پی ال سی چیست؟

PLC ها وضعیت یک دستگاه ورودی مانند سیگنال های یک سوئیچ چراغ را کنترل می کنند و در مورد وضعیت بعدی یک دستگاه خروجی، به عنوان مثال روشن یا خاموش کردن چراغ، تصمیم می گیرند.

پی ال سی زیمنس همچنین برای انتقال اطلاعات از دستگاه ها در کارخانه ها یا از مکان های خارج از سایت به برنامه های متمرکز استفاده می شوند که اغلب بر روی رایانه های شخصی اجرا می شوند. PLC ها معمولاً برای نظارت و گزارش دهی دستگاه، برای تشخیص عیوب در دستگاه های سخت افزاری مانند ماشین ها و ابزارهای صنعتی، و تأثیر رویدادهای دستگاه استفاده می شوند.

سیستم منطق رله چیست؟

PLC ها جانشین سیستم های منطق رله هستند، که سیستم های کنترلی هستند که دستگاه های سطح پایین مانند سوئیچ ها، رله ها، تایمرها، محرک ها و موتورها را نظارت و کنترل می کنند. در سیستم‌های منطق رله، رله‌ها عملیات منطقی معروف به منطق رله را با فعال و غیرفعال کردن سیم‌پیچ‌های مغناطیسی در مدارهای الکتریکی انجام می‌دهند.

رله‌ها می‌توانند مدارهایی را که از جریان‌ها و ولتاژهای متفاوتی استفاده می‌کنند وصل کنند، بنابراین، از نظر تاریخی، برای کنترل و هماهنگی دستگاه‌های مختلف اتوماسیون صنعتی ایده‌آل بودند.

عیب سیستم منطق رله این است که مانند تابلو برق، سیم کشی آن سخت است و به دلیل کثرت سیم، نگهداری آن مشکل است. توسعه میکروکنترلرها این مشکل را با امکان کدگذاری فرآیندهای منطق رله به صورت برنامه‌نویسی و ذخیره در رایانه حل کرد.

PLC چگونه کار می کند؟

اجزای PLC

یک PLC معمولی به منبع تغذیه متصل است و از یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، یک رک نصب، حافظه فقط خواندنی (ROM)، حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، ماژول‌های ورودی/خروجی (I/O) و منبع تغذیه و یک دستگاه برنامه نویسی.

PLC ها طراحی ماژولار دارند. ورودی/خروجی و سایر ماژول های تخصصی در یک رک PLC قرار می گیرند. ماژول PLC زیمنس گاهی اوقات کارت پی ال سی نامیده می شوند.

رک

یک رک PLC را می توان با شاسی خودرو مقایسه کرد که سایر اجزای آن به آن متصل هستند. اجزای متصل در یک رک PLC به سه بخش گروه‌بندی می‌شوند: CPU، چندین ماژول I/O و منبع تغذیه.

منبع تغذیه

منبع تغذیه جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند. DC توسط CPU و اجزای I/O استفاده می شود.

CPU

مانند رایانه شخصی، CPU مغز یک PLC است. CPU دارای دو حالت عملیاتی است: حالت برنامه نویسی و حالت اجرا. در حالت برنامه نویسی، CPU منطق را در قالب دستورالعمل های برنامه نویسی ایجاد شده توسط کاربر در رایانه شخصی دانلود می کند. در حالت اجرا، CPU منطق را اجرا می کند.

CPU تمام عملیات PLC را طبق دستورالعمل های برنامه نویسی ذخیره شده در حافظه کنترل می کند. یک سیستم گذرگاه کنترل اطلاعات را به و از CPU منتقل می کند.

ماژول های ورودی/خروجی

PLC داده ها را از دستگاه های ورودی مانند حسگرهای مجاورت و فوتوالکتریک، صفحه کلید، سطح سنج، تایمر، شمارنده، چراغ های کنسول، موتورهای الکتریکی، و سوئیچ های دما و فشار دریافت یا حس می کند. مفهوم سنجش داده ها به ماهیت داده های ورودی PLC اشاره دارد که به شکل سیگنال های الکترونیکی می آیند.

کارت‌های ورودی دیجیتال سیگنال‌های مجزا را کنترل می‌کنند، برای مثال سیگنال‌های روشن/خاموش. کارت های ورودی آنالوگ ولتاژ را به اعدادی تبدیل می کنند که CPU می تواند بفهمد.

خروجی های PLC شامل شیرها، موتورهای استارت، درایوها، محرک ها، شیر برقی ها، آلارم ها، رله های کنترل، چاپگرها و پمپ ها می باشد.

