PLC چیست‌ ؟ تاریخچه،نحوه‌ عملکرد، برنامه‌نویسی و کاربرد

در این جلسه از آموزش‌های اتوماسیون صنعتی به بررسی PLC چیست‌ ؟ تاریخچه،نحوه‌ عملکرد، برنامه‌نویسی و کاربرد آن می‌پردازیم. کنترلرهای منطقی برنامه پذیر یا PLC ، تا پیش از پیدایش مدارهای منطقی حالت جامد، مدارهای کنترلی را منحصرا بر مبنای رله‌های الکترومکانیکی می‌ساختند.

اما امروزه رله‌ها، هرچند که نمی‌توان گفت که به طور کامل از رده خارج شده‌اند، اما در بسیاری از کاربردهایی که داشتند، با مدارهای کنترلی منطقی امروزی جایگزین شده‌اند و کاربرد آن‌ها بیشتر به مواردی محدود شده است که به جریان بالا و/یا ولتاژ سوییچینگ بالا نیاز داشته باشند. در صنایع و مراکز تجاری مدرن و امروزی ما با فرآیندها و سیستم‌های فراوانی مواجهیم که هم‌چنان به کنترل‌های ON/OFF نیاز دارند اما همین کنترلرهای ساده را نیز دیگر به ندرت با استفاده از رله‌های الکترومکانیکی و یا حتی با استفاده از گیت‌های منطقی جداگانه می‌سازند. در عوض، کامیپوترهای دیجیتال پا به عرصه گذاشته‌اند و می‌توان آن‌ها را به گونه‌ای برنامه‌ریزی کرد که تمام پروسه‌ی کنترل را از صفر تا صد با اجرای توابع مختلف انجام دهند. در ضمن PLC مخفف Programmable Logic Controller یا کنترلر منطقی برنامه پذیر است.

تاریخچه ی PLC

در اواخر دهه‌ی 1960 میلادی، یک شرکت آمریکایی به نام Bedford Associates، برای نخستین بار از یک دستگاه محاسباتی رونمایی کرد که نام آن را MODICON گذاشته بود. این نام در واقع خلاصه‌شده‌ی عبارت Modular Digital Controller به معنای کنترلر دیجتال ماژولار بود. همین نام بعدها تبدیل به نام شرکتی شد که از شرکت اصلی و به منظور راه‌اندازی خط تولیدی جداگانه برای این کنترلرها منشعب شد. بنابراین دستورکار شرکت MODICON طراحی، تولید و فروش این کامپیوتر کنترلرهای خاص‌منظوره‌ی محاسباتی بود.

اما پس از مدتی سایر شرکت‌های مهندسی نیز بیکار نماندند و شروع به تولید نسخه‌های توسعه‌یافته و اختصاصی خودشان از این ابزار کردند. این روند تولید در ورژن‌های بهتر و توسعه‌یافته‌تر آنقدر گسترش و ادامه یافت که به مرور از انحصار درآمدند و تبدیل به کنترلرهایی شناخته شده با نام غیراختصاصی PLC شدند. PLC مخفف عبارت Programmable Logic Controller بود؛ کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر. بنابراین هدف اولیه‌ی PLC ها جایگزین کردن رله‌های الکترومغناطیسی به عنوان عنصر منطقی مدارهای کنترلی، با کامپیوترهای دیجیتال با مدارهای حالت جامدی بود که قابلیت ذخیره‌سازی برنامه‌ و شبیه‌سازی روابط و اتصالات میان رله‌ها را داشتند و به این ترتیب می‌توانستند مسئولیت‌های مختلف کنترلی را به راحتی به انجام برسانند. حال که با تاریخچه PLC ها آشنا شدید در ادامه با میکرو دیزاینر الکترونیک باشید تا برنامه نویسی PLC ها را باهم بررسی کنیم.

