پیمانکار رتبه یک تاسیسات

طراحی‌های برتر سالن شعر زیرزمینی بتنی در رم
1395-06-24
نیروگاه برق مسکونی
1395-06-27
Show all

PLC یا کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر

PLC یا کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر 

گردآورنده: محسن قنبرنژاد
شهریور ۹۵

(PLC) Programmable Logic Control یا کنترلر منطقی برنامه پذیر، رایانه هایی است که به جای استفاده از تجهیزات الکترومکانیکی، با استفاده از مدار های مجتمع، فرآیند های کنترلی را انجام می دهند. پی ال سی ها این قابلیت را دارند تا کارهایی همچون: ترتیب گذاری، زمان بندی، شمارش، محاسبه و … را جهت کنترل ماشین های الکتریکی و خط تولید کارخانجات انجام دهند. در واقع می توان پی ال سی را یک رایانه صنعتی با پیکربندی منحصر به فرد معرفی کرد.

mitsubishi-plc-bangladesh شکل زیر به طور ساده نحوه عملکرد پی ال سی را نمایش می دهد:

plc4برای اولین بار مهندسین شرکت جنرال موتورز طرح کنترلرهای برنامه پذیر را ارائه دادند. هدف اصلی آن ها کاهش هزینه های مربوط به سیستم های کنترلی بر اساس رله بود. این طرح نیازمند یک سیستم همراه با تجهیزات حالت جامد و با قابلیت های یک کامپیوتر بود که اولا برای یک محیط صنعتی مناسب بوده، ثانیا برنامه ریزی و نگهداری آن ساده باشد طوری که مهندسین و تکنسین های واحدهای صنعتی بتوانند به سادگی با آن کار کنند و ثالثا عمر طولانی داشته باشد. چنین سیستم کنترلی مدت زمان از کار افتادگی موتورها را کاهش داده و زمینه را برای توسعه تجهیزات الکتریکی واحدهای صنعتی فراهم می کرد.

در سال ۱۹۶۸ طراحی چنین کنترلری شروع شده و تنها پس از یک سال اولین نمونه از آن ساخته شد. ساخت چنین کنترلری به منزله ورود به نسل جدیدی از تکنولوژی سیستم های کنترل بود.

 نخستین نسل از پی ال سی ها تنها به عنوان جایگزینی برای رله ها محسوب می شدند و فقط وظیفه خاموش و روشن کردن موتور های الکتریکی را بر عهده داشتند.

اما امروزه پیشرفت های چشمگیری در زمینه کنترلرهای برنامه پذیر صورت گرفته است. این پیشرفت ها نه تنها کنترلرها بلکه ساختار سیستم های کنترل و اتوماسیون را به کلی دگرگون کرده اند. کنترلرهای امروزی قابلیت ارتباط با سایر سیستم ها، ارائه گزارش از خط تولید، تشخیص خرابی تجهیزات و حتی قابلیت تشخیص خرابی خود را نیز دارا هستند.

یک کنترلر برنامه پذیر از دو بخش اساسی تشکیل شده است:

  • واحد پردازش مرکزی (CPU)
  • سیستم رابط ورودی/ خروجی

plc5واحد پردازش مرکزی، تمام فعالیت های پی ال سی را کنترل می کند. اجزای تشکیل دهنده این واحد عبارتند از:

  • پردازنده
  • سیستم حافظه
  • منبع تغذیهplc6

اساس عملکرد یک کنترلر برنامه پذیر، بسیار ساده است. سیستم ورودی- خروجی(I/O) به دستگاه های مورد نظر که نیاز به کنترل دارند متصل می شود. این دستگاه های ممکن است دارای ورودی یا خروجی هایی از نوع آنالوگ یا گسسته مانند مبدل های فشار، شستی های فشاری، سیستم راه انداز موتور، سیم پیچ و … باشند. در واقع سیستم رابط ورودی- خروجی (I/O) ارتباط بین واحد پردازش، دستگاه های اندازه گیری (ورودی) و تجهیزات کنترلی (خروجی) را برقرار می کند.

