دانلود مقاله PLC (پی ال سی)چیست ؟

.در ایران بیشتر از PLCهای ساخت شرکت زیمنس در صنعت استفاده میشود.ما هم به توضیح این نوع PLCها میپردازیم.البته ناگفته نماند که PLCهای شرکت کنترونیک که یک PLC ایرانی است هم در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارد.اما به دلیل نزدیکی زبان برنامه نویسی که PLCهای این شرکت با PLCهای زیمنس دارد صرفا به معرفی PLCهای زیمنس بسنده میکنیم.PLCهای زیمنس خود بر دو نوع هستند.1-STEP5 و 2-STEP7 که هر کدام خود بر گونه های مختلف تقسیم می شوند.در حال حاضر استفاده از نوع STEP5 رو به کاهش است و به سبب قابلیت و امکانات بیشتر از نوع STEP7 استفاده میکنند.STEP7 خود از 3 مدل تشکیل شده است.مدل اول STEP7-200 که برای پروسه های کوچک استفاده میشود.مدل دوم STEP7-300 است که برای پروسه های متوسط به کار میرود و نوع سوم STEP7-400 است که برای پروسه های کاری بزرگ در صنعت اتوماسیون استفاده میشود.نوع STEP7-200 به صورت Compact یا فشرده است یعنی تمامی سخت افزاری که قبلا درباره آن صحبت کردیم یک جا است.اما در نوع STEP7-300 و STEP7-400 اینطور نبوده و این نوع PLCها به صورت ماژولار می باشند.یعنی هر بخش از سخت افزار به صورت جداگانه قرار رارد.بیشترین مزیت این نوع آن است که میتوان ورودی و خروجی ها را بسته به نوع پروسه کاریمان کم یا زیاد کنیم و همچنین CPU و منبع تغذیه قابل تغییر است.

توضیح مختصری در مورد PLC چیست ؟
PLC
عبارت PLC از سر کلمه های Programmable Logic Controller به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی .این وسیله شباهت بسیاری با میکروکنترلرها دارد با این تفاوت که PLC کاملا صنعتی می باشد و از لحاظ عملیاتی از میکروکنترلر قوی تر می باشد .PLC :PLC :PLC انجام شود .

به عبارت دیگر توسط این برنامه میتوان عملیات کنترل را سازماندهی کرد .

این برنامه در حافظه اصلی بارگزاری میشود و قطع تغذیه هم آسیبی به اطلاعات آن نمی رساند .PLC :PLC این مشکلات پایان یافت .

یکی از مزایای PLC این است که به علت اینکه تمامی کار به برنامه مربوط است بنابراین به راحتی میتوان آن را شبیه سازی نمود و از صحت برنامه آن قبل از کار آگاهی یافت .

در زیر برخی دیگر از مزیت های PLC نسبت به دیگر کنترلرها آمده است :
برنامه
این برنامه که مشخص کننده کاری است که باید توسط
مزیت استفاده از
در گذشته برای کنترل کردن از مدارات فرمان استفاده می شد که به وسیله رله ها و کنتاکتورها و ...

طراحی میشدند و دارای پیچیدگی و همچنین حجم فیزیکی زیاد بودند .

اما با آمدن
مهمترین مزایای استفاده از PLC : · استفاده از PLC حجم تابلوهای فرمان را کاهش میدهد.

· استفاده از PLC مخصوصا در فرایندهای پیچیده موجب صرفه جویی در وقت و هزینه می گردد.

· PLC استهلاک مکانیکی ندارد، بنابر این علاوه بر طول عمر بیشتر نیازی به سرویس و تعمیرات دوره ای ندارد.

· مصرف انرِژی PLC بسیار کمتر از مدارهای رله ای است.

· PLC نویزهای صوتی و الکتریکی ایجاد نمی کند.

· طراحی و اجرای مدارهای منطقی با PLC بسیار آسان و سریع است.

· ایجاد تغییرات و تنظیمات در PLCآسان و سریع است.

· عیب یابی مدارت کنترل و فرمان با PLC به سهولت انحام می شود و معمولا PLCخود دارای برنامه عیب یابی می باشد.

· اتصالات ورودی – خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.