برنامه نویسی PLC ها و Ladder Logic یا منطق نردبانی

یک PLC یا پی‌ال‌سی، ترمینال‌های ورودی متعددی دارد که از طریق آن‌ها سطوح منطقی 1 و 0 را دریافت کرده و می‌خواند. این سیگنال‌ها از طرف سنسورها و سوییچ‌های موجود در فرآیند تحت کنترل برای PLC ارسال می‌شوند. به همین ترتیب ترمینال‌های خروجی متعددی نیز دارد که وظیفه‌ی آن‌ها ارسال سیگنال‌های 1 و 0 به چراغ‌ها، سلونوئیدها، کنتاکتورها، موتورهای کوچک و خلاصه تمام تجهیزاتی است که در آن خط تولید یا فرآیند حضور دارند و می‌توان آن‌ها را با کنترل 0 و 1 یا همان ON/OFF کنترل کرد.

اما یکی از اقداماتی که به منظور ساده‌سازی روش برنامه‌نویسی PLC ها انجام شده است، طراحی منطق برنامه‌نویسی آن‌ها به گونه‌ای است که شباهت‌های زیادی با روش ترسیم مدارها با استفاده از شماتیک نردبانی دارد. به این ترتیب یک الکترونیک‌کار صنعتی و یک مهندس الکترونیک، هر دو در کار با این منطق و خواندن شماتیک‌ها و برنامه‌نویسی PLC ها احساس راحتی خواهند داشت.

PLC ها کامپیوترهای صنعتی هستند و به همین دلیل سیگنال‌های ورودی و خروجی آن‌ها 120 ولت AC است و از این نظر دقیقا مانند رله کنترلرهای الکترومکانیکی ‌ای هستند که جایگزین‌شان شدند. البته ناگفته نماند که برخی PLC ها هستند که می‌توانند سیگنال‌هایی با سطح پایین‌تر DC دریافت و ارسال کنند، اما یک موارد استثنا هستند و قانون کلی همان 120 V AC است.

نحوه‌ی ارسال و دریافت سیگنال‌ها و نیز استانداردهای برنامه‌نویسی معمولا در مدل‌های مختلف PLC ها ممکن است تا حدودی با هم متفاوت باشد اما چارچوب‌های کلی آن‌ آنقدری مشترک هست که بتوانیم مقدماتی از آن را در اینجا به طور مختصر معرفی کنیم.

تصویر زیر نقشه‌ی عمومی یک PLC ساده را از نمای روبه رو نشان می‌دهد. دو ترمینالی که به عنوان L1 و L2 نام‌گذاری شده‌اند، ترمینال‌های توان‌رسانی به مدارداخلی PLC هستند به این ترتیب که به ولتاژ 120 ولت AC متصل شده و جریان را در مدار داخلی برقرار می‌کنند. 6 ترمینالی که در سمت چپ واقع شده‌اند مخصوص ورودی‌ها هستند و همان‌طور که می‌بینیم هر کدام مختص یک ورودی جداگانه‌اند که با برچسب‌های Xi نام‌گذاری شده‌اند. پایین‌ترین ترمینال هم در گوشه‌ی سمت چپ ترمینال common یا مشترک است که معمولا به پورت خنثی (neutral) ی منبع 120 V AC ( یعنی همان پورت L2) متصل می‌شود.

برنامه نویسی PLC ها و Ladder Logic یا منطق نردبانی 

اما درون محظه‌ی PLC چه رخ می‌دهد؟ بین هرکدام از ترمینال‌های ورودی و ترمینال مشترک(common) یک اپتوایزولاتور( دیود نوری) وصل شده است. وظیفه‌ی این دیود این است که هر زمان بین ترمینال ورودی مربوط و ترمینال common، ولتاژ 120 ولت AC اعمال شد، یک سیگنال 1 منطقی را در حالی که از نظر الکتریکی ایزوله شده است به سمت مدار کامپیوتری PLC ارسال کند. ( در مقصد یک فوتوترانزیستور، سیگنال نوری ارسال شده توسط دیود را دریافت و تفسیر می‌کند.)

