هرآنچه باید یک مهندس درباره PLC بداند

پیش نیازهای یادگیری و آشنایی با PLCها

برای یادگیری و آشنایی اولیه با کنترل کننده های برنامه پذیر یا PLC حداقل یابد با انواع تابلو برق و دسته بندی های آنها و مفاهیم اولیه سیستم منطقی 0 و 1 آشنا باشید. اگر این پیشنیازها را ندارید نگران نباشید و فقط با ما همراه باشید!

توضیح ساده مفهوم PLC

PLC ها را یک کامپیوتر اختصاصی در نظر بگیرید که یک برنامه بر روی آن نصب میشود!این کامپیوتر با پردازش روی این برنامه ، ورودی و خروجی ها را کنترل میکند.حال این ورودی و خروجی ها می توانند آنالوگ و یا دیجیتال باشند.

چرا نام این رایانه را PLC گذاشته اند؟

با اندکی دقت به تعریف آن درمیابیم که:

1. در تعریف گفتیم که PLC یک رایانه است: پس برنامه پذیر است (programmable)

2. داده ها و برنامه ها را پردازش می کند : پس از یک منطق و برنامه پیروی میکند (logic)

3. ورودی و خروجی ها را کنترل میکند : پس یک کنترلر است (controller)

اما چرا از کامپیوتر ها به جای PLC استفاده نکنیم؟

• از آنجایی که اغلب استفاده ی PLC ها در محیط های صنعتی است ، پس شرایط کاری بسیار سخت است ! چرا که محیط های کاری صنعتی اغلب دارای : غبار ، رطوبت ، گرما و سرما و نویز الکترومغناطیسی ادوات صنعتی است و کامپیوتر های معمولی با این شرایط سازگار نیستند.
• حجم PLC ها بسیار کمتر از کامپیوتر ها است و برای جایگیری در تابلو برق های صنعتی بسیار مناسب هستند.
• PLC ها فقط برای این نوع استفاده طراحی و ساخته شده اند.

مزیت استفاده از PLC ها نسبت به مدار فرمان چیست؟

بگذارید مزیت PLC ها نسبت به مدارهای فرمان را با یک مثال توضیح دهیم! یک سیستم ساده ی لامپ و کلید را تصور کنید که خاموش و روشن شدن لامپ توسط کلید انجام میشود.حا اگر مشتری از ما بخواهد که لامپ روشن و پس از گذشت 10 ثانیه مجدد هاموش شود، از چه مداری استفاده میکنید؟احتمالا از یک تایمر استفاده میکنید!

بسیار عالی!! با یک تایمر میتوان این نیاز مشتری را برطرف کرد! اما اگر مشتری بخواهد یک مورد دیگری را به سیستم ساده خود اضافه کند باید المانهای جدید خریداری کرده و سیم بندی های خود را از اول متصل کنید. این یعنی برای یک تغییر کوچک متحمل هزینه و زمان اضافه میشوید.

اما اگر این تغییرات و پروزه بزرگ بود چه؟میزان اتلاف زمان و هزینه بسیار بالا خواهد بود.اما اگر یک PLC کوچک را بین لامپ و کلید قرار دهیم ، بطوری که کلید بعنوان ورودی و لامپ بعنوان خروجی PLC  استفاده شود ، براحتی میتوان سیستم های به مراتب پیچیده تری را پیاده کرد و این شگفت انگیز است.

اجزای اصلی تشکیل دهنده PLC ها عبارتند از :

1. رک (rack) 

   بسته ای که همه اجزای PLC  را کنار هم نگه میدارد.رک ها را میتوان بنا به سیستم کنترلی در اندازه های متفائت سفارش داد.

2. منبع تغذیه (power supply)

   تغذیه اصلی کل PLC  ها از این قسمت تامین میشود.

3. ورودی و خروجی ها (i/o) 

   ارتباط PLC با دنیای بیرون از طریق این قسمت برقرار میشود. در ادامه به تفصیل در اینباره توضیح خواهیم داد.

4. واحد پردازشگر مرکزی (CPU)

   از CPU میتوان بعنوان مغز PLC نام برد. تمامی پردازش ها، فرمانهای کنترلی و انواع ارتباط ها توسط این بخش انجام میشود

   هسته پردازشگر اکثر PLC ها از  میکروکنترلر های ARM  ، حافظه(موقت و یا دائم) و سایر مدار های مجتمع (IC) تشکیل شده که همگی با هم پردازش سیستم را بدست دارند.

   پردازنده مرکزی CPU ها در دو حالت programming mode (حالتی که با استفاده از کامپیوتر در حالی برنامه ریزی شدن است) و حالت run mode (حالتی که CPU در حال اجرای برنامه است) قرار میگیرد.

سیستم ورودی و خروجی PLC ها 

همانطور که قبلا گفته شد ، سیستم ورودی و خروجی ، ارتباط بین PLC  و دنیای خارج را برقرار میکند. انواع کارت های ورودی و خروجی را بسته به نیاز انتخاب و به PLC ها متصل میکنیم.

• ورودی ها

  وسایل ورودی میتوانند دیجیتال یا آنالوگ باشند. بعنوان مثال سنسور های دمای آنالوگ (ورودی آنالوگ) و یا شمارنده های پالس (ورودی دیجیتال) 

• خروجی ها

  خروجی های PLC نیز مانند ورودی ها میتوانند انواع آنالوگ و دیجیتال داشته باشند.بعنوان مثال خاموش و روشن کردن یک LED نمونه خروجی دیجیتال و راه اندازی یک تنظیم کننده فشار نمونه خروجی آنالوگ هستند.

برنامه نویسی PLC

در حال حاضر برای هر یک از PLC های موجود یک محیط برنامه نویسی و بعضا یک زبان برنامه نویسی وجود دارد. اما یکی از فراگیر ترین آنها منطق لدر(ladder) است که از علائم و نشانها به جای کلمات کلیدی برنامه نویسی استفاده میکند.

این علائم با استفاده از خطوطی به یکدیگرمتصل شده و مسیر انتقال جریان را مشخص میکنند.

نکته حائز اهمیت درباره برنامه ریزی کردن PLC ها این است که تفاوتی ندارد از کدام زبان برنامه نویسی استفاده کرده باشید! نهایتا همه اینها به زبان 0 و 1 تبدیل میشوند. چرا که پردازشگر مرکزی PLC ها تنها این زبان را میفهمد و ما با استفاده از compiler  ها این کار را برای آنها انجام میدهیم.