PLC چیست؟

PLC یا کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یک دستگاه الکترونیکی است که برای کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی طراحی شده است. این سیستم به دلیل قابلیت برنامه ریزی، انعطاف پذیری بالا و توانایی پردازش داده ها و کنترل تجهیزات صنعتی، جایگزین مدارهای کنترل الکترومکانیکی سنتی شده و به یکی از مهمترین ابزارهای اتوماسیون صنعتی تبدیل شده است.

تاریخچه PLC

PLC ها در دهه 1960 ایجاد شدند. اولین نسل از این دستگاه ها توسط *modicon* در سایت نمایندگی ایران دلتا PLC جهت جایگزینی رله های مکانیکی و کاهش پیچیدگی سیستم های کنترل صنعتی طراحی شده است.

عناصر اساسی PLC

PLC ها از اجزای مختلفی تشکیل شده اند که هر کدام وظایف خاصی را انجام می دهند:

1. واحد پردازش مرکزی (cpu): قلب PLC که تمام عملیات پردازش و محاسبات را انجام می دهد. CPU برنامه های کاربر را اجرا می کند و ورودی و خروجی را کنترل می کند.

2. ماژول ورودی/خروجی (ماژول i/o): این ماژول ها وظیفه اتصال PLC به دنیای خارج را بر عهده دارند. ورودی ها داده ها را از حسگرها و سوئیچ ها دریافت می کنند، در حالی که خروجی ها دستورات را به محرک ها و دستگاه ها ارسال می کنند.

3. حافظه: حافظه برای ذخیره برنامه های کاربر و داده های پردازش شده استفاده می شود. انواع حافظه شامل RAM (برای ذخیره موقت داده ها استفاده می شود) و ROM (برای ذخیره برنامه ها و تنظیمات دائمی استفاده می شود).

4. منبع تغذیه: برق مورد نیاز PLC و ماژول های آن را تامین می کند.

5. رابط برنامه نویسی: کاربران از این رابط برای نوشتن و بارگذاری برنامه های کنترلی در PLC استفاده می کنند.

مزایای استفاده از plc

PLC ها نسبت به سیستم های سنتی مزایای زیادی دارند:

1. انعطاف پذیری بالا: تغییرات در فرآیند کنترل تنها با تغییر برنامه و بدون نیاز به تغییر سخت افزار اجرا می شود.

2. کاهش هزینه ها: استفاده از PLC به کاهش هزینه های نگهداری و تعمیر سیستم کمک می کند.

3. قابلیت اطمینان بالا: PLC ها به دلیل طراحی صنعتی و مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی بسیار قابل اعتماد هستند.

4. قابلیت اتصال: چندین PLC را می توان به شبکه های صنعتی متصل کرد و در سیستم های بزرگتر مانند SCADA و DCS ادغام کرد.

5. اندازه کوچک: در مقایسه با مدار رله، PLC ها فضای کمتری را اشغال می کنند.

زبان های برنامه نویسی PLC

PLC ها معمولاً از زبان های برنامه نویسی بر اساس استاندارد IEC 61131-3 استفاده می کنند. این زبان ها عبارتند از:

1. منطق نردبان (نردبان): محبوب ترین زبان برنامه نویسی برای PLC ها، شباهت زیادی به مدارهای رله دارد و برای مهندسان برق بسیار قابل درک است.

2. Function Block Diagram (fbd): یک زبان گرافیکی برای طراحی بلوک های تابع مورد استفاده در سیستم های پیچیده.

3. متن ساخت یافته (st): زبانی شبیه به زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند c و پاسکال که برای نوشتن الگوریتم های پیچیده استفاده می شود.

4. لیست دستورالعمل (سال): یک زبان سطح پایین مناسب برای برنامه های ساده.
https://ensafnews.com/562480/%d9%be%db%8c-%d8%a7%d9%84-%d8%b3%db%8c-plc-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa%d8%9f/
5. نمودار تابع متوالی (sfc): زبانی برای طراحی گام به گام و فرآیندهای متوالی.

