کنترل کننده های برنامه پذیرPLC

PLC

plc از عبارت Programmable Logic control به معناي کنترل کننده منطقي قابل برنامه ريزي گرفته شده است PLC. ، کنترل کننده اي نرم افزاري است که در قسمت ورودي، اطلاعاتي را بصورت باينري دريافت و آنها را طبق برنامه اي که در حافظه اش ذخيره شده پردازش مي نمايد و نتيجه عمليات را نيز از قسمت خروجي به صورت فرمان هايي به گيرنده ها و اجرا کننده هاي فرمان(Actuators) ارسال مي کند.
به عبارت ديگر PLC عبارت از يک کنترل کننده منطقي است که مي توان منطق کنترل را توسط برنامه براي آن تعريف نمود و در صورت نياز، به راحتي آن را تغيير داد.
وظيفه PLC قبلا بر عهده مدارهاي فرمان رله اي بود که استفاده از آنها در محيط هاي صنعتي جديد منسوخ گرديده است. اولين اشکالي که در اين مدارها ظاهر مي شود آن است که با افزايش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسيار بزرگ شده ، همچنين موجب افزايش قيمت آن مي گردد . براي رفع اين اشکال ، مدارهاي فرمان الکترونيکي ساخته شدند ولي با وجود اين ، هنگامي که تغييري در روند يا عملکرد ماشين صورت مي گيرد ، مثلا در يک دستگاه پرس، ابعاد، وزن، سختي و زمان قرار گرفتن قطعه زير بازوي پرس تغيير مي کند ، لازم است تغييرات بسياري در سخت افزار سيستم کنترل داده شود. به عبارت ديگر اتصالات و عناصر مدار فرمان بايد تغيير کند.
ا استفاده از PLC تغيير در روند توليد يا عملکرد ماشين به آساني صورت مي پذيرد، زيرا ديگر لازم نيست سيم کشي ها (wiring) و سخت افزار سيستم کنترل ، تغيير کند و تنها کافي است چند سطر برنامه نوشت و به PLC ارسال کرد تا کنترل مورد نظر تحقق يابد.
از طرف ديگر قدرت PLC در انجام عمليات منطقي، محاسباتي، مقايسه اي و نگهداري اطلاعات به مراتب بيشتر از تابلوهاي فرمان معمولي استPLC . به طراحان سيستم هاي کنترل اين امکان را مي دهد که آنچه را در ذهن دارند در اسرع وقت بيازمايند و به ارتقاي محصول خود بينديشند، کاري که در سيستم هاي قديمي مستلزم صرف هزينه و به خصوص زمان است و نياز به زمان ، گاهي باعث مي شود که ايده مورد نظر هيچ گاه به مرحله عمل راه پيدا نکند.
هر کس که با مدارهاي فرمان الکتريکي رله اي کار کرده باشد به خوبي مي داند که پس از طراحي يک تابلوي فرمان، چنانکه نکته اي از قلم افتاده باشد، مشکلات مختلفي ظهور نموده، هزينه ها و اتلاف وقت بسياري را به دنبال خواهد داشت. به علاوه گاهي افزايش و کاهش چند قطعه در تابلوي فرمان به دلايل مختلف مانند محدوديت فضا، عملا غير ممکن و يا مستلزم انجام سيم کشي هاي مجدد و پر هزينه مي باشد.
اکنون براي توجه بيشتر، به تفاوت ها و مزاياي PLC نسبت به مدارات فرمان رله اي، مزاياي مهم PLC را نسبت به مدارات ياد شده بر مي شماريم:
1) استفاده از PLC موجب کاهش حجم تابلوي فرمان مي گردد .
( 2 استفاده از PLC مخصوصا در فرآيند هاي عظيم موجب صرفه جويي قابل توجهي در هزينه لوازم و قطعات مي گردد.
PLC ( 3ها استهلاک مکانيکي ندارند، بنابر اين علاوه بر عمر بيشتر، نيازي به تعميرات و سرويس هاي دوره اي نخواهند داشت.
PLC ( 4ها انرژي کمتري مصرف مي کنند.
PLC ( 5ها بر خلاف مدارات رله کنتاکتوري، نويزهاي الکتريکي و صوتي ايجاد نمي کنند.
6 ) استفاده از يک PLC منحصر به پروسه و فرآيند خاصي نيست و با تغيير برنامه مي توان به آساني از آن براي کنترل پروسه هاي ديگر استفاده نمود.
( 7 طراحي و اجراي مدارهاي کنترل و فرمان با استفاده از PLC ها، بسيار سريع و آسان است.
8 ) براي عيب يابي مدارات فرمان الکترومکانيکي، الگوريتم و منطق خاصي را نمي توان پيشنهاد نمود . اين امر بيشتر تجربي بوده ، بستگي به سابقه آشنايي فرد تعمير کار با سيستم دارد. در صورتي که عيب يابي در مدارات فرمان کنترل شده توسط PLC به آساني و با سرعت بيشتري انجام مي گيرد.
PLC ( 9 ها مي توانند با استفاده از برنامه هاي مخصوص، وجود نقص و اشکال در پروسه تحت کنترل را به سرعت تعيين و اعلام نمايند.