معمولا یک ولتاژ 24 ولت از ورودی اصلی برق PLC ایجاد گردیده و برای اتصال الکتریکی ورودی ها استفاده می شود .

سویئچها یا سنسورهای باینری خارجی می تواند به ورودی های PLC متصل گردیده و همانطور که بیان شد این سوئیچ ها می تواند به صورت باز یا بسته باشند .

در صورتی که PLC روشن باشد خروجیهای PLC براساس منطق برنامه پذیری شده در PLC و وضعیت ورودیهای آن روشن یا خاموش می گردند.

بارهای خارجی توسط رله ،‌ ترانزیستور یا ترایاک با توجه به قدرت مورد نیاز توسط بورد هایی که در داخل PLC تعیین شده اند روشن یا خاموش می گردند .

برای بارهائی که قدرت زیادی لازم دارند از یک طبقه مدار قدرت به علاوه مدار فران PLC استفاده می گردد.

ورودی و خروجی های PLC توسط شماره هائی که موقعیت پورت آن را نمایش می دهد مشخص می شوند .

سازنده های مختلف شماره گذاریهای مختلفی به کار می برند البته ویژگی های مشترکی نیز در آنها وجود دارد معمولا شماره ها بصورت باینری و با ضرایب چهار یا پنج بیتی می باشند .

مثلاً شرکتهای (TI) Texas Instrumentsو شرکت میتسوبیوشی (Mitsubishi) از سمبل X برای وردی و از Y برای نمایش خروجی استفاده می کنند.

منطق برنامه ریزی در PLC به معنای آنست که فرایندهایی که توسط PLC کنترل می شوند دارای سنسورها و عملگرهایی هستند که دارای دوضعیت ،‌ خاموش یا روشن می باشند.

شماتیک کلی PLC ها ساختمان داخلی یک PLC کم بیش مانند ساختمان داخلی هر سیستم ریز پردازنده دیگر است نحوه کار PLC در ابتدای راه اندازی ، مانند هر سیستم مبتنی بر پردازنده ، ‌در PLC نیز برنامه سیستمی اجرا می گردد .

پس از اجرای برنامه سیستمی و چک شدن سخت افزار، ‌در صورتی که شرایط لازم برای ورود به حالت اجرا (RUN) فراهم باشد ،‌برنامه کاربر فراخوانده می شود و برای اجرای برنامه کاربر ابتدا تمام ورودی های PLC بطور یکجا فرا خوانده می شود و وضعیت آنها (صفر-یک) در مکانی به نام تصویر ورودی (Input-image-Area) نوشته می شود.

PLC در خلال اولین scan برنامه ، از داده های تصویر ورودی استفاده می نماید توجه کنید در صورتی که در طول اولین scan ، ‌تغییراتی در ورودی ها حاصل شود،‌این تغییرات تا scan بعدی به مکان تصویر ورودی ها انتقال نمی یابد.

PLC ضمن scan برنامه کاربر نتایج حاصل را در مکانی به نام تصویر خروجی (Output-image-Area) می نویسد و بعد از اجرای کامل برنامه و در پایان،‌نتایج را بطور یکجا به خروجی ها ارسال می دارد.

خواندن یکجای ورودی ها و ارسال یکجای خروجی ها ،‌ صرفه جویی قابل توجه ای در زمان بدنبال دارد زیرا خواندن یا نوشتن با آدرس دهی یک به یک زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد .

از جمله مزایای دسترسی به مکانهای تصویر خروجی یا ورودی آن است که امکان Set یا Reset نمودن هر یک از بیت های ورودی یا خروجی را مستقل از وضعیت فیزیکی آنها فراهم می نماید و این کار مزیت بزرگی به هنگام عیب یابی یک برنامه نوشته شده محسوب می شود.

روش فوق در عین مزایایی که ذکر گردید ،‌ مسئله ای بنام زمان پاسخ دهی برنامه را بوجود می آمورد .

