plc چیست؟ (همه آنچه باید درباره این تجهیزات اتوماسیون صنعتی بدانید)

plc چیست؟ تا چه اندازه درباره این نوع تجهیزات اتوماسیون صنعتی اطلاع دارید؟ plc از جمله تجهیزات صنعتی است که در مدیریت و برنامه ریزی بخش‌های مختلف صنایع نقشی مهم دارد. plc دلتا به عنوان شناخته شدن ترین برند این گروه از تجهیزات اتوماسیون صنعتی در بخش‌های مختلفی چون نساجی، صنعت غذا، پتروشیمی، خودرو و … نقش ایفا می کند. این دستگاه ها به عنوان کنترل کننده اتوماسیون صنعتی، برای محیط های خشن، با قابلیت اطمینان بالا شناخته می‌شوند.

 

تاریخچه پی ال سی، طراحی ایده ای ناب از مورلی

عمده سیستم‌های کنترلی قبل از ورود PLCها، به صورت رله‌ای بودند. مجموعه‌ای از این تجهیزات در خاموش و روشن کردن دستگاه‌های خروجی نقش ایفا می‌کردند. استهلاک این سیستم‌ها به دلیل کلیدزنی مکرر یکی از مشکلات بزرگ آنها بود. ضمن اینکه، در صورت بروز مشکل در سیستم، تشخیص آن زمان زیادی را در بر می‌گرفت. این معایب باعث شد تا تمرکز برای طراحی سیستم‌های دیگری در دست اقدام قرار گیرد.

پیدایش PLC در صنعت را با ایده فردی به نام ریچار دیک مورلی می‌شناسند. وی پس از ترک تحصیل از دانشگاه، با تاسیس شرکتی در پی شناسایی چالش‌های بزرگ صنعت بود. تفکر و ایده پردازی او منجر به ساخت و طراحی پی ال سی شد.

 

plc مخفف چیست؟

پی ال سی مخفف کلمه Programmable Logic Controller و به معنای لغوی کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی است. در این تجهیزات می توان برنامه های مختلف جهت کنترل دستگاه های صنعتی را نوشت. در این تجهیزات بعد از دریافت و ذخیره اطلاعات توسط سنسورهای دستگاه، اطلاعات پردازش شده به خروجی منتقل می شود. جهت استفاده از این تجهیزات اتوماسیون صنعتی، باید بدانید که برنامه نویسی PLC چیست و انواع آن کدامند.

 

پی ال سی چیست و چه اهمیتی در اتوماسیون صنعتی دارد؟

در پاسخ به سوال اصلی plc چیست باید بگوییم پی ال سی کامپیوتری است که به منظور عملکردی قابل اطمینان و کنترل فاکتورهای مختلفی چون دمای بالا، رطوبت، گرد و خاک و … در صنعت طراحی شده است. با کمک این تجهیزات می توان پروسه های مختلف صنعتی را به شکل خودکار درآورد. بهترین برند PLC در بازار دلتاست که همانند Hmi دلتا تجهیزاتی مهم در اتوماسیون صنعتی هستند. از ویژگی های شاخص این سیستم ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرعت و دقت عملکرد بالا
• قایبلیت اتصال به شبکه
• خوانش انواع ورودی های آنالوگ و دیجیتال
• انتقال دستور به قطعات خروجی (مانیتور، شیر برقی و …)
• کنترل مؤثر و بهتر پروسه های تولید
• ایمنی و انعطاف پذیری زیاد
• قابلیت مدیریت آنها از طریق شبکه کردن با یک کامپیوتر مرکزی

پی ال سی‌ها را می توان یک کامپیوتر دیجیتال صنعتی معرفی کرد که به منظور کنترل پروسه های مختلف صنعتی با ضریب اطمینان بالا طراحی شده اند.

