωτερικούς βάσεις του χώρου τοποθέτησής τους.

Η σωστή μελέτη του χώρου θα μας οδηγήσει στην κατάλληλη επιλογή των αισθητηρίων.

Ενδεικτικά, μερικά είδη αισθητήρων

- μαγνητικές επαφές- μηχανικές επαφές- πιέσεως δαπέδου- θραύσεως υαλοπινάκων- θορύβου- πυρανίχνευσης- αερίων- κίνησης- υπέρυθρης ακτινοβολίας- φωτοδεσμών- μαγνητικού πεδίου

Στην πτυχιακή μας εργασία χρησιμοποιήθηκαν μαγνητικές επαφές, ένα μάτι (υπέρυθρη ακτινοβολία) και ένας ανιχνευτής καπνού. Περαιτέρω περιγραφή τους θα γίνει σε επόμενο κεφάλαιο.

iv. Έξοδοι του συστήματος

Συνήθως περιλαμβάνουν ηχητικές και φωτεινές ειδοποιήσεις διέγερσης του συναγερμού ώστε να γνωστοποιηθεί η παραβίαση. Ο δυνατός επαναλαμβανόμενος ήχος σε συνδυασμό με το φως, πέρα από την ειδοποίηση των περιοίκων, ασκεί μια ψυχολογική πίεση στον εισβολέα κάνοντας εξαιρετικά δύσκολη την παραμονή του στον φυλασσόμενο χώρο.

Ηχητικές συσκευές τέτοιου είδους είναι οι σειρήνες, εσωτερικού (90 – 110Db) και εξωτερικού χώρου(130db), ενώ οπτικές είναι τα flashers και οι φάροι που συνήθως τοποθετούνται σε υψηλό σημείο ώστε να είναι εύκολος και ευδιάκριτος ο εντοπισμός του χώρου που έχει παραβιαστεί.

Άλλες έξοδοι του συστήματος θα μπορούσαν να είναι ένα μόντεμ το οποίο να στέλνει σήμα σε κέντρο λήψεως σημάτων και από εκεί να ειδοποιείται η αστυνομία ή η εταιρεία φύλαξης ή μέσω gsm modem να ειδοποιούμαστε με sms.

5

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΟΙ ΛΟΓΙΚΟΙ ΕΛΕΓΚΤΕΣ – PLC

Ορισμός

Ως προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή ορίζουμε την ψηφιακή ηλεκτρονική συσκευή η οποία χρησιμοποιεί προγραμματιζόμενη μνήμη για την αποθήκευση οδηγιών και ειδικές λειτουργίες όπως είναι η λογική, η ακολουθία, ο χρόνος, η αρίθμηση κ.λ.π για να ελέγξει τις μηχανές και μια συγκεκριμένη διαδικασία.

Ιστορικά στοιχεία

Τα PLC έκαναν την εμφάνισή τους στο τέλος της δεκαετίας του ‘60 για τις ανάγκες αυτοματοποίησης της αμερικανικής βιομηχανίας αυτοκινήτων και η εφαρμογή τους τείνει να αντικαταστήσει πλήρως τον κλασικό αυτοματισμό, ο οποίος χρησιμοποιεί υλικά ηλεκτρομηχανικής τεχνολογίας. Από εκείνη την εποχή και μέχρι σήμερα έχουν αναπτυχθεί τόσο έτσι ώστε να αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι κάθε μορφής βιομηχανικού αυτοματισμού. Τα τελευταία 20 χρόνια στα πλοία χρησιμοποιούνται σε πάρα πολλές εφαρμογές τείνοντας να αντικαταστήσουν τον κλασσικό αυτοματισμό.

6

Ο βασικός λόγος της ανάπτυξης μίας τέτοιας συσκευής ήταν το πολύ μεγάλο κόστος κατασκευής και συντήρησης των πολύπλοκων μονάδων αυτοματισμού που αποτελούνταν από μηχανολογικό και ηλεκτρικό εξοπλισμό όπως : ηλεκτρονόμοι (ρελέ), βοηθητικές επαφές, χρονικά. Αυτές οι διατάξεις παρουσίαζαν συχνές βλάβες με αποτέλεσμα το συχνό σταμάτημα των μηχανών για τον εντοπισμό και την αντιμετώπιση της βλάβης.

Δομή

Πλαίσιο στήριξης (Rack)Ο ρόλος του είναι απλά να στηρίζει τις διάφορες κάρτες που θα συνθέσουν το σύστημα αυτοματισμού.

Τροφοδοτικό PS(Power Supply)Μετατρέπει την τάση του δικτύου τροφοδοσίας στην κατάλληλη τάση λειτουργίας του PLC.

Κεντρική μονάδα επεξεργασίας (Central Processing Unit)Εκτελεί λειτουργικό πρόγραμμα του PLC και το πρόγραμμα του χρήστη. Ελέγχει τις επικοινωνίες σε ένα MPI δίκτυο.

Κάρτες Εισόδων / ΕξόδωνΨηφιακές - αναλογικές (Analog- Digital SM). Προσαρμόζουν τα ηλεκτρικά σήματα από το εξωτερικό περιβάλλον προς την CPU και αντιστρόφως.

Καλώδιο Profibus δικτύου με τους bus connectorΣυνδέει μεταξύ τους κόμβους ενός MPI ή Profibus δικτύου.

Καλώδιο σύνδεσης προγραμματιστή (PG cable)Συνδέει την CPU με την συσκευή προγραμματισμού PG (μπορεί ως προγραμματιστής να χρησιμοποιηθεί ένας Η/Υ με adaptor cable).

Βασικό στοιχείο ενός PLC είναι ο μικροεπεξεργαστής, ο οποίος έχει μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος και συνδυάζει τα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους, του εύκολου προγραμματισμού, της υψηλής αξιοπιστίας και του χαμηλού κόστους. Ο μικροεπεξεργαστής μπορεί με τον κατάλληλο κάθε φορά προγραμματισμό να συμπεριφέρεται διαφορετικά και να εκτελεί μια ποικιλία λειτουργιών σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προβλήματος που έχουμε να αντιμετωπίσουμε. Σε αυτή την ιδιότητα, δηλαδή το ότι μπορεί κάθε φορά να προγραμματίζεται διαφορετικά, οφείλει και την ονομασία του: “Programmable”.

Ο προγραμματισμός του PLC δεν γίνεται με μία από τις συνηθισμένες γλώσσες προγραμματισμού όπως BASIC, FORTRAN κ.τ.λ., αλλά με συμβολικές γλώσσες ή διαγράμματα, τα οποία έχουν καθορισθεί και τυποποιηθεί από το πρότυπο IEC1131-3. Οι τρόποι αυτοί ονομάζονται γλώσσες προγραμματισμού.

7

Προγραμματισμός ενός PLC σημαίνει να δημιουργήσουμε μια σειρά από εντολές, οι οποίες λύνουν έναν συγκεκριμένο αλγόριθμο που αντιστοιχεί σε μια λειτουργία ενός συστήματος αυτοματισμού. Η διαδικασία που ακολουθούμε για να γράψουμε αυτές τις εντολές, αποτελεί το πρόγραμμα.

Κάθε PLC έχει μία συγκεκριμένη γλώσσα μηχανής, σύμφωνα με την αρχιτεκτονική του hardware. Είναι δυνατό, θεωρητικά να προγραμματίσουμε ένα PLC γράφοντας εντολές σε γλώσσα μηχανής. Κάτι τέτοιο όμως θα έκανε τα PLCs να προγραμματίζονται με επίπονο τρόπο και μόνο από ανθρώπους με βαθιά γνώση στην δομή και την λειτουργία των διαφόρων επεξεργαστών. Για το σκοπό αυτό οι κατασκευαστές αυτών των ελεγκτών, πρότειναν διάφορες γλώσσες προγραμματισμού, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ανθρώπους που σχετίζονται με τον έλεγχο συστημάτων.

Η επιλογή της γλώσσας προγραμματισμού εξαρτάται από την εμπειρία και την γνώση του χρήστη σε ψηφιακά ηλεκτρονικά, σε υπολογιστές, σε συστήματα αυτοματισμού που λειτουργούν με κλασικό τρόπο και φυσικά εξαρτάται από την φύση του προβλήματος που έχουμε να αντιμετωπίσουμε.

Οι γλώσσες προγραμματισμού μπορούν να ταξινομηθούν σε γραφικές και μη γραφικές ανάλογα με το είδος των στοιχείων που χρησιμοποιούν. Οι πρώτες χρησιμοποιούν γραφικά στοιχεία που μοιάζουν αρκετά στα σύμβολα που του κλασικού αυτοματισμού και επίσης σύμβολα λογικών πυλών (AND, OR, NOT κ.λ.π). Είναι πιο προσιτές σε ανθρώπους που έχουν εμπειρία στον κλασικό αυτοματισμό και έχουν το πλεονέκτημα της καλύτερης εποπτείας. Οι δεύτερες χρησιμοποιούν εντολές που η κάθε μία αντιστοιχεί σε μία εντολή της γλώσσας μηχανής.

Οι σπουδαιότερες μέθοδοι προγραμματισμού:

1) LADDER DIAGRAM (LAD) ή ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΦΩΝΗ μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί τα αμερικάνικα σύμβολα των επαφών.

2) CONTROL SYSTEM FLOWCHART(C.S.F) ή FUNCTION CHART (FUC) ή ΛΟΓΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΟ τρόπος αυτός χρησιμοποιεί τα λογικά σύμβολα των λογικών πυλών της άλγεβρας του Βοοl με τα οποία σχεδιάζουμε λογικά κυκλώματα.

3) STATEMENT LIST (STL) ή ΛΙΣΤΑ ΕΝΤΟΛΩΝΟ τρόπος αυτός είναι παρόμοιος με τον προγραμματισμό των προσωπικών ηλεκτρονικών υπολογιστών με τη γλώσσα προγραμματισμού BASIC.

