PlC چیست؟

از عبارت Programmable Logic Controller به معنای کنترل کننده قابل برنامه ریزی گرفته شده است.کلمه PLC به عنوان نشان تجاری ثبت شده شرکت Allen Bradley است.لذا شرکتهایی همچون Siemens از لغات دیگری مانند simatec،sirotec و.. استفاده می کنند.

PLC کنترل کننده ای نرم افزاری است که ورودی ها را دریافت می کند و آنها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده،پردازش می نماید و سپس نتیجه عملیات را از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده و اجراکننده های فرمان، ارسال می کند.

اگر هیچ تجربه و دانشی در مورد PLC ندارید و حتی نمی‌دانید باید از کجا شروع کنید، باید بگوییم این آموزش PLC برای شما تدوین شده است. به این نکته توجه کنید که پیش از مطالعه این مقاله لازم است اطلاعاتی در زمینه برق صنعتی داشته باشید.

PLC چیست؟

عبارت Programmable Logic Control) PLC)، مخفف مجموعه کلماتی است که عبارتند از کنترل‌گر منطقیِ برنامه‌پذیر. می‌توان آن را به عنوان کامپیوتر صنعتی کوچکی در نظر گرفت که از کنار هم قرار گرفتن چندین قطعه یا ماژول تشکیل شده‌ و هدفش کمک به کنترل فرآیندهای صنعتی است. از این تجهیزات در کارخانه‌ها و محیط‌های صنعتی و به منظور کنترل موتورها، پمپ‌ها، چراغ‌ها، سیستم‌های تهویه، ترمزهای مدار و سایر ماشین‌آلات استفاده می‌شود. برای شروع مقدماتی آموزش PLC بهتر است خلاصه‌ای از تاریخچه آن را ارائه کنیم.

تاریخچه PLC

اتوماسیون صنعتی سال‌ها قبل از ظهور اولین PLCها آغاز شده بود. در نیمه اول قرن بیستم، کنترل ماشین‌آلات با استفاده از مدارهایی متشکل از رله‌های الکترومکانیکی انجام می‌شد. حجم بالای کابل‌ها، تعداد رله‌ها و فضای مورد نیاز برای کنترل اتوماتیک یک فرآیند ساده، به خودیِ خود ایجاد مشکل می‌کرد. گاهی به منظور کنترل بخش کوچکی از فرآیند یک کارخانه، نیاز به هزاران رله بود. تصور کنید قرار باشد در چنین مدار عظیمی، تغییر کوچکی اعمال شود یا اصلاحی جزئی اتفاق بیافتد. یا در بعضی موارد خط جدیدی به کارخانه اضافه شود. در نتیجه سیستم اتوماسیون باید هر بار زیر و رو می‌شد.

PLCها چگونه کار می‌کنند؟

همان‌طور که گفتیم، PLC کامپیوتر صنعتی کوچکی است که از ماژول‌های به هم پیوسته و به منظور کنترل اتوماتیک فرآیندها به کار می‌رود. انتخاب درست و پیکربندی مناسب PLC از شروط لازم برای توسعه هر سیستم موفقی در اتوماسیون صنعتی به حساب می‌آید. PLC از قطعات مختلفی تشکیل شده که غیر از منبع تغذیه، تقریباً سایر آنها را می‌توان در سه دسته قرار داد:

• پردازنده (CPU)
• ورودی‌ها
• خروجی‌ها

PLCها کامپیوترهای پیچیده و قدرتمندی هستند ولی عملکرد آنها را می‌توان به زبان ساده توضیح داد. به این صورت که PLC ابتدا ورودی‌ها را می‌گیرد. در مرحله بعد، با کمک پردازنده، عملیات منطقی روی ورودی‌ها انجام می‌دهد. در پایان نیز خروجی‌های مورد نیاز را تولید می‌کند.

بخش ورودی

همانگونه که گفته شد یکسری از ورودی ها به PLC وصل شده و اطلاعات لازم را به PLC می دهند این ورودی ها ممکن است سنسور،کلید،لمینت سوئیچ و … باشند.در حالت کلی می توان این ورودی ها را به دو دسته آنالوگ که همان سیگنال پیوسته می باشد و دیجیتال تقسیم کرد.در شکل زیر می توانید انواع ورودی هایی که به PLC متصل می شوند را مشاهده نمایید

در این قسمت بایستی قابلیت خواندن و پردازش مقادیر و متغیرها شامل:

• مقادیر لیمیت سوییچ‌ ها
• متغییرهای آنالوگ (مانند مقادیر حس‌گرهای گرما و فشار)
• موقعیت‌ ها در سیستم‌های موقعیت‌ یاب
• و … را دارا باشد.

بخش خروجی

در بخش خروجی PLC نیز می توان ادوات صنعتی مختلفی مانند موتور،والو،نمایشگر،شیرهای هیدرولیکی و … را وصل کرد.بخش خروجی را نیز می توان به دو حالت کلی دیجیتال و آنالوگ تقسیم کرد.شکل زیر انواع خروجی هایی که به PLC متصل می شوند را نمایش می دهد.