مطلب پیشنهادی:  آموزش اصول مقدماتی PLC

در پنل جلویی PLC یک LED نشانگر وجود دارد که با روشن و خاموش شدن‌ خود اعمال ولتاژ به هر ورودی را نشان می‌دهد.

PLC چیست‌

از طرفی، خروجی‌های لازم توسط کامپیوتر PLC تولید شده و برای ارسال شدن، یک قطعه‌ی سوییچینگ ( مثلا یک ترانزیستور، یا تریاک یا حتی یک رله‌ی الکترومکانیکی) را فعال می‌کنند که باعث می‌شود ترمینال Source (در قسمت پایین، سمت راست) به یکی از ترمینال‌های خروجی که با Yi ها نام‌گذاری شده‌اند وصل شود. از طرفی خود ترمینال Source را به سمت 120 ولتی منبع یعنی به L1 متصل می‌کنند. به این ترتیب جریان از ترمینال Source به سمت خروجی مدنظر جاری می‌شود. دقیقا مانند قسمت ورودی‌ها، در پنل جلویی PLC برای خروجی‌ها نیز LED نشانگری وجود دارد که فعال شدن هر کدام از خروجی‌ها را با چشمک زدن خود نشان می‌دهد.

PLC چیست‌

به این ترتیب PLC قادر است با ابزارهای دنیای واقعی مانند سلونوئید‌ها و سوییچ‌ها و … ارتباط برقرار کرده و آن‌ها را کنترل کند.

اما مرکز اصلی کنترل درون PLC ها قرار دارد. همان چیزی که از آن به عنوان مدار کامپیوتری PLC نام برده می‌‌شود. درون این مدار کامپیوتر برنامه‌ای تعبیه می‌شود که تعیین می‌کند تحت هر شرایطی از ورودی‌ها، کدام خروجی‌ها باید فعال شوند.

ظاهر برنامه‌ای که PLC را هدایت می‌کند، یک مدار با منطق نردبانی‌ست که در آن از نمادهایی مانند رله و سوییچ و … استفاده می‌شود. اما در واقعیت ماجرا در درون PLC نه رله‌ای وجود دارد و نه سوییچی که روابط منطقی بین ورودی‌ها و خروجی‌ها را پیاده‌سازی کرده باشند! این ها را تنها در نقشه‌های مداری و به منظور فهم عملکرد PLC استفاده می‌کنند. در دنیای واقعی برنامه از طریق یک کامپیوتر معمولی که به پورت مخصوص پروگرم در PLC متصل می‌شود، وارد PLC می‌شود و از طریق همان کامپیوتر عملکرد آن ردیابی می‌شود.

به عنوان مثال مدار PLC و برنامه‌ی آن را که در ادامه آمده است در نظر بگیرید:

مدار PLC و برنامه‌ی آن

تا زمانی که سوییچ فشاری متصل به X1 فشار داده نشده باشد، هیچ توانی به سمت ورودی X1 در PLC جاری نمی‌شود. اگر برنامه را هم دنبال کنیم می‌بینیم که X1 را به صورت یک اتصال نرمال-باز که به صورت سری با سیم‌پیچ Y1 بسته شده است، نشان می‌دهد. پس تا وقتی که سوییچ باز است، توانی به سمت Y1 هم گسیل نمی‌شود. پس خروجی Y1 در PLC هم غیرفعال مانده و چراغ LED نشانگر آن نیز خاموش خواهد ماند. حالا فرض کنید که کلید فشار داده شود. به عنوان اولین اتفاق، توان به سمت ورودی X1 خواهد رفت. به دنبال آن تمام اتصالاتی که با X1 در تماس هستند نیز این فعال شدن را متوجه شده و آن‌ها نیز فعال می‌شوند. ( شاید بپرسید چرا؟ چون تمام این‌ها اتصالات رله‌ای هستند که فعال شدندشان از نظر مداری وابسته به فعال شدن سیم‌پیچ X1 است.) در این شرایط پیغامی به برنامه ارسال شده و در آن‌جا نیز اتصال X1 که به صورت نرمال-باز بود، بسته می‌شود. با بسته شدن این اتصال جریان به سمت سیم‌پیچ Y1 نیز روانه خواهد شد. زمانی که در برنامه سیم‌پیچ Y1 فعال شود، دستوری به خروجی Y1 در PLC نیز ارسال شده و آن نیز فعال می‌شود. با فعال شدن خروجی Y1، LED نمایشگر آن نیز روشن خواهد شد.