زمان پاسخ دهی مدت زمانی است که طول می کشد تا PLC تمام برنامه کاربر را scan نماید و در این مدت تغییرات بوجود آمده در ورودی ها وارد مکان تصویر ورودی نمی گردد و خروجی ها نیز به حالتی که در scan قبلی بودند باقی می ماند این امر در فرایندهایی با سرعت تغییرات بالا مشکل آفرین خواهد بود مخصوصاً زمانی که برنامه کاربر طولانی باشد مدت زمان زیادی صرف scan برنامه می گردد همچنین گاهی ملاحظات ایمنی لازم می دارد که تغییرات آنی بعضی از ورودی ها همواره مورد توجه قرار گیرد که در این صورت زمان پاسخ دهی ممکن است مانع از ثبت به موقع این تغییرات شود .

برای حل این مشکل در زبان های برنامه نویسی دستورات خاصی گنجاده شده است.

با توجه به سرعت بالای PLC های امروزی وکندی فرآِیند هایی که توسط آن کنترل می گردند زمان پاسخ دهی در شرایط عادی معمولاً مشکلی ایجاد نمی کند.البته ناگفته نماند مانیتور کردن برنامه کنترلی اغلب به زمان اسکن می‌افزاید چرا که CPU کنترلر مجبور است وضعیت کنتاکتها، رله‌ها ، تایمر‌ها و...

را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.

.

این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد کنترل و استفاده نماید قطعات ورودی هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌های دستی، اتوماتیک و حس‌گرهای خودکار می‌باشد.

قطعات ورودی نظیر شستی‌های استارت/ استاپ ، سوییچ‌ها، میکرو‌سوییچ‌ها، سنسورهای فتوالکتریک، proximity ، level sensor ، ترموکوپل، PT100 و...

PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مکانیزم حرکت و موقعیت جسم، تست کردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌کند.سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، که در هر صورت ورودی‌های PLC را می توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.

قطعات خروجی همانطوری که می‌دانید یک سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به قطعات خروجی از قبیل سیم‌پیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی ، هیتر و ...

کامل نخواهد بود.

قطعت خروجی نحوه عملکرد سیستم را نشان می‌دهند و مستقیما تحت تاثیر اجرای برنامه کنترلی سیستم هستند در خروجی‌های PLC نیز مدهای مختلفی برای اعمال سیگنال به المانهای خروجی وجود دارد.

که در این میان رله ها به عنوان نقش واسط بین PLC و المانهای خروجی عمل میکنند.

جایگاه کنترل کننده های برنامه پذیر در صنعت امروزه در بین کشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهکارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد که مدیران و مسئولان صنایع در این کشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند.

بیشتر این تجهیزات شامل سیستم‌های استوار بر کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) هستند.

در بعضی موارد که لازم باشد می‌توان PLCها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستم‌های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.

قابلیت‌هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی‌ها (دیجیتال ، آنالوگ ، فرکانس بالا...) ، توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ...

) و همچنین امکانات اتصال به شبکه ، ابعاد بسیار کوچک ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم‌ها باعث شده که بتوان کنترل سیستم‌ها را در محدوده وسیعی انجام داد.

در کشور ما نیز به دلیل وجود پتانسیل های بزرگ صنعتی استفاده گسترده ای از این سیستمها در صنایع مختلف به خصوص صنایع مادر مانند: نفت ، گاز و پتروشیمی می شود.

وبه جرات می توان گفت کنترل کننده ها جز لاینفک صنایع موفق کشور به حساب می آیند.

تاثیری که PLC ها بر کیفیت ، کمیت و مدیریت تولیدات می گذارند ، در سالهای اخیر اکثر کارخانجات و صنایع مهم کشور را وارد یک رقابت گسترده برای مجهز شدن به این سیستمها کرده است .

در حال حاضر صنعت کشور نیازمند نگرشی نوین در امر کنترل است.روشهای قدیمی باعث کاهش بهره وری و افت کیفیت شده است به همین دلیل برای رشد کیفیت و سرعت و دقت در تولید نیاز به سیستمهای جدیدی است که بصورت مکانیزه امر کنترل را بعهده بگیرد.یکی از این سیستمها کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا PLC می باشد.

نبود هماهنگی مناسب بین صنعت و دانشگاه ، کمبود فضاها و امکانات آموزشی ، سنتی بودن صنایع و نداشتن حمایتهای مالی مناسب برای تغییر سیستمها ، تحریمهای اقتصادی و...