مبانی كنترل كننده هاي PLC

كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير عبارتند از: يك سيستم الكترونيكي ديجيتال كه با استفاده از حافظه هاي برنامه پذير مي توانند دستورات مشخصي را ضبط نمايند. PLC به منظور پياده سازي دستورات و توابع مشخصي بر روي ماشين ها و فرآيند هاي صنعتي استفاده مي شود. سيستم هاي PLC با توجه به نياز به كنترل كننده هاي ارزان قيمت و انعطاف پذير به وجود آمدند. درابتدا PLC ها به منظور جايگزيني كنترل كننده هاي رله اي طراحي و ساخته شدند . در PLC كنترل فرآيندها با نوشتن برنامه هاي مناسب انجام مي گيرد.
PLC ها مبتني بر ميكروپروسسور هستند و با داشتن اجزايي مانند زمان سنج، شمارنده و ثبات انتقالي كنترل فرآيند هاي پيچيده را آسان مي سازند. اين كنترل كننده ها مدارهاي واسطه استانداردي دارند،‌(ورودي و خروجي) به طوري كه اتصال مستقيم آنها به فرآيند توليد ميسر است. با استفاده از PLC مي توان بدون جدا كردن كنترل كننده از فرآيند ، ‌برنامه كنترلي آن را تغيير داد. نصب و راه اندازي سيستم هاي PLC در مقايسه باكنترل كننده هاي رله اي به زمان بسيار كمتري نياز دارد. اختلاف اصلي PLC با يك ميكرو كامپيوتر عبارت است از:
در PLC برنامه هاي استفاده شده در فرآيندها و ماشين آلات بيشتر به صورت اجراي منطق مشخصي از يك سري فرامين كه به صورت قطع و وصل و سوئيچ مي باشد . مدارات ارتباطي با سنسورها و عملگرهاي سخت افزاري خارجي در داخل خود كنترل كننده و به صورت يكپارچه ساخته شده است. PLC به صورت كاملا صنعتي و قابل اطمينان جهت استفاده در محيط هاي صنعتي با شرايط محيطي داراي ارتعاش ، نويز، حرارت و رطوبت ساخته شده است.

مهم ترين مزاياي استفاده از PLC :

• استفاده از PLC حجم تابلوهاي فرمان را كاهش مي دهد.
• استفاده از PLC مخصوصا در فرآيندهاي پيچيده موجب صرفه جويي در وقت
و هزينه مي گردد.
• PLC استهلاك مكانيكي ندارد، بنابر اين علاوه بر طول عمر بيشتر نيازي به
سرويس و تعميرات دوره اي ندارد.
• مصرف انرژي PLC بسيار كمتر از مدارهاي رله اي است.
• PLC نويزهاي صوتي و الكتريكي ايجاد نمي كند.
• طراحي و اجراي مدارهاي منطقي با PLC بسيار آسان و سريع است.
• ايجاد تغييرات و تنظيمات در PLCآسان و سريع است.
• عيب يابي مدارت كنترل و فرمان با PLC به سهولت انجام مي شود و معمولا PLC خود داراي برنامه عيب يابي مي باشد.
• اتصالات ورودي – خروجي و سطوح سيگنال استاندارد دارند.

معمولا يك ولتاژ 24 ولت از ورودي اصلي برق PLC ايجاد گرديده و براي اتصال الكتريكي ورودي ها استفاده مي شود . سويئچ ها يا سنسورهاي باينري خارجي مي توانند به ورودي هاي PLC متصل گرديده و همانطور كه بيان شد اين سوئيچ ها مي توانند به صورت باز يا بسته باشند .
در صورتي كه PLC روشن باشد خروجي هاي PLC براساس منطق برنامه پذيري شده در PLC و وضعيت ورودي هاي آن روشن يا خاموش مي گردند. بارهاي خارجي توسط رله ،‌ ترانزيستور يا تراياك با توجه به قدرت مورد نياز توسط بورد هايي كه در داخل PLC تعيين شده اند روشن يا خاموش مي گردند . براي بارهايي كه قدرت زيادي لازم دارند از يك طبقه مدار قدرت به علاوه مدار فران PLC استفاده مي گردد. ورودي و خروجي هاي PLC توسط شماره هايي كه موقعيت پورت آن را نمايش مي دهد مشخص مي شوند .

سازنده هاي مختلف شماره گذاري هاي مختلفي به كار مي برند. البته ويژگي هاي مشتركي نيز در آنها وجود دارد. معمولا شماره ها بصورت باينري و با ضرايب چهار يا پنج بيتي مي باشند .
مثلاً شركت هاي (TI) Texas Instruments و شركت ميتسوبيوشي (Mitsubishi) از سمبل X براي ورودي و از Y براي نمايش خروجي استفاده مي كنند.

منطق برنامه ريزي در PLC به معناي آن است كه فرآيندهايي كه توسط PLC كنترل مي شوند داراي سنسورها و عملگرهايي هستند كه داراي دووضعيت ،‌ خاموش يا روشن مي باشند.