PLC یا کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر یکی از مهم‌ترین سیستم‌ها برای اتوماسیون صنعتی هستند. PLC می‌تواند اجرای فرایندها را بدون نیاز به منبع انسانی انجام دهد و موجب افزایش سرعت و دقت اتوماسیون شود. PLC از اجزای سخت افزاری مختلفی تشکیل شده که در این مقاله به بررسی ساختار آن خواهیم پرداخت.
معرفی plc و کاربرد آن
برای اولین بار در دهه 1960، PLC به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفت. کم کم استفاده از PLC در تمامی کارخانه‌ها رواج پیدا کرد، طوریکه هیچ کارخانه تولیدی متوسط تا بزرگ بدون PLC کار نمی‌کرد. PLC برای اولین بار در صنعت خودرو مورد استفاده قرار گرفت. در تمامی فرایندهای خودروسازی نیاز به نیروی انسانی بود. تنها کافی بود تا یک نیرو غیبت کند تا چرخ تولید کارخانه متوقف شود. اختراع PLC موجب افزایش سرعت بهینه و کاهش خرابی دستگاه‌ها شد. پی ال سی برای کنترل دستگاه‌ها و خطوط تولید صنعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. PLC دارای ورودی و خروجی دیجیتال جهت دریافت و ارسال سیگنال‌هاست. همچنین دارای CPU بوده و قابلیت برنامه‌ریزی و کنترل تمامی فرایندهای اتوماسیون را دارد.
در صنایع مختلف مانند صنعت خودروسازی، صنعت برق و الکترونیک، صنعت نفت و گاز، صنعت دارو، صنعت غذا و… از PLC استفاده می‌شود. همچنین برای کنترل فرایندهایی مانند خطوط تولید، روبات‌ها، سیستم‌ها تهویه، سیستم‌های اتوماسیون از آن استفاده می‌کنند.
معرفی اجزای سخت افزاری PLC
سخت افزار PLC، اصطلاحی است که برای توصیف اجزای فیزیکی تشکیل دهنده PLC استفاده می‌کنند. هر قطعه از PLC نمی‌تواند مستقلاً عملکرد داشته باشد. به عنوان مثال به اجزای تشکیل دهنده یک ماشین فکر کنید. موتور، گیربکس، چرخ‌ها، فرمان، بدنه و…. بدون تمام اجزای خودرو کنار هم، هیچ‌کدام از اجزا نمی‌توانند عملکرد مستقل داشته باشند. در PLC هم به همین صورت است. تمامی اجزا به هم وابسته بوده و با هم موجب راه‌اندازی سیستم خواهند شد.
اجزای سخت افزار PLC متنوع بوده و هر کدام کار منحصربه‌فردی را انجام می‌دهند. این اجزا شامل CPU یا واحد پردازش مرکزی، کارت حافظه، کارت‌های ورودی و خروجی، منبع تغذیه و دستگاه برنامه‌نویسی است که در ادامه به بررسی هر کدام از آن‌ها خواهیم پرداخت. در این مقاله ما برند زیمنس را بررسی و معرفی کرده‌ایم، توجه داشته باشید که بخش سخت افزاری plc ها در تمامی برندها یکی است.
معرفی واحد پردازش مرکزی (cpu) زیمنس
بخش عمده توابع و انجام فرایندهای صنعتی در CPU، انجام می‌شود. CPU کمک می‌کند تا PLC با کامپیوتر در ارتباط باشد و آنالیز داده‌ها را انجام دهد. CPU همچنین با بخش‌های دیگر هم ارتباط برقرار می‌کند. اجرای تمامی برنامه‌ها توسط CPU انجام می‌شود به صورت کلی CPU وظایف متعددی را در PLC انجام می‌دهد. برخی از مهم‌ترین وظایف CPU عبارت‌اند از:
- اطلاعات وضعیت را از دستگاه‌های ورودی مختلف می‌پذیرد.
- برنامه را اجرا می‌کند.
- برای انجام عملیات اقدام می‌کند.
- بسیاری از توابع منطقی را انجام می‌دهد.
- سیگنال خروجی مورد نیاز برای کنترل دستگاه‌ها مانند سیم‌پیچ رله، کنترل‌کننده و… را فراهم می‌کند.
CPU در 3 حالت در حال اجرا، برنامه و از راه دور می‌تواند در پی ال سی عملکرد داشته باشد.
- حالت اجرا: در این حالت برنامه اجرا شده و به دستگاه خروجی نیز وصل خواهد شد. در این صورت امکان ویرایش آنلاین وجود ندارد و نمی‌توانیم با استفاده از برنامه‌نویسی و اپراتور، مدل حالت پردازنده را تغییر دهیم.
- حالت برنامه: در حالت برنامه، پردازنده از اسکن و اجرای برنامه جلوگیری می‌کند. ویرایش و ورود به برنامه در این مرحله امکان‌پذیر است.