عملکرد PLC

نکته‌ای که باید توجه کنید این است که این مداری که در قسمت برنامه ( کادر آبی رنگ تصویر فوق) می‌بینید و شامل اتصال X1، سیم‌پیچ Y1، سیم رابط میان این دو و بقیه متعلقات آن، تنها یک مدار مجازی است و قطعات آن وجود خارجی ندارند. تنها دستوراتی هستند که در برنامه‌ی کامپیوتر – یک تکه کد نرم‌افزاری!- وجود دارند و برای فهم بهتر ما و اینکه راحت‌تر بتوانیم اتفاقات را دنبال کنیم به این صورت مداری نمایش داده می‌شوند.

نکته‌ی مهم دیگری که باید بدانید، این است که نیازPLC به استفاده از کامپیوتر برای برنامه‌نویسی شدن و اجرای دستورات، یک نیاز پیوسته نیست. به این معنا که کافی‌ست یک بار PLC را با کامپیوتر اتصال داده و آن را برنامه نویسی کنید. پس از آن حتی اگر کامپیوتر از PLC جدا شود، PLC طبق آن فرامین و دستورات که از برنامه دریافت کرده است، کار خود را انجام و ادامه خواهد داد.

اینکه ما در اینجا در تمام تصاویر هم چنان کامپیوتر را به صورت متصل به PLC نشان می‌دهیم، تنها برای کمک به فهم بهتر شما از وضعیت عملکرد PLC و تناظر آن با وضعیت برنامه در هر لحظه است. ( باز و بسته شدن سوییچ‌ها و اتصالات، تغییر وضعیت لامپ‌ها و … )

توضیحات منطق نردبانی بصورت فیلم (انگلیسی)

توضیحات منطق نردبانی بصورت فیلم (انگلیسی)

رفتار سیستم کنترلی PLC ها

قدرت و توانمندی واقعی PLC ها زمانی به درستی فهمیده می‌شود که بخواهیم رفتار یک سیستم کنترلی را تغییر دهیم. از آن‌جایی که PLC یک دستگاه برنامه‌پذیر است، برای تغییر رفتار آن کافی‌ست دستورات و کد‌هایی که به آن داده‌ایم را تغییر دهیم، بدون آنکه نیاز باشد اتصالات و پیکربندی‌های مداری داخل آن را تغییر دهیم. و تمام قدرتمندی عظیم PLC ها مدیون همین قابلیت است. به عنوان مثال فرض کنید می‌خواهیم همین مدار کلید و لامپ را به گونه‌ای متفاوت کنترل کنیم که به جای آن‌که با فشردن کلید لامپ روشن شود، با فشردن آن لامپ خاموش شود و با رها کردنش روشن.

اگر قرار بود سخت‌افزار و پیکربندی مدار تغییر کند، احتمالا باید یک اتصال نرمال-بسته، با اتصال نرمال-باز فعلی جایگزین می‌شد.

