ایران پرتو

نمایندگی فروش محصولات زیمنس

plc مخفف چیست ؟

اتوماسیون صنعتی PLC

plc مخفف چیست ؟

PLC در لاتین مخفف Programmable Logic Controller است که به معنی کنترل کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی است. یعنی یک قطعه کنترل کننده که برنامه پذیر است و می‌توان برنامه‌های مختلف و متنوع کنترلی را بر روی آن نوشت.
اما در اصل PLC چیست و چه کاربردی دارد؟

پی ال سی چیست؟

می‌توان گفت پی ال سی یک نوع کامپیوتر خاص است که برای کارکردی قابل اطمینان در شرایط صنعتی خاص طراحی شده است. شرایطی مثل دماهای بسیار بالا، رطوبت، خشکی و گرد و خاک. پی ال سی‌ها طراحی شده‌اند تا بتوانند فرآیندهای صنعتی را اتوماتیک کنند. کارهایی مثل خط مونتاژ در یک کارخانه تولیدی، فرآیندهای موجود در کارخانه‌های سنگ معدن یا تصفیه‌ خانه‌های فاضلاب و …

سیستم کنترلی قبل از PLC

عمده سیستم‌های کنترلی که در صنعت استفاده می‌شد، به صورت رله و بانک‌هایی از رله بود. جایی که مجموعه‌ای از رله‌ها، وظیفه کنترل و خاموش/روشن کردن دستگاه‌های خروجی را به عهده داشتند. در برخی از این سیستم‌ها تعداد رله‌ها اینقدر زیاد می‌شد که یک محفظه شامل رله و بانک رله تشکیل می‌داد.

برخی از مشکلات بزرگ این نوع سیستم ها ذاتاً به مکانیکی بودن رله‌ها برمی‌گشت. استهلاک در طول زمان بر اثر کلیدزنی‌های فراوان باعث خرابی رله‌ها می‌شد.

یک عیب بزرگ دیگر این سیستم‌ها این بود که اگر نقصی در سیستم پیش بیاید، تشخیص محل دقیق آن زمانبر و مشکل است. به عبارت دیگر در زمان نقص، دستگاهها در مدت زمان قابل توجهی باید کارکرد خود را متوقف کنند تا مکان عیب تشخیص داده شده و رفع گردد.

به همین علت افراد و شرکت‌های مختلفی، مدتها روی سیستمی کار کردند که این مشکلات را برطرف کند؛ و در نهایت پی ال سی به عنوان جایگزین این سیستم ارائه شد.

خرید کنتاکتور زیمنس

تاریخچه plc چیست

PLC در اصل حاصل ایده‌های فردی به نام ریچارد دیک مورلی است. او فردی معمولی در دانشگاه MIT بود که تصمیم گرفت تحصیل خود را نیمه‌کاره رها کرده و به طرف مسیری ناشناخته ولی هدفی مصمم قدم بگذارد.

او شرکت خود را تاسیس کرد و در طی سالیان مختلف تلاش کرد تا چالش بزرگ صنعت را به خوبی شناسایی کرده و در جهت رفع آن تفکر و ایده‌پردازی کند.

مهمترین مزیت PLC چیست؟

می‌توان گفت مهمترین نقطه قوت پی ال سی در مقابل سیستم‌های کنترل قدیمی در این است که شما می‌توانید پس از اینکه طرح مدنظر خود را برنامه‌ریزی کردید، برگردید و مجدداً برنامه و طرح خود را تغییر دهید. اینکار هزینه کمی نسبت به سیستم‌های قدیمی دارد و این هزینه فقط در زمانی است که برنامه‌نویس باید برای تغییر برنامه خود صرف کند.

لامپی را در نظر بگیرید که به یک کلید متصل شده است. لامپ دو حالت بیشتر ندارد، یا روشن است و یا خاموش:

به شما گفته شده است که کاری کنید تا وقتی کلید در حال وصل (ON) قرار گرفت، پس از 30 ثانیه لامپ روشن شود. مسلماً در این ساختار سیمی، پیاده سازی چنین چیزی بسیار دشوار است.