Applications plc

PLC ها در بسیاری از صنایع استفاده می شوند:

1. صنعت خودرو: کنترل خط مونتاژ، روبات ها اغلب از Fatak PLC استفاده می کنند.

2. صنایع غذایی و آشامیدنی: مدیریت بسته بندی، پر کردن و سیستم های کنترل دما.

3. صنایع نفت و گاز: کنترل پالایشگاه ها و خطوط لوله نفت.

4. صنعت برق و نیروگاه ها: مدیریت سیستم های تولید و توزیع برق.

5. سیستم های حمل و نقل: کنترل چراغ راهنمایی، درب های اتوماتیک و تسمه نقاله.

PLC چگونه کار می کند؟

عملکرد یک plc معمولاً در سه مرحله انجام می شود:

1. ورودی های خواندن (اسکن ورودی): در این مرحله PLC وضعیت سنسورها، سوئیچ ها و دستگاه های ورودی را بررسی می کند.

2. اجرای برنامه: PLC برنامه کاربر را اجرا می کند و بر اساس آن تصمیم می گیرد.

3. به روز رسانی نتایج (خروجی اسکن): در پایان PLC دستورات لازم را به دستگاه های خروجی ارسال می کند. این فرآیند به طور مداوم با سرعت بالا تکرار می شود.

تفاوت بین PLC و CPU

PLC و CPU دو مفهوم مجزا هستند که اهداف متفاوتی دارند. در اینجا تفاوت های اصلی بین این دو وجود دارد:

1. تعریف و عملیات

plc:

این یک سیستم کنترل صنعتی است که برای خودکارسازی فرآیندها در صنعت استفاده می شود.

- شامل اجزای مختلف مانند ورودی، خروجی، ماژول ارتباطی و پردازنده (CPU).

- کاربرد اصلی آن در کنترل ماشین، خط تولید و فرآیندهای ساخت می باشد.

CPU:

- این واحد پردازش مرکزی است که به عنوان مغز هر سیستم کامپیوتری یا کنترل کننده عمل می کند.

- مسئول اجرای سفارشات و پردازش داده ها.

این بخشی از PLC یا سایر دستگاه های دیجیتال مانند رایانه ها و تلفن های هوشمند است.

2. ساختار و اجزاء

PLC:

- ماژول های CPU، ماژول های ورودی/خروجی (i/o)، حافظه، منابع و رابط های ارتباطی.

این یک دستگاه کامل است که شامل قطعات سخت افزاری و نرم افزاری برای کنترل فرآیندهای خاص است.

ICPU:

- این فقط یک واحد پردازش است که داده ها را پردازش می کند.

- شامل قطعاتی مانند واحد حسابی و منطقی (alu)، واحد کنترل (cu) و حافظه کش.

3. نوع کاربرد

PLC:

برای کنترل سیستم های خاص و فرآیندهای صنعتی طراحی شده است.

- معمولاً به سنسورها و محرک ها اطلاق می شود و در محیط های خشن (مانند دما یا رطوبت بالا) قابل استفاده است.

پردازنده:

برای پردازش اطلاعات و اجرای برنامه ها در دستگاه های مختلف مانند کامپیوتر، تلفن همراه و تمامی کنترلرها استفاده می شود.

- برای کار در یک محیط عمومی تر طراحی شده است و مستقیماً با سنسورها یا محرک ها کار نمی کند.

4. کیفیت و پیچیدگی

PLC:

- قابلیت مدیریت چندین فرآیند را به صورت همزمان دارد.

- همه برای کاربردهای خاص طراحی شده اند.

پردازنده:

- قابلیت پردازش سریعتر و کاملتر را دارد.

- بیشتر برای محاسبات عمومی و برنامه های کاربردی چند منظوره طراحی شده است.

5. برنامه نویسی و نرم افزار

PLC:

- برنامه نویسی با استفاده از زبان های خاص صنعت مانند * منطق نردبان * و * نمودار بلوک عملکردی * انجام می شود.

