PLC چیست ؟

این مقاله یک تعریف مختصر از یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی ارائه می دهد و اجزای اصلی آن را توضیح می دهد. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یا PLC، امروزه در هر نوع فرآیند و صنعت تولیدی در همه جا استفاده می شود. PLC ها در ابتدا برای جایگزینی سیستم های رله الکترومکانیکی به منظور ارائه راه حل ساده تر برای اصلاح عملکرد یک سیستم کنترل طراحی شدند. به جای نیاز به سیم کشی مجدد یک بانک بزرگ از رله ها، دانلود سریع از رایانه یا دستگاه برنامه نویسی امکان تغییر منطق کنترل را در عرض چند ثانیه فراهم می کند. در این مقاله به معرفی مفهوم PLC و توضیح اصول اولیه آن می پردازیم.

PLC چیست؟

PLC یک کامپیوتر دیجیتال درجه صنعتی است که برای انجام عملکردهای کنترلی به ویژه برای کاربردهای صنعتی طراحی شده است.

اکثر PLC‌های امروزی ماژولار هستند و به کاربر اجازه می‌دهند مجموعه‌ای از عملکردها از جمله ورودی‌ها و خروجی‌های دیحیتال  و آنالوگ، کنترل PID، کنترل موقعیت، کنترل موتور، ارتباط سریال و شبکه‌های پرسرعت را اضافه کنند. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند بانک‌های رله، عیب‌یابی و نگهداری PLC بسیار آسان‌تر، قابل اطمینان‌تر، مقرون‌به‌صرفه‌تر و بسیار متنوع‌تر است.

Modicon، مخفف شده ی  “کنترل کننده دیجیتال مدولار“، هم نام اولین محصول PLC است که در سال ۱۹۶۸ اختراع شد و هم نام تجاری که آن را اختراع کرد، اگرچه اکنون متعلق به شرکت اشنایدر است.

PLC ها شاید شبیه یک کامپیوتر خانگی معمولی نباشد، اما هسته اصلی آنها همان فناوری است که در رایانه‌ها و دستگاه‌های هوشمندی که اکثر مردم در زندگی روزمره خود از آن استفاده می‌کنند، دیده می‌شود.

اجزای اساسی

یک PLC از چند بخش اساسی تشکیل شده است. ممکن است تولیدکنندگان مختلف کمی متفاوت از دیگری آن را طراحی کنند، اما هدف و دامنه هر جزء یکسان است. پی ال سی ها  شامل یک منبع تغذیه (برق ورودی PLC ) ، یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، کارت‌های ورودی/خروجی، و یک صفحه پشتی یا رک است که کارت‌های ورودی/خروجی (I/O) در آن قرار می‌گیرند.

صفحه پشتی، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است، یک اتصال الکتریکی بین تمام اجزای مجزا ،  ایجاد می کند و طراحی ماژولار خود را به PLC می دهد. این اتصال الکتریکی شامل پاور و سیگنال های ارتباطی  است. بسیاری از تولیدکنندگان PLC از پروتکل های ارتباطی اختصاصی در backplane استفاده می کنند تا I/O بتواند به طور ایمن با CPU ارتباط داشته باشد.

PLC زیمنس به دلیل مقرون به صرفه بودن، بروز بودن قابلیت ها و محیط برنامه نویسی و کاربری راحت و روان، امروزه یکی از پر کاربردترین CPU های موجود در صنعت اتوماسیون می باشد. این پی ال سی ۱۲۰۰ زیمنس، تنها بصورت کامپکت (Compact) می باشد.

منبع تغذیه ( برق ورودی PLC)

منبع تغذیه بسته به کاربرد و شرایط نصب، ۱۲۰ ولت یا ۲۴ ولت DC است. همانطور که در بالا ذکر شد، این ولتاژ به پایین صفحه پشتی منتقل می شود و برق را برای CPU  و ماژول های I/O  تامین می کند. این کارت ها را می توان به سرعت از اسلات خود  اضافه یا حذف کرد.

توجه به این نکته ضروری است که منبع تغذیه CPU برق تجهیزات سطح فیلد مانند سنسورها وخروجی ها را تامین نمی کند. این اتصال منبع تغذیه باید به کارت ها به طور جداگانه برقرار شود.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

CPU “مغز” PLC است و آن را به یک کامپیوتر تبدیل می کند. حتی PLC های کوچک و غیر ماژولار دارای یک CPU هستند. سیگنال های ورودی از کارت های I/O دریافت میشوند و برنامه های منطقی بر اساس این  سیگنال ها تصمیم می گیرند. در صورت لزوم، CPU  به خروجی ها دستور می دهد تا بر اساس تغییر سیگنال ها و شرایط، خاموش و روشن شوند.