تنها راهی که شاید بتوانید به این هدف دست پیدا کنید این است که سیم‌کشی مدار خود را تا جایی زیاد و پیچیده‌تر کنید که بتوانید به این تاخیر مد نظر دست پیدا کنید. البته باز هم در عمل این کار بسیار دشوار است! بله برای یک تغییر جزیی، به دردسرهای بزرگی می‌افتیم.

و اینجاست که نقش کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) مشهود و پررنگ می‌شود. به طوری که نیاز به هیچ سیم‌کشی اضافه‌ای در سیستم نداریم.

تنها کافیست چند خط کد ساده به برنامه اضافه کنیم؛ با این کارکرد که کنترلر ۳۰ ثانیه تاخیر در روشن کردن لامپ پس از فشردن کلید بیندازد. گذشته از این با حضور پی ال سی، اکنون شما می‌توانید چندین ورودی مختلف را دریافت کرده و در سمت خروجی نیز چندین دستگاه خروجی متفاوت را کنترل نمایید.

و این مثال تنها یک نمونه بسیار ساده از کارکرد پی ال سی بود. یک PLC توانایی کنترل و اجرای فرآیندهای بسیار پیچیده‌تری را دارد.

خرید کلید حرارتی زیمنس

ساختار PLC چیست

مهمترین بخش‌های درونی پی ال سی به شرح زیر است:

ماژول منبع تغذیه
واحد پردازشگر مرکزی (CPU)
ماژول ورودی
ماژول خروجی
ماژول منبع تغذیه

ماژول منبع تغذیه وظیفه تامین برق و تغذیه مورد نیاز تمام بخشهای سیستم را به عهده دارد. این ماژول برق ورودی متناوب (AC) را به برق جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کند که مورد نیاز بخش‌هایی مثل CPU و ماژولهای ورودی و خروجی است.

تغذیه اصلی اکثر پی ال سی ها، 24 ولت دی سی است. PLCهای کمی هستند که نیاز به ولتاژی جز این مقدار داشته باشند.

اتوماسیون صنعتی PLC
اتوماسیون صنعتی PLC

ماژول CPU و حافظه

ماژول CPU را می‌توان به نوعی مغز PLC دانست که وظیفه اجرای برنامه‌ها، و مدیریت وظایف محول شده به PLC را بر عهده دارد.

ماژول سی پی یو یا همان پردازشگر مرکزی، شامل یک پردازنده اصلی و حافظه‌های ROM و RAM است. حافظه فقط خواندنی (ROM) شامل سیستم عامل، درایورهای مورد نیاز و برنامه‌های کاربردی است.

از طرف دیگر حافظه دسترسی تصادفی (RAM) به منظور ذخیره برنامه‌ها و داده‌ها بر روی خود استفاده می‌شود.

اگر بخواهیم این ماژول را با واحدهای سخت‌افزاری جایگزین کنیم، می‌توانیم آن را معادل مجموعه‌ای از رله‌ها، تایمرها و شمارنده‌های متصل به همدیگر در نظر بگیریم.

اما دو نوع پردازنده معمولاً در PLC ها استفاده می‌شود:

پردازنده یک بیتی
پردازنده کلمه‌ای
پردازنده یک بیتی، برای کاربردهای ساده‌تر و منطقی (لاجیک) استفاده می‌شود. جایی که یک بیت برای داده به عنوان پردازش کافی باشد. ولی پردازنده کلمه‌ای، برای کاربردهای پیچیده‌تر مثل پردازش متن، داده‌های محاسباتی، کنترلی و… به کار گرفته می‌شود.

CPU به طور پیوسته، وضعیت مقادیر ورودی از دستگاه‌های متعدد ورودی را مانیتور می‌کند (دستگاه‌هایی مثل شتاب‌سنج، دماسنج، سنسورها و…)؛ داده ورودی تطبیق یافته را از ماژول ورودی می‌خواند و سپس بر اساس منطق نوشته شده در خود، خروجی مورد نظر را ایجاد کرده و به ماژول خروجی ارسال می‌کنند. این خروجی می‌تواند سیگنالی جهت روشن شدن موتور یا موارد مشابه باشد.

