توضیحات

توضیحات کنترلر PLC

کنترلر PLCT، امروزه استفاده از پی ال سی های قابل برنامه ریزی در صنعت غیرقابل انکار است از کارخانجات کوچک و ساختمان های مسکونی گرفته تا کارخانجات بزرگ، استفاده از رله ها و PLC ها را از ملزومات کار خود دانسته اند. از آن جایی که استفاده از مدارات فرمان و قدرت به تنهایی باعث افزایش حجم کار و پیچیدگی برخی از مدارات می شود استفاده از رله های قابل برنامه ریزی با قابلیت طراحی بسیار آسان، اهمیت آن را دوچندان می کند.

پی ال سی چیست ؟

PLC مخفف عبارت Programmable Logic Controller می باشد، که به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی است به عبارتی دیگر پی ال سی، مغز سیستم و کنترل در صنعت امروز می باشد. وسیله ای است که قابلیت برنامه ریزی داخلی دارد و به اصطلاح منطق پذیر است و ما با دادن یک برنامه نرم افزاری، فرمان های مد نظر مان را در پی ال سی برنامه ریزی می کنیم این فرمان میتواند از طریق انواع سنسورهای صنعتی به پردازنده داده شود و با دادن فرمان ورودی به پی ال سی، در خروجی می توانیم در زمان و مکان مناسب از پی ال سی فرمان های از قبل برنامه ریزی شده را دریافت کنیم.
PLC :
۱٫ برنامه پذیر است. یعنی رایانه است. اما یک رایانۀ ویژه برای منظوری ویژه
۲٫ کار با آن ساده ست. یعنی با دانستن اصول ساده و پایۀ منطق که پیش‌نیازی هم ندارد، می‌توان اساس کار آن را درک و تحلیل کرد.
۳٫ کنترل‌گر است. مانند مدار فرمان الکتریکی.
۴٫ PLC منطقی ست برخلاف مدار فرمان الکتریکی.

در واقع مجموعه ای از سخت افزار و نرم افزار است که عمل کنترل را ساده و انعطاف پذیرمی نماید که به دلیل ویژگی‌های خاصش بیشتر برای کنترل فرایندهای مکانیکی یا صنعتی مانند خطوط تولید کارخانه ها و همچنین طراحی BMS می توان از PLC استفاده نمود.
PLC توسط شخصی به نام ریچارد مورلی که به آن پدر PLC هم می گویند ساخته شد.
برای اولین بار از PLC در صنعت اتومبیل سازی استفاده شده و این دستگاه جایگزین رله ها و تایمرها شد.
در صنعت، رله های قابل برنامه ریزی مختلف با اسامی گوناگون وجود دارد که از مقایسۀ آن ها می توان دریافت نحوۀ اتصال و سیم کشی انواع رله ها تقریباً با یک دیگر یکسان اند و تنها از نظر شکل نرم افزار و نحوۀ برنامه ریزی تفاوت هایی دارند.

کاربرد PLC در کجاست؟

رلۀ قابل برنامه ریزی یا PLC ها در بعضی از تابلوهای برق مثل کنترل موتورخانۀ ساختمان ها، دستگاه های دارای دو یا چند موتورالکتریکی، کارگاه های کوچک صنعتی و نظایر آن نیز مشاهده می شود. حتی می توان با استفاده از رلۀ قابل برنامه ریزی، عوامل فیزیکی مثل فشار، دما و نظایر آن را کنترل نمود؛ این نوع کنترل در تأسیسات الکتریکی و کمپرسورها کاربرد فراوان دارد.

