آشنایی با سیستم PLC و کاربردهای آن

سیستم پی ال سی PLC چیست؟

در جامعه امروزی، ما برای انجام بسیاری از حیاتی ترین فرآیندهای صنعتی خود، از تولید برق گرفته تا پارچه بافی، به ماشین آلات خودکار متکی هستیم. فناوری اتوماسیون به ما این امکان را داده است که ارتفاعات جدیدی از تولید و نوآوری را افزایش دهیم. اما سطح فعلی اتوماسیون ما بدون اختراع مهمی به نام کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) امکان پذیر نخواهد بود. در این مقاله از بلاگ آداک، شرکت سازنده تابلو برق صنعتی به معرفی پی ال سی و کاربردها و مزایا و معایب آن می پردازیم. با ما همراه باشید.

کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی چیست؟

یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی نوعی کامپیوتر کوچک است که می تواند داده ها را از طریق ورودی های خود دریافت کند و دستورالعمل های عملیاتی را از طریق خروجی های خود ارسال کند. اساساً، وظیفه PLC کنترل عملکردهای یک سیستم با استفاده از منطق داخلی برنامه ریزی شده در آن است. کسب و کارها در سراسر جهان از PLC ها برای خودکارسازی مهمترین فرآیندهای خود استفاده می کنند.

سیستم PLC چطور کار می کند؟

یک PLC ورودی ها را می گیرد، چه از نقاط ضبط خودکار داده ها و چه از نقاط ورودی انسانی مانند سوئیچ ها یا دکمه ها. بر اساس برنامه نویسی خود، PLC سپس تصمیم می گیرد که آیا خروجی را تغییر دهد یا خیر. خروجی‌های PLC می‌توانند طیف وسیعی از تجهیزات را کنترل کنند، از جمله موتورها، شیرهای برقی، چراغ‌ها، تابلو برق، خاموش‌کننده‌های ایمنی و بسیاری دیگر.

محل نصب و استفاده از پی ال سی ها

مکان فیزیکی PLC ها می تواند از یک سیستم به سیستم دیگر بسیار متفاوت باشد. با این حال، معمولاً PLC ها در مجاورت کلی سیستم هایی که کار می کنند قرار دارند و معمولاً توسط یک جعبه الکتریکی روی سطح محافظت می شوند. اگر علاقه مند به دیدن جعبه های اتصال الکتریکی هستید که به محافظت از PLC ها کمک می کنند، به انتهای مقاله بروید.

تاریخچه پی ال سی 

PLC ها تا حد زیادی جایگزین سیستم های کنترل مبتنی بر رله دستی شدند که در تاسیسات صنعتی قدیمی رایج بود. سیستم های رله پیچیده و مستعد شکست هستند و در دهه 1960، مخترع ریچارد مورلی اولین PLC ها را به عنوان جایگزین معرفی کرد. تولیدکنندگان به سرعت به پتانسیل PLCها پی بردند و شروع به ادغام آنها در فرآیندهای کاری خود کردند.

امروزه PLC ها هنوز یک عنصر اساسی در بسیاری از سیستم های کنترل صنعتی هستند. در واقع، آنها هنوز هم پر استفاده ترین فناوری کنترل صنعتی در سراسر جهان هستند. توانایی کار با PLC ها برای بسیاری از مشاغل مختلف، از مهندسین طراحی کننده سیستم گرفته تا تکنسین های برق که آن را حفظ می کنند، یک مهارت لازم است.

مزایای استفاده از PLC ها

PLC ها برای چندین دهه عنصر استاندارد طراحی ماشین آلات صنعتی بوده اند. PLC ها چه مزایایی ارائه می دهند که آنها را به انتخابی محبوب تبدیل می کند؟ برای دانستن پاسخ با ما همراه باشید.

