همه چیز درباره PLC پی ال سی

PLC پی ال سی سال های زیادی هست که باعث متحول شدن دنیای صنعت و اتوماسیون ها شده است. فناوری خاصی که در ابتدا برای کاربردهای صنعتی اختراع شد اما بعداً به خاطر قدرت زیاد و کاربردهایش دامنه کاری استفاده از آن بیشتر شد. در ادامه بررسی میکنیم plc پی ال سی چیست ؟ چه کاربردی دارد؟ مزایا معایب آن چیست ؟ قبل از پی ال سی چطور بوده ؟ سیستم برنامه نویسی PLC پی ال سی چگونه است؟ و…

plc مخفف چیست؟

PLC در انگلیسی 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.

PLC 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 on-off 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 کلید زنی‌های 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.

در ادامه فهمیدن که باید یک سری کامپت ها در این مدار ها جایگزین شود.

کنترل لر

از این کلمه درمی‌یابیم که با دستگاهی روبه‌رو هستیم که می‌تواند تمام‌کارهای کنترلی را برای ما انجام دهد، به همین دلیل است که به PLC، اتوماسیون نیز اطلاق می‌گردد، چرا که یک اتوماسیون، یک سیستم کاملاً قابل‌کنترل و البته عملگرا می‌باشد.

منطقی

PLC پی ال سی یک دستگاه منطقی است که دقیقا مثل یک انسان منطقی فاقد احساس که دارای برخورد صفر و یکی است میتوان از اوتوقع داشت، بنابر این به زبان ساده باید گفت ارتباط برقرار کردن با افراد منطقی راخت تر و قابل فهم تر بوده و پیچیدگی های کمتری دارد.

تفاوت پی ال سی با کنترلرهای قدیمی

پی ال سی یکی از کنترلرهای کامپیوتری در دنیای اتوماسیون صنعتی است که در مقایسه با کنترل‌کننده‌های قدیمی مزیت‌های زیادی دارد.

مزیت‌های کنترلر plc پی ال سی نسبت به کنترلر قدیمی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نیاز به سیم بندی کمتر نسبت به سیستم‌های کنترل رله ای تا ۸۰ درصد
• قابلیت شبکه کردن و کاهش حجم سیم کشی در تابلو
• مصرف توان بسیار پایین
• قابلیت عیب‌یابی داخلی با سرعت و دقت زیاد
• امکان تغییر سیستم کنترلی یا مراحل بدون نیاز به تغییر در سیم بندی
• صرفه‌جویی در زمان و هزینه در زمان نیاز به تغییر برنامه‌ها
• کم شدن نیاز به قطعات کمکی مانند رله، کانتر یا مبدل‌ها
• کاهش پیچیدگی و وزن تابلوها
• دارای پورت‌های ارتباطی صنعتی برای تسریع در تبادل اطلاعات
• عدم ایجاد نویزهای صوتی و الکتریکی
• عدم نیاز به سرویس و تعمیر دوره‌ای به دلیل نداشتن استهلاک مکانیکی

تاریخچه plc پی ال سی

PLC پی ال سی را چه کسی اختراع کرد؟

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.

برند های مطرح PLC پی ال سی

باتوجه‌به بازار خوب این حوزه که بیشتر به آن اتوماسیون نیز گفته می‌شود شرکت‌های زیادی یکی پس از دیگری وارد آن شده‌اند، موفق ترین های آنها؛

• برند ABB PLC
• برند AB PLC (Allen Bradley)
• برند Mitsubishi PLC
• برند Delta PLC
• برند Siemens PLC
• برند Omron PLC
• برند Hitachi PLC
• برند GE PLC (General Electric)
• برند Honeywell PLC
• برند FATEK PLC
• برند Schneider Electric PLC
• برند Bosch PLC

بهترین پی ال سی که در ایران هم موجود هست کدام است؟

• انواع پی ال سی زیمنس
• مینی پی‌ال‌سی (لوگو زیمنس)
• پی‌ال‌سی‌های کمپکت (Compact PLC)
• پی‌ال‌سی‌های ماژولار (Modular PLC)
• پی‌ال‌سی‌های رک (Rack PLC)

کاربرد PLC پی ال سی چیست؟

PLC در صنایع مختلف کاربردهای زیادی 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.

کاربرد plc پی ال سی در مواردی مثل نیروگاهها، بخش انرژی و نفت و گاز احتمالاً برای شما شناخته شده‌تر و قابل درک‌تر باشد.

استفاده از plc صنعتی در لباسشویی صنعتی هم یکی از مواردی هست که از صنعت های ناشناخته به حساب میاد.

مهمترین مزیت plc پی ال سی 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.

مثال فرق پی ال سی و مدار فرمان

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 ۳۰ 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.

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.