Φιλοσοφία του προγράμματος και λογική του PLC

Για να μπορέσουμε να αντιληφθούμε εύκολα τον τρόπο προγραμματισμού του PLC, πρέπει να κατανοήσουμε την ΄΄φιλοσοφία΄΄ στην οποία στηρίζεται η λειτουργία του. Κάθε ενέργεια του PLC υπαγορεύεται από εμάς με τις εντολές που του δίνουμε. Φυσικά, δεν μπορούμε να του δώσουμε οποιαδήποτε εντολή, παρά μόνο αυτές που είναι σε θέση να ΄΄κατανοήσει΄΄ και να εκτελέσει.

8

Το πρόγραμμα εφαρμογής αποτελείται από σειρά οδηγιών που εκτελούνται διαδοχικά (η μία μετά την άλλη) και κυκλικά (μετά την τελευταία οδηγία εκτελείται πάλι η πρώτη κ.ο.κ).

Το PLC μπορεί άμεσα να εκτελέσει βασικές πράξεις, όπως λογικό AND,λογικό OR και λογικό XOR. Δηλαδή υπάρχουν αντίστοιχες εντολές γι’ αυτές τις λογικές πράξεις, ενώ μπορεί να εκτελέσει άλλες πράξεις όπως XOR με κατάλληλο προγραμματισμό. Το PLC έχει έναν καταχωρητή, τον RR(Result Register). Στον καταχωρητή αυτό, έχουμε τη δυνατότητα να αποθηκεύσουμε την κατάσταση (0 ή 1) οποιασδήποτε εισόδου ή εξόδου. Κάθε λογική πράξη εκτελείται μεταξύ του καταχωρητή RR και μιας εισόδου ή εξόδου. Το αποτέλεσμα της πράξης σε κάθε περίπτωση μένει διαθέσιμο στον καταχωρητή RR. Επίσης, το αποτέλεσμα μιας πράξης μπορούμε να το καταχωρήσουμε σε κάποιο από τα 128 βοηθητικά ή να το οδηγήσουμε στην έξοδο.

Στοιχεία της γλώσσας Ladder

Η γλώσσα προγραμματισμού Ladder είναι μία ευκολόχρηστη γραφική γλώσσα προγραμματισμού με την βοήθεια της οποίας μπορεί να γίνει απευθείας μετατροπή του ηλεκτρολογικού σχεδίου σε γλώσσα κατανοητή από το PLC. Ο όρος ΄ladder΄ (σκάλα) χρησιμοποιήθηκε επειδή οι γραμμές ενός συμπληρωμένου διαγράμματος μοιάζουν με τις βαθμίδες μιας σκάλας.

Με την χρήση γραφικών εργαλείων (επαφών, πηνίων, καλωδιώσεων, χρονικών κ.λ.π), δομείται ένα λογικό πρόγραμμα, ικανό να ακολουθήσει την λογική συνδεσμολογία ενός κλασικού αυτοματισμού. Οι δυνατότητες βέβαια που παρέχει, είναι πολύ περισσότερες, καθώς εκτελούνται λειτουργίες σύγκρισης, μεταφοράς και μαθηματικής επεξεργασίας δεδομένων. Στο παρακάτω σχήμα, φαίνεται ένα σχέδιο κλασικού αυτοματισμού και το αντίστοιχο διάγραμμα Ladder.

Όπως φαίνεται, η κύρια διαφορά μεταξύ της λογικής συρμάτωσης και της προγραμματιζόμενης λογικής είναι ότι όλοι οι είσοδοι εισάγονται με την μορφή συμβολικών επαφών(…) και όλοι οι έξοδοι εισάγονται με την μορφή συμβολικών πηνίων(…)

9

Ένα πρόγραμμα γραμμένο σε Ladder αποτελείται από rungs, δηλαδή ένα σύνολο από γραφικές εντολές, οι οποίες είναι σχεδιασμένες-τοποθετημένες μεταξύ δύο κάθετων γραμμών, που αντιπροσωπεύουν η μεν αριστερή τη γραμμή τροφοδοσίας, η δε δεξιά την γραμμή επιστροφής.

Οι διάφορες γραφικές εντολές που υπάρχουν σε ένα rung παριστάνουν:τις εισόδους και εξόδους του PLC (διακόπτες, μπουτόν, αισθητήρια)τις λειτουργίες του PLC (χρονικά, μετρητές κ.λ.π) τις μαθηματικές και λογικές πράξεις (πρόσθεση, αφαίρεση κ.λ.π) πράξεις συγκρίσεως και αριθμητικές λειτουργίες (Α<Β , Α=Β , κ.λ.π) εσωτερικές μεταβλητές του PLC (bits,words, κ.λ.π)Αυτά τα γραφικά εργαλεία συνδέονται με οριζόντιες και κάθετες γραμμές για να οδηγηθούν τελικά σε μία ή περισσότερες εξόδους ή και στοιχεία που εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες. Προσοχή ένα rung δεν μπορεί να υποστηρίξει περισσότερο από μία ομάδα εντολών συνδεδεμένων μεταξύ τους. Κάθε rung περιέχει εφτά γραμμές και έντεκα στήλες και αποτελείται από δύο αλληλοκαλυπτόμενες περιοχές, την ζώνη ελέγχου (test zone) που περιλαμβάνει τις συνθήκες, οι οποίες πρέπει να αληθεύουν για να λάβει χώρα μια ενέργεια και το ενεργό μέρος (action zone) που περιλαμβάνει την ενέργεια, η οποία μπορεί να είναι η ενεργοποίηση μιας εξόδου ή η πραγματοποίηση μιας λογικής πράξης (λογικής ή αριθμητικής).

Κανόνες διαγραμμάτων Ladder

Ένα διάγραμμα Ladder διαβάζεται σαν βιβλίο. Από αριστερά προς τα δεξιά και από πάνω προς τα κάτω.

Οι μπάρες του διαγράμματος Ladder, αντιπροσωπεύουν το δυναμικό του κυκλώματος. Το δυναμικό μπορεί να είναι AC ή DC και κυμαίνεται από 6-480V.Συσκευές ή στοιχεία σχεδιάζονται στην θέση που θεωρείται ότι είναι αναγκαία. Στο παρακάτω σχήμα το stop φαίνεται πριν το start. Για λόγους ασφαλείας το μπουτόν stop παίζει σπουδαιότερο ρόλο από ότι το start.

Ηλεκτρικές συσκευές ή στοιχεία, σχεδιάζονται σε κατάσταση ηρεμίας.Οι επαφές που συνδέονται με ρελέ, χρονικά κ.λ.π πάντοτε έχουν τον ίδιο αριθμό ή γράμμα όπως και η συσκευή που τα ελέγχει.

Όλες οι επαφές που συνδέονται με μια συσκευή θα αλλάζουν κατάσταση όταν η συσκευή ενεργοποιηθεί.

Οι συσκευές που προσφέρουν λειτουργία stop, συρματώνονται στην σειρά. Παράδειγμα: το παρακάτω σχήμα δείχνει δύο διακόπτες κλειστούς στην ηρεμία, οι οποίοι ελέγχουν μια λυχνία Λ. Με τους δύο διακόπτες συρματωμένους στην σειρά, η λυχνία ανάβει μόνο όταν και οι δύο παραμένουν κλειστοί. Αν κάποιος διακόπτης ανοίξει, η λυχνία θα σβήσει.

10

Οι συσκευές που προσφέρουν μια λειτουργία start, συρματώνονται παράλληλα. Παράδειγμα: το παρακάτω σχήμα δείχνει δύο διακόπτες Α και Β συνδεδεμένους παράλληλα για τον έλεγχο μιας λυχνίας Λ.Σε αυτήν την διάταξη, αν οποιοσδήποτε από τους διακόπτες Α ή Β κλείσει, η λυχνία θα ανάψει.

Τα γραφικά εργαλεία τα οποία χρησιμοποιούνται στην γλώσσα προγραμματισμού Ladder είναι πάρα πολλά και δεν είναι δυνατό να τα αναλύσουμε όλα διεξοδικά. Για το λόγο αυτό, θα γίνει παρουσίαση των πιο βασικών στοιχείων που συναντάμε σε αυτοματισμούς.

Τα γραφικά στοιχεία τα οποία θεωρούνται κυριότερα είναι τα παρακάτω:1) ανοιχτή επαφή2) κλειστή επαφή3) επαφή ανερχόμενου παλμού4) επαφή κατερχόμενου παλμού5) οριζόντια γραμμή σύνδεσης/κάθετη γραμμή σύνδεσης6) χρονικό7) πηνίο8) μετρητής

Πλεονεκτήματα PLC συγκριτικά με τον κλασικό αυτοματισμό

- Μικρότερο κόστος κατασκευήςΔεν υπάρχουν στον πίνακα αυτοματισμού Βοηθητικοί Ηλεκτρονόμοι Χρονικά Απαριθμητές Χρονοδιακόπτες

- Μικρότερος χρόνος κατασκευής του πίνακα αυτοματισμού Απλοποίηση του πίνακα-Μικρότερος χώροςπίνακα αυτοματισμού Λιγότερες καλωδιώσεις Απουσία σχεδίου αυτοματισμού

- Ευκολία στον αυτοματισμό

11

Όλα τα στάδια υλοποίησης ενός κυκλώματος αυτοματισμού από την μελέτη μέχρι και την κατασκευή, απλουστεύονται με την χρήση των Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών (PLCs), καθώς καταργείται μεγάλο μέρος περίπλοκων καλωδιώσεων και οι λογικές πράξεις που οδηγούν στην τελική εντολή προς τις μονάδες ισχύος, εκτελούνται ταχύτατα από τον μικροεπεξεργαστή της συσκευής.

