آموزش فارسی PLC (قسمت اول)

PLC، دستگاه کنترل‌کننده منطقی برنامه پذیر، در سیستم‌های اتوماسیون و کنترل مدیریت، کنترل خط تولید و غیره را برعهده دارد. مهندسین و دانشجویان گرایش‌های مختلف برق آشنایی با این دستگاه و برنامه‌ریزی آن را نیاز دارند. ازاین‌رو در پرتال جامع مهندسی قصد داریم این دستگاه و نحوه برنامه‌نویسی آن را در بخش‌های مختلف آموزش دهیم.

در ادامه می‌توانید بخش اول آموزش را مشاهده کنید:

آموزش فارسی کار با PLC (قسمت اول)

مقدمه:

نیاز به کنترل‌کننده‌هایی با هزینه کمتر، کاربرد متنوع‌تر و سهولت استفاده بیشتر، منجر به توسعه کنترل‌کننده‌های قابل برنامه بر مبنای میکروپروسسورها شد و از آن‌ها به‌طور گسترده‌ای در کنترل فرآیندهای و ماشین‌آلات استفاده گردید.

PLC ها در آغاز به‌عنوان جانشینی برای سیستم‌های منطقی رله‌ای و تایمری غیرقابل تغییر توسط اپراتور طراحی می‌شوند تا به‌جای تابلوهای کنترل متداول و قدیمی استفاده شوند.

PLC ها توانستند سهولت و استفاده و قابلیت انعطاف‌پذیری زیادی را به سیستم‌های کنترل ارزانی دارند. این کار به‌وسیله برنامه‌ریزی آن‌ها و اجرای دستورالعمل‌های منطقی ساده که اغلب به شکل دیاگرام نردبانی است صورت می‌گیرد.

plc-1

PLC ها دارای یک سری توابع درونی از قبیل تایمرها، شمارنده‌ها و شیفت رجسترها هستند که امکان کنترل مناسب را، حتی با استفاده از کوچک‌ترین PLC نیز فراهم می‌آورند.

یک PLC با خواندن سیگنال‌های ورودی، دریافتی از پروسه موردنظر، کار خود را شروع کرده و سپس دستورالعمل‌های منطقی را بر روی این سیگنال‌های ورودی اعمال می‌کند و در پایان سیگنال‌های خروجی مطلوب را برای راه‌اندازی تجهیزات و ماشین‌آلات پروسه تولید می‌نماید. تجهیزات استانداردی درون PLC ها تعبیه‌شده‌اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مستقیماً و بدون نیاز به واسطه‌های مداری یا رله‌ای، به المان‌های خروجی یا محرک و مبدل‌های ورودی (مانند پمپ‌ها و سوپاپ‌ها) متصل شوند.

با استفاده از PLC ها، تغییر یک سیستم کنترل بدون نیاز به تغییر محل اتصالات سیم‌ها ممکن شده است و برای هرگونه، تغییر کافی است که برنامه کنترل تغییر یابد.

PLC، ازنظر ساختمان داخلی شبیه کامپیوترهای معمولی هستند ولی برخی ویژگی‌های خاص، آن‌ها را ابزاری مناسب جهت انجام عملیات کنترل صنعتی نموده است.

plc-2

برخی از این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:

  1. تجهیزات حفاظت کننده PLC ها از نویز و شرایط نامساعد محیطی
  2. ساختار ماژولار PLC ها که به‌سادگی امکان تعویض یا افزودن واحد یا واحدهایی را به PLC می‌دهد
  3. اتصالات استاندارد ورودی /خروجی و نیز سطوح سیگنال استاندارد
  4. زبان برنامه‌نویسی قابل درک و آسان
  5. سهولت در برنامه‌ریزی و برنامه‌نویسی مجدد در حین کارکرد فرآیند.

نگاهی گذرا بر تاریخچه PLC:

اندیشه ساخت PLC در آغاز سال ۱۹۶۸ توسط یک گروه از مهندسین شرکت motors General آمریکا مطرح شد. در این طرح کنترل‌کننده می‌بایست دارای خصوصیات اولیه زیر می‌بود:

  1. به‌سادگی قابل‌برنامه‌ریزی و همچنین برنامه‌ریزی مجدد بوده ونیز، قابلیت تغییر ترتیب و توالی عملیات کنترل را داشته باشد.
  2. نگهداری و تعمیرات آن آسان باشد، ترجیحاً با استفاده از ماژول‌های افزودنی
  3. الف) دارای قابلیت اطمینان بیشتر در محیط‌های صنعتی است
    ب) کوچک‌تر از رله معادلش باشد.
  4. در عمل هزینه قابل رقابت با تابلوهای رله‌ای و نیمه‌هادی داشته باشد.