نحوه عملکرد داخلی PLC پی ال سی به چه صورت است؟

حال به شرح مراحل مختلف این چرخه می‌پردازیم:

• سیستم‌عامل در ابتدا رصد زمانی خود را شروع می‌کند و وارد این چرخه می‌شود.
• پردازشگر CPU شرو به خواندن داده‌ها از ماژول ورودی می‌کند و وضعیت تمام ورودی‌ها را بررسی می‌کند.
• پردازشگر CPU در گام بعدی شروع به اجرای برنامه نوشته شده کاربر می‌کند. این برنامه می‌تواند در منطق لدر (ladder) باشد و یا با هر زبان برنامه‌نویسی دیگر که مبتنی بر PLC است، باشد.
• سپس CPU به سازوکارهای داخلی و وظایف ارتباطی خود می‌پردازد.
• بر اساس نتیجه برنامه اجرا شده، پردازنده آن داده را در ماژول خروجی می‌نویسد تا وضعیت تمام خروجی‌ها به روز شود.
• مراحل این فرآیند ادامه پیدا می‌کند تا زمانی که PLC در حالت اجرایی و عملکردی خودش قرار دارد.

ساختار plc پی ال سی چیست؟

مهمترین بخش‌های درونی plc پی ال سی به شرح زیر است:

1. ماژول منبع تغذیه
2. واحد پردازشگر مرکزی (CPU)
3. ماژول ورودی
4. ماژول خروجی
5. ماژول منبع تغذیه

وظیفه ماژول منبع تغذیه در PlC چیست ؟

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، ۲۴ ولت دی سی است.

وظیفه ماژول CPU و حافظه در plc چیست؟

ماژول CPU را می‌توان به نوعی مغز plc پی ال سی 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.

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. به همین دلیل ماژول‌های ورودی و خروجی طراحی شده‌‎اند تا بتوانند منطق دنیای بیرونِ plc پی ال سی 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.

ماژول خروجی PLC چیست ؟

عملکرد ماژول خروجی پی ال سی نیز مشابه ماژول ورودی است که به صورت عکس آن عمل می‌کند.

مزایای PLC پی ال سی چیست؟

1. زمان اسکن کردن بسیار سریعی دارد.
2. قابلیت ارتباط با کامپیوتر در کل کارخانه را دارد.
3. توانایی محاسباتی بسیار خوبی دارد.
4. زمان آموزش کوتاهی دارد.
5. طیف گسترده‌ایی از کاربردهای کنترلی را شامل می‌شود.
6. به راحتی برنامه‌نویسی می‌شود.
7. هزینه پروژه‌های آن را می‌توان به طور دقیق محاسبه کرد.
8. از قابلیت کنترل نظارتی برخوردار است.
9. دارای ابعاد فیزیکی کوچکی است.
10. در برنامه‌نویسی مجدد انعطاف‌پذیری دارد.
11. دارای شمارنده‌هایی با سرعت بالا است.
12. زمان اجرای پروژه کوتاه‌تر است.
13. از قابلیت اطمینان بالا برخوردار است.
14. کاهش ۸۰ درصدی سیم بندی در سیستم‌ های پی ال سی در مقایسه با سیستم های کنترل رله ‌ای.
15. دستگاه های plc پی ال سی، دارای توابع عیب یاب داخلی هستند که موجب سهولت و سادگی در تشخیص و عیب‌یابی سیستم ها خواهد شد.
16. سیستم‌های کنترلی جدید، فاقد استهلاک مکانیکی هستند؛ بنابراین علاوه بر بالا رفتن طول عمر آنها، به تعمیرات و سرویس های دوره ای نیز نیاز پیدا نخواهند کرد.
17. این دستگاه ها، برخلاف دستگاه های مدار فرمان رله کنتاکتوری، موجب ایجاد نویزهای الکترونیکی و صوتی نخواهند شد.
18. سرعت عملکرد سیستم‌های کنترلی جدید نسبت به سیستم های رله ای بسیار کوتاه تر است؛ برای همین، زمان مورد نیاز برای انجام هر دوره کاری دستگاه، تا حد زیادی کاهش یافته و این موضوع، موجب بالا رفتن میزان تولید و افزایش راندمان دستگاه خواهد شد.
19. در سیستم ‌های نوین، درجه حفاظت تجهیزات الکتریکی و ضریب ایمنی این دستگاه ها، نسبت به ماشین‌ های رله ‌ای بسیار بالاتر است.
20. با افزایش ضریب KP در این دستگاه ها ، سرعت و دقت عمل به شدت افزایش پیدا کرده و احتمال بروز خطا نیز کاهش یافته است.
21. انواع ورودی ‌های دیجیتال؛ آنالوگ و فرکانس های بالا را به خوبی خوانده و تشخیص می دهند.
22. می توانند دستورات مختلفی را به سیستم‌ ها و ابزارهای خروجی از قبیل: موتور؛ مانیتورهای صنعتی؛ و… انتقال دهند.
23. قابلیت شبکه سازی و مدیریت آنها با یک کامپیوتر مرکزی را دارا می باشند.
24. برای کار در شرایط سخت از قبیل: غبار؛ رطوبت؛ گرما و سرما؛ نویز الکتریکی؛ نوسانات برق و… بسیار مناسب است.
25. کاهش خرابی ‌های مکانیکی.