این قسمت نیز بایستی قابلیت فعال نمودن دستگاه‌های خاص شامل:

• موتورهای الکتریکی
• سیلندرهای پنوماتیکی یا هیدرولیکی
• رله‌های مغناطیسی و سیم‌پیچها
• خروجی‌های آنالوگ
• و … را دارا باشد.

CPU مغز متفکر PLC بوده و در واقع تمامی روندهای کنترلی را بر عهده دارد.تمامی اطلاعاتی که از ورودیها جمع آوری می شود درCPU و براساس برنامه کنترلی نوشته شده پردازش شده آنگاه خروجی ها تحت کنترل قرار می گیرند.شایان ذکر است که CPUشامل اجزایی مانند حافظه و میکرو پروسسور می باشد.

مزایای plc

PLC ها سخت افزاری شبیه کامپیوتر دارند،البته با ویژگی های خاصی که مناسب کنترل صنعتی است که از این ویژگی ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاوم در برابر نویزهای موجود در محیط صنعتی
• بهره مندی از ساختار ماژولار(چند بخشی قابل اتصال) جهت تعویض آسان بخش های مختلف
• اتصالات ورودی خروجی و سطوح سیگنال استاندارد
• زبانهای برنامه نویسی ساده و متنوع
• امکان تغییر برنامه در هنگام کار

حافظهٔ PLC دو نوع است:

یا حافظهٔ دائم (Read only memory) حافظه ایست خاص حاوی برنامه‌ای که توسط کارخانه سازنده تعبیه شده‌است.در حین عملیات CPU نمی‌تواند تغییر یابد یا پاک شود. حتی به هنگام فطع برق

RAM یا حافظهٔ موقت (Random Access memory) حافظه ای است که می‌توان در آن برنامه نوشت. ابزار برنامه‌نویسی، که معمولاً یک واحد پردازنده با صفحه نمایش و صفحه کلید می‌باشد (بعنوان مثال یک کامپیوتر شخصی، یک PLC در خانواده زیمنس) به‌عنوان یک واحد مجزا از طریق سیم به واحد اصلی متصل است. برنامه در این حافظه ذخیره می‌شود امکان برنامه‌ریزی، تغییر و پاک کردن آنها توسط برنامه‌ریز وجود دارد. اطلاعات موجود در حافظه‌های RAM با قطع تغذیه، پاک می‌گردند.

اغلب PLC ها مجهز به یک باتری پشتیبان هستند؛ بنابراین اگر تغذیه ورودی قطع شود و درپی‌ آن منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تأمین کند، باتریِ پشتیبان، برنامهٔ ذخیره شده در RAM را حفظ می‌کند.

مزیت PLC نسبت به رایانه

PLC برخلاف یک رایانهٔ عادی غیر صنعتی:

• برای کار در شرایط سخت ساخته می‌شود. شامل:
  • غبار
  • رطوبت
  • گرما و سرما
  • نویز الکتریکی و نوسان برق
  • و..
• برنامه‌های داده شده به PLC در حافظهٔ آن ذخیره می‌شوند. PLC دو نوع حافظه دارد :موقّت (که یا با یک باتری پشتیبانی شود) و دائم.
• برای انجام وظیفهٔ ویژه اش، امکان اتصال و کنترل ورودی‌ها و خروجی‌های زیادی را برای حسگرها و محرکهای متعدد و گوناگون دارد.
• قابلیت خواندن و پردازش مقادیر و متغیّرها. شامل:
  • مقادیر لیمیت سوییچ‌ها
  • متغییرهای آنالوگ (مانند مقادیر حس‌گرهای گرما و فشار)
  • موقعیت‌ها در سیستم‌های موقعیت‌یاب را دارد.
• قابلیت فعّال نمودن دستگاه‌های خاص. شامل:
  • موتورهای الکتریکی
  • سیلندرهای پنوماتیکی یا هیدرولیکی
  • رله‌های مغناطیسی و سیم‌پیچها
  • خروجی‌های آنالوگ را فعال کند.

انواع PLCها

از نظر اندازه، حافظه، تعداد ورودی/خروجی

از جمله کاربردهای PLC را میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1-صنایع اتومبیل سازی

تست قطعات و تجهیزات ، سیستم های رنگ پاش ، شکل دادن بدنه بوسیله پرس های اتوماتیک ، سوراخ کاری ، اتصال قطعات

2-صنایع پلاستیک سازی

ماشین های ذوب و قالب گیری تزریقی ، دمش هوا ، سیستم های تولید و آنالیز پلاستیک

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 چوب ، سیستم های سوراخ کاری ، سیستم های اعلام خطر و هشدار دهنده ، سیستم های استفاده شده درجوش فلزات

7-صنایع حمل و نقل

جرثقیل ها ، سیستم های نوار نقاله ، تجهیزات حمل ونقل

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 باز یافت تصفیه و بازیافت گاز

9-خدمات ساختمانی

تکنولوژی بالابری ، کنترل هوا و تهویه مطبوع ،سیستم های روشنایی خودکار