 

کاربرد پی ال سی در صنعت

کاربرد دستگاه plc چیست؟ در یک پاسخ کلی می‌توان اشاره کرد که در تمام لوازم نیازمند به کنترل الکتریکی در صنایع مختلف، پی ال سی به کار می‌رود. با این وصف می‌توان کاربردهای plc اتوماسیون صنعتی را در صنایع مختلف تعریف کرد:

• پلاستیک سازی (تجهیزات ذوب و قالب گیری، تولید و آنالیز لاستیک)
• صنعت غذایی (عصاره گیری و بسته بندی)
• تجهیزات حمل و نقل (جرثقیل ها، نوار نقاله)
• خودروسازی (اتصال قطعات، سوراخ کاری، تست قطعات و سیستم های پاشش رنگ)
• شیمیایی (دستگاه های مخلوط کننده مواد با نسبت متفاوت)
• تهویه مطبوع، تجهیزات روشنایی اتومات
• سیستم های تصفیه بازیافت، کنترل پمپ های آب، ایستگاه های تولید نیرو و تقویت فشار
• کوره های صنعتی و تجهیزات مورد استفاده در ذوب فلزات

 

مزایای استفاده از دستگاه plc چیست؟

در پاسخ به این پرسش که مهم ترین مزیت plc چیست می‌توان به کاهش هزینه و صرف وقت در صورت نیاز به تغییر در نحوه کنترل یا ترتیب مراحل آن اشاره کرد. ضمن اینکه، در مقایسه با سیستم های قدیمی به قطعات کمکی کمتری نیاز دارند. این ویژگی به نحو چشمگیری از پیچیدگی و وزن تابلوهای این سیستم می کاهد. از دیگر مزایای این سیستم ها می توان اشاره کرد به:

• درجه حفاظت و ضریب اطمینان بالا نسبت به ماشین های رله ای
• کم هزینه و راحت بودن جایگزینی plc در شرایط پیچیده بودن توابع کنترل و تعداد زیاد i/o
• کاهش توان مصرفی سیستم
• تشخیص سریع و راحت عیب یابی سیستم به دلیل توابع عیب یاب داخلی آن
• عدم استهلاک مکانیکی، عمر بیشتر و عدم نیاز به تعمیرات دوره ای

 

معایب سیستم های PLC چیست؟

• عدم امکان استفاده از نرم افزار و قطعات پی ال سی یک برند برای برندی دیگر
• زمان بازیابی نامشخص (در صورت بروز مشکل در این سیستم)
• شروع به اجرای برنامه از نقطه متوقف شده در شرایط قطعی برق
• محدودیت کاری در شرایط دمای بالا

 

ساختار و اجزای تشکیل دهنده PLC

پی ال سی ها از دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری تشکیل شده اند. بخش سخت افزار این سیستم ها شامل اجزای زیر می باشد:

• منبع تغذیه
• ماژول برنامه نویسی
• حافظه (RAM و حافظه دائم)
• CPU
• ماژول ورودی (ورودی های دیجیتال و آنالوگ)
• ماژول خروجی (خروجی های آنالوگ و دیجیتال)
• مدول رابط
• مدول ارتباط پروسسوری
• مدول منبع تغذیه

در این سیستم ها، 2 نوع کنترل وجود دارد:

• سخت افزاری
• سیستم های PL (سیستم های کنترلی DCS و کامپیوترهای شخصی IPC)

 

ماژول منبع تغذیه

ماژول منبع تغذیه یک قطعه حیاتی در سیستم‌های الکترونیکی است، مسئول تأمین برق مورد نیاز برای عملکرد صحیح تمام اجزای سیستم می‌باشد. این ماژول توانایی تبدیل برق ورودی AC به برق جریان مستقیم DC را داراست که برای تغذیه بخش‌های مانند واحدهای پردازشی CPU و ماژول‌های ورودی و خروجی ضروری است. ولتاژ استاندارد اکثر PLC‌ها، ۲۴ ولت DC است، با اینکه تعداد کمی از آن‌ها به ولتاژهای مختلف نیاز دارند، اما برای عملکرد عادی، ولتاژ ۲۴ ولت DC مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماژول‌ها در تضمین عملکرد صحیح و پایداری سیستم‌های الکترونیکی نقش اساسی دارند و نیازمند توجه و نگهداری مناسب می‌باشند.

