کنترلگر منطقی برنامهپذیر (PLC) در اتوماسیون صنعتی به عنوان یک دستگاه الکترونیکی عمل میکند که برای کنترل و نظارت بر فرایندهای تولید و ماشینآلات به کار میرود. PLCها با استفاده از ورودیها و خروجیهای دیجیتال و آنالوگ، دادهها را از حسگرها و دستگاههای ورودی جمعآوری کرده و پس از پردازش این دادهها، فرمانهایی را به عملگرها و دستگاههای خروجی ارسال میکنند.
PLC چیست؟
کنترلگر منطقی برنامهپذیر (PLC) یک دستگاه الکترونیکی است که برای کنترل و اتوماسیون فرآیندهای صنعتی و ماشینآلات طراحی شده است. PLCها برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ توسط جنرال موتورز برای جایگزینی رلههای الکترومکانیکی در خطوط تولید معرفی شدند.
این دستگاهها به منظور افزایش انعطافپذیری، کاهش پیچیدگی و بهبود کارایی سیستمهای کنترلی طراحی شدهاند. این کنترل کننده ها می توانند یک فرایند خاص، عملکرد ماشین، یا حتی یک خط تولید کامل را بصورت خودکار پردازش کنند.
اجزای اصلی PLC:
- واحد پردازش مرکزی (CPU): مغز PLC که برنامههای کنترلی را اجرا میکند و وظیفه پردازش دادهها را بر عهده دارد.
- حافظه: برای ذخیره برنامهها و دادههای لازم برای اجرای آنها.
- واحدهای ورودی و خروجی (I/O): برای ارتباط با دستگاههای خارجی مانند حسگرها (ورودیها) و عملگرها (خروجیها).
- منبع تغذیه: برای تامین برق مورد نیاز PLC.
- واحدهای ارتباطی: برای ارتباط با سایر دستگاهها و سیستمهای کنترل.
کاربردهای PLC در اتوماسیون صنعتی عبارتند از:
۱. کنترل فرآیندهای تولید:
PLCها برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای تولیدی مختلف مانند مونتاژ، بستهبندی، و تولید مواد شیمیایی استفاده میشوند.
۲. کنترل ماشینآلات:
PLCها قادر به کنترل و هماهنگ کردن عملکرد ماشینآلات صنعتی مانند رباتها، دستگاههای CNC، و خطوط تولید هستند.
۳. سیستمهای انتقال مواد:
PLCها در سیستمهای انتقال مواد مانند نوار نقالهها و سیستمهای حمل و نقل مواد به کار میروند.
۴. سیستمهای تهویه و روشنایی:
PLCها میتوانند سیستمهای تهویه مطبوع، روشنایی و کنترل دما را در کارخانهها و ساختمانهای صنعتی کنترل کنند.
۵. سیستمهای ایمنی:
PLCها میتوانند به عنوان سیستمهای ایمنی عمل کرده و در مواقع اضطراری اقدامات لازم را برای حفاظت از کارکنان و تجهیزات انجام دهند.
۶. کنترل فرآیندهای بستهبندی و برچسبزنی:
PLCها در خطوط بستهبندی و برچسبزنی محصولات برای کنترل دقیق و هماهنگی عملیات مورد استفاده قرار میگیرند.
به طور کلی، PLCها نقش بسیار حیاتی در اتوماسیون صنعتی ایفا میکنند و با افزایش کارایی، دقت و ایمنی فرآیندهای تولید، باعث بهبود کیفیت و کاهش هزینهها میشوند.
PLC چگونه کار می کند؟
PLC اطلاعات را از سنسورهای متصل شده یا دستگاه های ورودی دریافت می کند، داده ها را پردازش کرده، و خروجی ها را بر اساس پارامترهایی از پیش برنامه نویسی شده، تولید میکند. بسته به ورودی ها و خروجی ها، یک PLC می تواند داده های زمان اجرا را ثبت و ضبط کند مثالهایی از این داده ها عبارتند از :
عملکرد دستگاه یا دمای سیستم عامل، شروع و توقف پردازش ها بطور خودکار ، هشدار دهنده ها در صورت اختلال.
دستگاه کنترلگر منطقی برنامهپذیر یک کنترل کننده ی انعطاف پذیر و قوی هست که تقریبا با هر برنامه ای سازگار است.
چندین ویژگی کلیدی وجود دارد که PLCها را ازکامپیوترهای های صنعتی، میکروکنترلرها و سایر کنترل کننده های صنعتی جدا می کند:
ورودی /خروجی (I/O)
پردازنده ی PLC اطلاعات برنامه را ذخیره و پردازش می کند، اما ماژول های ورودی و خروجی، PLC را به بقیه ی دستگاه متصل می کند. ماژولهای ورودی و خروجی I/O اطلاعات را به پردازنده می فرستند و نتایج خاصی را ایجاد می کنند. ورودی می تواند آنالوگ و یا دیجیتال باشد، دستگاه های ورودی ممکن است شامل سنسورها، سوئیچ ها، و مترها باشند، در حالیکه خروجی ها شامل رله ها، چراغ ها، دریچه ها و درایوها هستند. کاربران PLC می توانند ورودی /خروجی ها را باهم ترکیب کنند و تطبیق دهند تا تنظیمات مناسب برای برنامه ی خود را بدست آورند.
