پی ال سی چیست

پی ال سی چیست؟ کلمه PLC شکل مخفف شده سه کلمه “Programmable Logic Controller” است.Programmable یعنی برنامه پذیر یا به عبارتی قابلیت برنامه نویسی بر روی آن وجود دارد.Logic یعنی منطقی، پس قاعدتا از یک اصولی برای ارتباط کاربر با دستگاه برخوردار است. و نهایتا Controller هم بدان معنا است که می تواند فرایند های مختلف را بر اساس برنامه ای که برای آن تعریف شده کنترل کند. حال اگر این عبارت را بخواهیم بصورت یک جا و به زبان ساده تعریف کنیم می توانیم بگوییم PLC یعنی: کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر! حال که با مفهوم کلی این عبارت آشنا شدیم لازم است تا به صورت مفهومی و کامل نیز با تعاریف هر یک از کلمات این عبارت آشنا شویم.

کنترلر

از کلمه کنترلر – Controller (کنترل گر) می توانیم دریابیم،با دستگاهی مواجه هستیم که قابلیت انجام تمام فرایندهای کنترلی را دارد. برخی افراد حتی خود پی ال سی را نیز به عنوان اتوماسیون می شناسند که شاید همین ویژگی های PLC باشد که منجر به این نتیجه گیری در بین افراد می گردد. چرا که اتوماسیون نیز سیستمی ست تماما کنترل کننده که در کنار این ویژگی عملگرا نیز هست.دلیل این که پی ال سی ها توانستند جایگزین سیستم های رله شوند همین قابلیت کنترلی آنها بود.

منطقی

منطقی بودن یک دستگاه یا یک ماشین تقریبا قابل درک است. هر ماشینی که منطقی باشد قطعا زبانی برای ارتباط برقرار کردن دارد که اگر زبان آن را بدانید به راحتی می توانید با آن ارتباط برقرار نمایید.

برنامه پذیر

وقتی یک کنترلر منطقی باشد قاعدتا ضروری است که قابلیت برنامه نویسی روی آن نیز فراهم باشد. زبان های برنامه نویسی بر روی پی ال سی بسیار متعددند. و برخی از پیچیدگی بالایی برخوردارند.

تفاوت پی ال سی با کامپیوتر چیست؟

دو تفاوت کلی در بین کامپیوتر و تجهیزات PLC وجود دارد که در ادامه تفاوت ها را به طور کلی مورد بررسی قرار می دهیم.در گذشته در بین سال های ۱۹۵۰-۱۹۶۰ کامپیوتر ها در صنایع سنگین مورده استفاده قرار می گرفتند اما به دلیل همین دو تفاوتی که ذکر شد، آنها توانایی کنترل کارهای سنگین صنعتی را نداشتند.

• از نظر فیزیکی:

قطعاتی که در کامپیوترها به کار می رود از ظرافت و حساسیت خاصی برخوردار است.این ظرافت و حساسیت عموما برای محیط های صنعتی گزینه خوبی بشمار نمی رود. غالبا محیط های صنعتی از آلودگی هایی همچون غبار، رطوبت، گرما و سرما، نویز الکتریکی و نوسان برق و… برخوردارند. این عوامل به کامپیوتر های شخصی آسیب های بسیار زیاد و جدی را وارد می کنند. اما در طرف مقابل پی ال سی ها می توانند برای مدت زیادی در این شرایط کار کنند.

• به لحاظ محاسباتی:

اگر یک سیستم کامپیوتری برای یک منظور خاص طراحی و تولید شود از قابلیت های بالایی برخوردار است و می تواند با قدرت عمل نماید. اما زمانی که حیطه کاری آنها گسترده تر می شود و برای کاربرد های عمومی ساخته می شود قدرت و توانایی محاسباتی آنها نیز به شدت کاهش می یابد. در این شرایط است که ضرورت استفاده از یک پی ال سی مشخص می شود. زیرا یک پی ال سی برای کاربردهای خاص طراحی می شود.