- حالت از راه دور: می‌تواند به کمک برنامه‌نویسی و اپراتور، حالت پردازنده را تغییر دهیم.
بیشتر بخوانید: CPU زیمنس
کارت حافظه زیمنس
حافظه PLC از دو نوع تشکیل شده، رم و رام.
رم: بخشی از حافظه است که برنامه‌ها، متغیرها و داده‌ها در آن ذخیره می‌شود. (حافظه تصادفی) هرگونه تغییر توسط برنامه‌نویس یا تغییر داده‌ها موجب ذخیره به صورت خودکار در حافظه رم خواهد شد.
رام: به قسمتی از حافظه اطلاق می‌شود که می‌توان داده‌ها را فقط خواند و نوشت (حافظه فقط خواندنی) تمامی لپ‌تاپ‌ها و موبایل‌ها حافظه ذخیره‌سازی کش را دارند. در PLC حافظه پنهان یا کش به صورت رام است.
نوعی دیگر از حافظه در PLC استفاده از کارت حافظه زیمنس است. کارت حافظه زیمنس را می‌توان برای استفاده در CPU به صورت جداگانه خریداری کرد. همچنین کارت حافظه زیمنس می‌تواند به صورت فلش کارت با ظرفیت‌های مختلف هم باشد.
کارت‌های ورودی و خروجی زیمنس
کارت‌های ورودی و خروجی زیمنس چه وظایفی دارند:
- ارتباط با پردازنده تسهیل می‌شود.
- اتصال دستگاه و انجام فرایندها انجام می‌شود.
- با توجه به نیاز، قدرت سیگنال ورودی/خروجی را تغییر می‌دهد.
- سیگنال‌های PLC، سیگنال‌های گسسته‌ای را از دستگاه ورودی به دستگاه خروجی ارائه می‌دهند.
ماژول ورودی
برای تعامل بین دستگاه فیلد ورودی و کنترلر وجود ماژول ورودی ضروری است. دستگاه‌های ورودی به ماژول‌های ورودی وصل می‌شوند. ماژول‌های ورودی باید سیگنال را به واحد پردازشگر کنترلر ارسال کند. این کار توسط دستگاه‌هایی مانند سنسور و دکمه‌های فشاری انجام می‌شود. کارت ماژول ورودی آنالوگ و دیجیتال را می‌تواند ماژول ورودی پردازش کرد.
ماژول خروجی
دستگاه میدان خروجی و تعامل در PLC به دلیل وجود ماژول خروجی انجام می‌شود. دستگاه‌های خروجی می‌توانند موتور، لامپ، پمپ و…. باشند. برای کنترل دستگاه‌های میدان سیگنال‌های سطح پایین از ماژول خروجی استفاده خواهد شد. ماژول خروجی یا OUTPUT موجب صدور فرمان‌های PLC به بقیه اجزا سیستم خواهد شد. در پی ال سی‌های بزرگ و پیشرفته معمولاً علاوه بر ماژول خروجی، می‌توان ماژول‌ها را به PLC اضافه کرد. در صورتی که در PLCهای کوچک، ماژول خروجی جزئی از خود پی ال سی هستند.
منبع تغذیه
یکی دیگر از انواع اجزای سخت افزاری PLC، منبع تغذیه است. منبع تغذیه مسئول تأمین برق مورد نیاز برای اجزا PLC است. منبع تغذیه باید بتواند با توان و ولتاژ مناسب بهترین عملکرد را داشته باشد. منبع تغذیه یا power supply دارای حالت پشتیبان هم است. در صورت قطع برق، به کمک یک باتری پشتیبان عملیات انجام خواهد شد.
دستگاه برنامه نویسی
برای برنامه‌نویسی پی ال سی و بارگذاری آن نیاز به دستگاه برنامه‌نویسی است.در ابتدا از دستگاه‌های برنامه نویسی دستی استفاده می‌شده. آن‌ها به نوعی ماشین حساب علمی بودند و هر بار فقط یک خط کد را نمایش می‌دادند. امروزه لپ‌تاپ و کامپیوتر پرکاربردترین دستگاه برنامه نویسی هستند.
سخن آخر
در این مقاله به بررسی و معرفی اجزای سخت افزاری PLC پرداختیم. شناخت کامل از اجزای PLC به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از آن داشته و در صورت خرابی بهتر بتوانید تصمیم بگیرید. کنترل کالا نمایندگی معتبر محصولات زیمنس را دارد و تمامی خدمات نمایندگی در این فروشگاه انجام می‌شود. اگر قصد خرید PLC زیمنس را دارید، کافی است با شماره 09128472115 تماس بگیرید تا تیم متخصص کنترل کالا پاسخگوی نیازهای شما باشند.
منابع
https://automationforum.co/introduction-plc-hardware/