معایب plc پی ال سی چیست ؟

1. وقتی مشکلی برای پی ال سی پیش می‌آید، زمان بازیابی و اصلاح آن نامشخص است.
2. محدودیت‌های کاری برخی plc پی ال سی ها در دمای بالا وجود دارد.
3. در هنگام قطعی برق، برنامه مجدداً از جایی که متوقف شده بود، شروع به اجرا می‌کند و این در برخی مشاغل مناسب بوده و در برخی مشاغل مناسب نیست.
4. همزمان فقط یک برنامه در یک پی ال سی مدل ثابت قابل اجرا است.
5. نمی‌توان از نرم‌افزار و قطعات PLC یک برند خاص، در تولید و پیکره‌بندی پی ال سی برند دیگر استفاده کرد.

چه نوع زبان برنامه نویسی برای plc پی ال سی ها استفاده می شود؟

منطق نردبانی (Ladder Logic) رایج‌ترین زبان برنامه نویسی است که برای کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) در دنیا استفاده می شود. البته زبانها و منطقهای دیگری نیز برای برنامه نویسی PLC وجود دارد که در زیر لیست آنها را مشاهده می‌کنید:

• زبان Instruction List
• زبان Function Block Diagram
• زبان Structured Text
• زبان Sequential Function Charts

آیا برنامه نویسی PLC یک شغل جذاب است؟

برنامه نویس PLC یکی از جذاب ترین مشاغل در حوزه مهندسی در دنیا است. شما در این شغل این شانس را دارید که سیستم کنترل و نظارت را در صنایع استراتژیک طراحی کنید. اگر می خواهید وارد دنیای اتوماسیون صنعتی شوید، شغل و حرفه‌ای به عنوان برنامه نویس PLC، یک انتخاب عالی است.

ارتباط HMI با PLC چیست ؟

واسط بین ماشین و انسان یا به اختصار HMI،  است. یکی از بخش‌های اصلی هر سیستم کنترل در صنعت، نحوه نمایش اطلاعات پروسه در حال اجرا برای اپراتورها یا به اصطلاح سیستم HMI است. به عبارت دیگر این سیستم دستگاهی است که به اپراتور انسانی اجازه می‌دهد تا دستورالعمل‌ها و بازخوردها را از PLC (که کنترل کننده اصلی روندها است)، دریافت کند.

سامانه SCADA و ارتباط آن با PLC

SCADA (اسکادا) مخفف عبارت Supervisory Control and Data Acquisition (نظارت بر کنترل و کسب داده) است. این سیستم در واقع یک سامانه کنترل صنعتی است که در آن یک سیستم رایانه‌ای کار نظارت (مانیتورینگ صنعتی) و کنترل فرآیندهای صنعتی را انجام می‌دهد. در حقیقت این سامانه ساز و کاری را فراهم می‌نماید که کنترل PLC و ثبت داده‌ها حتی از راه دور امکان پذیر باشد.

سازندگان و برندهای PLC پی ال سی

می‌توان گفت تقریباً همه برندهایی که در حوزه اتوماسیون صنعتی فعال هستند، در حال تولید و توسعه PLC پی ال سی برند خود هستند. اما برخی از این برندها به خوبی توانسته‌اند گوی رقابت را از بقیه ربوده و پیشتاز این عرصه در اتوماسیون صنعتی شوند. برندهایی مثل زیمنس، میتسوبیشی، ABB و اشنایدر را می‌توانیم از این دست بدانیم. اما بقیه برندها عمدتاً روی ساخت و تولید PLC و سایر تجهیزات اتوماسیون صنعتی تمرکز کرده اند؛ از بین آنها می توان به Omron، Keyence ،Fatek ،Yokagawa و حتی محصولات plc دلتا اشاره کرد که در ایران نیز به دلیل قیمت مناسب، پرطرفدار شده است.

نگهداری و تعمیرات PLC پی ال سی

نگهداری و تعمیر PLC پی ال سی یکی از فرآیندهای حیاتی هر صنعتی است که مسئولیت آن به تیمها یا گروههایی حرفه ای و آموزش دیده در این حوزه واگذار کنید. یا اگر دستگاهی خریداری کردید که دارای پی ل سی صنعتی هست از شرکت سازنده دستگاه خدمات و گارانتی بخواهید.