پی ال سی

این مقاله یک تعریف مختصر از یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی ارائه می دهد و اجزای اصلی آن را توضیح می دهد.
کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یا پی ال سی، امروزه در هر نوع فرآیند و صنعت تولیدی در همه جا حاضر است. PLC ها در ابتدا برای جایگزینی سیستم های رله الکترومکانیکی به منظور ارائه راه حل ساده تر برای اصلاح عملکرد یک سیستم کنترل طراحی شدند. به جای نیاز به سیم کشی مجدد یک بانک بزرگ از رله ها، دانلود سریع از رایانه یا دستگاه برنامه نویسی امکان تغییر منطق کنترل را در عرض چند ثانیه فراهم می کند.

در این مقاله به معرفی مفهوم PLC و توضیح اصول اولیه آن می پردازیم.

پی ال سی یک کامپیوتر دیجیتال درجه صنعتی است و برای انجام عملکردهای کنترلی به ویژه برای کاربردهای صنعتی بکار می رود. پی ال سی های امروزی ماژولار هستند و آن ها به کاربر اجازه ی مجموعه‌ای از عملکردها از جمله ورودی‌ها و خروجی‌های گسسته و آنالوگ، کنترل PID، کنترل موقعیت، کنترل موتور، ارتباط سریال و شبکه‌های پرسرعت را اضافه کنند. در مقایسه با فناوری‌های قدیمی‌تر مانند بانک‌های رله، عیب‌یابی و نگهداری PLC بسیار آسان‌تر، قابل اطمینان‌تر، مقرون‌به‌صرفه‌تر و بسیار متنوع‌تر است.

Modicon، مخفف شده از “کنترل کننده دیجیتال مدولار”، هم نام اولین محصول PLC است و در سال 1968 اختراع شد. اگرچه اکنون متعلق به اشنایدر الکتریک است.

PLC شبیه یک کامپیوتر خانگی معمولی نیست. البته هسته اصلی یک PLC همان فناوری است که در رایانه‌ها و دستگاه‌های هوشمندی وجود دارد.

اجزای اساسی پی ال سی

یک پی ال سی از چند بخش اساسی تشکیل شده است. ممکن است کمی متفاوت از تولیدکنندگان مختلف به نظر برسند، اما هدف و دامنه هر جزء یکسان است. اینها شامل یک منبع تغذیه، یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، کارت‌های ورودی/خروجی، و یک صفحه پشتی یا رک است که کارت‌های ورودی/خروجی (I/O) در آن قرار می‌گیرند. بسیاری از تولیدکنندگان PLC از پروتکل های ارتباطی اختصاصی در backplane استفاده می کنند تا I/O بتواند به طور ایمن با CPU صحبت کند.

منبع تغذیه

منبع تغذیه بسته به کاربرد و شرایط نصب، 120 ولت یا 24 ولت DC را می پذیرد. همانطور که در بالا ذکر شد، این ولتاژ به پایین صفحه پشتی منتقل می شود و برق را برای ماژول های CPU و I/O که به شکل “کارت” هستند، تامین می کند. این کارت ها را می توان به سرعت از اسلات خود در حامل اضافه یا حذف کرد.

توجه به این نکته ضروری است که منبع تغذیه CPU برق دستگاه های میدانی مانند سنسورها و سیم پیچ ها را تامین نمی کند. این اتصال منبع تغذیه باید به کارت ها به طور جداگانه برقرار شود.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

CPU “مغز” واقعی پی ال سی است و آن را به یک کامپیوتر تبدیل می کند. حتی پی ال سی های کوچک و غیر ماژولار دارای یک CPU هستند. سیگنال های ورودی از کارت های I/O می آیند و برنامه های منطقی بر اساس سیگنال ها تصمیم می گیرند. در صورت لزوم، CPU سپس به خروجی ها دستور می دهد تا با تغییر سیگنال ها و شرایط، خاموش و روشن شوند.

برنامه ها ممکن است شامل عملکردهای پیشرفته ای مانند عملیات ریاضی، زمان بندی، شمارش و به اشتراک گذاری اطلاعات از طریق پروتکل های شبکه مدرن باشند. بسیاری از این عملیات با سیستم‌های رله قدیمی‌تر، اگر نگوییم غیرممکن، بسیار دشوار بودند.

کارت های ورودی/خروجی

سنسورها، دکمه‌ها، سوئیچ‌ها، رله‌ها، سلونوئیدها و حتی دستگاه‌های تحت شبکه اطلاعات را با سیگنال‌های ورودی/خروجی متصل به پایانه‌های پیچی روی کارت‌های ورودی/خروجی به اشتراک می‌گذارند. این کارت ها را می توان بر اساس نیاز هر دستگاه و امکانات انتخاب کرد. در برخی از PLC های کوچک، پایانه های ورودی/خروجی کارت های مدولار نیستند، بلکه به راحتی در کنار پی ال سی نصب می شوند.

با توجه به تنوع گسترده ساخت دستگاه ورودی/خروجی، ماژول‌های گسسته و آنالوگ متنوعی با عباراتی مانند «منبع» در مقابل «غرق» و «ولتاژ» در مقابل «جریان» برای مدل‌های آنالوگ وجود دارد.

دستگاه برنامه نویسی و رابط انسان و ماشین

خارج از پی ال سی دو جزء بسیار مهم وجود دارد: دستگاه برنامه نویسی و رابط انسان و ماشین (HMI). دستگاه برنامه نویسی می تواند یک کامپیوتر رومیزی، لپ تاپ یا ابزار دستی از همان سازنده باشد. برخی از PLC های کوچک حتی دارای دکمه هایی در جلو هستند که اجازه می دهد تا عملیات منطقی بسیار ابتدایی بدون نیاز به رایانه برنامه ریزی شوند.

در حالی که دستگاه برنامه نویسی به کاربر اجازه می دهد تا کد در حال اجرا بر روی PLC را مشاهده و اصلاح کند، HMI روشی برای نمایش اطلاعات و دریافت ورودی ها، مدل سازی سیستم کنترل به عنوان یک کل ارائه می دهد. HMI ها معمولاً هیچ راهی برای اصلاح برنامه منطقی ارائه نمی دهند. این نوع نمایشگرهای تعاملی بسیار رایج هستند و اغلب مستقیماً روی محفظه PLC یا در نزدیکی آن برای استفاده اپراتور نصب می شوند.

قبل از HMI های مدرن، اپراتورهای کارخانه برای درک وضعیت فرآیندهای خود به دیوارهای گیج های آنالوگ و نشانگرهای لامپ متکی بودند. گشایش یک دریچه برای حذف فشار در یک لوله یا کاهش یک حلقه کنترل دما را نمی‌توان از طریق رایانه در اتاق کنترل انجام داد، بلکه باید به یک اپراتور خارجی وصل شوند. این اتاق‌های کنترل قدیمی را با اتاق‌های کنترل مدرن، مجهز به HMI و گرافیک پیشرفته مقایسه کنید.

نتیجه

مهندسین اتوماسیون و کنترل این نمای سطح بالا از PLC را طراحی می کنند. این مهندسان سیستم های کنترل، الگوریتم های کنترل و پیکربندی را درک می کنند. آنها فرآیند را مدل می کنند و اندازه و مقیاس سیستم مورد نیاز را تعیین می کنند. از آنجا، PLC و تمام اجزای آن خریداری می شود. این می تواند یک رک با هشت کارت ورودی/خروجی یا بیست رک باشد که همگی از طریق یک شبکه صنعتی با هزاران نقطه ورودی/خروجی ارتباط برقرار می کنند – همه کنترل ها توسط یک CPU انجام می شود.

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.