پی ال سی (PLC) چیست؟

پی ال سی PLC یا به عبارتی Programmable Logic Controller که به نام Programmable Controller نیز شناخته می شود، یک کامپیوتر دیجیتال صنعتی است که برای کنترل فرآیندهای صنعتی، نظیر خطوط مونتاژ، تجهیزات روباتیک و هر فعالیتی که نیازمند کنترل با قابلیت اطمینان بالا باشد، طراحی و ساخته شده است. تسهیل در برنامه نویسی و خطایابی آسان فرآیند، از ویژگی های PLC می باشد. به عبارت دیگر، پی ال سی کنترل کننده ی نرم افزاری است که در قسمت ورودی، اطلاعاتی را به صورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نمایند و نتیجه ی عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان (Actuators) ارسال می کند. به عبارت دیگر PLC عبارت از یک کنترل کننده منطقی است که می توان منطق کنترل را توسط برنامه برای آن تعریف نمود و در صورت نیاز، به راحتی آن را تغییر داد.

نحوه کارکرد و کاربرد PLC

پی ال سی ها به نحوی طراحی شده اند که در محیطها و شرایط خشن صنعتی، دوام بیاورند و در برابر گرما، سرما، گرد و غبار و رطوبت محافظت شده اند. پی ال سی دارای یک میکروپروسسور است که با استفاده از زبان کامپیوتر برنامه نویسی می شود. برنامه در یک کامپیوتر نوشته شده و از طریق یک کابل به PLC منتقل می شود.

برای اولین بار از PLC در صنعت اتومبیل سازی استفاده شد و این دستگاه جایگزین رله ها و تایمرها شد. در سیستتم PLC، نتایج خروجی در پاسخ به شرایط ورودی، باید در یک زمان محدود تولید شود. درصورت عدم پاسخ مناسب در زمان تعریف شده، عملکرد ناخواسته در سیستم اتفاق می افتد.

رنج پی ال سی های تولید شده، از PLC های کوچک با حدود ده ها I/O که بصورت کامپکت با پروسسور هستند، شروع می شود تا PLC های ماجولار قابل نصب بر روی رک، که هزاران I/O دارند و اغلب به شبکه، به PLC های دیگر و به SCADA متصل می شوند.

پی ال سی ها مشخصه های فراوانی دارند ولی پرکاربردترین آنها عبارتند از:

1. تعداد ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ
2. تعداد تایمر
3. تعداد شمارنده
4. تعداد رله های کمکی
5. حجم حافظه قابل برنامه ریزی
6. سرعت اجرای دستورات

معمولا پی ال سی ها دارای پورت های ارتباطی صنعتی هستند که به کمک آن می توانند با سایر دستگاه ها ارتباط برقرار کنند. این امر باعث تسریع در امر تبادل اطلاعات می گردد و امکان کنترل دقیق تر را به PLC می دهد. امروزه استفاده از از پی ال سی در صنایع و کارخانه ها رو به افزایش است و بایستی برق کاران صنعتی طرز استفاده از آن را بدانند. در واقع هر سیستم نیاز به کنترل دارد. در سیستم های صنعتی 2 نوع کنترل وجود دارد.

1. سخت افزاری (مدارات فرمان الکتریکی)
2. سیستم های PL (که خود به 2 بخش تقسیم می شوند):
   1. سیستم های کنترلی DCS
   2. کامپیوترهای شخصی IPC

اجزاء پی ال سی

هر پی ال سی از دو قسمت تشکیل شده است:

1. سخت افزار
2. نرم افزار

سخت افزار پی ال سی

سخت افزار تشکیل دهنده PLC شامل CPU  MEMORY، INPUT/OUTPUT، منبع تغذیه و ماژول برنامه نویسی می باشد.