کارت‌های خروجی دیجیتال دستگاه‌ها را روشن و خاموش می‌کنند، به عنوان مثال یک چراغ. کارت‌های خروجی آنالوگ اعداد دیجیتال را به ولتاژ تبدیل می‌کنند، به عنوان مثال برای درایو ماشین‌آلات.

پی ال سی ها می توانند تصمیمات منطقی بگیرند و اقداماتی را بر اساس داده های ورودی که دریافت می کنند انجام دهند، به عنوان مثال پردازش داده های ورودی و ارسال داده های پردازش شده به یک دستگاه خروجی. پردازش داده های ورودی توسط یک دستگاه برنامه نویسی اجرا می شود.

به عنوان مثال، یک سوئیچ دما ممکن است دمای یک کارخانه خنک کننده را کنترل کند و به طور متناوب این اطلاعات را از طریق یک PLC به یک چاپگر در مرکز عملیات یک کارخانه ارسال کند.

دستگاه برنامه نویسی

دستگاه برنامه نویسی معمولاً یک رایانه شخصی، کنسول یا دستگاه اختصاصی دستی است. ماژول‌های ورودی/خروجی سیگنال‌های ورودی را به CPU PLC هدایت می‌کنند، جایی که سیگنال‌های خروجی ایجاد می‌شوند. فرمت داده های خروجی توسط یک برنامه کاربردی پیاده سازی شده بر روی دستگاه برنامه نویسی مشخص می شود.

حافظه و ذخیره سازی

ROM داده ها و درایورهای سیستم عامل را ذخیره می کند. RAM وضعیت و جزئیات مربوط به داده های ورودی و خروجی و برنامه های کاربردی را ذخیره می کند.

ارتباط

ماژول های I/O وظیفه انتقال اطلاعات بین پی ال سی و شبکه های ارتباطی را بر عهده دارند.

برای برقراری ارتباط با دستگاه های خارجی، PLC ها از استاندارد توصیه شده 232 (RS-232) استفاده می کنند که یک استاندارد ارتباط سریال است. RS-232 از کد باینری برای خواندن و نوشتن داده ها در قالب کد استاندارد آمریکایی تبادل اطلاعات (ASCII) استفاده می کند.

در سطح کنترل، PLC ها با اجزای میدانی در سطح فیزیکی با استفاده از انواع پروتکل های ارتباطی بسته به جزء ارتباط برقرار می کنند. پی ال سی ها همچنین از پروتکل های ارتباطی مختلف برای برقراری ارتباط از طریق شبکه و با دستگاه های بی سیم استفاده می کنند.

Modbus RTU یک پروتکل ارتباطی سریال است که اغلب در شبکه های ارتباطی صنعتی برای انتقال داده ها در فواصل طولانی استفاده می شود. پروتکل های ارتباطی سریال، اما فاقد عملکرد و سرعت پروتکل های اترنت هستند. پروتکل های اترنت مورد استفاده توسط PLC ها عبارتند از Ethernet TCP/IP، Modbus TCP/IP و Profinet که برای اتصال به شبکه های کارخانه و به اینترنت استفاده می شود. پروتکل های اختصاصی ممکن است برای دستگاه های اختصاصی سفارشی شوند. پروتکل های Universal Serial Bus (USB) برای اتصال به درایورها و چاپگرها استفاده می شود. برای دستگاه های بی سیم، پروتکل بلوتوث ممکن است استفاده شود.

چرخه عمر PLC

یک پی ال سی چهار عملکرد عملیاتی اساسی را انجام می دهد. ابتدا، هر دستگاه ورودی متصل را برای وضعیت عملیاتی آنها اسکن می کند. دوم، برنامه ای را اجرا می کند که تعیین می کند با داده های ورودی چه اتفاقی باید بیفتد. سوم، داده های خروجی اجرا شده را تولید می کند. چهارم، از یک عملکرد خانه داری عملیاتی برای انجام تشخیص های داخلی استفاده می کند.

رابط ماشین انسانی (HMI)

PLC ها از طیف وسیعی از پورت ها و پروتکل های ارتباطی برای اتصال به برنامه های کاربردی کنترل مانند سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA) استفاده می کنند.

اپراتورها در کارخانه های صنعتی و مدیران خط با استفاده از HMI به صورت real time با یک PLC تعامل دارند. HMI داشبورد اپراتور است، یعنی رابط بین یک شخص و PLC. HMI به اپراتور اجازه می دهد تا فرآیندها و دستگاه های صنعتی را هماهنگ، مدیریت و کنترل کند. 

PLC کجا استفاده می شود؟

PLC ها برای طیف گسترده ای از فرآیندهای ماشین خودکار استفاده می شوند، به عنوان مثال کنترل آسانسور یا روشن و خاموش کردن کلیدهای چراغ در ساختمان های هوشمند. PLC ها برای نظارت بر دوربین های امنیتی و دستگاه های هشدار دهنده خودکار، چراغ های راهنمایی و فرآیندهای صنعتی مانند برش شیشه و کاغذ استفاده می شوند.

