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 نظارت بر تجهیزات صنعتی، جایگزین مدارهای کنترل الکترومکانیکی سنتی شده و به یکی از ابزارهای اصلی اتوماسیون صنعتی تبدیل شده است.

تاریخچه CPL

PLC ها در دهه 1960 اختراع شدند. اولین نسل از این دستگاه ها توسط *modicon* برای جایگزینی رله های مکانیکی و کاهش پیچیدگی سیستم های کنترل صنعتی ساخته شد. این مواد صنعت را متحول کردند و امروزه خودروها، پتروشیمی در بسیاری از صنایع از جمله بسته بندی و تولید مواد غذایی استفاده می شود. برای خرید PLC به سایت شعبه دلتا پی ال ​​سی در ایران مراجعه کنید.

اجزای اصلی یک PLC

PLC از قطعات مختلفی تشکیل شده است. هر بخش عملکرد خاصی را انجام می دهد:

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

2. ماژول های ورودی/خروجی (ماژول های 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 عبارتند از RAM (برای ذخیره موقت داده ها) و ROM (برای ذخیره برنامه ها و تنظیمات دائمی).

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

5. رابط برنامه نویسی: کاربران از این رابط برای نوشتن و بارگذاری برنامه های کنترلی روی 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 مدیریت با تغییر سیستم، بدون نیاز به تغییر تجهیزات ایجاد می شود.

2. کاهش هزینه: استفاده از PLC هزینه های نگهداری و تعمیر سیستم را کاهش می دهد.

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

4. شبکه: بسیاری از PLC ها را می توان به شبکه های صنعتی متصل کرد و در سیستم های بزرگتری مانند SCADA و DCS ادغام کرد.

5. اندازه کوچک: در مقایسه با مدارهای رله، PLC ها فضای کمتری را اشغال می کنند.
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/
زبان برنامه نویسی PLC

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

1. منطق نردبانی (LAD): محبوب ترین زبان برنامه نویسی برای PLC که شبیه مدارهای رله است و برای مهندسان برق بسیار قابل درک است.

2. نمودار بلوک تابع (FBD): یک زبان گرافیکی برای طراحی بلوک های تابع، که در سیستم های پیچیده استفاده می شود.

3. Structure Text (st): زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند c و pascal که برای نوشتن الگوریتم های پیچیده استفاده می شوند.

4. Instruction List (il): یک زبان سطح پایین مناسب برای برنامه های ساده.

5. نمودار توابع ترتیبی (sfc): یک زبان برنامه نویسی برای فرآیندهای متوالی و متوالی.

نرم افزار plc

PLC ها در بسیاری از صنایع استفاده می شوند:

1. صنعت خودرو: کنترل خط مونتاژ، روبات ها، معمولا با استفاده از Fatak PLC.

2. صنایع غذایی و آشامیدنی: مدیریت بسته بندی، بطری ها و سیستم های کنترل دما.

3. صنعت نفت و گاز: مدیریت فرآیندهای فناوری شرکت های پالایش نفت و خطوط لوله.

4. صنعت برق و نیرو: مدیریت سیستم تامین و توزیع برق.

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

plc چگونه کار می کند؟

عملیات یک plc به طور کلی در سه فاز اصلی انجام می شود.

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

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

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

تفاوت بین PLC و CPU

PLC و CPU دو مفهوم مجزا با اهداف متفاوت هستند. در اینجا تفاوت های اصلی بین این دو وجود دارد:

1. تعریف

plc:

این یک سیستم کنترل صنعتی است که برای اتوماسیون فرآیندها در صنایع استفاده می شود.

- شامل مجموعه ای از قطعات مانند ورودی، خروجی، ماژول ارتباطی و پردازنده (cpu) می باشد.

- کاربرد اصلی آن در کنترل ماشین آلات، خطوط تولید و فرآیندهای صنعتی است.

واحد مرکزی:

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

- مسئولیت 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:

- شامل ماژول CPU، ماژول ورودی/خروجی (i/o)، حافظه، منبع تغذیه و رابط ارتباطی.