برنامه ها ممکن است شامل عملکردهای پیشرفته ای مانند عملیات ریاضی، زمان بندی، شمارش و به اشتراک گذاری اطلاعات از طریق پروتکل های شبکه ی مدرن باشند. بسیاری از این عملیات با سیستم‌های رله قدیمی‌تر، اگر نگوییم غیرممکن، بسیار دشوار بودند.

کارت های ورودی/خروجی

سنسورها، دکمه‌ها، سوئیچ‌ها، رله‌ها، سلونوئیدها و حتی دستگاه‌های تحت شبکه اطلاعات را با سیگنال‌های ورودی/خروجی متصل به ترمینال های  پیچی روی کارت‌های ورودی/خروجی به اشتراک می‌گذارند. این کارت ها را می توان بر اساس نیاز هر دستگاه و امکانات انتخاب کرد. در برخی از PLC های کوچک، پایانه های ورودی/خروجی کارت های ماژولار نیستند، بلکه به راحتی در کنار PLC نصب شده اند.

با توجه به تنوع گسترده ساخت دستگاه ورودی/خروجی،طیف گسترده ای از ماژول‌های دیجیتال و آنالوگ  باعباراتی مانند «Sink» و«Source» ( در کارت های دیجیتال ) و «ولتاژ» و «جریان» (برای مدل‌های آنالوگ ) وجود دارد.

دستگاه برنامه نویسی و HMI ( Human Machine Interface )

به غیر از PLC دو جزء بسیار مهم وجود دارد: دستگاه برنامه نویسی و رابط انسان و ماشین (HMI). دستگاه برنامه نویسی می تواند یک کامپیوتر رومیزی، لپ تاپ یا ابزار دستی از همان سازنده باشد.حتی برخی از PLC های کوچک  دارای دکمه هایی در جلو هستند که اجازه می دهد تا عملیات منطقی بسیار ابتدایی  بدون نیاز به رایانه برنامه ریزی شوند.

در حالی که دستگاه برنامه نویسی به کاربر اجازه می دهد تا کدهای درحال اجرا بر روی PLC را مشاهده کرده ، اصلاح یا تغییردهد ، HMI روشی برای نمایش اطلاعات ،  به دست آوردن ورودی ها و … میباشد . به طورکلی میتوان گفت HMI  راهی برای ارائه مدل سازی کل سیستم کنترل میباشد . شایان ذکر است که HMI  ها راهی  برای تغییر و اصلاح برنامه منطقی داخل PLC  ارائه نمیدهند .

شکل ۳ ، یک HMI با صفحه نمایش لمسی ( TOUCH  Screen ) را نشان می دهد که می تواند در اتاق کنترل یا بیرون در “فیلد” ونزدیک به فرآیند استفاده شود. این نوع نمایشگرهای تعاملی بسیار رایج و پرمصرف هستند و اغلب مستقیماً روی محفظه PLC  (تابلو کنترلی ) یا در نزدیکی آن برای استفاده اپراتور نصب می شوند.

قبل از HMI های مدرن، اپراتورهای کارخانه برای درک وضعیت فرآیندهای خود به گیج های آنالوگ و نشانگرهای لامپی  متکی بودند. باز کردن یک دریچه برای از بین بردن فشار در یک لوله یا پایین آوردن دما را نمی‌توانستند از طریق رایانه در اتاق کنترل انجام دهند ، بلکه باید یک اپراتور خارجی که عمل را به صورت دستی انجام می‌داد،ارجاع داده میشد. این اتاق‌های کنترل قدیمی را با اتاق‌های کنترل مدرن، مجهز به HMI و گرافیک پیشرفته مقایسه کنید.

خلاصه

امروزه تولیدکنندگان بسیاری در زمینه تولید PLC و  HMI  فعالیت دارند. شرکت زیمنس هم از این قاعده مستثنا نیست. شرکت زیمنس با تکیه بر دانش مهندسین اتوماسیون و کنترل، PLC زیمنس و سافت استارتر زیمنس را طراحی می کنند. این مهندسان سیستم های کنترل، الگوریتم های کنترل و پیکربندی را درک می کنند. آنها فرآیند را طراحی می کنند و اندازه و مقیاس سیستم مورد نیاز را تعیین می کنند. برای استعلام قیمت plc زیمنس با کارشناسان فنی ما در اتوماسیون فرسان نمایندگی زیمنس در ارتباط باشید.