- Ελάχιστο κόστος συντήρησης πίνακα αυτοματισμού Ελάχιστη συχνότητα βλαβών Μικρός χρόνος εντοπισμού βλαβών Εύκολη επιδιόρθωση- Ευελιξία Εύκολη τροποποίηση λειτουργίας πίνακα Απλή παραμετροποίηση - Εύκολη αλλαγή παραμέτρων Δυνατότητα αλλαγής προγράμματος

- Επεκτασιμότητα Εύκολη αλλαγή προγράμματος Δυνατότητα τοποθέτησης νέων μονάδων εισόδων-εξόδωνχωρίς την αλλαγή του πίνακα αυτοματισμού

- Συνδεσιμότητα Δυνατότητα σύνδεσης με Η/Υ Παρακολούθηση αυτοματισμού από απόσταση μέσω modem Σύνδεση του αυτοματισμού με τα συστήματααποθήκης, λογιστηρίου, συντήρησης μιας βιομηχανικής μονάδας

LOGO! SIEMENS

Το LOGO! είναι μία μικρή λογική μονάδα από την Siemens. Το LOGO! περιλαμνάνει τα εξής : • Ενσωματωμένα πλήκτρα χειρισμών και οθόνη • Τροφοδοτικό • Υποδοχή για εξωτερική μονάδα μνήμης και σύνδεση με Η/Υ • Ενσωματωμένες λειτουργίες που απαιτούνται στην πράξη όπως για παράδειγμα χρονικά, επαφές αυτοσυγκράτησης, απαριθμητές • Ρολόι πραγματικού χρόνου • Βοηθητικά • Εισόδους και εξόδους ανάλογα με τον τύπο της συσκευής

Το LOGO! μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πλήθος εφαρμογών όπως σε κτιριακές εγκαταστάσεις για έλεγχο φωτισμού εσωτερικών και εξωτερικών χώρων, για έλεγχο συστημάτων θέρμανσης και κλιματισμού, στην κατασκευή ηλεκτρολογικών πινάκων, στην κατασκευή μηχανών, στον έλεγχο αρδευτικών αντλιών, πυλών, θυρών καθώς και σε αυτοματισμούς σε μπάρες ασφάλειας κ.α.

12

Υπάρχουν κάποιοι βασικοί κανόνες κατά την τοποθέτηση και καλωδίωση του LOGO! που είναι απαραίτητο να ακολουθούνται τόσο για την ασφάλεια του χειριστή μας όσο και της συσκευής.

• Χρήση καλωδίων με την κατάλληλη διατομή ανάλογα με το ρεύμα. • Χρήση καλωδίων όσο το δυνατόν μικρού μήκους. Για μεγαλύτερα μήκη είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούμε καλώδια με μπλεντάζ. • Απομόνωση των καλωδίων υψηλής τάσης (AC και DC) από τα καλώδια σημάτων χαμηλής τάσης. • Μέτρα αντικεραυνικής προστασίας για τα καλώδια που αντιμετωπίζουν τέτοιο κίνδυνο.

Να αποφεύγετε η σύνδεση παράλληλου εξωτερικού τροφοδοτικού σε φορτίο που συνδέεται σε έξοδο DC, καθώς μπορεί να δημιουργήσει ανάστροφο ρεύμα στην έξοδο εκτός και αν γίνει χρήση κάποιας διόδου ή αντίστοιχης διάταξης.

Συνδέσεις

ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΕΙΣΟΔΩΝ Στις εισόδους του LOGO! συνδέονται επαφές από διακόπτες, μπουτόν,

τερματοδιακόπτες, διάφορα αισθητήρια κλπ. Στον πίνακα που ακολουθεί παραθέτονται τα χαρακτηριστικά εισόδων διαφόρων ειδών του LOGO!

13

ΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΕΞΟΔΩΝ Οι έξοδοι των LOGO! …R…. είναι ρελέ. Οι επαφές των ρελέ είναι απομονωμένες από την τροφοδοσία και τις εισόδους. Στις εξόδους του LOGO! μπορούν να συνδεθούν διαφόρων ειδών φορτία όπως λαμπτήρες πυρακτώσεως, λαμπτήρες φθορισμού, κινητήρες. Στα μοντέλα που διαθέτουν ρελέ στις εξόδους, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στα εξής: • το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να περάσει από επαφή του ρελέ στην έξοδο του LOGO! εξαρτάται από το φορτίο και από τον αριθμό μεταλλαγών που έχει κάνει η επαφή. • όταν η έξοδος είναι ΟΝ (Q=1) το μέγιστο δυνατό ρεύμα είναι 10Α (8 A στα 230 V AC) για ωμικά φορτία και 3 Α (2 Α στα 12/24 AC/DC) για επαγωγικά φορτία

ΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΤΟΥ LOGΟ! Το LOGO! δεν έχει διακόπτη ON/OFF. To πως συμπεριφέρεται όταν

τροφοδοτηθεί με τάση εξαρτάται από τα εξής: αν υπάρχει φορτωμένο πρόγραμμα • αν υπάρχει τοποθετημένη στο LOGO εξωτερική μονάδα μνήμης • αν είναι μοντέλο χωρίς οθόνη (LOGO!…Rco) • την κατάσταση στην οποία βρισκόταν η συσκευή πριν διακοπεί η τροφοδοσία.

Στον ακόλουθο πίνακα παρατίθενται όλες οι πιθανές περιπτώσεις:

14

Ωστόσο θα πρέπει να θυμάται κανείς 4 βασικούς κανόνες:

• Aν δεν υπάρχει πρόγραμμα στο LOGO! ή στην εξωτερική μονάδα μνήμης τότε στα LOGO! με οθόνη εμφανίζεται το μήνυμα: No Program• Aν υπάρχει πρόγραμμα στην μονάδα μνήμης αυτό μεταφέρεται αυτόματα στο LOGO!. Aν υπήρχε πρόγραμμα στο LOGO! σβήνεται από το νέο πρόγραμμα. • Αν υπήρχε πρόγραμμα στο LOGO! ή στην μονάδα μνήμης το LOGO! πηγαίνει στην κατάσταση λειτουργίας που είχε πριν την διακοπή τάσης. Στα μοντέλα χωρίς οθόνη αλλάζει αυτόματα κατάσταση λειτουργίας από STOP σε RUN και το ενδεικτικό LED γίνεται από κόκκινο σε πράσινο. • Αν έχει γίνει επιλογή διατήρησης τιμών τότε οι τρέχουσες τιμές διατηρούνται κατά την διάρκεια διακοπής τάσης. Όπως αναφέρθηκε πριν το LOGO! έχει 2 καταστάσεις λειτουργίας: STOP και RUN.

ΟΙ ΕΠΑΦΕΣ ΤΟΥ LOGO! O όρος connector αναφέρεται στις εισόδους και στις εξόδους του LOGO! και τις

καταστάσεις που αυτές μπορεί να έχουν. Οι είσοδοι και οι έξοδοι μπορούν να είναι στην κατάσταση “0” ή στη κατάσταση

“1”. Η κατάσταση “0” σε μια είσοδο σημαίνει ότι δεν υπάρχει τάση στην είσοδο αυτή και η κατάσταση “1” σημαίνει ότι υπάρχει τάση. Στον πίνακα που ακολουθεί φαίνονται οι Connectors του LOGO!

15

ΜΝΗΜΗΟ αριθμός των block που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο LOGO! είναι

συγκεκριμένος. Επιπλέον ορισμένα block όπως αυτά των ειδικών λειτουργιών απαιτούν περαιτέρω μνήμη. Η μνήμη που χρειάζεται για τις ειδικές λειτουργίες χωρίζεται σε 4 περιοχές: • Par: Η περιοχή στην οποία το LOGO! αποθηκεύει τις επιθυμητές τιμές • RAM: Η περιοχή όπου αποθηκεύονται οι τρέχουσες τιμές • Timer: Η περιοχή που χρησιμοποιεί το LOGO! για λειτουργίες σχετικά με χρόνο • REM: Η περιοχή στην οποία αποθηκεύονται οι τρέχουσες τιμές που πρέπει να διατηρηθούν σε περίπτωση διακοπής της τάσης

16

ΤΟ I-BUTTON

Το i-button είναι ένα τσιπάκι σφραγισμένο μέσα σε θήκη 16 mm φτιαγμένη από ανοξείδωτο ατσάλι. Για να διατηρηθεί χαμηλό το κόστος του χρησιμοποιεί την τεχνολογία της Dallas Semiconductors 1-wire. Με αυτήν την τεχνολογία χρησιμοποιούνται μόνο 2 καλώδια, ένα για μεταφορά δεδομένων και ένα για γείωση.

Σε κάθε τέτοια συσκευή γράφεται την στιγμή της παραγωγής της ένας μοναδικός 8 Byte ROM κωδικός. Το LSB της περιέχει έναν κωδικό που διευκρινίζει τον τύπο της συσκευής (family code). Τα επόμενα 6 byte περιέχουν έναν μοναδικό αύξοντα αριθμό που ο οποίος δίνει την δυνατότητα σε συσκευές του ίδιου family code να

17

ξεχωρίζουν η μία από την άλλη. Το 8ο byte του κωδικού περιέχει την τιμή ενός κυκλικού έλεγχου πλεονασμού (CRC) η οποία απορρέει από τα προηγούμενα 7 bytes δεδομένων του εξαρτήματος.

Ο γενικός πυρήνας των συσκευών 1-wire είναι ο εξής:

Α ποτελείτ αι

από ένα

μηχανισμό τροφοδότησης από μία μνήμη ROM 64-bit, απόέναν ελεγκτή ελέγχου λειτουργίας μνήμης, μία μνήμη Scratchpad και ένα μηχανισμό αναγέννησης CRC. Η ισχύς για την ανάγνωση, το γράψιμο και την εκτέλεση εντολών μπορεί να προέλθει από την ίδια γραμμή δεδομένων χωρίς την ανάγκη εξωτερικής τροφοδότησης των συσκευών. Ας δούμε αναλυτικότερα πως μπορεί να γίνει αυτό.

Κάθε φορά που τα I/O και VDD pins βρίσκονται σε υψηλό δυναµικό επίπεδο το κύκλωµα αυτό «κλέβει» ενέργεια. Η συσκευή θα αντλήσει επαρκή ενέργεια από την γραµµή δεδοµένων, εφόσον οι προκαθορισµένες απαιτήσεις χρονισµού και τάσης ικανοποιούνται. Τα πλεονεκτήµατα της παρασιτικής τροφοδότησης είναι τα εξής:

Με την χρήση της, δεν απαιτείται καµία τοπική πηγή ενέργειας για την αποµακρυσµένη συσκευή και η ROM µμπορεί να διαβαστεί χωρίς την ύπαρξη εξωτερικής τροφοδότησης.