اما تغییر دادن برنامه راه بسیار ساده‌ترین پیش روی ما می‌گذارد: کافی‌ست کد را به گونه‌ای تغییر دهید که اتصال X1 به صورت نرمال- بسته تعریف شود نه نرمال-باز. در مداری که در تصویر زیر نشان داده شده است، ما همین تغییر را اعمال کرده‌ایم. مدار در وضعیتی است که هنوز کلید فشاری فشار داده نشده است.

مطلب پیشنهادی:  سنسور فشار سنج چیست؟ + کاربردهای صنعتی

رفتار سیستم کنترلی PLC ها

در تصویر بعدی، کلید فشار داده شده است.

رفتار سیستم کنترلی PLC ها

یکی دیگر از مزیت‌های کار کردن با نرم‌افزار نسبت به کار کردن با سخت‌افزار، این است که در نرم‌افزار و کد نویسی می‌توان یک سیگنال ورودی را هرچند بار که لازم باشد استفاده کرد در حالیکه در سخت‌افزار چنین امکانی نداریم. به عنوان مثال، مداری که در تصویر بعدی داریم و برنامه‌ی آن را که در جعبه‌ی آبی رنگ قرار دارد ببینید. این مدار اینگونه طراحی شده است که اگر حداقل دو تا از کلیدها همزمان فشار داده شدند، لامپ روشن شود.

دیجیتال PLC

اگر بخواهیم کنترلر همین مدار را با رله‌های الکترومکانیکی پیاده‌سازی کنیم، به سه عدد رله و به ازای هر رله به دو عدد اتصال نرمال-باز نیاز داریم تا بتوانیم مداری بسازیم که هر سوییچ ( لامپ) آن دارای ورودی‌هایی با دو اتصال باشد.

اما زمانی که از PLC و برنامه‌های نرم‌افزاری آن استفاده می‌کنیم، برای هر ورودی می‌توانیم هر تعداد که بخواهیم اتصال و تعریف کنیم، بدون آنکه نیاز باشد هیچ جزء سخت‌افزای ای به مدار اضافه یا کم کنیم. چطور چنین چیزی ممکن است؟ چون هرکدام از ورودی‌ها در حافظه‌ی دیجیتال PLC چیزی نیست به جز یک بیت دیجیتال (0 یا 1) و هر تعداد بار که لازم باشد می‌تواند آن را استفاده کند.

به همین ترتیب از آن‌جا که هرکدام از خروجی‌ها هم به صورت 0 و 1 هایی ذخیره شده در حافظه‌ی دیجیتال هستند، می‌توان بر اساس آن‌ها وضعیت اتصالات مدار را فعال یا غیرفعال نمود.

به عنوان مثالی دیگر، سیستم زیر را در نظر بگیرید؛ مدار کنترلر برای راه‌اندازی و متوقف کردن یک موتور.

دیجیتال PLC

کلید فشاری متصل به ورودی X1، به عنوان کلید Startعمل می‌کند و کلید متصل به ورودی X2 به عنوان کلید Stop.

اما اگر به قسمت برنامه دقت کنید، می‌بینید که به جز اتصالات X1 و X2، اتصال دیگری به نام Y1 نیز تعبیه شده است. نقش این اتصال چیست و هدف از گذاشتن آن به نظر شما چه چیزی می‌تواند باشد؟

بله، کار Y1 که وضعیت آن از وضعیت خروجی تعبیت می‌کند، این است که پس از آنکه دکمه‌ی Start را رها کردیم، باز هم موتور را در وضعیت روشن نگه دارد. به عبارتی می‌توان گفت کار Y1 نمونه برداری از وضعیت خروجی، و تزریق مجدد آن به مدار است ، پس از آنکه دکمه‌ی start را رها کرده باشیم. همانطور که می‌بینید اتصالX2 با رنگ متفاوتی نمایش داده شده است. این اتصال یک اتصل نرمال- بسته است. یعنی از نظر الکتریکی در حالت عادی جریان را عبور می‌دهد مگر آنکه وضعیت آن را تغییر دهیم.