باعث شده است تا فاصله زیادی با کشورهای صنعتی دنیا داشته باشیم.

اما آنچه مهم است اینکه امروزه اهمیت یادگیری و به کارگیری این سیستمها در بین دانشجویان و مهندسان برق بیش از پیش گردیده است.

و فرصتهای آموزشی مناسبی نیز ایجاد گردیده است.

امکانات جانبی: برخی از کارت های گرافیک دارای امکانات جانبی اضافه ای بوده که امکان استفاده از آنان توسط سخت افزار و یا نرم افزارهای مربوطه در اختیار کاربران قرار می گیرد.

در ادامه به برخی از این امکانات ، اشاره می گردد : - خروجی DVI: از کارت های گرافیک که دارای اینترفیس ویژوال دیجیتال می باشند ، بمنظور اتصال به مانیتورهای دیجیتال استفاده می گردد.

با استفاده از اینترفیس DVI و پورت خروجی DVI، امکان اتصال کارت های گرافیک به انواع مانیتورهای دیجیتال و آنالوگ ، فراهم می گردد .

- ورودی / خروجی S-Video: پورت خروجی S-Video ، امکان ارسال سیگنالهای ویدئویی را به تلویزیون، VCR و سایر دستگاههای مشابه فراهم می نماید.

با استفاده از پورت ورودی S-Video ، می توان تصاویر ویدئویی را از وسایلی نظیر VCR، دوربین های فیلمبرداری به کامپیوترتان تغذیه نمود.

- ورودی/ خروجی مرکب: پورت های مرکب دارای عملکردی مشابه پورت های S-Video بوده با این تفاوت که امکان اتصال به تجهیزات قدیمی که دارای پتانسیل لازم بمنظور ارتباط و استفاده از پورت S-Video نمی باشند را فراهم می نماید .اکثر کارت های گرافیک که دارای پورت های S-Video می باشند ، دارای یک کابل لازم بمنظور تبدیل پورت فوق به پورت های مرکب می باشند .

- نمایش دو تصویر: بمنظور اتصال کامپیوتر به یک مانیتور دیگر و یا تلویزیون ( مشاهده دو و یا حتی سه تصویر جداگانه ) ، می بایست از یک کارت گرافیک که دارای پورت های اضافه و RAMDAC (تراشه هائی که تصاویر دیجیتال را به سیگنالهای آنالوگ تبدیل می کنند) اضافی ، استفاده گردد - Overclocking: اجرای پردازنده موجود بر روی یک کارت گرافیک سریعتر از سرعت مشخص شده توسط تولید کننده ، به امری متداول توسط برخی بازی های کامپیوتری تبدیل شده است .

وضعیت فوق ، باعث فشار بیش از حد مجاز به کارت گرافیکی در ارتباط با تولید خروجی شده و در نهایت می تواند سوختن کارت گرافیکی را بدنبال داشته باشد .برخی از تولید کنندگان نظیر Gainward ، کارت هایی را ارائه نموده اند که دارای ویژگی Overclocking می باشند .

برخی دیگر از تولید کنندگان نرم افزارهای Overlocking را بهمراه کارت گرافیکی خود عرضه نموده و تعدادی دیگر از تولید کنندگان نظیر ATI از ویژگی فوق حمایت نمی نمایند .

قبل از فعال نمودن ویژگی Overlocking می بایست دستورالعمل های ارائه شده توسط تولیدکنندگان مربوطه به دقت مطالعه گردد .

-Anti-aliasing ، در گرافیک کامپیوتری به هموار نمودن ( صاف و یکدست ) ظاهر ناهموار و پلکانی اشکالی چون خطوط مورب،‌منحنی ها و دوایر اطلاق می گردد .

استفاده از ویژگی فوق در مواردیکه دارای یک Resolution پائین می باشیم ، مفید خواهد بود.

علت بروز این ناصافی ها ، به دلیل پایین بودن کیفیت تفکیک پذیری بوده و می توان بمنظور برخورد با مشکل فوق ، از امکانات سخت افزاری و یا نرم افزاری خاصی استفاده نمود .