Όµως, για να είναι ικανές οι συσκευές να εκτελούν διαδικασίες που απαιτούν υψηλές ποσότητες ενέργειας, θα πρέπει να παρέχεται ικανοποιητική ισχύ µέσο της I/O γραµµής δεδοµένων, κατά την διάρκεια της εκτέλεσης τους. Καθώς το ρεύµα λειτουργίας των συσκευών μπορεί να φτάνει µμέχρι και 1,5 mA, η γραµµή δεδοµένων δεν θα είναι ικανή να τα τροφοδοτήσει µε την ενέργεια που χρειάζονται, λόγω του Pull-Up αντιστάτη των 5k. Το πρόβληµα αυτό γίνεται εντονότερο, κατά την παρουσία πολλών συσκευών στην γραµµή δεδοµένων, τα οποία εκτελούν ταυτόχρονες τέτοιες διαδικασίες.

Υπάρχουν δύο τρόποι για να διασφαλίσουµε ότι οι συσκευές θα έχουν ικανοποιητικό ρεύµα τροφοδοσίας, κατά τη διάρκεια του ενεργού κύκλου αυτών των διαδικασιών. Ο πρώτος τρόπος είναι να παρέχουµε µία ισχυρή ανύψωση (Pull-Up) στην γραµµή δεδοµένων, όποτε λαµβάνουν χώρα τέτοιες διαδικασίες.

18

Αυτό µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε τη χρήση Mosfet το οποίο θα συνδέει άµεσα την γραµµή δεδοµένων µε την πηγή τροφοδοσίας, (όπως φαίνεται στο σχήµα 2.4). Η διαδικασία αυτή θα πρέπει να ολοκληρωθεί µέσα σε 10 ms το αργότερο, µετά από την έκδοση οποιασδήποτε εντολής που αφορά µία τέτοια διαδικασία η οποία µπορεί να είναι π.χ. εγγραφή στην µνήµη EEPROM ή έναρξη µετατροπών θερµοκρασίας. Όταν χρησιµοποιείται παρασιτική τροφοδότηση, η επαφή V* θα πρέπει να είναι συνδεδεµένη στη γη. *(Ο εναλλακτικός τρόπος τροφοδότησης µε επαφή VDD δεν υποστηρίζεται από όλες τις συσκευές.)

Ως εναλλακτική μέθοδος τροφοδοσίας των συσκευών, είναι η χρήση εξωτερικής πηγής ενέργειας, η οποία θα συνδέεται στην επαφή V (όπως φαίνεται στο σχήµα 2.5). Το πλεονέκτηµα αυτής της µεθόδου είναι ότι δεν απαιτείται ισχυρό Pull-Up στην γραµµή δεδοµένων, µε αποτέλεσµα ο ελεγκτής της γραµµής να µην χρειάζεται να παρέµβει κατά την διάρκεια των διαδικασιών που απαιτούν υψηλά ποσά ενέργειας. Αυτή η µέθοδος επιτρέπει την κυκλοφορία δεδοµένων στον δίαυλο 1-Wire κατά την διάρκεια του χρόνου που λαµβάνουν χώρα τέτοιες διαδικασίες. Με την χρήση αυτής µεθόδου αυτής η επαφή GND δεν θα πρέπει να έχει διακυµάνσεις.

19

Στην περίπτωση όπου ο ελεγκτής διαύλου δεν γνωρίζει µε ποιόν τρόπο τροφοδοτούνται οι συσκευές που βρίσκονται στην γραµµή, έχει προβλεφθεί σε αυτές τις συσκευές η δυνατότητα να επισηµάνουν το χρησιµοποιούµενο σχέδιο παροχής ηλεκτρικού ρεύµατος στον ελεγκτή διαύλου.

Ο ελεγκτής διαύλου µπορεί να προσδιορίσει εάν υπάρχουν συσκευές στην γραµµή που να χρειάζονται ισχυρό Pull-Up και το επιτυγχάνει µε την εντολή Read Power Supply. Στην συνέχεια ο ελεγκτής διαύλου, τίθεται σε διαδικασία διαβάσµατος περιµένοντας απάντηση από τις συσκευές. Οι συσκευές θα επιστρέψουν ‘’0’’ εάν τροφοδοτούνται παρασιτικά ή ‘’1’’ εάν τροφοδοτούνται από εξωτερική πηγή.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ i-button

Έλεγχος πρόσβασηςΕίναι ιδανικό για διάφορες λειτουργίες ελέγχου πρόσβασης όπως η πρόσβαση σε κτίρια, υπολογιστές, οχήματα και εξοπλισμό.

Διαχείριση πληροφοριώνΠαρέχει έναν απλό, ασφαλή τρόπο για ταυτοποίηση ενός φυσικού προσώπου ή περιουσιακών στοιχείων και μηχανημάτων. Μπορεί να χρησιμεύσει ως ένας ηλεκτρονικός σειριακός αριθμός που ποτέ δεν αντιγράφεται. Με την ενσωματωμένη μνήμη, έως 32k bytes, μπορεί επίσης να δώσει σε κάθε αντικείμενο της ιδιοκτησίας μας την προσωπική του βάση δεδομένων. Αυτή η δυνατότητα το καθιστά ιδανικό για συλλογή δεδομένων, όπως αρχεία συντήρησης του εξοπλισμού και διαχείρισης των αποθεμάτων.

Ηλεκτρονικό χρήμα e-cashΜπορεί να αντικαταστήσει τα «ψιλά» σε εφαρμογές όπως παρκόμετρα, αυτόματους πωλητές, Μέσα Μαζικής Μεταφοράς κλπ.

ΠεριπολίεςΟ φύλακας, κατά την διάρκεια της περιπολίας του, ακουμπώντας το i-button σε readers τοποθετημένους σε διάφορα σημεία της προκαθορισμένης διαδρομής του, αποδεικνύει ότι έλεγξε την συγκεκριμένη περιοχή. Τα δεδομένα μπορούν να συλλεχτούν και να ελεγχθούν σε μορφή ηλεκτρονικής αναφοράς από τον προϊστάμενο. Θερμοχρονικές εφαρμογέςΣε επιχειρήσεις προϊόντων ευπαθών στην θερμοκρασία, η παρακολούθηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας σε όλη την διάρκεια παραγωγής και μεταφοράς τους είναι σημαντική για την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Ειδική κατηγορία i-buttons μπορεί να παρέχει αυτές τις πληροφορίες.

20

DEMIURG USK 223

Στην πτυχιακή μας εργασία χρησιμοποιήσαμε το i-button USK223 της Demiurg. Το USK-223 είναι προορισμένο κυρίως για την πρόσβαση σε συστήματα ελέγχου όπου το απαιτούμενο ρεύμα δεν υπερβαίνει τα 10A. Η συσκευή αλλάζει κατάσταση (ON/OFF) ακουμπώντας την με ένα προγηγουμένως προγραμματισμένο i-button κλειδί, το Dallas DS1990. Με την κατάργηση των πληκτρολογίων και υπέρυθρων μεταδόσεων, επιτυγχάνετε ένας υψηλός βαθμός ασφαλείας και εμπιστευτικότητος.

Η συσκευή μπορεί να δεχτεί μέχρι και 223 κλειδιά. Κάθε κλειδί έχει έναν μοναδικό κωδικό. Η πλακέτα της συσκευής είναι μέσα σε πλαστικό κουτί και μπορεί να τοποθετηθεί αρκετά μέτρα μακρύτερα από τον reader. Ο reader είναι διαθέτει λαμπάκι LED, που δείχνει την κατάσταση της συσκευής. Τα δεδομένα των κλειδιών και οι ρυθμίσεις της συσκευής σώζονται στην EEPROM, έτσι ώστε να μην επηρεάζονται ακόμη και με την απουσία τροφοδοσίας.

Τεχνικά χαρακτηριστικά

Τάση τροφοδοσίας : 11-15V DCΚατανάλωση : 17 mA με τις εξόδους ρελέ και AUX σε offΈξοδος ρελέ : μέγιστο 10AΈξοδος AUX : μέγιστο 50mAΘερμοκρασία λειτουργίας 0 – 550C223 κλειδιά μέγιστο

Τρόπος λειτουργίας

Το USK 223 έχει δύο βασικές καταστάσεις : ON και OFF. Η έξοδος της συσκευής γίνεται μέσω ενός ρελέ με pins NO, NC και COM. Στην κατάσταση ON (πράσινο LED), το ρελέ συνδέει τα pins COM και ΝΟ, ενώ στην OFF (κόκκινο LED), τα COM και NC.

21

Υπάρχει επίσης μια έξοδος AUX. Αυτή οδηγείται από ένα τρανζίστορ τύπου NPN, με ανοικτό συλλέκτη. Ο εκπομπός του τρανζίστορ συνδέεται με την γείωση της τροφοδοσίας. Αναλόγως της ρυθμίσεως της συσκευής οι καταστάσεις ON/OFF μπορούν να αποκτηθούν από την έξοδο AUX.

Το pin ARM είναι είσοδος της συσκευής. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συνδέσει το USK223 με άλλες συσκευές.

Ρύθμιση της συσκευής

Η ρύθμιση της συσκευής γίνεται σε δύο φάσεις., χρησιμοποιώντας τους 5 διακόπτες SW1, SW2, SW3, SW4 και SET. Κατά την 1η φάση λειτουργίας μπορούν να ρυθμιστούν τρεις παράμετροι λειτουργίας.

Παράμετροι

SW4: (ON – MASTER mode, OFF – NORMAL mode).MASTER mode - θέτουμε ως master keys τα δύο πρώτα κλειδιά. Μόνο με αυτά τα δύο κλειδιά μπορεί κάποιος να προσθέσει ή να αφαιρέσει κλειδιά.NORMAL mode – οποιοδήποτε προγραμματισμένο – «δηλωμένο» κλειδί, μπορεί να προσθέσει ή να αφαιρέσει άλλα κλειδιά.

SW3: (Ρελέ ΟΝ – ACTIVE, OFF – PASSIVE)Με ανενεργό το ρελέ το pin AUX γίνεται έξοδος της συσκευής.