این یک ابزار کامل است که یک فرآیند خاص را از طریق قطعات سخت افزاری و نرم افزاری کنترل می کند.

CPU:

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

- دارای مولفه هایی مانند واحد حسابی و منطقی (alu)، واحد کنترل (cu) و حافظه کش.

3. نوع کار

PLC:

برای کنترل سیستم ها و فرآیندهای صنعتی خاص در نظر گرفته شده است.

- معمولاً با سنسورها و محرک ها همراه است و در محیط های خشن (مانند دما یا رطوبت بالا) قابل استفاده است.

CPU:

برای پردازش اطلاعات و اجرای برنامه ها در سیستم های مختلف مانند رایانه ها، گوشی های هوشمند و کنترلرهای عمومی استفاده می شود.

- برای کار در بسیاری از محیط ها طراحی شده است و مستقیماً با سنسورها یا محرک ها کار نمی کند.

4. سطح و دشواری

PLC:

- قابلیت کنترل چندین فرآیند را به صورت همزمان دارد.

- معمولا برای کاربردهای خاص طراحی شده است.

CPU:

- قابلیت کار سریع و پیچیده را دارد.

- عمدتاً برای محاسبات عمومی و کاربردهای مختلف 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 تابع * انجام می شود.

اغلب نرم افزارهای مرتبط برای خودکارسازی و کنترل دستگاه طراحی می شوند.

CPU:

- اجرای دستورات در زبان های سطح بالا (مانند پایتون، c++) یا زبان های سطح پایین ( اسمبلی).

نرم افزار مرتبط برای کاربردهای مختلف از محاسبات گرفته تا بازی ها و تجزیه و تحلیل داده ها می باشد.

6. محیط کار

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

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

7. قابلیت اتصال به سیستم های دیگر

PLC:

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

- استفاده از پروتکل‌های صنعتی مانند modbus، profibus و اترنت/ip.

CPU: بخشی از سیستم های کامپیوتری و الکترونیکی است و ارتباط آن بیشتر از طریق سیستم عامل ها و رابط های دیجیتال است.

8. مثال عملی

PLC:

- کنترل خط تولید در یک کارخانه خودروسازی.

- رویای فرآیند بسته بندی محصولات غذایی را ببینید.

- کنترل آسانسور و نوار نقاله.

CPU-

- اجرای برنامه های کامپیوتری مانند Word یا Excel.

- پردازش داده ها در سرور یا مرکز داده.

- مدیریت برنامه های کاربردی در تلفن های همراه.

در واقع CPU به عنوان بخشی از PLC کار می کند. PLC یک سیستم یکپارچه است که از یک CPU برای پردازش داده ها و اجرای برنامه ها استفاده می کند. تفاوت اصلی این دو در کاربرد و محدوده عملکرد آنهاست. PLC ها برای کنترل فرآیندهای خاص در یک محیط 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 PLC

با وجود مزایای فراوان، PLC ها با چالش هایی نیز روبرو هستند:

1. هزینه اولیه: هزینه اولیه خرید و راه اندازی یک plc می تواند برای برخی از پروژه های کوچک گران باشد.

2. نیاز به تخصص: برنامه نویسی و عیب یابی PLC نیازمند دانش و مهارت فنی است.

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

آینده plc

با پیشرفت تکنولوژی، PLC ها نیز پیشرفت می کنند. برخی از تحولات آینده عبارتند از:

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

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

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

پایان

PLC به عنوان یکی از اجزای اصلی در مهندسی صنایع نقش مهمی در بهبود کارایی و کاهش هزینه ها در صنایع مختلف دارد. با پیشرفت تکنولوژی، استفاده از این دستگاه ها با قابلیت کنترل و نظارت مستقیم بر فرآیندهای صنعتی گسترش خواهد یافت. سرمایه گذاری در آموزش و توسعه متخصصان مرتبط با PLC تأثیر مثبتی بر بهره وری و رشد صنعت دارد.