ارتباطات
یک PLC ممکن است علاوه بر دستگاه های ورودی و خروجی، نیاز به ارتباط با سایر انواع سیستم ها داشته باشد؛ برای مثال ، کاربران ممکن است بخواهند داده های خود را که از PLC دریافت کرده اند را به یک سیستم کنترل و نظارت داده(SCADA ) ،که به مانیتورهای دستگاه های متعددی متصل است، ارسال کنند.PLCها دارای طیف وسیعی از خروجی ها و پروتکل های ارتباطی هستند تا با سیستم های دیگر ارتباط برقرار کند.
واسط بین انسان و ماشین (HMI)
کاربران برای برقراری ارتباط با PLC در زمان اجرا ، نیاز به واسطه بین انسان و ماشین (HMI) دارند. واسط اپراتورها می تواند یک صفحه نمایش ساده، با صفحه نمایش متن و صفحه کلید، یا قطعات صفحه نمایش لمسی بزرگتر شبیه به لوازم الکترونیکی مصرفی باشد. اما به هر حال، این واسط ها کاربران را به ورود اطلاعات به PLC در زمانی اجرا قادر می سازند.
ویژگی های PLC پیشرفته
در دنیای امروز، اینترنت صنعتی اشیا (iIoT) و کنترل کننده های قابل برنامه ریزی(Industry 4.0 )دو موردی هستند که ، برای انتقال داده ها از طریق مرورگر وب، اتصال پایگاه های داده از طریق دیتابیس SQL و همچنین اتصال داده های ابر از طریق پروتکل تبادل پیام MQTT فراخوانی می شود.
مزایای استفاده از PLC:
- انعطافپذیری بالا: برنامهها به راحتی قابل تغییر و بهروزرسانی هستند.
- قابلیت اطمینان بالا: طراحی شده برای کار در شرایط صنعتی سخت.
- کاهش هزینهها: کاهش نیاز به سیمکشی و قطعات مکانیکی متعدد.
- سرعت بالا: پردازش سریع دادهها و اجرای سریع دستورات.
کنترل گر یکپارچه All-in-One
کنترل گر plc وپنل واسط بین انسان و ماشین (HMI) توسط کنترل گر یکپارچه ،ادغام می شود و یک بسته ی کوچک و راحت اتوماتیک ایجاد می گردد. کاربران دیگر نیازی به ایجاد ارتباط بین PLC و پنل HMI ندارند و می توانند از هر دو طراحی منطق نردبانی (Ladder Logic) و HMI در محیط نرم افزاری یکپارچه استفاده کنند. کنترل گر یکپارچه باعث صرفه جویی در زمان میشود، سیم کشی را کم میکند و هزینه خرید دستگاه های متعدد را کاهش می دهد.)
PLC چگونه برنامه ریزی شده است؟
برنامهPLC معمولا بر روی یک کامپیوتر نوشته شده و سپس بر روی یک نرم افزار دانلود می شود. بیشتربرنامه نویسان PLC ، برنامه نویسی در Ladder Logic ویا “C”را پیشنهاد میدهند.
استدلال نردبانی Ladder Logic زبان برنامه نویسی سنتی است که نمودارهای مدار را از چپ به راست شبیه سازی می کند. هر پله یک عملیات خاص کنترل شده توسط PLC است که از یک ورودی یا چندین ورودی بهم پیوسته شروع شده و تا ایجاد خروجی (سیم پیچ) ادامه دارد.
منطق نردبانی بدلیل داشتن ماهیت بصری می تواند از بسیاری از زبان های برنامه نویسی دیگر ساده تر باشد. اگر چه برنامه نویسی “C ” زبان جدیدتری است.برخی از تولیدکنندگان PLC نرم افزار کنترل برنامه نویسی را ارائه می دهند.
انواع مختلف PLC کدام اند؟
علاوه بر PLC سنتی که در بالا توضیح داده شد انواع دیگری نیز جود دارند از جمله کنترل کننده های PLC+HMI.
کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی توسط unitronics
کنترل کننده انتقالی Unitronics یک پیشگام در تولید و طراحی کنترل کننده های منطقی قابل برنامه نویسی است که با استفاده از قطعات HMI و پنل های ورودی خروجی (I/O)ساخته شده است و به بهبود تکنولوژی بر اساس بازخورد بازار و پیشرفت های صنعت کمک کرده است.
کنترل کننده انتقالی در حال حاضر چندین لایه خط تولید PLC را برای پشتیبانی از طیف وسیعی از نیازهای سیستم ارائه می دهد.
کنترل کننده انتقالی تمام مفاهیم مربوط به نرم افزارهای کنترل نردبانی ،طراحی HMI و پیکربندی سخت افزار و ارتباطات را دریک محیط نرم افزاری ساده برنامه نویسی کرده و پشتیبانی می کند.