• پی ال سی ها برای برنامه ریزی نسبتاً شهودی هستند. زبان برنامه نویسی آنها در مقایسه با سایر سیستم های کنترل صنعتی ساده است، که آن ها را برای مشاغلی که می خواهند پیچیدگی و هزینه ها را به حداقل برسانند عالی می کند.
• پی ال سی ها یک فناوری بالغ با سال ها آزمایش و تجزیه و تحلیل پشتیبان آن ها هستند. یافتن تحقیقات قوی در مورد انواع مختلف PLC و آموزش های جامع برای برنامه نویسی و ادغام آنها آسان است.
• با طیف گسترده ای از قیمت ها در دسترس هستند، از جمله بسیاری از مدل های اولیه بسیار مقرون به صرفه که کسب و کارهای کوچک و استارت آپ ها اغلب از آنها استفاده می کنند.
• بسیار متنوع هستند و اکثر مدل های PLC برای کنترل طیف گسترده ای از فرآیندها و سیستم ها مناسب هستند.
• دستگاه های کاملاً جامد هستند، به این معنی که هیچ قطعه متحرکی ندارند. این باعث می‌شود که آنها فوق‌العاده قابل اعتماد باشند و بتوانند در شرایط چالش برانگیز موجود در بسیاری از تأسیسات صنعتی زنده بمانند.
• اجزای نسبتا کمی دارند که عیب یابی آنها را آسان تر می کند و به کاهش زمان تعمیر و نگهداری کمک می کند.
• کارآمد هستند و انرژی الکتریکی زیادی مصرف نمی کنند. این به صرفه جویی در انرژی کمک می کند و ممکن است ملاحظات سیم کشی را ساده کند.

معایب استفاده از PLC ها

هیچ فناوری برای هر سناریویی کامل نیست و برخی از برنامه‌ها وجود دارند که PLC بهترین انتخاب برای آنها نیست. بیایید به برخی از مهم ترین اشکالات احتمالی استفاده از PLC نگاه کنیم.

این ها ظرفیت کمتری برای رسیدگی به داده های بسیار پیچیده یا تعداد زیادی فرآیند که شامل ورودی های آنالوگ به جای گسسته هستند، دارند. همانطور که تاسیسات تولیدی یکپارچه تر و درگیرتر می شوند، تعداد فزاینده ای از آنها ممکن است به سمت یک سیستم کنترل توزیع شده یا یک روش دیگر کنترل صنعتی جایگزین تغییر کند.

PLC های تولید کنندگان مختلف اغلب از نرم افزار برنامه نویسی اختصاصی استفاده می کنند. این باعث می شود که رابط های برنامه نویسی PLC کمتر از آنچه که ممکن است با یکدیگر کار کنند، به ویژه با توجه به اینکه زبان های برنامه نویسی آنها استانداردهای مشترکی دارند.

پی ال سی ها مانند بسیاری از انواع دیگر تجهیزات الکترونیکی، در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) آسیب پذیر هستند. آنها همچنین می توانند انواع دیگری از نقص های رایج الکترونیکی مانند حافظه خراب و خرابی های ارتباطی را تجربه کنند.

چطور PLC کار می کند؟ 

حال بیایید نگاهی به آنچه در داخل یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی می گذرد بیاندازیم. به یاد داشته باشید که PLC یک سیستم ورودی-خروجی است، به این معنی که هر واحد هم ورودی ها را می پذیرد و هم خروجی ها را کنترل می کند. بین ورودی ها و خروجی ها سومین عنصر سیستم وجود دارد: برنامه نویسی منطقی که در CPU اتفاق می افتد و ارتباط بین ورودی ها و خروجی ها را کنترل می کند.

در اینجا نحوه عملکرد هر عنصر آمده است:

مانیتورینگ ورودی

PLC ورودی داده های مربوطه را نظارت می کند و داده ها را به CPU ارسال می کند. برخی از PLC ها فقط از ورودی های داده با ورودی های گسسته (روشن/خاموش) استفاده می کنند، اما PLC هایی با قابلیت های آنالوگ می توانند ورودی های آنالوگ را برای متغیرهای پیوسته بپذیرند. ورودی‌ها ممکن است از دستگاه‌های اینترنت اشیا، ربات‌ها، حسگرهای ایمنی، رابط‌های انسان و ماشین یا تقریباً هر نوع دیگری از نقطه ورود داده باشد.