خرید سافت استارتر زینمس

ماژول خروجی PLC چیست

عملکرد ماژول خروجی پی ال سی نیز مشابه ماژول ورودی است که به صورت عکس آن عمل می‌کند. این ماژول با دو بخش پردازنده و بار خروجی در ارتباط است. در ابتدا بخش مدار منطقی را داریم و سپس بخش مربوط به تبدیل سطح ولتاژ به دنبال آن می‌آید.

در این ساختار، وقتی که سیگنال منطقی 1 یا High از سمت CPU به این ماژول ارسال می‌شود، LED روشن شده و نور آن به فتوترانزیستور موجود در ایزولاتور تابیده و باعث می‌‎شود تا این ترانزیستور در ناحیه هدایت خود قرار بگیرد. سپس یک پالس به گیت ترایاک (که در بخش سوویچ الکترونیکی) وجود دارد ارسال می‌شود. و در نهایت برق AC برای بار خروجی آماده می‌شود.

در برخی از ساختارها، رک یا قفسه‌ای که کل سیستم در آن قرار می‌گیرد را نیز بخشی از ساختار پی ال سی می‌دانند. البته رک در پی ال سی‌های ماژولار کاربرد دارد.

ماژول ورودی PLC چیست

اِعمال سیگنالهای فیزیکی نظیر دما، فشار، ارتعاش و… به پردازنده به دلیل ماهیتِ غیردیجیتال این سیگنالها، امکان‌پذیر نیست. ماژول CPU فقط منطق دیجیتال می‌فهمد و هر چیزی غیر از آن را نمی‌‎تواند درک کند!

به همین دلیل ماژول‌های ورودی و خروجی طراحی شده‌‎اند تا بتوانند منطق دنیای بیرونِ PLC را به پردازشگر آن بفمانند.

پس در حقیقت یکی از کاربردهای مهم ماژول ورودی و خروجی، تطبیق نوع سیگنال‌های دستگاههای ورودی با پی ال سی است. مثلاً اگر قرار باشد وضعیت دماسنج بررسی شده و دمای اعلامی آن به پی ال سی ارسال شود، نوع سیگنال آن باید از نوع آنالوگ به دیجیتال تبدیل شود.

مبدل آنالوگ به دیجیتال در ماژول ورودی قرار دارد و سیگنال دماسنج را قابل فهم و پردازش برای CPU می‌کند. اساساً یکی از مهمترین مزایای استفاده از ماژول‌های ورودی و خروجی ایجاد ایزولاسیون بین پی ال سی و دنیای بیرون است. قرار نیست مشکلات احتمالی (نویز، سیگنالهای ناخواسته و…) که در خارج از کنترلر وجود دارد، روی آن اثری بگذارد.

پس ماژول ورودی PLC، چهار وظیفه اصلی دارد:

دریافت سیگنالها از دستگاههای ورودی در سطح ولتاژ 220 ولت AC
تبدیل سیگنالهای ورودی به سطح 5 ولت DC که قابل استفاده برای ماژول CPU باشد.
ایزوله کردن PLC از نوسانات دستگاههای ورودی
ارسال سیگنال نهایی با سطح ولتاژ 5 ولت DC به خروجی (ماژول پردازشگر)
همانطور که در دو تصویر فوق نیز مشاهده می‌کنید، ماژول ورودی دو بخش اصلی دارد. یک بخش تبدیل ولتاژ و یک بخش مدارات منطقی؛ که این دو بخش از یکدیگر ایزوله شده‌اند.

یکبار دیگر، تصویر مداری ساختار را ببینید. هنگامی که پوش باتن، فشرده می‌شود، برق AC با ولتاژ 220ولت از طریق مقاومتهای R1 و R2 به یکسوکننده پل اعمال می‌شود.

یکسوکننده پل (یکسوکننده پل دیودی) به منظور تبدیل ولتاژ AC به DC استفاده می‌شود. دیود زنر هم به منظور اعمال یک ولتاژ پایین به LED به کار می‌رود. اما در ایزولاتور، هنگامی که نور LED به فتوترانزیستور (ترانزیستور نوری) می‌تابد، ترانزیستور در ناحیه هدایت خود عمل کرده و جریان را عبور می‌دهد؛ و در نهایت ولتاژ 5 ولت DC برای پردازنده مهیا می‌شود.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

تماس