SW2: AUXOFF (driving mode) – Η έξοδος AUX είναι 0 όταν η συσκευή είναι ΟΝ και 1 όταν η συσκευή είναι OFF.ON (pre-alarm mode) – Η έξοδος AUX έχει κανονικά 1. Γίνεται 0 για 30 δευτερόλεπτα όταν η συσκευή δεν έρχεται σε επαφή με κάποιο προγραμματισμένο κλειδί.

Στη δεύτερη φάση είναι η παράμετρος του χρόνου. Με την παράμετρο αυτή εννοείται ως χρόνος το πόσο θα μένει η συσκευή σε κατάσταση ΟΝ αφού την φέρουμε σε επαφή με ένα προγραμματισμένο κλειδί.

22

Σημείωση : Ο τρόπος προγραμματισμού κλειδιών θα γίνει στο κεφάλαιο που αναλύεται η κατασκευή.

23

ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΕΠΑΦΕΣ

Ο κύριος τρόπος εισβολής διαρρηκτών στα σπίτια είναι μέσω των παραθύρων και των θυρών. Είναι τα πρώτα μέρη μια οικίας που πρέπει να συνδεθούν με την ΚΜΕ. Είναι από τους πιο διαδεδομένους τρόπους για να εντοπιστεί εγκαίρως αυτή η εισβολή είναι οι μαγνητικές επαφές. Παγιδεύουν πόρτες – παράθυρα του προστατευόμενου χώρου. Μπορεί να είναι χωνευτές ή εξωτερικές και σε χρώματα που συμφωνούν με τα κουφώματα. Αποτελούνται από δυο τμήματα εκ των οποίων το ένα τοποθετείται επάνω στην σταθερή επιφάνεια του ανοίγματος (κούφωμα παραθύρου ή πόρτας) και συνδέεται με καλωδίωση με την Κ.Μ.Ε. Το άλλο τοποθετείτε σε κινητή επιφάνεια (επάνω στο φύλλο του παραθύρου ή της πόρτας που ανοιγοκλείνει) και σε απόσταση λίγων χιλιοστών του μέτρου από το σταθερό τμήμα ούτως ώστε ο μόνιμος μαγνήτης ου υπάρχει στο εσωτερικό του να επιδρά επάνω στις επαφές. Όταν το σταθερό τμήμα βρίσκεται υπό την επίδραση του κινητού, οι επαφές είναι κλειστές. Ο αποχωρισμός των δύο, δημιουργεί μεταβολή στον υπάρχον μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα να δίνει στην Κ.Μ.Ε. εντολή συναγερμού. Η ποιότητα η οποία χαρακτηρίζει τις επαφές είναι σχετική με την ποιότητα των ακίδων τους (επίχρυσες ή από πλατίνα) διότι λόγω των συνεχών ηλεκτρικών εκκενώσεων κατά το άνοιγμα κλείσιμο δημιουργείται σπινθηρισμός στα άκρα τους με αποτέλεσμα να φθείρονται.

24

ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΠΥΡΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ

Δεν είναι λίγες οι φορές που η κακή διατήρηση του ηλεκτρολογικού υλικού ενός χώρου ή η απλή αμέλεια κάποιου ανθρώπου (τσιγάρο, σίδερο, ηλεκτρικός φούρνος) γίνεται αιτία ενάρξεως πυρκαγιάς. Η ενεργοποίηση του συστήματος συναγερμού από κάποιον αισθητήρα πυρανίχνευσης αν και δεν πρόκειται να κατασβέσει την φωτιά, θα κινήσει όμως την προσοχή όσων βρίσκονται πλησίον του χώρου.

Η πυρανίχνευση βασίζεται σε ειδικούς ανιχνευτές (ιονισμού, θερμοκρασίας, φλόγας, ορατού καπνού ή θερμοδιαφορικούς). Τα αισθητήρια πυρανίχνευσης, οι πυρανιχνευτές, αποτελούν τους αισθητήρες που ανιχνεύουν την ύπαρξη φωτιάς από τα πρώτα της στάδια. Μόλις ενεργοποιηθούν, στέλνουν ένα σήμα στην ΚΜΕ.

Οι πυρανιχνευτές χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες:

α. Θερμικοί πυρανιχνευτέςβ. Πυρανιχνευτές ορατού καπνού

α. Θερμικοί πυρανιχνευτές

Οι πυρανιχνευτές αυτοί διακρίνονται σε πυρανιχνευτές μέγιστης θερμοκρασίας, σε θερμοδιαφορικούς αλλά και σε συνδυασμό αυτών των δύο τύπων.

Ο πυρανιχνευτής μέγιστης θερμοκρασίας είναι ευαίσθητος στην αύξηση της θερμοκρασίας. Προκαλεί συναγερμό, όταν η θερμοκρασία φτάσει την προκαθορισμένη τιμή κατωφλίου. Η τιμή αυτή είναι 54°C, ή 75°C, ανάλογα με το είδος του περιβάλλοντα χώρου. Η αρχή λειτουργίας του στηρίζεται στην θερμική διαστολή δύο μετάλλων (διμεταλλικό έλασμα).

25

Ο θερμοδιαφορικός πυρανιχνευτής λειτουργεί διαφορετικά. Έχει δύο θερμικούς αισθητήρες με τα ίδια χαρακτηριστικά, αλλά με διαφορετική θερμική αδράνεια. Αν η θερμοκρασία του χώρου αυξάνεται βαθμιαία, τότε και οι δύο αισθητήρες ανταποκρίνονται με τον ίδιο τρόπο. Στην περίπτωση ξαφνικής αύξησης της θερμοκρασίας, το ηλεκτρονικό κύκλωμα του πυρανιχνευτή θα διακρίνει ανισορροπία και θα προκαλέσει συναγερμό.

Ο θερμοδιαφορικός είναι ευαίσθητος στο ρυθμό της αύξησης της θερμοκρασίας. Μικρή αύξηση θερμοκρασίας, δεν προκαλεί συναγερμό, γιατί μπορεί να θεωρηθεί μια φυσιολογική αύξηση της θερμοκρασίας μέσα στο χώρο. Έτσι, οι πηγές θερμότητας όπως οι σόμπες και τα θερμαντικά σώματα δεν προκαλούν ψευδείς συναγερμούς. Η μέγιστη τιμή του ρυθμού αύξησης της θερμοκρασίας κυμαίνεται 3-4°C ανά λεπτό. Όταν η θερμοκρασία του χώρου αυξάνεται πάνω από 5-6°C ανά λεπτό, τότε μόνο ο πυρανιχνευτής ενεργοποιείται.

26

β. Πυρανιχνευτές ορατού καπνού

Οι πυρανιχνευτές αυτοί διακρίνονται σε φωτοηλεκτρικοί πυρανιχνευτές ορατού καπνού με ή χωρίς αισθητήριο μέγιστης θερμοκρασίας – θερμοδιαφορικοί και σε πυρανιχνευτές ιονισμού.

Ο φωτοηλεκτρικός ανιχνευτής ορατού καπνού είναι ευαίσθητος στον καπνό που προκαλούν φωτιές από καιγόμενο ξύλο, χαρτί, υφάσματα, έπιπλα και φωτιές που σιγοκαίνε. Η λειτουργία του βασίζεται στο φαινόμενο της διάθλασης του φωτός. Συγκεκριμένα, εκπέμπει μια δέσμη φωτός από ένα φωτοκύτταρο (LED) εκπομπής σε ένα άλλο λήψης (LED) τοποθετημένα σε ειδικά διασκευασμένο χώρο ανοικτό στο περιβάλλον όπου δεν υπάρχουν φωτεινές επιδράσεις από άλλες πηγές. Σε κανονική λειτουργία η εκπεμπόμενη δέσμη φωτός έχει συγκεκριμένη ένταση και το φωτοκύτταρο λήψης μετατρέπει την ένταση αυτή σε ρεύμα πολύ χαμηλής αλλά συγκεκριμένης τιμής. Εάν στον χώρο που έχουμε τοποθετήσει τον αισθητήρα, εισχωρήσει καπνός, τα μόρια του θα αλλοιώσουν την ένταση του φωτός που λαμβάνει ο δέκτης με αποτέλεσμα το ρεύμα που θα κυκλοφορήσει, προς τα κυκλώματα ενίσχυσης, να είναι μικρότερης τιμής από το προηγούμενο έχοντας ως συνέπεια την διέγερση του συναγερμού.

Πυρανιχνευτές ιονισμού: Ο θάλαμος καπνού περιέχει έναν υπέρυθρο πομπό και δέκτη. Σε κατάσταση αναμονής (όταν δεν υπάρχει καπνός μέσα στο θάλαμο), ο δέκτης αντιλαμβάνεται μία συγκεκριμένη τιμή εκπομπής υπέρυθρων. Όταν ο καπνός εμφανιστεί στο θάλαμο, η τιμή αυτή διαφοροποιείται και ο πυρανιχνευτής ενεργοποιείται. Ο καπνός πρέπει να είναι στο θάλαμο καπνού περίπου 5 δευτερόλεπτα πριν ο πυρανιχνευτής δώσει συναγερμό. Η ενδεικτική λυχνία, που έχει ενσωματωμένη ο πυρανιχνευτής, αναβοσβήνει κάθε 25 δευτερόλεπτα για να δείξει ότι είναι σε κατάσταση αναμονής.

27

Ο πυρανιχνευτής ιονισμού διαθέτει και έναν δεύτερο ιονισμένο θάλαμο. Η εμφάνιση του καπνού αλλάζει την ροή των ιόντων του αέρα μέσα στον ιονισμένο θάλαμο. Ο πυρανιχνευτής διακρίνει την αλλαγή προκαλώντας συναγερμό.

28

ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΠΑΘΗΤΙΚΗΣ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

- Ανιχνευτές κίνησης PIR- Αρχή λειτουργίας και εφαρμογές στα συστήματα ασφαλείας

Οι ανιχνευτές κίνησης PIR (Passive Infrared Radiator) χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα συστήματα ασφαλείας, δίνοντας την δυνατότητα επιτήρησης μιας περιοχής, αφού αντιλαμβάνονται την εισβολή ανεπιθύμητων στοιχείων, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του κέντρου συναγερμού. Η επικράτηση της τεχνολογίας PIR στον τομέα των ανιχνευτών κίνησης οφείλεται στο χαμηλότερο κόστος κατασκευής σε συνδυασμό με την ακρίβεια που παρέχουν, μειώνοντας τις πιθανότητες εσφαλμένης εκτίμησης γεγονότος, ιδιαίτερα σημαντική παράμετρος για κάθε σύστημα ασφαλείας.