ساختمان کنترلر PLC چگونه است؟

به طور کلی رله های منطقی قابل برنامه ریزی از دو جزء اصلی تشکیل می شوند:
الف – اجزای ظاهری
ب – اجزای داخلی

الف- اجزای ظاهری

رله های قابل برنامه ریزی از نظر ظاهری دارای اجزای زیر هستند:
۱- ورودی ها INPUT:
ورودی ها را با حرف I و یک شماره، مانند I1 و I2 و I3 و … در محل ترمینال های ورودی رله نشان می دهند. تعداد ورودی ها معمولاً ۶ تا ۱۲ عدد و یا بیشتر است. شستی ها، میکروسوییچ ها و عواملی که وظیفۀ وصل و قطع مدار را عهده دار باشند به این قسمت متصل می شوند.
۲- خروجی ها OUTPUT:
خروجی ها را با حرف Q و یک شماره، مانند Q1 و Q2 و Q3 و … در محل ترمینال های خروجی نشان می دهند. بوبین کنتاکتورها به این محل متصل می شوند. تعداد خروجی ها معمولاً ۴ تا ۶ عدد و یا بیشتر است. خروجی های رله های قابل برنامه ریزی در دو نوع رله ای و ترانزیستوری ساخته می شود این موضوع نوع سیم کشی آنها در خروجی را تحت تأثیر قرار می دهد.
۳- محل تغذیه:
مقدار ولتاژ مورد نیاز رله ۱۲ ولت، ۲۴ ولت مستقیم (DC) و یا ۲۳۰ ولت متناوب (AC) است. معمولاً محل تغذیه با حروف N و L مشخص شده؛ تغذیه اولین ترمینال های سمت چپ هر رله را تشکیل می دهد
۴- نمایشگر LCD:
وسیله ای برای مشاهده برنامه ریزی دستی یا نمایش پیام است.
۵- کلید های معمولی و جهت دار:
برای برنامه ریزی دستی از کلیدهای جهت دار استفاده می شود.
۶- محل اتصال کابل:
یک سر کابل ارتباطی RS232 یا USB را به رله و سمت دیگر را به کامپیوتر اتصال داد. در نمونه های جدید از کابل شبکهLAN RG45 برای ارتباط با رله استفاده می شود.
۷- حافظه جانبی:
با برداشتن درپوش آن می توان مموری کارت را به دستگاه اضاف کرد و حتی برنامه را از طریق مموری کارت به دستگاه وارد کرد.

ب- اجزای داخلی:

اجزای داخلی این رله ها از یک برد الکترونیکی به همراه یک سری قطعات الکترونیکی تشکیل شده است و بر پایۀ اصول و توابع منطقی کار می کند. این قسمت خود از سه جزء تشکیل شده است:
۱- پردازشگر:
انجام کارهای محاسباتی و مقایسه و نتیجه گیری فعالیت های منطقی به عهدۀ این بخش است.
۲- حافظه:
وظیفۀ این قسمت نگهداری و ذخیرۀ اطلاعات است. دیتای ثابتی است که توسط CPU استفاده می شود، سیستم ROM بصورت دائمی برای عملکرد سیستم ذخیره می کند و RAM اطلاعات مربوط به ورودی و خروجی ها، مقادیر تایمرها، شمارنده ها و تجهیزات داخلی دیگر را ذخیره می کند .
حافظۀ PLC دو نوع است:
الف) ROM یا حافظۀ دائم (Read only memory): تراشه‌ایست خاص، حاوی برنامه‌ای که توسط کارخانه سازنده تعبیه شده‌است. وظیفه‌ای مشابه سیستم‌عامل DOS در رایانه‌های شخصی دارد و در حین عملیات CPU نمی‌تواند تغییر یابد یا پاک شودحتّی به هنگام قطع تغذیه CPU.
ب) RAM یا حافظۀ موقّت (Random Access memory) تراشه‌ایست نیمه‌هادی، که می‌توان در آن برنامه نوشته و تغییرات اعمال کرد. اطلاعات موجود در حافظه‌های RAM با قطع تغذیه، پاک می‌گردند ولی اغلب CPUها مجهز به یک باتری پشتیبان هستند؛ بنابراین اگر تغذیه ورودی قطع شود و درپی‌آن منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تأمین کند، باتریِ پشتیبان، برنامۀ ذخیره شده در RAM را حفظ می‌کند.

۳- منبع تغذیه:
تأمین ولتاژ مورد نیاز رله ها به عهدۀ این قسمت است. PLC ها یک منبع تغذیه ایزوله دارند اما اکثر PLC ها با تغذیه V AC 220 یا V DC 24 کار می کنند.
اصطلاحاً به مجموعه سه جزء فوق، واحد پردازش مرکزی CPU یا مغز سیستم می گویند.