• دقت بالای PLC
• سرعت عمکرد بالای PLC نسبت به مدارات رله ای
• تغییر در منطق کنترل و عیب یابی بسیار سریع و آسان PLCها
• PLC دارای قابلیت اتصال به انواع درایو و بردهای کنترلی صنعتی را دارد
• استفاده از PLC در فرایندهای صنعتی منجر به صرفه جویی شود
• طراحی و اجرای مدار های کنترل با استفاده از پی ال سی بسیار ساده تر از مدارات رله ای است
• PLC استهلاک مکانیکی ندارد به دلیل اینکه از قطعات الکترونیکی ساخته شده است، و دارای عمر بیشتری می باشد
• مصرف PLC موجب کاهش حجم و پیچیدگی تابلو می شود، لذا منطق کنترل فرمان با نرم افزار پیاده سازی می شود و باعث کابل کشی کمتر و کاهش عناصر می شود.
• در استفاده از  PLC می توان تایمر ها، شمارنده ها و رله های کمکی را از مدار حذف نموده و داخل PLC برنامه نویسی نمود.

کاربرد PLC در صنعت

پی ال سی را می توانید در مصارف و کاربردهای مختلفی استفاده نمایید. همچنین آنها می توانید در صنایعی مانند صنعت فولاد، صنعت خودرو، صنایع شیمیایی و بخش انرژی بکار ببرید. دامنه کاری PLC بسیار گسترده است و بر اساس نیاز به توسعه در همه فناوری های مختلف، کاربرد و استفاده شان به طرز چشمگیری افزایش می یابد. از سویی کاربرد PLC در هر صنعتی ممکن است با صنعت در گیر مغایرت داشته باشد. برای مثال در صنعت حمل و نقل، از پی ال سی برای نظارت بر سیستم کنترل ایمنی و کار با بالابر و پله برقی استفاده می شود.

 کاربرد پی ال سی در صنعت شیشه

PLCهای چندین دهه است که در صنعت شیشه مورد استفاده قرار میگیرد. پی ال سی ها عمدتا برای کنترل نسبت مواد و همچنین پردازش لیوان های تخت استفاده می شوند. این فناوری در طول سالها پیشرفت کرده و همین مساله افزایش تقاضا را برای پی ال سی جهت استفاده در صنعت شیشه به دنبال داشته است. تولید شیشه یک فرایند پیچیده و سخت است، بنابراین شرکت هایی که در این حوزه فعالیت می کنند غالبا از PLC در حالت کنترل خود استفاده می کنند. به طور کلی، PLC هم در ضبط داده های آنالوگ در تولید شیشه و هم در کنترل کیفیت و موقعیت دیجیتال اعمال می شود.

مزایای PLC در صنعت کاغذ سازی

در صنعت چاپ کاغذ، PLC ها در فرآیندهای مختلف استفاده می شوند. این  فرایندها شامل کنترل ماشین آلاتی می باشد که محصولات کاغذی را با سرعت زیاد تولید می کنند. به عنوان مثال، یک PLC تولید صفحات کتاب یا روزنامه ها را در چاپ افست تحت کنترل و نظارت قرار می دهد.

پی ال سی میتسوبیشی

 کاربرد پی ال سی در تولید سیمان

تولید سیمان شامل مخلوط کردن مواد اولیه مختلف در کوره است. کیفیت این مواد اولیه و نسبت آنها به طور قابل توجهی بر کیفیت محصول نهایی تأثیر می گذارد. برای اطمینان از استفاده از کیفیت و مقادیر مناسب مواد اولیه، صحت داده ها در مورد چنین متغیرهای فرآیندی مهم است. یک سیستم کنترل توزیع شده شامل PLC در حالت کاربری و یک نرم افزار پیکربندی در فرایندهای تولید و مدیریت صنعت استفاده می شود. PLC، فرایندهایی مانند آسیاب کشی، کوره زغال سنگ و کوره شفت را کنترل می کند.

کاربرد های دیگر

نمونه های دیگر برنامه های کاربردی برنامه نویسی PLC که امروزه در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، شامل سیستم های خاموش کردن مخزن آب در بخش هوا فضا، سیستم کنترل ماشین پر کردن در صنایع غذایی، کنترل ماشین لباسشویی صنعتی و … می باشد.