 

ماژول CPU و حافظه

ماژول CPU در سیستم‌های PLC یک نقش مشابه مغز انسان را ایفا می‌کند. این ماژول مسئول اجرای برنامه‌ها، مدیریت وظایف مختلف ورودی و خروجی‌ها را بر عهده دارد. در این ماژول، پردازنده اصلی همراه با حافظه‌های ROM و RAM قرار دارد. حافظه ROM شامل سیستم عامل، درایورها و برنامه‌های مورد نیاز است، در حالی که حافظه RAM برای ذخیره برنامه‌ها و داده‌ها به کار می‌رود.

تفاوت‌های میان پردازنده یک بیتی و کلمه‌ای در PLC معمولاً بر اساس پیچیدگی کاربرد و نوع پردازش مشخص می‌شود. پردازنده یک بیتی برای کارهای ساده و منطقی، در حالی که پردازنده کلمه‌ای برای وظایف پیچیده‌تر مانند کنترل و پردازش داده‌های محاسباتی به کار می‌رود.

این ماژول به صورت مداوم وضعیت داده‌های ورودی از دستگاه‌های مختلف را نظارت می‌کند و بر اساس آن‌ها عمل می‌کند، سپس خروجی‌های مطابق با منطق تعیین شده را تولید کرده و به ماژول خروجی می‌فرستد. این عملکرد می‌تواند شامل روشن و خاموش کردن موتورها یا انجام وظایف مشابه باشد.

 

ماژول ورودی PLC چیست؟

ماژول‌های ورودی در PLC وظیفه تبدیل سیگنال‌های فیزیکی نظیر دما، فشار، و ارتعاشات به سیگنال‌های دیجیتالی که توسط ماژول‌های CPU درک می‌شوند را دارند. با توجه به ماهیت غیردیجیتالی این سیگنال‌ها، ماژول‌های CPU نمی‌توانند آن‌ها را مستقیماً درک کنند.

 ماژول‌های ورودی به عنوان مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال عمل می‌کنند و این سیگنال‌های فیزیکی را به فرمت مناسبی برای پردازش توسط CPU تبدیل می‌کنند.

استفاده از ماژول‌های ورودی و خروجی در PLC از اهمیت بسیاری برخوردار است، زیرا این ماژول‌ها قادرند محیط خارجی را از سیستم کنترلی جدا کرده و از اثرات ناخواسته نظیر نویز و سیگنال‌های ناپایدار که ممکن است بر روی سیستم خارجی وجود داشته باشد، جلوگیری کنند. به عبارت دیگر، این ایزولاسیون موجب حفظ کارایی و عملکرد صحیح سیستم کنترلی می‌شود.

 

در عکس پایین ساختار ساده‌ای از ماژول‌های ورودی را مشاهده می‌کنید.

همچنین ساختار مداری این ماژول نیز به شکل زیر است:

 

ماژول ورودی PLC دارای چهار وظیفه اساسی است که در عملکرد سیستم اهمیت دارد:

1. دریافت سیگنال‌ها از دستگاه‌های ورودی با ولتاژ 220 ولت AC.
2. تبدیل سیگنال‌های ورودی به سطح 5 ولت DC قابل استفاده برای ماژول CPU.
3. ایزوله کردن PLC از نوسانات دستگاه‌های ورودی.
4. ارسال سیگنال نهایی با سطح ولتاژ 5 ولت DC به ماژول پردازشگر.

با دیدن تصاویر، دو بخش اصلی در ماژول ورودی مشخص است: بخش تبدیل ولتاژ و بخش مدارات منطقی که از یکدیگر جدا هستند.

در مدار تصویری، ولتاژ AC 220 ولت از طریق مقاومت‌های R1 و R2 به یکسوکننده پل متصل می‌شود.

یکسوکننده پل (یکسوکننده پل دیودی) وظیفه تبدیل ولتاژ AC به DC را برعهده دارد. دیود زنر برای اعمال ولتاژ کم به LED به کار می‌رود. هنگامی که نور LED به فتوترانزیستور (ترانزیستور نوری) می‌رسد، ترانزیستور در ناحیه هدایت خود فعال شده و جریان را عبور می‌دهد. نهایتاً، ولتاژ 5 ولت DC برای پردازنده فراهم می‌شود.

 

مازول خروجی plc چیست؟

عملکرد ماژول خروجی در PLC، معکوس عملکرد ماژول ورودی است. این ماژول دارای دو بخش اصلی، پردازنده و بار خروجی، می‌باشد. ابتدا مدار منطقی و سپس تبدیل سطح ولتاژ در آن قرار دارد.