زمانی که کلید start را فشار دهیم، ورودی X1 فعال شده و متناظرا در مدار برنامه‌ی کامپیوتری، اتصال X1 نیز بسته می‌شود. با بسته شدن اتصال X1، و X2 نیز که به طور طبیعی در حالت بسته است، جریان به سمت خروجی Y1 نیز هدایت می‌شود. با جاری شدن جریان در سیم‌پیچ Y1، متناظرا فرمان فعال شدن به خروجی Y1 واقعی نیز ارسال می‌شود تا ولتاژ 120 V AC ازطریق آن به سیم‌پیچ موتور تحت کنترل برسد. اتصال موازی Y1 نیز به دنبال این اتفاقات بسته می‌شود و بسته‌شدنش مدار را در وضعیتی که دارد قفل می‌کند ( اصطلاحا مدار لچ می‌شود.)

نحوه عملکرد plc

و در این لحظه اگر کلید X1 را رها کنیم، ورودی X1 غیرفعال شده و اتصال X1 نیز درون برنامه متناظرا فرمان باز شدن دریافت خواهد کرد. اما موتور از حرکت نمی‌ایسد و در همان وضعیت روشن خود فعالیتش را ادامه می‌دهد. چرا؟ دقیقا به علت وجود اتصال موازی Y1 . همان‌طور که توضیح دادیم این اتصال مانند یک نمونه بردار، وضعیت خروجی را در خود نگه داشته و حتی در صورت قطع شدن اتصال X1، کاری می‌کند که مدار همچنان در وضعیت قبلی خود بماند. به این ترتیب مدار را قفل می‌کند.

PLC

اما برای متوقف شدن مدار کافی‌ست کلید X2 را به صورت لحظه‌ای فشار دهیم. این کار باعث می‌شود که ورودی X2 فعال شده و در نتیجه اتصال متناظر آن که نرمال-بسته بود، تغییر وضعیت داده و باز شود. با باز شدن X2، مسیر عبور جریان به سمت سیم‌پیچ Y1 قطع می‌شود.

PLC

با رها شدن کلید X2، این ورودی غیرفعال شده و کلید متناظر آن دوباره به وضعیت اولیه‌ی خود یعنی نرمال-بسته باز می‌گردد. اما موتور تا زمانی که مجددا کلید X1 فشار داده نشود، در حالت توقف باقی خواهد ماند. احتمالا بتوانید حدس بزنید چرا! بله درست ، است. باز هم اتصال موازی Y1 است که مدار را در وضعیت خاموش قفل می‌کند.

PLC چیست

طراحی کنترلرهای PLC به صورت Fail Safe (ایمن در برابر خطا)

نکته‌ی مهمی که در اینجا حتما باید بدانیم این است که طراحی fail safe در PLC ها هم دقیقا به همان اندازه اهمیت دارد که در سیستم های کنترلی ای که از رله‌های الکترومکانیکی استفاده می‌کنند. در طراحی همه‌ی سیستم‌های کنترلی همیشه باید این نکته مدنظر قرار گیرد که اگر احیانا در دستگاه/یا دستگاه‌های تحت کنترل آن کنترلر، خطای وایرینگ ( سیم‌کشی) اتفاق بیفتد مثلا اتصالی باز باشد یا … ؛ این خطا چه تاثیری بر سیستم کنترلی خواهد داشت. به عنوان مثال؛ در این مدار کنترل موتور، یک اشکال بزرگ وجود دارد : اگر احیانا سیم‌بندی‌های کلید X2 ( یعنی کلید stop )، بر اثر تصادف باز بمانند، هیچ راه حل دیگری برای متوقف کردن موتور وجود ندارد! راه حلی که برای حل این مشکل به نظر می‌رسد این است که طراحی را به گونه‌ای تغییر دهیم که منطق حاکم بر اتصال X2 درون برنامه‌ی PLC و کلید X2 واقعی که در مدار وجود دارد را برعکس کنیم.