PLC همچنین در سیستم تغییر فن دیگ های بخار ذغال سنگ در بیمارستانها، سیستم کنترل دستگاه راه و تغذیه سیلو و همچنین سیستم های کنترل قالب گیری تزریقی در صنعت پلاستیک استفاده می شود.

مزایا و فواید استفاده از PLC در صنعت

• سرعت خیلی بالا
• آسان برای تغییر منطق یعنی انعطاف پذیری
• قابل اطمینان به دلیل عدم وجود قطعات متحرک
• مصرف برق کم
• تعمیر و نگهداری آسان به دلیل مونتاژ مدولار
• امکاناتی در یافتن عیب و تشخیص
• قابلیت مدیریت عملیات منطقی بسیار پیچیده
• مستند سازی خوب
• جفت شدن با رایانه های پردازشی آسان است
• کنترل سیگنال آنالوگ و برنامه نویسی کنترل حلقه بسته
• شمارنده، تایمر و مقایسه کننده را می توان برنامه ریزی کرد
• به دلیل معرفی سیستم توصیفی و رنگ آمیزی ، رابط اپراتوری آسان

استفاده از PLC آسان است

PLC ها به گونه ای طراحی شده اند که به راحتی قابل استفاده هستند. به عنوان مثال کارمندان برای استفاده از آنها نیازی به آموزش خاصی ندارند و نظارت بر تصمیمات سیستم کنترل ساده است. یک PLC بهتر از یک سیستم عامل دسکتاپ مانند ویندوز، اجرای منطق قطعی را اجرا می کند. توابع قابل اطمینان تر و سازگار تر هستند.

مزیت در ورودی و خروجی

مزیت اصلی دیگر PLCها قابلیت ورودی/خروجی آنها است. رایانه های سنتی به سادگی تعداد گزینه های ارائه شده PLC را ندارند و یافتن سخت افزار PLC با قابلیت مدیریت ورودی/خروجی اضافی نسبتاً آسان است. همچنین کاربران از طیف وسیعی از رابط های بالقوه انتخاب می کنند. بعنوان مثال، شما ممکن است یک مدل ساده انتخاب کنید که از یک سیستم ساده، سبک و سوئیچ استفاده میکند. علاوه براین می توانید یک صفحه رابط گرافیکی انتخاب کنید. PLC حتی می تواند در یک فضای اداری جداگانه به یک میز کار سنتی متصل شود. گزینه های متنوع این اطمینان را می دهد که مدیران صنعتی می توانند فناوری خود را برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده به جای کل سیستم جایگزین کنند. PLCها می توانند به عنوان کنترل رله متوالی، کنترل حرکت، شبکه، سیستم های کنترل توزیع شده و موارد دیگر عمل نمایند.

PLC مقرون به صرفه است

حتی اگر در توسعه نرم افزار سفارشی سرمایه گذاری کنید، هزینه PLC به شدت ارزان تر از اجزایی است که برای ایفای همان نقش ها لازم است. اگرچه این تنها دلیل برای در نظر گرفتن PLC است، اما کارآیی بیشتر سیستم در واقع باعث صرفه جویی در هزینه ها می گردد.

سایز مزایا

مزایای PLC برای صنعت از عملکرد برتر و کیفیت مناسب تا هزینه کمتر می باشد. به ندرت اتفاق می افتد که این دو مزیت با هم تداخل داشته باشند. یک پی ال سی می تواند در برابر سختی کارخانه های صنعت و مراکز حمل و نقل مقاومت کند بدون اینکه محاسبات دقیق را به خطر بیندازد. واحدهای پی ال سی کمتر از معادل عملکردی اشغال می کنند و تقریباً همیشه ماندگاری بیشتری دارند. جای تعجب نیست که یک سیستم کنترلی که به طور خاص برای محیط های صنعتی ایجاد شده در شرایط صنعت عملکرد بهتری نسبت به رقابت دارد. PLC تصفیه شده ترین سیستم محاسبات صنعت موجود امروز را ارائه می دهد. با دامنه عملکرد پویا و دسترسی آسان، مزایا مشخص است.