شکل زیر نمای کلی از ساختار یک PLC را نشان می دهد:

مزایای کنترلر PLC نسبت به مدارات رله ای:

• استفاده از PLC موجب کاهش حجم و پیچیدگی تابلو می شود، لذا منطق کنترل فرمان با نرم افزار پیاده سازی می شود و باعث کابل کشی کمتر و کاهش عناصر می شود.
• PLC چون از قطعات الکترونیکی ساخته شده است، استهلاک مکانیکی ندارد بنابراین دارای عمر بیشتری خواهد بود.
• با استفاده از PLC می توان تایمر ها، شمارنده ها و رله های کمکی را از مدار حذف نموده و داخل PLC برنامه نویسی نمود. بنابراین PLC دارای مصرف کمتری می باشد.
• استفاده از PLC در فراید های صنعتی موجب صرفه جویی در هزینه تمام شده می شود.
• تغییر در منطق کنترل وعیب یابی بسیار سریع و آسان است.
• طراحی و اجرای مدار های کنترل با استفاده از PLC بسیار ساده تر از مدارات رله ای می باشد.
• سرعت عمکرد بالا.
• قابلیت اتصال به انواع درایو های صنعتی و برد های کنترلی .
• دقت بالا.

مزیت کنترلر PLC نسبت به رایانه:

– برای کار در شرایط سخت ساخته می‌شود. شامل:
• غبار
• رطوبت
• گرما و سرما
• نویز الکتریکی و نوسان برق و …..
– برنامه‌های داده شده به PLC در حافظۀ آن ذخیره می‌شوند.
– برای انجام وظیفۀ ویژه اش، امکان اتصال و کنترل ورودی‌ها و خروجی‌های زیادی را برای حسگرها و محرکهای متعدد و گوناگون دارد.
– قابلیت خواندن و پردازش مقادیر و متغیّرها. شامل:
• مقادیر لیمیت سوییچ‌ها
• متغییرهای آنالوگ (مانند مقادیر حس‌گرهای گرما و فشار)
• موقعیت‌ها در سیستم‌های موقعیت‌یاب را دارد.
– قابلیت فعّال نمودن دستگاه‌های خاص را دارد؛ همچون:
• موتورهای الکتریکی
• سیلندرهای پنوماتیکی یا هیدرولیکی
• رله‌های مغناطیسی و سیم‌پیچها

معرفی انواع کنترلر PLC ها:

در صنعت PLC ، بیش از یکصد کارخانه با تنوع بسیار در طراحی و ساخت انواع مختلف PLC فعالیت می‌کنند PLC ها را می‌توان از نظر اندازه، حافظه، تعداد ورودی / خروجی، وسعت عملیات (محلی یا وسیع) و … دسته‌بندی نمود.
باید توجه داشت که برای ارزیابی قابلیت یک PLC باید، ویژگی‌های دیگری مانند پردازنده، زمان اجرای یک سیکل، سادگی زبان برنامه‌نویسی، قابلیت توسعه و … را در نظر گرفت.

انواع پی ال سی ها به چند دسته تقسیم می شود:

اصولاً شرکت های سازنده پی ال سی، چهار مدل پی ال سی می سازند که این چهار مدل پی ال سی با نام های مختلف در هر شرکت سازنده شناخته می شود.

۱- مینی پی ال سی ها(mini PLC):

کوچک ترین نوع پی ال سی که به پی ال سی های مینی معروف هستند و کار همان پی ال سی های بزرگ را انجام می دهند با محدودیت های وروردی و خروجی کمتر.
در شرکت های سازنده مختلف این نوع را با اسم های متفاوتی نام می برند. به عنوان به نمونه های زیر می توان اشاره کرد:
۱٫ ZEN ساخت شرکت Omron ژاپن
۲٫ LOGO ساخت شرکت SIEMENS آلمان
۳٫ Zelio ساخت شرکت Telemecanique فرانسه
۴٫ Moeller آلمان
۵٫ LG کره
۶٫ Allen-Bradley آمریکا
در اغلب مینی پی ال سی ها یک صفحه کوچک با تعدادی دکمه وجود دارد که علاوه بر برنامه ریزی با کامپیوترتوسط همین صفحه کوچک و دکمه هم میتوان به پی ال سی برنامه داد.
این نوع پی ال سی ها ورودی و خروجی های کمی دارد( نهایتاً۴۰ ورودی خروجی) و در پروژه های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد.