در حین این فرآیند، واحد پردازش سه مرحله را طی می کند. ۱- پذیرفتن و خواندن اطلاعات دستگاه های اندازه گیری که توسط رابط ورودی دریافت می شود ۲- انجام اعمال کنترلی مناسب که در حافظه سیستم ذخیره شده است و ۳- ارسال اطلاعات به دستگاه های کنترلی از طریق رابط خروجی به منظور انجام اقدامات لازم. به این فرآیند اصطلاحا اسکن کردن (Scanning) گفته می شود.

plc7همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید، سیگنال های ورودی از حسگرها وارد ترمینال ورودی رابط می شوند. از سوی دیگر، دستگاه های تحت کنترل همانند استارتر موتور، شیرهای برقی، سیستم روشنایی و … به ترمینال خروجی رابط متصل هستند.

plc8از جمله ویژگی های منحصر به فرد پی ال سی می توان به موارد زبر اشاره کرد:

  • قابلیت اطمینان بالا
  • نیاز به فضای کم جهت نصب و راه اندازی
  • در صورت ایجاد تغییر در واحد تحت کنترل، نیازی به تغییر عمده در پیکربندی سیستم کنترلی نیست.
  • قابلیت کنترل خروجی های گوناگون
  • قابلیت تشخیص محل وقوع خطا در سیستم

جهت برنامه نویسی و اعمال دستورات لازم به واحد پردازش، از یک رایانه استفاده می شود، البته برخی از شرکت ها برای این منظور رایانه های مخصوص محصولات خود را به بازار عرضه کرده اند. به طور کلی ۵ زبان برای برنامه نویسی پی ال سی وجود دارد که توسط استاندارد بین المللی IEC 61131 تعریف شده اند. در ادامه هرکدام از این زبان ها به طور مختصر معرفی شده اند:

  • زبان برنامه نویسی : Ladder رایج ترین زبان در برنامه نویسی پی ال سی، زبان Ladder است. در این زبان بلوک هایی با عنوان کنتاکت باز و بسته، شمارنده، زمان سنج، شیفت رجیستر، اعمال ریاضی و … وجود دارندکه با قرار گرفتن در کنار یکدیگر و یا رشته های جدا از یکدیگر، برنامه مورد نظر را تشکیل می دهند.plc9
  • زبان برنامه نویسی) FBD Function Block Diagram ( : در این زبان برنامه نویسی بین متغیر های ورودی و خروجی بلوک هایی قرار گرفته که در واقع مشابه گیت های منطقی است.plc10

زبان برنامه نویسی ST (Structured Text) : این زبان، یکی از زبان های برنامه نویسی سطح بالا است که با کدنویسی انجام می شود. در این زبان، برنامه نویس می تواند از دستور هایی همچون if/then/else برای نوشتن برنامه استفاده کند.plc11

  • زبان برنامه نویسی IL (Instruction List) : ساختار این زبان بر پایه stack طراحی شده است. Stack را می توان به عنوان بخشی از حافظه RAM سیستم تصور کرد. دستور العمل های این زبان، عملگر های مورد استفاده را برای اجرا به stack انتقال داده و نتایج حاصل از اجرای این دستورات نیز از stack خوانده می شود. این زبان دارای دستورالعمل های کمی است و جزو زبان های ضعیف برنامه نویسی محسوب می شود.plc12
  • زبان برنامه نویسی SFC (Sequential Function Chart) : این زبان برنامه نویسی معمولا برای سیستم های کنترلی پیچیده استفاده می شود. در این زبان هر یک از بلوک ها بیانگر یک مرحله از فرآیند کنترلی هستند که برنامه نویس عملکرد هر کدام از این بلوک ها را از قبل تعریف کرده است. هر کدام از این بلوک ها می توانند یک برنامه پیچیده کنترلی باشند.plc2

منبع:

Programmable controllers, Theory and implementation,Second edition: LA.Bryan And EA.Bryan

www.machinedesign.com

 

یک دیدگاه