 انواع پی ال سی

پی ال سی ها را به طور کلی می توان به چهار دسته اصلی تقسیم نمود. در ادامه به تشریح هر یک خواهیم پرداخت.

مینی پی ال سی

در صنعت، مینی PLCهای مختلفی با اسامی گوناگون وجود دارد که از مقایسه آنها می توان دریافت که تقریباً نحوه اتصال و سیم کشی انواع آنها با یکدیگر یکسان است و تنها از نظر شکل نرم افزار و نحوه برنامه ریزی تفاوت هایی دارند.مینی PLC کوچکترین محصول کارخانه های سازنده پی ال سی و از انواع سیستم های کنترل است. شرکت های سازندۀ این وسیله تقریباً یک دهه است که آن را به بازار عرضه کرده اند. در ابتدا به علت گران بودن قیمت این مینی پی ال سی ها زمینه های استفاده و کاربرد کمی داشتند.اما امروزه با وجود پایین آمدن قیمت بعضی از پی ال سی ها، زمینه کاربردی مینی پی ال سی افزایش یافته و با تنوع بیشتری تولید می شود. یکی از دلایل اصلی ساخت آن ها داشتن امکان برنامه ریزی با دست توسط کلیدهای روی PLC ا ست که آن را تبدیل به قطعه ای منحصر به کرده است.

پی ال سی کامپکت (Compact)

 این پی ال سی ها دارای ساختار و شکل ظاهری یکپارچه هستند که در برخی مدل ها دارای نمایشگر بوده و با چهار کلید جهت دار می توان این نمونه پی ال سی ها را بدون نیاز به کامپیوتر برنامه برنامه ریزی نمود. نمونه ای از این کنترل کننده ها، پی ال سی های زلیوی ساخت شرکت اشنایدر الکتریک فرانسه هستند که برای کارهای کنترلی کوچک ساخته شده اند. انتخاب نوع پی ال سی در موفقیت سیستم کنترلی تأثیر گذار است یعنی باید با توجه به مشخصات فرآیند، نوع پی ال سی مناسب انتخاب شود.

فاکتور های انتخاب PLC

 اطلاعات مورد نیاز برای انتخاب یک پی ال سی مناسب شامل موارد زیر است:

1. 1.  تغذیۀ AC یا  DC
   2.  تعداد ورودی (آنالوگ یا دیجیتال)
   3.  تعداد خروجی (آنالوگ یا دیجیتال)

اغلب شرکت‌های سازنده پی ال سی ها، این نوع  PLCها را همراه دیگر  PLCها به بازار ارائه می‌دهند اما بعضی از سازندگان آنرا با نام میکرو PLC ارائه می کنند.

PLC ماژولار

   در این نوع از پی ال سی ها، اجزای پی ال سی یکپارچه نیست و ماژول منبع تغذیه، ماژول ورودی و خروجی، ماژول اصلی شاملCPU  و حافظه از یکدیگر جدا هستند. اما ماژول ها طوری ساخته شده اند تا بتوانیم آنها را کنار هم قرار دهیم و با حالت کشویی یا نری – مادگی  به هم متصل می گردند.

کاربرد:

پی ال سی های ماژولار در سیستم های کنترل فرآیند بزرگ صنعتی با تعداد ورودی و خروجی بالا به کار می روند. ورودی به این پی ال سی ها اطلاعاتی است که از طریق سنسورها و یا پی ال سی های Slave دیگر یا کامپیوترهای مرکزی Master PLC دیگر می آید و خروجی این پی ال سی ها شامل فرمان هایی است که به درایورها (Drivers) یا انواع موتورها و یا فرمان به پی ال سی های Slave دیگر  و یا حتی بوبین کنتاکتور ها صادر می گردد که تمامی این بخش ها از طریق شبکه ها (فیلد باس، پروفی باس، مد باس و…) با هم در ارتباط هستند.