این امر موجب شعله‌ور شدن شوق شدیدی در بین مهندسین همه شاخه‌های علوم در مورد اینکه چگونه از PLC می‌توان در کنترل‌های صنعتی استفاده کرد گردید. این بذل‌توجه شدید به قابلیت و تسهیلات برتر PLC ها بود که سبب شد آن‌ها را به‌سرعت به فن‌آوری روز و در دسترس تبدیل کند. دستورالعمل‌ها نیز سیر تکاملی خود را به‌سرعت از فرمان‌های منطقی ساده به دستورالعمل‌های شامل اجرای عملیات مربوط به شمارنده‌ها، تایمرها شیفت رجیسترها و سپس توابع ریاضی پیشرفته در PLC های بزرگ‌تر طی کردند. به‌موازات آن، در سخت‌افزار PLC نیز پیشرفت‌ها با حافظه‌های بزرگ‌تر و تعداد بیشتر ورودی‌ها و خروجی‌های تعبیه‌شده بر روی ماژول‌های جدیدتر، دنبال شد در سال ۱۹۷۶ دیگر امکان کنترل ماژول‌های ورودی /خروجی را دور فراهم آمده بود. در این‌گونه کاربردها تعداد متعددی از این ورودی خروجی‌ها که چند صد متر باPLC  فاصله داشتند می‌بایست از طریق یک خط ارتباطی به‌طور مداوم Monitoring شوند و یا دستورات لازم به آن‌ها اعمال شود در سال ۱۹۷۷ یک PLC اساس میکروپروسسوری به‌وسیله شرکت آمریکایی آلن برادلی معرفی شد.

این PLC بر مبنای ریزپردازنده ۸۰۸۰ نبود اما از یک پردازشگر دیگر به‌منظور اداره دستورالعمل‌های منطق بیت در سرعت بالا سود می‌جست.

آهنگ رشد کاربرد PLC ها در صنایع، تولیدکنندگان را تشویق به گسترش و توسعه خانواده سیستم‌های اساس_میکروپروسسوری با سطوح عملیاتی مختلف کرده است. امروزه محدوده PLC های در دسترس از PLC های جامع و کامل کوچک با ۲۰ ورودی/خروجی و ۵۰۰ مرحله یا گام برنامه‌نویسی تا سیستم‌های ماژولار  با ماژول‌های قابل افزایش را در برگرفته است. این ماژول‌ها برای انجام وظایفی نظیر:

  1. ورودی / خروجی آنالوگ
  2. کنترل PID
  3. ارتباطات
  4. نمایش گرافیکی
  5. ورودی /خروجی اضافی
  6. حافظه‌های اضافی

راهکارهای ماژولار سازی PLC امکان گسترش یا بهبود یک سیستم کنترل را با حداقل هزینه و اشکالات فراهم می‌سازد. امروزه PLC ها تقریباً با همان سرعت پیشرفت میکرو کامپیوترها مراحل پیشرفت و توسعه را پشت سر می‌گذارند، با این تفاوت که تاکید ویژه PLC ها بر روی کنترل‌کننده‌های کوچک، کنترل عددی /وضعیتی و شبکه‌های ارتباطی است. ازنظر بازار نیز، بازار کنترل‌کننده‌های کوچک از اوایل سال‌های دهه ۸۰ رشد سریعی را شاهد بوده است چراکه در خلال این سال‌ها، تعدادی از کمپانی‌ها ژاپنی PLC های بسیار کوچک و کم‌هزینه‌ای را معرفی کردند که از سایر محصولات آن زمان بسیار ارزان‌تر بودند به این دلیل مشتریان بالقوه‌ای در صنعت، توانایی خرید کنترل‌کننده‌های قابل‌برنامه‌ریزی را یافتند. این روند باعرضه PLC های کارآمدتر تا حد ممکن ارزان‌تر، ادامه یافت.

نمونه‌هایی از PLC هایی کوچک نشان داده‌شده است.

plc-3

مقایسه PLC با سایر سیستم‌های کنترل

جدول ۱-۲ مقایسه‌ای بین انواع متفاوت ابزارهای کنترلی را به تصویر می‌کشد. این جدول تنها اشاره‌ای کلی بر برخی قابلیت‌های آن‌ها همراه با اطلاعات تکنیکی است که می‌تواند از برگه اطلاعات سازندگان تهیه شود.

plc-4

با یک مقایسه ساده PLC ها خود را به‌عنوان بهترین انتخاب برای سیستم‌های کنترل نشان می‌دهند. مگر اینکه سرعت عملکرد بالاتر از PLC با حفاظت و مقاومت در برابر نویزهای الکتریکی مدنظر باشد که در این حالتها به ترتیب سیستم‌های دیجیتالی غیرقابل تغییر توسط اپراتور و سیستم‌های رله‌ای انتخاب شایسته‌ای برای سیستم کنترل هستند.

در این امر به‌کارگیری توابع پیچیده نیز، یک کامپیوتر معمولی تااندازه‌ای بهتر از یک PLC بزرگ مجهز به کارت توابع مربوطه است. اما فقط ازنظر ایجاد توابع نه اجرای آن‌ها، زیرا PLC ها به دلیل محول کردن بخشی از پردازش به پردازشگرهای اختصاصی مربوط به ماژول‌های اجراکننده وظایف ویژه کارآمدتر خواهند بود. بنابراین PLC ها محاسبات مربوط به این توابع کنترلی را مستقل از پردازشگر اصلی انجام می‌دهند و درواقع مانند یک سیستم چند پردازشگر (با چند پردازشگر) عمل می‌کنند.

PLC ها دارای یک سری مشخصات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری هستند که در قسمت بعد به این مورد و سایر موضوعات پیرامون آن خواهیم پرداخت.

 

***پایان قسمت اول***

 

مطالب مرتبط

ثبت نظر