۲- پی ال سی های کمپکت(Compact PLC)

این نوع پی ال سی ها همانطور که از نامش هم پیدا است به صورت کامپکت است، یعنی هر سه بخش تغذیه، سی پی یو یا پردازنده و بخش ورودی خروجی ها داخل یک باکس قرار دارد.
شرکت های سازنده پی ال سی های کمپکت، در مدل های گوناگون از این نوع پی ال سی را ساخته اند که برخی از آنها امکانات متمایز و خاصی ندارد ولی برخی دیگر دارای امکانات سخت افزاری بیشتر و امکانات نرم افزار قوی تر است.
این نوع پی ال سی ها ورودی و خروجی های بیشتری نسبت به مینی پی ال سی ها دارد (تا ۳۰۰ ورودی خروجی) و در پروژه های متوسط استفاده می شود.

۳- پی ال سی های ماژولار (Modular PLC)

این نوع پی ال سی ها نیز همناطور که از نام شان هم مشخص است به صورت ماژول می باشد، به این صورت که سه بخش اصلی آن از هم جدا می شود و میتوانیم ماژول های تغذیه، سی پی یو و ورودی خروجی ها را در کنار هم بچینیم تا تشکیل یک پی ال سی بدهد.
این نوع پی ال سی ها نیز از کارت های سخت افزاری مختلف پشتیبانی می کند.
پی ال سی های ماژولار مزیتی که نسبت به دو مدل بالا دارند این است میتوانیم چندین ماژول ورودی خروجی را به آن اضاف کنیم و دست ما در پروژه باز است، این که چه مقدار ورودی خروجی را میتوانیم به این نوع پی ال سی ها اضافه کنیم به قدرت پردازنده ما بستگی دارد ولی نهایتاً تا ۲۰۰۰ ورودی خروجی را میتوانیم از این پی ال سی ها داشته باشیم.

۴- پی ال سی های رک (Rack PLC)

این نوع پی ال سی ها مانند پی ال سی های ماژولار است با این تفاوت که به صورت عمودی نصب میشود و پشت آن یک ماژول مرکزی وجود دارد که رابط، تمام ماژول ها و ورودی خروجی ها به هم است.
در پی ال سی های ماژولار تمام تجهیزات به هم وصل می شود ولی در پی ال سی های رک همانطور که گفتیم تمام تجهیزات به ماژول مرکزی متصل می شود.
این پی ال سی ها هم برای پروژهای بزرگ که ورودی خروجی زیادی لازم دارد مورد استفاده قرار می گیرد و میتوانیم تا ۵۰۰۰ ورودی خروجی با این پی ال سی ها داشته باشیم.

طراحی مدار فرمان ستاره – مثلث در کنترلر PLC :

شرکت هواسان مبتکر بصورت معمول از کنترلر PLC های ساخت کمپانی ENKO ترکیه برای تابلو برق کمپرسورهای تولیدی خود استفاده می کند، این برند در فعالیت بیش از ده ساله این مجموعه، جواب خود را به خوبی پس داده است.

ENKO CCS300 راه حلی هوشمندانه و اقتصادی برای کمپرسورهای اسکرو

شرکت هواسان مبتکر بصورت معمول از PLC های ساخت کمپانی ENKO ترکیه برای تابلو برق کمپرسورهای تولیدی خود استفاده می کند، این برند در فعالیت بیش از ده ساله این مجموعه، جواب خود را به خوبی پس داده است.

ENKO CCS300 راه حلی هوشمندانه و اقتصادی برای کمپرسورهای اسکرو