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 تسویه‌خانه‌های فاضلاب و …
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.
نحوه عملکرد PLC
نحوه کارکرد پی ال سی را به سادگی می‌توان با مشاهده چرخه اسکن نرم‌افزاری آن درک نمود. این چرخه را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید:
در ابتدا و قبل از هر کاری باید پیکره‌بندی اولیه PLC انجام شود. شناساندن نوع و شرکت سازنده پی ال سی به نرم‌افزار، تعیین پورت‌های ورودی-خروجی و … که همه این کارها معمولاً به صورت نرم‌افزاری انجام میشود.
ساختار PLC چیست
ساختار داخلی PLC به نحوی شبیه به ساختار کامپیوترها است:
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.
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.
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.
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.
مزایای PLC چیست
- زمان اسکن کردن بسیار سریعی دارد.
- قابلیت ارتباط با کامپیوتر در کل کارخانه را دارد.
- توانایی محاسباتی بسیار خوبی دارد.
- زمان آموزش کوتاهی دارد.
- طیف گسترده‌ایی از کاربردهای کنترلی را شامل میشود.
- به راحتی برنامه‌نویسی میشود و به راحتی زبان برنامه‌نویسی آن درک میشود.
- هزینه پروژه‌های آن را می‌توان به طور دقیق محاسبه کرد.
- از قابلیت کنترل نظارتی برخوردار است.
- دارای ابعاد فیزیکی کوچکی است.
- در برنامه‌نویسی مجدد انعطاف‌پذیری دارد.
- برطرف کردن مشکل در آن نسبت به سیستم‌های سنتی (بانک رله) آسان‌تر و سریع‌تر است.
- دارای شمارنده‌هایی با سرعت بالا است.
- زمان اجرای پروژه کوتاه‌تر است.
- از قابلیت اطمینان بالا برخوردار است.
معایب PLC چیست
- وقتی مشکلی برای پی ال سی پیش می‌آید، زمان بازیابی و اصلاح آن نامشخص است.
- محدودیت‌های کاری PLC در دمای بالا وجود دارد.
- در هنگام قطعی برق، برنامه مجدداً از جایی که متوقف شده بود، شروع به اجرا می‌کند و این اصلاً مناسب نیست! (ممکن است قبل از قطعی برق دستگاهی روشن شده باشد، و اکنون بلافاصله پس از وصل شدن برق روشن شدن آن دستگاه خطرآفرین باشد)
- همزمان فقط یک برنامه در یک پی ال سی مدل ثابت قابل اجرا است.
- نمی‌توان از نرم‌افزار و قطعات PLC یک برند خاص، در تولید و پیکره‌بندی پی ال سی برند دیگر استفاده کرد.
کاربرد PLC چیست
PLC در صنایع مختلف کاربردهای بی‌شماری دارد؛ بخش نفت و گاز، نیروگاههای برق، صنعت فولاد، صنعت خودرو، صنایع شیمیایی و بخش انرژی و بهینه‌سازی مصرف، صنعت شیشه، صنعت کاغذ و حتی صنعت تولید سیمان تنها بخشی از کاربردهای فراوان پی ال سی هاست. حتی در صنایع هوایی و مسافرتی، plc به کار گرفته میشود تا سیستم کنترل امنیتی را مانیتور کرده و به عملکرد بهینه‌تر آسانسورها و پله برقی‌ها کمک کند.
سافت استارتر
نمایش بیشتر
اینورتر
نمایش بیشتر
الکتروموتور
نمایش بیشتر
HMI
نمایش بیشتر
PLC
نمایش بیشتر