مطلب پیشنهادی:  لودسل چیست؟ + انواع لودسل ها

طراحی کنترلرهای PLC

تا زمانی که کلید stop که آن را به صورت نرمال-بسته قرار داده‌ایم، تغییر وضعیت نداده و فعال نشده باشد، ورودی X2 در PLC فعال است، بنابراین اتصال X2 درون برنامه نیز بسته است. این شرایط باعث می‌شود که زمانی که کلید X1 فشار داده شد، موتور شروع به کار کند و حتی پس از رها شدن کلید X1 نیز به کار خود ادامه دهد. حالا اگر کلید X2 یعنی دکمه‌ی stop فعال شود، ورودی X2 غیرفعال شده (چون گفتیم کلید X2 را روی حالت نرمال-بسته طراحی کرده بودیم) و به تبع آن اتصال X2 درون برنامه نیز باز می‌شود. با باز شدن اتصال X2 ، موتور فرمان خاموش شدن دریافت می‌کند و از حرکت می‌ایستد.

بنابراین همان‌طور که می‌بینیم این تغییر طراحی، عملکرد اصلی موتور را دچار اختلال نکرده است، ضمن آنکه مشکلی که گفتیم را نیز حل کرده است. اگر سیم‌‌های ورودی X2 براساس خطا باز مانده باشند، ورودی X2 غیرفعال است دقیقا مانند حالتی که خودمان کلید stop را زده باشیم. بنابراین در صورتی که پنین خطایی رخ بدهد، عکس‌العمل موتور این خواهد بود که سریعا خاموش شود.

واضح است که این طراحی به نسبت کارآمد تر و ایمن‌تر از طراحی اولیه است که در آن بروز چنین خطایی باعث می‌شد کنترل موتور از دست ما خارج شود و نتوانیم آن را خاموش کنیم!

علاوه‌ برپورت‌های ورودی و خروجی‌ X و Y ، PLC ها دارای سیم‌پیچ‌ها و اتصالات داخلی‌ای نیز هستند که با جهان خارج از PLC هیچ‌گونه ارتباطی ندارند. کاربرد آن‌ها تقریبا مشابه کنترل رله‌ها (CR1,CR2 و … ) در مدارهای کنترلی استاندارد براساس رله‌های الکترومکانیکی است؛ یعنی تولید و تبدیل سیگنال‌های معمولی به منطقی و برعکس هر زمان که به آن‌ها نیاز باشد. برای آنکه دقیق‌تر متوجه شویم که این رله‌های داخلی چه کار می‌کنند و چگونه کار خود را انجام می‌دهند، مدار زیر وبرنامه‌ی آن را در نظر بگیرید. این مدار طراحی شده است تا عملکرد یک Nand Gate سه ورودی را شبیه‌سازی کند. از آن جا که نوتاسیون در نظر گرفته شده در برنامه‌های PLC به این صورت است که المان ها را با نماد‌های تک حرفی نمایش می‌دهند، ما نیز در اینجا به جای CR1 که در مدارهای کنترلی رله‌ای موسوم است، از C1 برای نام‌گذاری رله‌های داخلی استفاده می‌کنیم.

طراحی کنترلرهای PLC

در این مدار تا زمانی که هیچ‌کدام از کلید ها فعال نشده باشند (فشار داده نشوند) لامپ روشن خواهد بود. برای خاموش کردن آن نیز کافی‌ست هر سه کلید را فشار دهیم. تصویر زیر را ببینید:

کاربرد PLC

کاربردهای پیشرفته تر PLC چیست

این قسمت از آموزش ما در مورد PLC بیشتر با تمرکز بر کاربردهای کوچک و ساده‌ای از توانمندی‌های آن‌ها گذشت. اما بد نیست بدانید که مانند کامپیوترها، PLC ها می‌توانند توابع زمانی را نیز انجام دهند (مشابه time-delay رله ها). هم‌چنین بسیاری توابع پیشرفته‌ی دیگر را که می‌توانند آن‌ها را با دقتی بسیار بیشتر و قابلیت اطمینانی به مراتب بالاتر از رله کنترلرها به انجام برسانند.