 بررسی سخت افزاری پی ال سی

واحد پردازش مرکزی یا CPU

هسته مرکزی در پی ال سی واحد پردازش مرکزی می نامند و بدون وجود آن، مغز دستگاه از کار می افتد و امکان کار کردن سایر بخش ها نیز وجود نخواهد داشت. پردازنده ها در انواع مختلفی وجود دارند و از CPUهای کوچک در پی ال سی های کوچک و از پردازنده های بزرگ در پی ال سی های بزرگ (که در صنایع مهم و اساسی کاربرد دارند) به کار برده می شود. وظیفه واحد پردازش مرکزی یا پردازنده در پی ال سی این است تا اطلاعات مختلف را از ورودی های دستگاه دریافت کند و بر طبق دستورات برنامه این اطلاعات را پردازش و فرمان هایی را به خروجی ها صادر نماید. سرعت پردازش CPU تاثیر زیادی در سرعت عملکرد دستگاه دارد و هرچه سرعت آن بالاتر باشد برنامه ها با سرعت بالاتری اجرا می گردند.

منبع تغذیه پی ال سی

منبع تغذیه، ولتاژ و جریان مورد نیاز واحد CPU و سایر اجزای پی ال سی را تامین می کند و ولتاژ آن را باید به صورت دقیق تنظیم نماییم. ولتاژ ۲۴ ولت DC، ۱۱۰ یا ۲۲۰ ولت AC و ولتاژ ۵ ولت DC از ولتاژهای مورد استفاده در منبع تغذیه پی ال سی می باشد.

واحد ورودی پی ال سی

واحد ورودی انتقال سیگنال های ورودی از پردازنده PLC به کنترل کننده ها را انجام می دهد. این واحد از اجزایی شامل کلیدهای مختلف، ورودی های اپراتور و حسگرهای فشار تشکیل شده است و در دو نوع ورودی دیجیتال و آنالوگ می توانید آنها را تهیه نمایید. با دادن برنامه های مختلف به پی ال سی می توان ورودی های مختلفی را به دستگاه ارائه داد و عملکردهای مختلفی را از آن دریافت کرد. یک پی ال سی می تواند دارای چندین ورودی باشد که هر یک وظیفه دریافت اطلاعات خاصی را بر عهده داشته و در نهایت منجر به خروجی خاصی می گردد.

قسمت خروجی پی ال سی

واحدهای خروجی انتقال اطلاعات مختلف از داخل دستگاه به محیط خارجی از  پی ال سی را انجام می دهند. در صورتی که ورودی دستگاه از نوع آنالوگ باشد خروجی آن نیز از همین نوع است و در صورت دیجیتال بودن ورودی پی ال سی، خروجی آن نیز دیجیتال خواهد بود. در واقع خروجی پی ال سی را می توانیم  محل صدور فرمان های پی ال سی به پروسه تحت کنترل بنامیم که در پی ال سی های مختلف تعداد آن متفاوت می باشد.

بدنه پی ال سی

تمامی اجزای پی ال سی در کنار یکدیگر قرار گرفته و بر طبق مکانیسمی که برای آن ها طراحی شده است به یکدیگر متصل می گردند. برای این که بتوان تمامی اجزای به کار رفته در پی ال سی را در یک مکان جمع نمود از بدنه یا شاسی استفاده می گردد. استحکام بدنه پی ال سی از اهمیت بالایی برخوردار بوده چرا که آسیب به آن می تواند منجر به صدمه دیدن سایر اجزای دستگاه شده و کارایی آن را با اختلال مواجه نماید.

واحد برنامه نویسی پی ال سی

برنامه نویسی از مراحل مهم در عملکرد پی ال سی می باشد که به دلیل وجود همین برنامه به آن کنترل گر منطقی برنامه پذیر گفته می شود. هر پی ال سی دارای کد برنامه نویسی و نرم افزار مخصوص به خود می باشد و فردی که برنامه نویسی پی ال سی را انجام می دهد نیاز است تا با استفاده از واحد برنامه نویسی پی ال سی به انجام این کار بپردازد. برنامه نویس وظیفه دارد تا برای واحدهای مختلف برنامه مخصوص به خود را نوشته و به دستگاه بدهد تا پی ال سی قادر به کنترل خط تولید بر طبق برنامه نوشته شده باشد.