برنامه نویسی منطقی

هر PLC با یک CPU ریزپردازنده، 16 بیتی یا 32 بیتی ساخته شده است. مهندسان و تکنسین ها CPU PLC را طوری برنامه ریزی می کنند که شرایط و مقادیر خاصی را تشخیص دهد و بر اساس قوانین برنامه ریزی شده آن، در خروجی ها تغییراتی ایجاد کند. CPU دائماً وضعیت متغیرها را بررسی می کند و بر اساس شرایط برنامه ریزی شده تصمیم می گیرد. این فرض ساده، تنوع گسترده ای از طرح ها و عملکردها را امکان پذیر می کند.

کنترل خروجی

بر اساس منطق برنامه ریزی شده، PLC کلیدهای مختلف، استارت موتور، رله و سایر دستگاه های متصل به خروجی های خود را کنترل می کند. این به PLC ها اجازه می دهد تا کنترل فرآیندهای مکانیکی مانند عملکرد یک ماشین را در دست بگیرند. مهندسان همچنین می‌توانند چندین بخش سیستم را با برنامه‌ریزی PLC‌ها به یکدیگر متصل کنند تا سیگنال خروجی خود را به PLC دیگر در یک زنجیره ارسال کنند.
واحدهای فشرده PLC عموماً شامل CPU، ورودی ها و خروجی های یک واحد هستند. در سیستم‌های PLC مدولار رک که بسیاری از امکانات صنعتی از آن استفاده می‌کنند، ورودی‌ها و خروجی‌های PLC با هم در ماژول I/O قرار دارند، در حالی که عملیات منطقی در یک ماژول CPU جداگانه انجام می‌شود. ماژول‌های ورودی/خروجی ممکن است نزدیک به CPU قرار داشته باشند، اما می‌توانند کاملاً دور باشند – گاهی اوقات حتی در ساختمان‌های مختلف.

معیارهای انتخاب PLC مناسب

هنگام تعیین یک مدل PLC برای برنامه شما، عوامل زیادی بر انتخاب شما تأثیر می گذارد. برخی از ملاحظات کلیدی عبارتند از:

ظرفیت الکتریکی

PLC ها برای منابع تغذیه خود نیاز به ولتاژ متفاوتی دارند، بنابراین بررسی کنید که انتخاب شما با سیستم الکتریکی شما سازگار است.

سرعت پردازش

سرعت پردازنده یک مدل PLC را بررسی کنید تا مشخص شود که آیا نیازهای برنامه شما را برآورده می کند یا خیر.

سازگاری

مطمئن شوید که مدل PLC شما با هر سخت افزار سیستم جدید یا موجود، چه منبع تغذیه یا ریل DIN سازگار است.

تحمل دما

اکثر PLC ها برای عملکرد ایمن در محدوده 0 تا 60 درجه سانتی گراد طراحی شده اند. با این حال، برخی از مدل‌های تخصصی PLC می‌توانند در دماهای شدید کار کنند، که برای تاسیساتی با شرایط تولید سرد یا گرم غیرمعمول مهم است.

حافظه دستگاه

یک PLC به ROM و RAM کافی برای اجرای فرآیندهای مورد نظر برای خودکارسازی نیاز دارد. کنترلر از ROM برای ذخیره سیستم عامل و دستورالعمل ها و RAM برای اجرای عملکردهای خود استفاده می کند.

قابلیت اتصال

اطمینان حاصل کنید که PLC شما دارای پورت های ورودی و خروجی کافی است و مطمئن شوید که می تواند به انواع لوازم جانبی مورد نیاز سیستم شما متصل شود.

I/O آنالوگ

اگرچه PLC ها عمدتاً برای توابع گسسته استفاده می شوند، برخی از مدل ها دارای ورودی و خروجی آنالوگ نیز هستند که می توانند فرآیندها را با متغیرهای پیوسته کنترل کنند.