نرم افزار مرتبط معمولاً برای اتوماسیون و کنترل ماشین طراحی شده است.

PPU:

- دستورات را در زبان های سطح بالا (پایتون، سی پلاس پلاس) یا سطح پایین ( اسمبلی ) اجرا می کند.

نرم افزارهای مرتبط برای کاربردهای مختلف از محاسبات گرفته تا بازی و تجزیه و تحلیل داده ها طراحی شده اند.

6. محیط کار

PLC: طراحی شده برای کار در شرایط صنعتی و مقاوم در برابر ضربه، گرد و غبار، دما و رطوبت.

CPU: در محیط های تمیز و محافظت شده مانند رایانه های شخصی و مراکز داده استفاده می شود.

7. قابلیت اتصال به سیستم های دیگر

کنترلر PLC:

- به طور مستقیم به تجهیزات صنعتی مانند موتورها، سنسورها، شیرهای کنترل و ربات ها متصل می شود.

- معمولا از پروتکل های صنعتی مانند Modbus، Profibus و Ethernet/IP استفاده می کند.

CPU: بخشی از سیستم های کامپیوتری و الکترونیکی است. و ارتباطات اغلب از طریق سیستم عامل ها و رابط های دیجیتال است.

8. مثال های کاربردی

PLC:

- کنترل خط تولید در یک کارخانه خودروسازی.

- مدیریت فرآیند بسته بندی محصولات غذایی.

- کنترل و انتقال آسانسور.

CPU:

- اجرای برنامه های کامپیوتری مانند Word یا Excel.

- پردازش داده ها در سرورها یا مراکز داده.

- مدیریت برنامه های کاربردی در گوشی های هوشمند.

در واقع CPU به عنوان بخشی از PLC کار می کند. PLC یک سیستم جامع است که از یک CPU برای پردازش داده ها و اجرای برنامه ها استفاده می کند. تفاوت اصلی این دو در کاربرد و محدوده عملکردی آنهاست. PLC ها برای کنترل فرآیندهای خاص در محیط های صنعتی طراحی شده اند، در حالی که CPU ها برای کاربردهای عمومی تر در سیستم های کامپیوتری استفاده می شوند.

چالش ها و محدودیت های cpt

علیرغم مزایای بسیاری که شرکت های سهامی عام دارند، با چالش هایی نیز روبرو هستند:

1. هزینه اولیه: خرید اولیه و نصب یک PLC می تواند برای برخی از پروژه های کوچک بالا باشد.

2. الزامات تخصص: برنامه نویسی PLC و عیب یابی نیاز به دانش و مهارت فنی دارد.

3. محدودیت در قدرت پردازش: در مقایسه با کامپیوترهای پیشرفته، قدرت پردازش PLC محدودتر است.

آینده plc

با پیشرفت تکنولوژی، PLC ها نیز دائما در حال بهبود هستند. برخی از رویدادهای آینده عبارتند از:

1. بهبود ارتباطات صنعتی: ادغام با اینترنت اشیا (iot) و استفاده از پروتکل های ارتباطی پیشرفته.

2. بهبود قدرت پردازش: از یک پردازنده سریعتر و پیشرفته تر استفاده کنید.

3. ادغام با سیستم های هوش مصنوعی: امکان تجزیه و تحلیل داده ها و تصمیم گیری هوشمند.

تصمیم گیری

PLC به عنوان یکی از اجزای کلیدی اتوماسیون صنعتی نقش مهمی در افزایش کارایی و کاهش هزینه ها در صنایع مختلف دارد. با پیشرفت تکنولوژی استفاده از این دستگاه ها گسترش می یابد و کنترل و نظارت دقیق تری بر فرآیندهای صنعتی وجود خواهد داشت. سرمایه گذاری در آموزش و توسعه مهارت های مرتبط با PLC ها می تواند تاثیر مثبتی بر بهره وری و رشد صنعت داشته باشد.