سخت افزار  پی ال سی شامل موارد زیر می باشد:

1. واحد منبع تغذیه
2. واحد پردازش مرکزی
3. حافظه: RAM (شامل نگهداری نگهداری فلگ ها، تایمرها، شمارنده ها و برنامه های کاربر می باشد)  و حافظه دائم (EEPROM,EOROM)
4. ترمینال های ورودی: ورودی های دیجیتال و ورودی های آنالوگ
5. ترمینال های خروجی: خروجی های دیجیتال و خروجی های آنالوگ
6. مدول ارتباط پروسسوری
7. مدول رابط: تصویر ورودی ها و تصویر خروجی ها
8. مدول منبع تغذیه

شکل زیر نمای کلی از ساختار یک PLC را نشان می دهد:

• CPU

جهت جلوگیری از ایجاد خطا، CPU، کنترلر پی ال سی را به صورت مداوم چک می کند و فانکشن هایی شامل عملکردهای لاجیک، اینترفیس کامپیوتر و بسیاری عملکردهای دیگر را اجرا می کند.

• MEMORY

دیتای ثابتی است که توسط CPU استفاده می شود.سیستم ROM، دیتا را بصورت دائمی برای عملکرد سیستم ذخیره می کند. RAM، اطلاعات مربوط به ورودی و خروجی ها، مقادیر تایمرها، شمارنده ها و تجهیزات داخلی دیگر  را ذخیره می کند .

• بخش I/O

ورودی و خروجی های تجهیزات فیلد، نظیر سنسورها و سوئیچ ها را دریافت و ارسال می کند.

• منبع تغذیه

پی ال سی ها یک منبع تغذیه ایزوله دارند. اما اکثر PLC ها با تغذیه 220V AC یا 24V DC کار می کنند.

• Programming Device (تجهیز برنامه نویسی)

از این تجهیز جهت ارسال برنامه به حافظه پروسسور استفاده می شود. برنامه ابتدا به این تجهیز وارد می شود و سپس به حافظه PLC منتقل می شود.

• System Buses (باس های سیستم)

باس ها، راههایی هستند جهت عبور سیگنال های دیجیتال در درون PLC . 4 سیستم باس به شرح زیر در PLC وجود دارد:

• باس دیتا، که توسط CPU جهت انتقال دیتا در المان های مختلف بکار گرفته می شود.
• باس کنترل، سیگنال هایی را منتقل می کند که مربوط به عملکردهای کنترلی داخلی است.
• باس آدرس، ادرس موقعیت ها را جهت دسترسی به دیتا ارسال می کند.
• باس سیستم، به پورت های I/O و واحد I/O کمک می کند که با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

حافظه بکار رفته در پی ال سی

در پی ال سی از حافظه های نیمه هادی و بیشتر از RAM و EEPROM استفاده می شود. یک باتری نیز برای جلوگیری از پاک شدن اطلاعات حافظه RAM در مواقع قطع برق و خاموش کردن دستگاه بکار برده می شود. یک خازن نیز موازی با باتری Back up گرفته که به هنگام تعویض باتری می تواند برق سیستم را به مدت 30 ثانیه تامین نمایید.

در مقایسه با روش های حل سنتی و PLC می توان نتیجه گرفت که روش کار PLC آسانتر و توانایی و قابلیت بیشتری نسبت به روش سنتی می باشد. در PLC می توان به راحتی در برنامه و اجرای آن تغییرات اعمال نمود. همچنین دارای حجم کم و ارزان تری می باشد و نگهداری آن نیز آسان تر است.

اهمیت پی ال سی در اتوماسیون صنعتی

• کنترل بهتر فرآیندهای تولید
• سرعت و دقت عمل بالا
• توانایی خواندن انواع ورودی های دیجیتال، آنالوگ و فرکانس بالا
• توانایی انتقال فرمان به سیستم ها و قطعات خروجی نظیر مانیتورهای صنعتی، موتور، شیربرقی و غیره
• امکانات اتصال به شبکه
• ابعاد بسیار کوچک
• سرعت پاسخگویی بسیار بالا
• ایمنی، دقت و انعطاف پذیری زیاد
• شبکه کردن PLC ها و امکان مدیریت آنها با یک کامپیوتر مرکزی

کاربرد پی ال سی (PLC)

• کنترل هرگونه ماشین و وسیله برقی
• کنترل هر سیستم خط تولید
• کنترل فرمان مدار CNC