برخی از کارت های گرافیک جدید از ویژگی فوق حمایت می نمایند.در صورت فعال نمودن ویژگی فوق ، سرعت نمایش فریم ها در یک ثانیه کاهش خواهد یافت .بنابراین استفاده کنندگان بازی های کامپیوتری ، می بایست بین نمایش سریعتر و استفاده از تصاویر هموار، یکی را انتخاب نمایند .

قطعات ورودی هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌ها، دستی، اتوماتیک و حس‌گرهای خودکار می‌باشد.

قطعات ورودی نظیر شستی‌های استارت/ استوپ ، سوییچ‌ها، میکرو‌سوییچ‌ها، سنسورهای فتوالکتریک، proximity ، level sensor ، ترموکوپل، PT100 و...

PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مکانیزم حرکت و موقعیت جسم، تست کردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌کند.

سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، که در هر صورت ورودی‌های PLC را توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.

نقش کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی در یک سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم کنترلی عمل می‌کند.

هنگام اجرای یک برنامه کنترلی که در حافظه آن ذخیره شده است، PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی می‌کند.

این کار را با گرفتن فیدبک از قطعات ورودی و سنسورها انجام می‌دهد.

سپس این اطلاعات را به برنامه کنترلی خود منتقل می‌کند و نسبت به آن در مورد نحوه عملکرد ماشین تصمیم‌گیری می‌کند و در نهایت فرمانهای لازم را به قطعات و دستگاههای مربوطه ارسال می‌کند.

مقایسه تابلوهای کنترل معمولی با تابلوهای کنترلی مبتنی بر PLC امروزه تابلوهای کنترل معمولی ( رله‌ای ) خیلی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چرا که معایب زیادی دارند.

از آنجا که این نوع تابلوها با رله‌های الکترو‌مکانیکی کنترل می‌شوند، وزن بیشتری پیدا می‌کنند، سیم‌کشی تابلو کار بسیار زیادی می‌طلبد و سیستم را بسیار پیچیده می‌کند.

در نتیجه عیب‌یابی و رفع مشکل آن بسیار پرزحمت بوده و برای اعمال تغییرات لازم در هر سال و یا بروز کردن سیستم بایستی ماشین را بمدت طولانی متوقف نمود که این امر مقرون به صرفه نخواهد بود.

ضمنا توان مصرفی این تابلوها بسیار زیاد است.

با بوجود آمدن PLC، مفهوم کنترل و طراحی سیستم‌های کنترلی بطور بسیار چشمگیری پیشرفت کرده است و استفاده از این کنترلر‌ها مزایای بسیار زیادی دارد.

که به برخی از این موارد در زیر اشاره کرده‌ایم.

که با مطالعه آن می‌توان به وجه تمایز PLC با سایر سیستم‌های کنترلی پی برد: سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های کنترل رله‌ای تا 80٪ کاهش می‌یابد.

از آنجاییکه PLC توان بسیار کمی مصرف می‌کند، توان مصرفی بشدت کاهش پیدا خواهد کرد.

توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌کند.

برعکس سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های کنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه کنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این کار را انجام می‌دهیم.

در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندکی صرف انجام اینکار خواهد شد.

در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات کمکی از قبیل رله ، کانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/A و...

بسیار کمتر شده است.

همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی، پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری کاسته شود.

از آنجاییکه سرعت عملکرد و پاسخ‌دهی PLC در حدود میکرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است، لذا زمان لازم برای انجام هر سیکل کاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.

ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است.

وقتی توابع کنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین کردن PLC بسیار کم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود.

PLCمدارهای رله ایمدارهای منطقی الکترونیکیکامپیوترویژگیارزاننسبتا ارزانارزانگران قیمتقیمت با توجه به عملکردخیلی کوچکبزرگ و حجیمخیلی کوچکنسباتا کوچکحجم و ابعادخیلی سریعکندنسباتا سریعخیلی سریعسرعت کنترلخوبعالیخوبکاملا خوبنویز الکتریکینصب و برنامه نویسی ساده استطراحی و نصب مشکل استطراحی مشکل استبرنامه نویسی مشکل استنصب و بهره برداریآریخیرخیرآریتوانایی محاسبات پیچیدهبسیار آسانخیلی مشکلمشکلآسانتغییر نحوه کنترل و ایجاد تغییرات