اغلب PLC ها این قابلیت را دارند که بتوانند بیش از شش ورودی و شش خروجی داشته باشند. مثلا عکس زیر را ببینید؛ ماژول‌های ورودی/خروجی‌ یک PLC از برند الن بردلی را نشان می‌دهد که می‌بینیم تعدادشان از شش بیشتر است.

کاربردهای پیشرفته تر PLC ها

هر کدام از ماژول‌ها چیزی در حدود شانزده نقطه‌ی اتصال (ورودی یا خروجی) دارند. چنین کنترلری قابلیت این را دارد که به طور همزمان چند دوجین دستگاه را کنترل کند! از طرفی، تمام این مجموعه‌ی قدرتمند PLC در یک جعبه‌ با ابعاد نسبتا کوچک ( در مقیاس فضای کارخانه‌ای) و جمع و جور قرار می‌گیرد و در مقایسه با فضایی که کنترلر های مبتنی بر رله های الکترومکانیکی برای انجام همین کارها اشغال می‌کنند بسیار بهینه‌تر است.

تابلو برق PLC

قابلیت نظارت و کنترل از راه دور در PLC ها

از طریق شبکه‌ های کامپیوتری دیجیتال

یکی از قابلیت‌های مهم PLC ها که پیاده‌سازی آن در کنترلرهای مبتنی بر رله اصلا کار ساده‌ای نیست، قابلیت ریموت کنترل از طریق شبکه‌های کامپیوتری دیجیتال است. اما چطور چنین چیزی ممکن است؟ برگردیم به همان سطرهای ابتدایی مطلب، PLC ها چیزی نیستند جز کامپیوترهایی که به منظور انجام وظایف خاصی طراحی می‌شوند. و هر کامپیوتری می‌تواند قابلیت اتصال به سایر کامپیوترها ( یا اصطلاحا همان شبکه) را داشته باشد. مثلا تصویر زیر را ببینید؛ یک کامپیوتر خانگی معمولی را نشان می‌دهد که که طبق تصویر صفحه‌ی آن، در حال اجرای فرآیند کنترل سطح مایع در یک مخزن توسط PLC است.( این فرآیند در سیستم‌های توزیع آب گسترده کاربرد دارد. مثلا به منظور برداشتن آب از یک مخزن و یا پمپ کردن آن، نیاز به دانستن سطح آب در هر لحظه خواهیم داشت. ) وقتی از PLC استفاده می‎کنیم، اینکه این کامپیوتر در کجا قرار دارد مهم نیست؛ شاید حتی در یک مرکز کنترل که کیلومترها از آن پمپ آب در حال کنترل فاصله داشته باشد.

کنترل از راه دور در PLC

ادامه توصیه می‌کنیم دیگرجلسات درس‌های اتوماسیون صنعتی که در مورد مفاهیم اتوماسیون، هرم اتوماسیون صنعتی و انواع سنسور‌های صنعتی از جمله سنسور فشار، سنسور دما و غیره است را نیز مطالعه کنید. امیدواریم در ادامه بتوانیم در مورد برنامه نویسی PLC ها، بازار کار PLC، کارت های PLC و انواع PLC های موجود در بازار نوشته‌هایی را منتشر کنیم.

لطفا نظرات خودتان را در قسمت کامنت‌ها ⇓ بنویسید.

همچنین لطفا اپلیکیشن اندویدی ما را هم نصب کنید.

دانلود اپلیکیشن میکرو دیزاینر الکترونیک

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

یک دیدگاه

  1. احمدرضا رحیم زاده

    سلام. خیلی عالی بود.
    ادامه بدهید.