مزایای PLC

1. سیم بندی سیستم های جدید در مقایسه با سیستم های کنترل رله ای
2. ز آنجایی که پی ال سی توان بسیار کمی مصرف می کند، توان مصرفی به شدت کاهش پیدا خواهد کرد.
3. توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC، تشخیص و عیب یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می کند.
4. برعکس سیستم های قدیمی در سیستم های کنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه کنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این کار را انجام می دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندکی صرف انجام اینکار خواهد شد.
5. در مقایسه با تابلوهای قدیمی در سیستم های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات کمکی از قبیل رله، کانتر، تایمر، مبدل های A/D و D/A و … بسیار کمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم های جدید از سیم بندی، پیچیدگی و وزن تابلو به نحو چشمگیری کاسته شود.
6. پی ال سی ها استهلاک مکانیکی ندارند. بنابراین علاوه بر عمر بیشتر، نیازی به تعمیرات و سرویس های دوره ای نخواهد داشت.
7. برخلاف مدارات رله کنتاکتوری، نویزهای الکترونیکی و صوتی ایجاد نمی کنند. از آنجایی که سرعت عملکرد و پاسخ دهی PLC در حدود میکرو ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است. لذا زمان لازم برای انجام هر سیکل کاری ماشین بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می شود.
8. ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم ها بسیار بالاتر از ماشین های رله ای است.
9. وقتی توابع کنترل پیچیده تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین کردن PLC بسیار کم هزینه تر و راحت تر خواهد بود.

کابرد پی ال سی در صنعت

پی ال سی ها در خیلی از وسایل و لوازم دنیای اطراف ما استفاده می شوند. اگر می گوییم اکنون دوره صنعت است، بهتر است بگوییم دوره PLC است. اگر شغل شما مرتبط به ماشین سازی، بسته بندی، مواد شناسی، مونتاژ خودکار یا یکی از صنایع بی شمار است ، تقریبا تمامی لوازمی که نیاز به نوعی کنترل الکتریکی دارند، نیازمند PLC هستند.

1. صنایع اتومبیل سازی: تست قطعات و تجهیزات، سیستم های رنگ پاش، شکل دادن بدنه بوسیله پرس های اتومبیل، سوراخ کاری، اتصال قطعات
2. صنایع پلاستیک سازی: ماشین های ذوب و قالب گیری تزریقی، دمش هوا، سیستم های تولید و آنالیزلاستیک
3. صنایع سنگین: کوره های صنعتی، سیستم های کنترل دمای اتوماتیک، وسایل و تجهیزات مورد استفاده در ذوب فلزات
4. صنایع شیمیایی: سیستم های مخلوط کننده، دستگاه های ترکیب کننده مواد با نسبت های مختلف
5. صنایع غذایی: سیستم های عصاره گیری و بسته بندی
6. صنایع ماشینی: صنایع بسته بندی، صنایع چوبف سیستم های سوراخ کاری، سیستم های اعلام خطرو هشدار دهنده،سیستم های استفاده شده در جوش فلزات
7. صنایع حمل و نقل: جرثقیل ها و سیستم های نوار نقاله ، تجهیزات حمل و نقل
8. صنایع تبدیل انرژی: ایستگاه های تقویت فشار گاز، ایستگاه های تولید نیرو، کنترل پمپ های آب، سیستم های تصفیه آب و هوای صنعتی، سیستم های تصفیه و بازیافت تصفیه و بازیافت گاز
9. خدمات ساختمانی: تکنولوژی بالابری، کنترل هوا وتهویه مطبوع، سیستم های روشنایی خودکار

تفاوت PLC با کامپیوتر

تمامی اجزا یک کامپیوتر در یک پی ال سی وجود دارد ولی کامپیوتر از لحاظ نوع ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و جروجی ها با PLC متفاوت می باشد. خروجی PLC می تواند یک رله – ترانزسیتور- تریستور و غیره باشد. که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی PLC باید انتخاب شود تا آسیبی به سیستم وارد نشود. در پی ال سی ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.

انواع PLC

در صنعت پی ال سی بیش از یکصد کارخانه با تنوع زیاد در طراحی و ساخت انواع مختلف PLC فعالیت می کنند. پی ال سی ها را می توان از نظر اندازه حافظه یا تعداد ورودی / خروجی دسته بندی نمود.

منبع کامل محتوا