یک پی ال سی داده‌های زمان اجرا، برای مثال زمان کارکرد دستگاه، دمای عملیاتی و آمار استفاده را نظارت می‌کند. همچنین فرآیندها را شروع و متوقف می کند و در صورت خرابی دستگاه، اعلان ایجاد می کند.

PLC ها در مونتاژ محصول، بسته بندی، کنترل حرکت، کنترل دسته ای، تشخیص و آزمایش ماشین و فرآیندهای روباتیک استفاده می شوند.

PLC چگونه برنامه ریزی می شود؟

منطق نردبان معمولاً برای برنامه‌نویسی PLCها استفاده می‌شود، اما از زبان‌های دیگر نیز استفاده می‌شود، برای مثال نمودار بلوک تابع، متن ساختاریافته، نمودار توابع ترتیبی و فهرست دستورالعمل‌ها.

منطق نردبانی از نمودارهای گرافیکی مبتنی بر سخت افزار مدار رله برای بیان و مشخص کردن ساختار منطقی فرآیندها در برنامه های نرم افزاری PLC استفاده می کند. کد منطقی نردبان شبیه یک شماتیک الکتریکی است.

مزایای PLC ها

مزایای PLC ها در درجه اول مزایایی است که با حذف سیستم های کنترل منطقی سخت سیمی سنتی به دست می آید. در مقایسه با سیستم های کنترل منطق سنتی، ساخت، نصب، نگهداری و اصلاح پی ال سی ها آسان تر است.

اجزای PLC به سیم کشی پیچیده نیاز ندارند زیرا منطق کنترل توسط نرم افزار پیاده سازی می شود. تغییرات و به روز رسانی ها را می توان به راحتی با آپلود یک برنامه منطق نردبان جدید پیاده سازی کرد. تغییرات را می توان از راه دور به جای دستی انجام داد، همانطور که در مورد سیستم های منطق رله وجود دارد.

کدگذاری منطقی نردبانی امکان توسعه سریع عبارات منطقی پیچیده را فراهم می کند. برنامه نویسی PLC ها نسبتا ساده هستند و از آنجایی که طراحی یک سیستم پی ال سی ماژولار است، می توان آنها را در تنظیمات فیزیکی مختلف نصب کرد و به راحتی با چندین دستگاه ورودی و خروجی مختلف مقیاس پذیر هستند.

PLC ها دستگاه های تخصصی هستند که برای مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت مانند سرما و گرمای شدید و شرایط گرد و غبار و رطوبت در کارخانه ها ساخته شده اند.

یک PLC با یک سیستم عملیات بلادرنگ تعبیه شده است که عملکردهای خانه داری خاصی دارد اما به ابزارهای کمکی تکمیلی که رایانه شخصی استفاده می کند مانند نرم افزار آنتی ویروس یا پاک کننده های رجیستری نیاز ندارد.

به دلیل ریزپردازنده بودن، زمان اجرای PLC سریعتر از سیستم های کنترل منطق رله است که دارای چندین بخش مکانیکی هستند.

معایب PLC ها

کد برنامه نویسی پیچیده اغلب توسط رایانه های شخصی سنتی بهتر از PLC ها مدیریت می شود زیرا آنها به جای رویداد محوری وظیفه محور هستند.

اگرچه بسیار قابل اعتماد هستند، اما سیستم‌هایی که از پی ال سی استفاده می‌کنند معمولاً به نمایشگرهای خارجی برای نمایش داده‌ها به روشی کاربرپسند نیاز دارند.

هنگامی که PLC ها خراب می شوند، ممکن است نیاز به عیب یابی گسترده توسط متخصصان پی ال سی داشته باشند.

نتیجه :

ما در پروداکت زیمنس نمایندگی زیمنس سعی کردیم مقاله ای جامع و کامل در ارتباط با PLC تهیه کنیم. گروه فنی و مهندسی پروداکت زیمنس تامین کننده، مجری و مشاور پروژه های اتوماسیون صنعتی زیمنس می باشد و در تلاش است برای سهولت در انتخاب تجهیزات، مشخصات و اطلاعات فنی آن ها را دسته بندی کرده تا مراجعین محترم به وب سایت نمایندگی زیمنس برای انتخاب قطعات به راحتی هر چه بیشتر به تجهیزات اتوماسیون زیمنس مانند کلید حرارتی زیمنس ، کلید اتوماتیک زیمنس ، کلید مینیاتوری زیمنس ، سافت استارتر زیمنس ، HMI زیمنس ، PLC زیمنس و ... دسترسی پیدا کنند.