Όπως όλοι γνωρίζουμε, η υπέρυθρη ακτινοβολία καταλαμβάνει ένα τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, το οποίο έχει μεγαλύτερα μήκη κύματος από το φάσμα του ορατού φωτός. Αυτό πρακτικά σημαίνει πως δεν είναι ορατή δια γυμνού οφθαλμού, αλλά δύναται να ανιχνευθεί. Επίσης, είναι γνωστό ότι όλα τα αντικείμενα με θερμοκρασία μεγαλύτερη του απόλυτου μηδενός, καθώς και οι ζώντες οργανισμοί, παράγουν θερμική ενέργεια. Έτσι, ο ανθρώπινος οργανισμός, που είναι φορέας θερμικής ενέργειας, εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία με μήκος κύματος περίπου στα 9,4μm. Οι ακτίνες που προέρχονται από την θερμική ακτινοβολία διαδίδονται τόσο στον αέρα, όσο και μέσα από αρκετά στερεά σώματα. Η εκμετάλλευση του φαινομένου της εκπομπής υπέρυθρης ακτινοβολίας από τον ανθρώπινο οργανισμό βρήκε μεγάλη ανταπόκριση στην κατασκευή αισθητήρων κίνησης, που χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα συστήματα ασφαλείας.

Αρχή λειτουργίας ανιχνευτών PIR – Γενικά

Η αρχή λειτουργίας των ανιχνευτών PIR βασίζεται στην αρχή λειτουργίας του πυροηλεκτρικού φαινομένου. Κατά την κίνηση ενός ανθρώπου σε μία επιτηρούμενη

29

περιοχή, ο ανιχνευτής αντιλαμβάνεται την εκπεμπόμενη από αυτόν υπέρυθρη ακτινοβολία σαν μια απότομη μεταβολή θερμοκρασίας στον περιβάλλοντα χώρο. Αυτή η μεταβολή θερμοκρασίας μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα και κατ’ επέκταση σε σήμα εισβολής προς το κέντρο συναγερμού.

Πυροηλεκτρικός ανιχνευτής

Ο πυροηλεκτρικός ανιχνευτής είναι ένα πυροηλεκτρικό υλικό που αποτελείται από διατάξεις κρυστάλλων, ικανές να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, όταν η επιφάνεια τους εκτεθεί σε θερμότητα. Σε αντίθεση με τα θερμοηλεκτρικά στοιχεία που παράγουν μία σταθερή τάση όταν δύο επιφάνειες με διαφορετική, αλλά σταθερή θερμοκρασία, έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, τα πυροηλεκτρικά στοιχεία παράγουν τάση, αντιλαμβανόμενα μεταβολή θερμοκρασίας. Έτσι, λόγω των συγκεκριμένων ιδιοτήτων, τα πυροηλεκτρικά υλικά είναι ιδανικοί ανιχνευτές ροής θερμότητας. Όταν ένας πυροηλεκτρικός κρύσταλλος εκτίθεται σε ροή θερμότητας (από μία πηγή υπέρυθρης ακτινοβολίας) η εσωτερική θερμοκρασία του ανεβαίνει. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αποτελεί και αυτός μία πηγή θερμότητας, εκλύοντάς την από την αντίθετη πλευρά

Παράλληλα, παρουσιάζει και πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια ως αποτέλεσμα μηχανικής διέγερσης. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται είναι μετρήσιμη, ενώ το αντίστοιχο ηλεκτρικό κύκλωμα του πυροηλεκτρικού κρυστάλλου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Η

έξοδος του πυροηλεκτρικού αισθητήρα μπορεί να απεικονιστεί με την μορφή ρεύματος που φορτοεκφορτώνει έναν πυκνωτή σε σύνδεση με την αντίσταση. Η ροή ρεύματος είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την ροή θερμότητας.

30

Μια πιο εξελιγμένη διάταξη φαίνεται παρακάτω, όπου δύο πυροηλεκτρικά στοιχεία αποτελούν τον πυροηλεκτρικό ανιχνευτή.

Αυτά συνδέονται στο ηλεκτρονικό κύκλωμα με διαφορετική πόλωση, έτσι ώστε να απορρίπτουν ανεπιθύμητα ηλεκτρικά φορτία που προκύπτουν ως αποτέλεσμα του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου, αναδεικνύοντας το ηλεκτρικό φορτίο που προέρχεται από την ροή θερμότητας.

Έτσι, στην πράξη, όταν στην περιοχή επιτήρησης του ανιχνευτή εισβάλλει ένας στόχος, θα έχουμε πρώτα διέγερση του ενός στοιχείου και μετά του άλλου, με αντίστοιχη χρονική καθυστέρηση στην παραγωγή ηλεκτρικών φορτίων, την ώρα που οι ενδογενείς πηγές ανεπιθύμητων φορτίων λειτουργούν ταυτόχρονα και αλληλοαναιρούνται. Οι μεταβολές στην ροή ρεύματος δύναται να μετρηθούν από ένα FET Transistor που ενσωματώνεται στον αισθητήρα. Με κατάλληλη συνδεσμολογία και εξωτερική τροφοδοσία έχουμε τάση που παράγεται εξαιτίας της προσπίπτουσας θερμικής ακτινοβολίας.

Για να χρησιμοποιηθεί η παραπάνω εφαρμογή σε ένα σύστημα ασφαλείας, θα πρέπει είναι δυνατή η συλλογή θερμικής ακτινοβολίας (ανίχνευση στόχου) σε μεγαλύτερη απόσταση από την φυσική θέση του πυροηλεκτρικού ανιχνευτή. Αυτός ο ρόλος αναλαμβάνεται από τον οπτικό συλλέκτη.

Οπτικός συλλέκτης - Φακός Fresnel

Ο οπτικός συλλέκτης, που στην ουσία περιβάλλει τον ανιχνευτή, συλλέγει την ακτινοβολούσα θερμότητα που εκπέμπει η ανθρώπινη παρουσία, εστιάζοντας στην

31

επιφάνεια του ανιχνευτή. Ένας πολύ διαδεδομένος τύπος οπτικού συλλέκτη στους ανιχνευτές PIR είναι ο φακός Fresnel.

Ο φακός είναι κατασκευασμένος από ένα διαπερατό υλικό από την υπέρυθρης ακτινοβολίας με μήκος κύματος μεταξύ 8 έως 14μm, περιοχή στην οποία εντάσσεται και το μήκος κύματος της εκπομπής υπέρυθρης ακτινοβολίας του ανθρώπινου σώματος.

Η εξωτερική επιφάνεια του συλλέκτη είναι λεία, ενώ η εσωτερική εκτείνεται ανομοιόμορφα κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να εστιάζει την προσπίπτουσα εξωτερική ακτινοβολία, στο κέντρο του πυροηλεκτρικού ανιχνευτή. H ύπαρξη του οπτικού συλλέκτη, καθώς και η ευαισθησία αυτού, θεωρείται μείζονος σημασίας για την ορθή λειτουργία του συστήματος.

Σκοπός αυτού είναι ο διαχωρισμός της επιτηρούμενης περιοχής σε πολλές μικρές οπτικές ζώνες. Έτσι, όταν ένας στόχος (που παράγει θερμότητα) κινείται από την μία ζώνη στην άλλη, αυτομάτως, παράγεται ένα κύμα θερμότητας στην επιφάνεια του ανιχνευτή. Οι φακοί Fresnel, που απευθύνονται σε ανιχνευτές PIR στην πλειοψηφία τους, είναι πιο ευαίσθητοι στην συλλογή φωτός κατά την οριζόντια κίνηση.Αυτό πρακτικά σημαίνει πως κατά την είσοδο του ανθρώπινου σώματος στην περιοχή επιτήρησης, το σύστημα φακού –ανιχνευτή καθίσταται πιο ευαίσθητο κατά την οριζόντια κίνηση (κάθετα στο διάγραμμα κάλυψης ), σε αντίθεση με την κίνηση από ένα σημείο με προορισμό την θέση του ανιχνευτή.

Παραβολικός καθρέπτης

Ένας άλλος τύπος οπτικού συλλέκτη που χρησιμοποιείται σε ανιχνευτές τύπου PIR είναι ο παραβολικός καθρέπτης. Ο φακός τύπου καθρέπτη παρουσιάζει μεγαλύτερη συλλεκτικότητα και υψηλότερο λόγο σήματος προς θόρυβο. Πέραν αυτών, είναι πιο ελαστικός όσον αφορά την σχεδίαση πεδίων ειδικότερου σχήματος (τύπου κουρτίνας), όπου η τεχνολογία Fresnel δεν μπορεί να αποδώσει. Επίσης, η τεχνολογία οπτικού συλλέκτη τύπου καθρέπτη μπορεί να διευρύνει την περιοχή κάλυψης ενός ανιχνευτή. Βασική λειτουργία του ηλεκτρονικού κυκλώματος είναι να λαμβάνει τα δεδομένα που στέλνει η βαθμίδα ανίχνευσης και έπειτα από κατάλληλη επεξεργασία να τα μεταβιβάζει στην κεντρική μονάδα, δηλαδή το κέντρο

32

συναγερμού. Στην πλέον διαδεδομένη μορφή του, το ηλεκτρονικό κύκλωμα αποτελείται από διακριτά υλικά.

Είδη ανιχνευτών PIR - Συνδυαστική λειτουργία

Πέραν των κλασικών ανιχνευτών τεχνολογίας PIR που διαθέτουν έναν φακό και έναν ανιχνευτή, διατίθενται στην αγορά ανιχνευτές κίνησης PIR, που διαθέτουν συνδυασμό περισσότερων στοιχείων (φακός - ανιχνευτής) ή και συνδυασμό τεχνολογιών (PIR-Microwave). Η επιλογή αυτών γίνεται βάσει των δεδομένων που προκύπτουν, εξαιτίας της επιτηρούμενης περιοχής και συνήθως ξεφεύγουν από το επίπεδο μιας απλής οικιακής εγκατάστασης.

