PLC چیست؟
PLC یا کنترل کننده زبان قابل برنامه ریزی، یک کامپیوتر صنعتی فشرده است که برای کنترل فرآیندهای سیستم از یک مکان طراحی شده است. ممکن است درباره PLC ها شنیده باشید اما مفهوم آن را کاملا درک نکرده باشید. PLC ها مانند مغز تجهیزات اتوماسیون صنعتی هستند. کنترل‌کننده‌های PLC به‌جای داشتن چندین ماشین یا کارگر که سیستم‌ها و تجهیزات مختلف را مدیریت می‌کنند، می‌توانند وظایف مختلفی را به طور همزمان با یک ماژول ورودی/خروجی داخلی (ورودی‌ها و خروجی‌ها) انجام دهند. کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی در همه جا و به شدت در بسیاری از صنایع استفاده می شود. این پست در آینده به اجزای اصلی یک PLC، زبان های برنامه نویسی، انواع PLC ها و سیستم های PLC می پردازد. سیگنال های چراغ راهنمایی یک مثال عالی از کاربرد PLC هستند. به جای اینکه کسی اطلاعات را بخواند و دکمه ها را فشار دهد، اکنون یک سیستم PLC برای کنترل و نظارت بر این عملکرد در یک واحد مسکونی وجود دارد. اگر کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی یک مفهوم نسبتاً جدید برای شما هستند، پس تصور انواع مختلف برنامه‌های کاربردی PLC ممکن در اطراف شما ممکن است سخت باشد. سایر کاربردهای قابل تشخیص PLC شامل کارواش اتوماتیک، آسانسور، درب اتوماتیک و وسایل تفریحی می باشد.
plc در تجهیزات اتوماسیون
PLC در تجهیزات اتوماسیون
تاریخچه PLC ها
برای درک هدف PLC، باید به دهه 1960 برگردیم. رادیوهای ترانزیستوری تصویری، عروسک های باربی، G.I. اکشن فیگورهای جو و شورولت ایمپالاس. فرآیندهای ماشینی در این دوران با استفاده از رله های الکترومکانیکی کنترل می شدند. ما در مورد چند رله نیز صحبت نمی کنیم، این سیستم ها تمام دیوارها را اشغال کردند. با این حال، اندازه ماشین های رله ای تنها نقطه ضعف آن نبود.
معایب ماشین های رله ای:
سیم کشی سخت باید به ترتیب خاصی انجام می شد.
عیب یابی وقت گیر
عیب یابی مداوم به دلیل فرسوده شدن کنتاکت های رله.
برنامه نگهداری دقیق
بزرگ و دست و پا گیر.
تغییرات شامل سیم کشی مجدد کل سیستم بود.
طولی نکشید که مهندسان شروع به ایده پردازی راه حل هایی برای این نقاط دردناک کردند. با معرفی کنترل کامپیوتری در بخش صنعتی، اولین نسخه PLC توسعه یافت. اختراع کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی به ریچارد مورلی و شرکت او، بدفورد و همکاران نسبت داده می شود.
اتاق رله قبل از PLC ها
نمونه ای از اتاق رله قبل از PLC
مزایای PLC
ریچارد و تیمش بر اطمینان از اینکه برق‌کارها و مهندسان کارخانه به راحتی می‌توانند این کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی جدید را درک کنند و از آن استفاده کنند، تمرکز کردند. به طور طبیعی، این فرآیند برای رسیدن به کنترلری که تمام نقاط درد قبلی را حل می‌کند و در عین حال کاربرپسند بود، آزمون و خطای زیادی طول کشید. در نهایت آنها توانستند با MODICON 184 به این مهم برسند.
امروزه PLC ها مزایای متعددی نسبت به رله های سیم کشی دارند که از جمله آنها می توان به قابلیت اطمینان، انعطاف پذیری، مقرون به صرفه بودن، سرعت، ارتباطات بهتر و عملکردهای پیشرفته پردازش داده اشاره کرد. با این حال، منحصر به فرد ترین مزیت سیستم های PLC، توانایی برنامه ریزی مجدد آنها است. بنابراین، آنها به شدت با تغییرات در فرآیندها یا نظارت بر الزامات برنامه سازگار هستند.
علاوه بر این، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی دارای چندین ابزار تشخیصی هستند که عیب یابی آسان را تسهیل می کنند مانند:
تولید گزارش
گزارش های خطا
شبیه سازی گام به گام برنامه
ورودی/خروجی ها را به صورت دستی اجرا کنید
اجزای PLC
هنگامی که به PLC فکر می کنید، ممکن است به یک دستگاه بزرگ با دکمه ها و پلاگین های زیادی فکر کنید، اما در واقع، کنترل کننده های PLC دستگاه های فشرده کوچکی هستند که با سایر قطعات سخت افزاری و نرم افزاری یکپارچه شده اند. برای درک یک سیستم PLC، بهتر است سیستم را به دو بخش اصلی تقسیم کنیم: واحد پردازش مرکزی (CPU) و سیستم رابط ورودی/خروجی (I/O).
