Υλοποίηση PLC με λογισμικό ανοικτού κώδικα  OpenPLC σε Raspberry Ρi και εφαρμογές με χρήση Modbus/TCP  σε microcontroller ESP8266

Βοβούσας, Γέωργιος

PLC implementation with OpenPLC οpen-source software in Raspberry Pi and applications using Modbus/TCP on ESP8266 microcontroller

Διπλωματική εργασία

Author

Βοβούσας, Γέωργιος

Date

2023-03-10

Advisor

Ευσταθίου, Κωνσταντίνος

Διπλωματική εργασία (6.079Mb)

Keywords

Λογισμικό ανοικτού κώδικα OpenPLC ; OpenPLC σε Raspberry Pi ; OpenPLC σε ESP8266 ; OpenPLC Project ; OpenPLC Runtime ; OpenPLC Editor ; Modbus ; IEC 61131-3 ; Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η εκμάθηση και η δημιουργία συγχρόνων συστημάτων αυτόματου ελέγχου. Θα παρουσιασθεί η δημιουργία ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή (PLC) χαμηλού κόστους, ο οποίος θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε βιομηχανικά και οικιακά συ στήματα αυτοματισμού. Ο συγκεκριμένος λογικός ελεγκτής θα υποστηρίζει την εκτέλεση προγραμ μάτων από όλες τις γνωστές έως τώρα γλώσσες προγραμματισμού λογικών ελεγκτών (PLC) όπως Ladder, Function Block, Instruction List κ.α. Για τον σκοπό αυτό θα χρησιμοποιήσουμε μια υπολογιστική μονάδα χαμηλού κόστους αλλά μεγά λης υπολογιστικής ισχύς, τον λεγόμενο υπολογιστή πλακέτας Raspberry Pi. Στη μονάδα αυτή θα εγκατασταθεί το λογισμικού ανοικτού κώδικα προσομοίωσης, προγραμματιζόμενου λογικού ελε γκτή (PLC) OpenPLC, το οποίο βασίζεται στο πρότυπο IEC 61131-3. Επίσης θα παρουσιασθεί ο τρόπος επικοινωνίας OpenPLC με εξωτερικές μονάδες βασισμένες σε διάφορους μικροελεγκτές, όπως ο ESP8266, χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο επικοινωνίας Modbus TCP. Συγχρόνως θα αναφερθούμε στη διασύνδεση των παραπάνω με το λογισμικό ScadaBR, ένα ανοι χτού κώδικα σύστημα SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), που έχει σκοπό την επεξεργασία και την οπτικοποίηση δεδομένων από βιομηχανικές ή οικιακές διεργασίες. Το εν λόγω σύστημα προσφέρει λειτουργίες, όπως η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο η αποθήκευση ι στορικών δεδομένων και συμβάντων. Θα παρουσιαστεί το σύστημα ScadaBR που είναι βασισμένο σε γραφικό περιβάλλον με δυνατότητα για απομακρυσμένη πρόσβαση. Διαθέτει ενσωματωμένο διακομιστή ιστού WEB Server για το σκοπό αυτό. Θα αναφερθούμε τα οφέλη από τη χρήση του συστήματος ScadaBR το οποίο είναι πλήρως παραμετροποιήσιμο και μπορεί εύκολα να διασυνδεθεί με οποιοδήποτε σύστημα αυτοματισμού βασισμένο σε προγραμματιζόμενο λογικό εκλεκτή (PLC).

Abstract

The purpose of this thesis is how to learn and create modern automatic control systems. We will present the creation of a low-cost programmable logic controller (PLC) that can be used in industrial and home automation systems. The specific logic controller will support the execution of programs from every logic controller (PLC) programming languages, which are known until now, such as Ladder, FunctionBlock, InstructionList etc. For this purpose we will use a low-cost but powerful computing unit, the so-called Raspberry Pi board computer. The OpenPLC programmable logic controller (PLC) open source simulation soft ware, which is based on the IEC 61131-3 standard, will be installed on this unit. It will also show how OpenPLC communicates with external modules based on various microcon trollers, such as ESP8266, using the Modbus TCP communication protocol. At the same time we will refer to the interface of all the above with the software ScadaBR., an open source SCADA system (Supervisory Control Αnd Data Acquisition), which aims to process and visualize data from industrial or domestic processes. The above system offers functions such as real-time monitoring and the storage of historical data and events. The ScadaBR system will be presented, a WEB-based interface for remote access, which has a built-in WEB Server web server for this purpose. Finally, we will refer to the benefits of using the ScadaBR system which is highly configurable and can be easily interfaced with any automation system based on a programmable logic controller (PLC).