نحوه برنامه نویسی PLC

اکثر PLC ها را می توان با استفاده از یک کامپیوتر استاندارد و نرم افزار برنامه نویسی PLC برنامه ریزی کرد. استاندارد IEC 61131-3 کد بین المللی برق پنج زبان را برای برنامه نویسی PLC تعریف می کند. سه تا از این زبان ها از رابط های گرافیکی برای برنامه نویسی استفاده می کنند، در حالی که دو زبان دیگر از رابط های متنی استفاده می کنند.

منطق نردبانی به طور سنتی رایج ترین زبان برنامه نویسی مورد استفاده برای PLC ها بوده است. این یکی از بصری ترین زبان های موجود است زیرا از یک رابط گرافیکی استفاده می کند که شبیه نمودارهای الکتریکی طراحی شده است، حتی از بسیاری از نمادهای مشابه برای مخاطبین و رله ها استفاده می کند. منطق نردبانی از یک سری «پله‌ها» برای نمایش کانال‌های ورودی/خروجی کنترل‌کننده استفاده می‌کند، که هر کدام را می‌توان با شرایط و قوانین برنامه‌ریزی کرد.

با این حال، سایر زبان های برنامه نویسی PLC ابزارهای پیچیده تری را ارائه می دهند. به عنوان مثال، متن ساخت یافته (ST) به برنامه نویسان اجازه می دهد تا به سرعت برنامه های پیچیده و مقیاس پذیر را با استفاده از دستورات متنی ایجاد کنند. برای پیچیده ترین کارها، یک نمودار تابع متوالی (SFC) وجود دارد که به برنامه نویسان اجازه می دهد تا چندین سیستم و برنامه های فرعی را در سایر زبان های برنامه نویسی به هم متصل کنند.

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، برای PLC ها معمول است که از نرم افزار اختصاصی استفاده کنند. با این حال، اگرچه ممکن است پیمایش یک برنامه برنامه نویسی جدید PLC ناآشنا به نظر برسد، به یاد داشته باشید که هر کدام هنوز طبق اصول اولیه IEC 61131-3 عمل می کنند.

محفظه هایی برای محافظت از PLC های شما

ما در مورد سختی PLC ها صحبت کرده ایم، اما این بدان معنا نیست که آنها نیازی به محافظت ندارند. برعکس، یک محل کار صنعتی شلوغ خطرات زیادی را برای تجهیزات حیاتی مانند PLC ها به همراه دارد. مدیران باید اطمینان حاصل کنند که تأسیسات آنها از محفظه های الکتریکی مناسب برای محافظت از سیستم های کنترل استفاده می کنند.

ویژگی های رایجی که طراحان هنگام تعیین یک محفظه برای PLC به دنبال آن هستند عبارتند از:

امکان افزودن ریل DIN و پانل های نصب در داخل محفظه برای نصب آسان PLC
محفظه های دارای رتبه بندی NEMA یا محفظه های دارای رتبه IP برای محافظت در برابر خطرات رایج یک محل کار صنعتی
ساخت و ساز ناهموار با استفاده از موادی مانند پلی کربنات، ABS، فولاد یا آلومینیوم
محافظت در برابر EMI و RFI
فلنج های نصب در صورتی که برای استفاده به عنوان جعبه برق نصب سطحی در نظر گرفته شده باشد
تست UL برای اطمینان از انطباق دقیق با تمام رتبه‌بندی‌های IP و NEMA

ساخت و تولید تابلو برق صنعتی

اگر به دنبال خرید تابلو برق فشار ضعیف و فشار متوسط هستید، شرکت آداک بهین نیرو به پشتوانه سال ها تجربه و ارائه جدیدترین راهکارهای حرفه ای در خدمت شماست. برای دریافت مشاوره رایگان و استعلام قیمت ساخت تابلو برق صنعتی با ما تماس بگیرید.

sales@adakbn-co.com

02634156000