 

در عکس پایین ساختار مداری این ماژول برای یک خروجی نشان داده‌ایم:

 

 

در این ساختار، زمانی که سیگنال منطقی 1 یا High از CPU به ماژول ارسال می‌شود، LED روشن می‌شود. نور آن به فتوترانزیستور در ایزولاتور می‌رسد، ترانزیستور در ناحیه هدایت خود عمل می‌کند. یک پالس به گیت ترایاک ارسال می‌شود و برق AC برای بار خروجی فراهم می‌شود. در برخی ساختارها، رک یا قفسه‌ای که سیستم در آن جا می‌گیرد، جزء ساختار PLC محسوب می‌شود، مخصوصاً در PLC‌های ماژولار.

 

حافظه پی ال سی ها

حافظه بکار رفته در plcچیست؟ در این تجهیزات بیشتر از RAM و EEPROM استفاده مـی شود. علاوه بر این، یک باتری جهت پیشگیری از پاک شدن دیتاهای حافظه رم به کار برده می شود. جهت تامین برق سیستم در زمان تعویض باتری، یک خازن به شکل موازی با این قطعه استفاده می گردد.

 

عملکرد پی ال سی چگونه است؟

کاربری plc ها پیش از هر اقدامی نیاز به پیکره بندی اولیه این تجهیزات دارد. شناساندن شرکت سازنده plc به نرم افزار، تعیین پورت های خروجی و ورودی از جمله این اقدامات هستند که توسط نرم افزار صورت می گیرند. مراحل مختلف چرخه عملکرد plc رامی توان به این صورت خلاصه کرد:

• شروع رصد زمانی سیستم عامل و ورود آن به چرخه
• خوانش دیتاها از ماژول ورودی توسط CPU و بررسی وضعیت تمام ورودی ها
• اجرای برنامه نوشته شده کاربر توسط CPU
• پردازش سازوکارهای داخلی و وظایف ارتباطی CPU
• نوشتن داده در ماژول خروجی توسط پردازنده بر اساس نتیجه برنامه اجرا شده (جهت آپدیت شدن وضعیت خروجی ها)
• تا مادامی که PLC در حالت اجرایی و عملکرد خود قرار دارد، مراحل این پروسه ادامه می یابد.

 

 سخن آخر، بهبود روند اتوماسیون صنعتی با کاربری PLCها

در اتوماسیون صنعتی می توان با تکیه بر تکنولوژی روز، پروسه های صنعتی و عملکرد تجهیزات را اتوماتیک کرد. در این شرایط نیاز به حضور اپراتور نیست. این هدف مستلزم استفاده از سیستم های کنترلی چون کامیپوترها و ربات هاست. این پرسش که plc چیست و با چه هدفی طراحی شده است را می توان با معرفی آن به عنوان یک کنترل کننده منطقی فرایندهای صنعتی پاسخ داد. به مدد استفاده از این تجهیزات اتوماسیون صنعتی  و قابلیت برنامه ریزی آنها می توان ضمن حذف خطاهای انسانی، سرعت بیشتر کار، کاهش هزینه ها و عملکردی بالاتر دریافت کرد.

در هر حوزه ای از صنعت مشغول به کار هستید و به این نوع تجهیزات برای مدیریت و روند بهتر کار نیاز دارید، از کارشناسان ما در زاگرس کنترل مشاوره دریافت کنید. در این مجموعه صنعتی می توانید بهترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی از برندهای برتر این حوزه را خریداری کنید.

 

سؤالات متداول

چرا PLC جایگزین سیستم های رله ای شد؟

حجم و پیچیدگی مدار فرمان سیستم های رله ای، زمان پذیر بودن رفع مشکل و استهلاک بالای این سیستم ها

اهمیت استفاده از plc در اتوماسیون صنعتی چیست؟

سرعت و دقت عملکرد بالا، قایبلیت اتصال به شبکه، خوانش انواع ورودی های آنالوگ و دیجیتال، انتقال دستور به قطعات خروجی، کنترل مؤثر و بهتر پروسه های تولید و …