Έτσι, συναντάμε ανιχνευτές τεχνολογίας PIR που διαθέτουν δύο ανεξάρτητους πυροηλεκτρικούς ανιχνευτές, καθώς και περισσότερους του ενός φακούς που εστιάζουν προς την ίδια κατεύθυνση, σε διαφορετική όμως απόσταση.Το συγκριτικό πλεονέκτημα των ανιχνευτών PIR αυτού του τύπου σε σχέση με τους συμβατικούς είναι πως εξασφαλίζουν υψηλή ευαισθησία καθόλη την επιτηρούμενη περιοχή, χωρίς κενούς τομείς. Ο συμβατικός ανιχνευτής PIR, διαθέτοντας έναν σύστημα φακού- ανιχνευτή, παρουσιάζει διαφορετική ευαισθησία, στα όρια (κυρίως) της επιτηρούμενης περιοχής.Επίσης σε κάποιες εφαρμογές (επαγγελματικών χώρων) χρησιμοποιούνται ανιχνευτές που συνδυάζουν τεχνολογία PIR ταυτόχρονα με τεχνολογία ΜW (Microwave). Στην ουσία, πρόκειται για δύο εντελώς διαφορετικούς ανιχνευτές που ενσωματώνονται στην ίδια συσκευή και λειτουργούν συμπληρωματικά (dual detectors).

Η τεχνολογία Microwave βασίζεται στην συνεχή εκπομπή ηλεκτρομαγνητικού κύματος (κατάλληλου μήκους) προς την επιτηρούμενη περιοχή και την ανάκλασή του προς τον αισθητήρα από τον εισερχόμενο στόχο. Η ταυτόχρονη λήψη και επεξεργασία σημάτων που προέρχονται από τις δύο εντελώς διαφορετικές μεθόδους, στον ίδιο ανιχνευτή, αναιρεί τα πιθανά μειονεκτήματα των δύο (που οδηγούν σε ψευδείς συναγερμούς), διατηρώντας τα πλεονεκτήματα αυτών.Άλλη μία συνδυαστική λειτουργία συναντάμε σε ανιχνευτές τύπου PIR σε συνεργασία με αισθητήρα θερμοκρασίας.

Ως γνωστόν, η θερμοκρασία περιβάλλοντος χώρου επηρεάζει άμεσα την ευαισθησία ενός ανιχνευτή PIR. Σε ψυχρό περιβάλλον, η ανίχνευση στην διαφορά θερμοκρασίας που υφίσταται στην επιτηρούμενη περιοχή με την είσοδο εισβολέα, καθίσταται αμεσότερη. Το αντίθετο συμβαίνει, όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου πλησιάζει ή ξεπερνάει την θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος. Σε αυτήν την περίπτωση, ο αισθητήρας θερμοκρασίας αναλαμβάνει να ενημερώσει το υπόλοιπο ηλεκτρονικό κύκλωμα, αυξάνοντας την ευαισθησία του ανιχνευτή, μόνο για την περίπτωση αυτή.

Λειτουργία στην πράξη - Τοποθέτηση ανιχνευτών

Οι κατασκευάστριες εταιρείες συνιστούν πάντα τήρηση των οδηγιών ασφαλούς εγκατάστασης και λειτουργίας των ανιχνευτών για την αποφυγή “ψευδών συναγερμών’’. Αυτό πρακτικά σημαίνει πως υπάρχουν συγκεκριμένες τεχνικές όσον αφορά την εγκατάστασή τους. Πέραν των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών αυτών, καθώς και των ιδιομορφιών της εκάστοτε επιτηρούμενης περιοχής, θα πρέπει να

33

τοποθετούνται κατά τέτοιο τρόπο, έτσι ώστε να μην εστιάζουν προς κάποιον εξωτερικό χώρο (μέσω κάποιου παραθύρου ή συρόμενης πόρτας).Παρόλο που η υπέρυθρη ακτινοβολία (με συγκεκριμένο μήκος κύματος που διεγείρει τους ανιχνευτές) δεν διαπερνά πολύ εύκολα την γυάλινη επιφάνεια μιας πόρτας ή ενός παραθύρου, εντούτοις είναι πολύ πιθανό να δημιουργηθούν “ψευδείς αναφορές συναγερμών’’. Αυτό μπορεί να προκληθεί από μία εξωτερική πηγή που θα δώσει απότομα ένα μεγάλο ποσό υπέρυθρης ακτινοβολίας (π.χ. αντανάκλαση ηλιακής ακτινοβολίας μέσω καθρέπτη προς τον ανιχνευτή, προβολέας μηχανοκίνητου οχήματος που σημαδεύει στιγμιαία τον ανιχνευτή, εξωτερικός φακός κλπ.).

Στην πράξη, το ποσό υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπει το ανθρώπινο σώμα, δεν είναι δυνατό να διεγείρει τον αισθητήρα, κινούμενο πίσω από μία γυάλινη επιφάνεια. Μια άλλη σημαντική παράμετρος, όσον αφορά την εγκατάσταση των ανιχνευτών, είναι η μη έκθεση αυτών κοντά σε συσκευές που παράγουν θερμό ή ψυχρό αέρα. Παρόλο που τα στρώματα αέρα έχουν πολύ φτωχή εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας, εντούτοις επηρεάζουν την θερμοκρασία του πλαστικού καλύμματος του ανιχνευτή κατά τέτοιο βαθμό, ώστε να προκαλεί το ηλεκτρονικό κύκλωμα σε αναφορά ψευδούς συναγερμού.

Τα πιθανά προβλήματα που μπορεί να δημιουργηθούν σε περιπτώσεις που δεν ακολουθείται ο ορθός τρόπος εγκατάστασης έχουν άμεση σχέση και με την ποιότητα των χρησιμοποιούμενων υλικών. Χαμηλής ποιότητας υλικά αυξάνουν τις πιθανότητες αναφοράς ψευδών συναγερμών. Παράλληλα με τον ορθό τρόπο εγκατάστασης, μεγάλη προσοχή θα πρέπει να δίνεται στα ειδικότερα χαρακτηριστικά ενός ανιχνευτή PIR. Το πεδίο δράσης του θα πρέπει να ταιριάζει όσον το δυνατόν περισσότερο με το φυσικό χώρο που επιτηρεί.

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

34

Το κατασκευαστικό κομμάτι της πτυχιακής εργασίας περιλαμβάνει την κατασκευή μια μικρογραφίας ενός σπιτιού, πάνω στο οποίο έχει τοποθετηθεί ένα σύστημα ασφαλείας αποτελούμενο από

- Kεντρική μονάδα επεξεργασίαςPLC SIEMENS LOGO! 12/24RC

- Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση Κ.Μ.Ε.i-button Demiurg USK 223

- ΕίσοδοιΤρεις μαγνητικές επαφές (Μία σε κάθε παράθυρο και μία στην πόρτα),αισθητήριο καπνού, αισθητήριο υπερύθρων (μάτι) PIR

- Έξοδοι Φαροσειρήνα, σειρήνα ενσωματωμένη στο αισθητήριο καπνού.

Το σύστημα ασφαλείας που σχεδιάσαμε λειτουργεί ως εξής : Η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση της Κ.Μ.Ε. γίνεται με την χρήση προγραμματιζόμενων κλειδιών i-button. Με τον συναγερμό ενεργοποιημένο, η φαροσειρήνα θα ηχήσει σε περίπτωση που λάβει σήμα από μια τουλάχιστον εκ των 3 εισόδων του συστήματος, ενώ όταν ο συναγερμός είναι απενεργοποιημένος θα ηχήσει μόνον σε περίπτωση που σκανδαλισθεί ο ανιχνευτής καπνού ώστε να αντιληφθούν εγκαίρως την ύπαρξη πυρκαγιάς τα άτομα που βρίσκονται εντός του φυλασσόμενου χώρου.

Σε περίπτωση παραβίασης κάποιας εκ των εισόδων της οικίας, μετράται ένας χρόνος 5 δευτερολέπτων και ενεργοποιείται ένα buzzer που ηχεί σε διακοπτόμενο παλμικό τόνο. Εάν μέσα σε αυτά τα 5 δευτερόλεπτα δεν απενεργοποιηθεί ο συναγερμός, η φαροσειρήνα θα ηχήσει. Αυτή η συνθήκη προστέθηκε για να δοθεί χρόνος για να απενεργοποιηθεί ο συναγερμός από την στιγμή που θα εισέλθει ο χρήστης στο σπίτι.

Σε κάθε περίπτωση ενεργοποίησης της φαροσειρήνας, αυτή ηχεί ως ότου απενεργοποιηθεί ο συναγερμός με την χρήση κάποιου προγραμματισμένου κλειδιού i-button.

Κατασκευή πλαισίου σπιτιού

Τα κομμάτια της κατασκευής μας είναι από πλέξιγκλας. Κοπήκαν στην εταιρεία VETA – ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΕΜΠΟΡΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ ΜΕΤΑΛΛΩΝ. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε είναι η εξής:Στην αρχή σχεδιάστηκαν στο, ειδικά προσαρμοσμένο από την BYSTRONIC, Autocad της εταιρείας τα 6 κομμάτια που αποτελούν το κτίριο:

35

36

37

38

39

40

Έπειτα αφού εισαχθούν και κάποιες άλλες παράμετροι όπως ξετρύπημα, είδος και πάχος υλικού, σειρά κοπής, δίδεται σε κάθε σχέδιο ένας μοναδικός κωδικός και σώζεται σε μια βάση δεδομένων (access).

Στην συνέχεια γίνεται η διαδικασία του Nesting. Σε αυτήν την διαδικασία διαλέγονται κομμάτια από την βάση δεδομένων , ίδιου υλικού και πάχους, ώστε να κοπούν σε ένα φύλλο με σκοπό την όσο το δυνατόν λιγότερη φύρα πρώτης ύλης

Στο τελικό στάδιο, αφού έχει προσομοιωθεί η διαδικασία κοπής στο πρόγραμμα, στέλνεται η εργασία στο τμήμα παραγωγής – κοπής όπου ο χειριστής, τοποθετεί το κατάλληλο φύλλο υλικού και αναλόγως του τελευταίου προσαρμόζει μέσω ειδικών φακών την ακτίνα κοπής laser. Το laser είναι έντασης 3KW, 4.4KW, 6KW κ.ο.κ. αναλόγως του προς κοπή υλικού και περιέχει ήλιο, διοξείδιο και άζωτο μέσα σε κενό.