سی پی یو PLC
واحد پردازش مرکزی شامل حافظه و یک سیستم ارتباطی مورد نیاز برای آموزش PLC در مورد نحوه عملکرد است. از این رو، دلیل این است که چرا CPU ها “مغز” کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی هستند. این همان جایی است که پردازش و تشخیص داده ها انجام می شود. واحد حافظه یک مکان ذخیره سازی دائمی برای ذخیره برنامه ها بدون از دست دادن اطلاعات هنگام خاموش کردن ماشین ها فراهم می کند. شما می توانید اندازه حافظه را بر اساس وظایف محول شده توسط PLC انتخاب کنید. سیستم ارتباطی به CPU اجازه می دهد تا با دستگاه های دیگر مانند دستگاه های I/O، دستگاه های برنامه نویسی و سایر سیستم های PLC ارتباط برقرار کند.
همچنین به یک پورت ارتباطی، یک شاسی یا رک و یک دستگاه برنامه نویسی مانند یک کامپیوتر خارجی نیاز دارید. بسته به نوع PLC، بسیاری از این اجزا در یک دستگاه واحد ترکیب می شوند. به عنوان مثال، یک ماژول فشرده ممکن است دارای یک CPU با تعداد ورودی/خروجی و یک پورت ارتباطی خاص باشد. ما در مورد هر جزء و گزینه های موجود برای هر کدام بحث خواهیم کرد.
PLC I/O
ماژول‌های ورودی/خروجی (I/O) اطلاعات لازم را به CPU منتقل می‌کنند و وظیفه مورد نیاز را در یک حلقه پیوسته ارتباط می‌دهند. دستگاه های ورودی و خروجی می توانند به صورت دیجیتال یا آنالوگ باشند: دستگاه های دیجیتال مقادیر محدودی هستند که در مقادیر 1 یا 0 نشان داده می شوند، دستگاه های آنالوگ مقادیر بی نهایت هستند و محدوده جریان ها را اندازه گیری می کنند.
r ولتاژها ورودی ها یا ارائه دهندگان سوئیچ ها، حسگرها و دستگاه های هوشمند به شکل آنالوگ یا دیجیتال هستند. خروجی ها می توانند استارت موتور، چراغ، سوپاپ و دستگاه های هوشمند باشند. بسیاری از انواع ماژول های ورودی/خروجی برای دریافت پیکربندی مناسب برای اجرای دستگاه شما در دسترس هستند.
نکات اضافی: منبع تغذیه یا با ماژول پایه یکپارچه می شود یا به عنوان یک جزء جداگانه فروخته می شود. دو مورد از متداول ترین محدوده های ولتاژ موجود برای PLC ها عبارتند از 12-24VDC و 110/220 VAC. مطمئن شوید که محدوده ولتاژی که انتخاب می کنید برای تغذیه ماژول های CPU و I/O کافی است.
پنل PLC
کنترل پنل PLC
برنامه نویسی PLC
PLC ها قبل از اینکه بتوانند کار کنند و وظایف داده شده خود را انجام دهند نیاز به برنامه نویسی دارند. این برنامه ها معمولاً در یک دستگاه یا نرم افزار برنامه نویسی نوشته می شوند. سپس برنامه در حافظه یا RAM کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی دانلود می شود. بر اساس برنامه نوشته شده، CPU می تواند اطلاعات ارائه شده توسط ورودی ها را بخواند و به PLC دستور دهد تا خروجی های مورد نظر را اجرا کند. زبان های برنامه نویسی زیادی برای پیکربندی سیستم PLC شما وجود دارد.
طبق استاندارد IEC 61131، 5 زبان برنامه نویسی استاندارد موجود است:
نمودار نردبانی یا منطق نردبانی (LD)
نمودار بلوک تابع (FBD)
متن ساختاریافته (ST)
نمودار توابع متوالی (SFC)
فهرست دستورالعمل (IL)
منطق نردبان
منطق نردبانی محبوب ترین زبان برنامه نویسی برای PLC ها است. این یک زبان برنامه نویسی بسیار مورد استفاده و شناخته شده در بسیاری از صنایع تولیدی است. به دلیل طرح بصری آن خواندن و برنامه ریزی آسان است. منطق نردبانی برنامه ای است که با نمادها نوشته شده است که رله های باز و بسته شدن، تایمرها، شیفت رجیسترها، شمارنده ها و عملیات ریاضی را ترجمه می کند. نمادهای نوشته شده برنامه کاربر را به سیستم PLC تحویل می دهند.
مثال منطق نردبانی
مثال منطق نردبانی
عملیات PLC
اگر می‌خواهید یک سیستم PLC را بهتر درک کنید، پس از نوشتن برنامه و انتخاب ماژول‌های ورودی/خروجی مناسب، یادگیری نحوه عملکرد یک کنترل‌کننده PLC مفید خواهد بود. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی اطلاعات داده شده (ورودی ها) را پردازش می کند، دستورات برنامه را اجرا می کند و نتایج (خروجی ها) را بر اساس اطلاعات ارائه شده و منطق نوشته شده ارائه می دهد. هنگامی که کاربر ورودی ها و خروجی ها را تعیین می کند PLC ها در یک حلقه تکراری عمل می کنند.
چهار مرحله اساسی در عملیات PLC عبارتند از:
اسکن ورودی – وضعیت دستگاه های ورودی متصل به PLC را تشخیص می دهد
برنامه اسکن – برنامه ایجاد شده توسط کاربر را اجرا می کند
اسکن خروجی – تمام دستگاه های خروجی متصل به PLC را راه اندازی کنید
خانه داری – با دستگاه های دیگر ارتباط برقرار می کند و عیب یابی را اجرا می کند