Προγραμματισμός i-button

Συνδέσαμε τάση 12V στα pin 7 και 8 της πλακέτας του i-button α, αφού προηγουμένως την είχαμε διαμορφώσει να λειτουργεί σε NORMAL MODE. Η συσκευή αναβοσβήνει σε κίτρινο χρώμα.

- Ακουμπάμε για ένα δευτερόλεπτο περίπου ένα i-button κλειδί στον reader- Η ένδειξη Led εναλλάσσεται κίτρινο/κόκκινο για 4 δευτερόλεπτα

41

- Έπειτα εναλλάσσεται κίτρινο/πράσινο για 15 δευτερόλεπτα. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να προγραμματίσουμε και άλλα κλειδιά. Μετά από 15 δευτερόλεπτα η συσκευή πηγαίνει αυτόματα σε κατάσταση OFF (κόκκινο Led)

Προσθέτοντας και αφαιρώντας κλειδιά

Μπορούμε να προσθέσουμε ένα κλειδί, όποια στιγμή επιθυμούμε. Θέτουμε την συσκευή σε κατάσταση ON και ακουμπάμε ένα προγραμματισμένο κλειδί στον reader, για τουλάχιστον 5 δευτερόλεπτα, αλλά όχι πάνω από 30 (καθώς έτσι θα διαγραφούν όλα τα κλειδιά). Έτσι η συσκευή εισέρχεται σε κατάσταση προγραμματισμού (εναλλαγή κίτρινου/πράσινου φωτισμού) και μπορούμε να ακουμπήσουμε ένα κλειδί στον reader για να προγραμματιστεί.

Κατόπιν τοποθετούμε όλα τα switches σε off, έτσι ώστε η συσκευή να εναλλάσσει κατάσταση σε κάθε επαφή με προγραμματισμένο i-button

Σύνδεση - καλωδίωση στοιχείων συστήματος ασφαλείας

Εφόσον συναρμολογήθηκε ο σκελετός της οικίας και προγραμματίστηκε το i-button προχωρήσαμε στην επικόλληση των εισόδων και εξόδων του συστήματος πάνω στο κτίριο καθώς και στην καλωδίωση. Τοποθετήθηκαν οι μαγνητικές επαφές

42

και η πλακέτα του i-button στο εσωτερικό μέρος της κατασκευής

43

Στο μπροστινό μέρος τοποθετήθηκαν η φαροσειρήνα, η πρόσοψη του LOGO και ο reader του i-button.

Στο αριστερό μέρος τοποθετήθηκε ο ανιχνευτής καπνού

44

Ενώ στο δεξί ο ανιχνευτής υπερύθρων PIR

45

Εν συνεχεία σχεδιάστηκε το κύκλωμα που θα πραγματοποιούσε τον τρόπο λειτουργίας που περιγράψαμε προηγουμένως

46

Επεξήγηση κυκλώματος

Η τάση τροφοδοσίας του συστήματος είναι 12V DC. Με αυτή την τάση τροφοδοτούνται όλα τα στοιχεία του συναγερμού.

Στην είσοδο Ι1 του PLC συνδέονται όλες οι μαγνητικές επαφές

Στην είσοδο Ι2 του PLC συνδέεται ο ανιχνευτής κίνησης. Επίσης γίνεται και εσωτερική καλωδίωση των +12V με την NC επαφή. Οι ανιχνευτές κίνησης διαθέτουν και μια έξοδο tamper. Πρόκειται για μια ΝC επαφή, η οποία αν συνδεθεί ως είσοδος στην Κ.Μ.Ε. ενεργοποιεί το συναγερμό σε περίπτωση δολιοφθοράς του ανιχνευτή.

Στην είσοδο Ι3 του PLC συνδέεται ο ανιχνευτής καπνού. Εδώ η εσωτερική γεφύρωση έχει γίνει εργοστασιακά στην πλακέτα.Στην είσοδο Ι4 του PLC συνδέεται το i-button από την NC επαφή του (pin 11)Στην έξοδο Q1 του PLC συνδέονται τα +12V και το buzzer.Στην έξοδο Q2 του PLC συνδέονται τα +12V και η φαροσειρήνα.

Προγραμματισμός PLC

Ο προγραμματισμός του PLC έγινε με την χρήση του προγράμματος LOGO!Soft Comfort V7.0 με την χρήση διαγραμμάτων LADDER.

Στην αρχή δηλώθηκαν οι τρεις είσοδοι του συστήματος σε βοηθητικές εξόδους (flags), Μ1 για τις μαγνητικές επαφές, Μ2 για τον ανιχνευτή κίνησης και Μ3 για τον ανιχνευτή καπνού. Δημιουργούνται έτσι 3 ζώνες:

Την είσοδο Ι4 στην οποία έχουμε συνδέσει το i-button την οδηγούμε σε ένα latch relay. Αυτού του είδους το ρελέ μπορεί να εναλλάσσει την κατάσταση του πηνίου του, μέσω των 2 εισόδων που διαθέτει, set και reset. Ο πίνακας που μας δείχνει την λογική του latch relay είναι ο εξής:

47

S R Q Remark

0 0 x Status unchanged

0 1 0 Reset

1 0 1 Set

1 1 0 Reset

Ο συναγερμός θα πρέπει να οπλίζει με το άγγιγμα του κλειδιού και μόνον εφόσον οι μαγνητικές επαφές δεν δίνουν σήμα (πόρτα και παράθυρα κλειστά) και ο αισθητήρας υπερύθρων δεν ανιχνεύει κάποια κίνηση, ενώ θα αφοπλίζει με το επόμενο άγγιγμα του i-button στον reader.

Την έξοδο του latch ρελέ την οδηγούμε σε ένα βοηθητικό ρελέ Μ4, που μας ενημερώνει για το αν είναι οπλισμένος ο συναγερμός

Όπως αναφέραμε παραπάνω το σύστημα θα πρέπει να δίνει κάποιο χρονικό περιθώριο στον χρήστη από την στιγμή που εισέλθει στην οικία του να απενεργοποιήσει τον συναγερμό. Γι’ αυτό τον λόγο θα χρησιμοποιήσουμε ένα δεύτερο latch ρελέ το οποίο θα γίνεται SET με την ενεργοποίηση κάποιας μαγνητικής επαφής (Μ1) και RESET με τον οπλισμό του συναγερμού (Μ4). Χρησιμοποιώντας το latch ρελέ εξασφαλίζουμε κιόλας το πως αν παραβιαστεί μια είσοδος της οικίας και έπειτα ξανακλείσει, το πηνίο θα μπορεί να γίνει RESET μόνον από το i-button

48

Την έξοδο αυτού του latch ρελέ την οδηγούμε σε ένα χρονικό ρελέ delay on, το οποίο ρυθμίζουμε για χρόνο 5 δευτερολέπτων καθώς επίσης και σε μια γεννήτρια συχνοτήτων. Την γεννήτρια συχνοτήτων την θέτουμε ως είσοδο στο Buzzer (έξοδος Q1 του PLC) ώστε να παράγεται ένας διακοπτόμενος ήχος διαρκείας 5 δευτερολέπτων, ο οποίος υπενθυμίζει ότι ο συναγερμός πρέπει να αφοπλιστεί.

Η φαροσειρήνα – έξοδος του συστήματος μας θα πρέπει να έχει την δυνατότητα να απενεργοποιείται από το i- button. Γι’ αυτό τον λόγο για την ενεργοποίηση της θα χρησιμοποιήσουμε και εδώ ένα latch ρελέ. Το τελευταίο θα ενεργοποιείται (SET) όταν ο συναγερμός είναι οπλισμένος και δώσει σήμα ο ανιχνευτής κίνησης, καθώς επίσης και από την έξοδο του χρονικού που μετράει τα 5 δευτερόλεπτα από την στιγμή παραβίασης κάποιας εισόδου της οικίας, ενώ θα γίνεται RESET από το i-button.

Η έξοδος αυτού του latch ρελέ οπλίζει την έξοδο Q2 του PLC στην οποία έχουμε συνδέσει την σειρήνα. Το Q2 όμως οπλίζει και από τον αισθητήρα καπνού (Μ3) για τους λόγους που αναφέραμε παραπάνω.

49

ΛΟΙΠΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ – ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

Επεκτάσεις

Το σύστημα θα μπορούσε να επκεταθεί με περισσότερα αισθητήρια, σαν αυτά που περγράψαμε στο πρώτο κεφάλαιο δεσομένου ότι το PLC διαθέτει 8 συνολικά εισόδους. Επίσης θα μπορούσε να επεκταθεί και ως προς τις εξόδους του με την χρήση κάποιου GSM Modem το οποίο θα μέσω μιας κάρτας Pin κινητού τηλεφώνου θα έστελνε κάποιο μήνυμα σε έναν προκαθορισμένο αριθμό ή σε κάποιο κέντρο ασφαλείας ή ακόμα θα μπορούσε να υπάρχει κάποιο σύστημα κατάσβεσης πυρκαγιάς σε περίπτωση ενεργοποίησης του ανιχνευτή καπνού.

Κόστος κατασκευής

Μαγνητικές επάφες : 1,7 ευρώ (τμχ)USK 223 i-button : 30 ευρώLOGO! SIEMENS : 90 ευρώPIR Ανιχνευτής : 10 ευρώΑισθητήρας καπνού : 10 ευρώΦαροσειρήνα : 15 ευρώΜπαταρία 12 V : 20 ευρώ

50

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ – ΓΑΡΥΦΑΛΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ

http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/logic-module-logo/pages/default.aspx

http://www.demiurg.pl/eng/pliki/usk223.pdf

http://www.maximintegrated.com/products/ibutton/

http://en.wikipedia.org/wiki/1-Wire

http://www.tetradio.gr/html/modules/pico1/index.php?content_id=72

51