یکی از مهم ترین اجزای سیستم های اتوماسیون صنعتی، کنترل کننده منطقی برنامه پذیر یا PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی) است. این دستگاه که به عنوان مغز پشت بسیاری از فرآیندهای صنعتی عمل می کند، نقش مهمی در کنترل و نظارت بر ماشین آلات و فرآیندهای تولید ایفا می کند. در این مقاله نگاهی جامع به PLC، تاریخچه، ساختار، عملکرد، کاربردها و آینده آن خواهیم داشت.
تاریخچه PLC
تاریخچه PLC به اواخر دهه 1960 برمی گردد. قبل از ظهور PLC، کنترل فرآیندهای صنعتی عمدتاً با استفاده از رله های الکترومکانیکی انجام می شد. این سیستم ها پیچیده، بزرگ و سخت برای نگهداری و تغییر هستند.
در سال 1968، جنرال موتورز از مهندسان خواست تا جایگزین هایی برای سیستم کنترل رله طراحی کنند. این تمایل منجر به توسعه اولین PLC توسط Bedford Associates (بعدها Modicon) شد. این اولین PLC Modicon 084 نام داشت و به سرعت توسط صنایع مورد استفاده قرار گرفت. از آن زمان، PLC ها به طور قابل توجهی تکامل یافته اند و امروزه به عنوان یکی از ارکان اتوماسیون صنعتی در نظر گرفته می شوند. برای خرید PLC به سایت دلتا پی ال ??سی مراجعه کنید.
ساختار PLC
یک PLC معمولی از چندین جزء کلیدی تشکیل شده است:
1. واحد پردازش مرکزی (CPU): مغز PLC مسئول اجرای برنامه و پردازش داده ها است.
2. منبع تغذیه: برق مورد نیاز برای عملیات PLC را تامین می کند.
3. ماژول ورودی: سیگنال های الکتریکی را از انواع سنسورها و سوئیچ ها دریافت می کند.
4. ماژول های خروجی: دستورات کنترل را به محرک هایی مانند موتورها، شیرها و غیره ارسال کنید.
5. حافظه: شامل حافظه برنامه (برای ذخیره برنامه کاربر) و حافظه داده (برای ذخیره متغیرها و پردازش داده ها).
6. واحد ارتباط: برای ارتباط با سایر PLC ها، HMI ها و سیستم های کنترل بالادست.
https://tejaratonline.ir/fa/news/239111/%D9%BE%DB%8C-%D8%A7%D9%84-%D8%B3%DB%8C-%D9%82%D9%84%D8%A8-%D8%AA%D9%BE%D9%86%D8%AF%D9%87-%D8%A7%D8%AA%D9%88%D9%85%D8%A7%D8%B3%DB%8C%D9%88%D9%86-%D8%B5%D9%86%D8%B9%D8%AA%DB%8C
PLC چگونه کار می کند؟
عملیات PLC را می توان در چند مرحله اصلی خلاصه کرد:
1. ورودی های خواندن: PLC وضعیت همه ورودی ها را خوانده و در حافظه ذخیره می کند.
2. اجرای برنامه: CPU برنامه های ذخیره شده در حافظه را اجرا می کند. این برنامه حاوی دستورالعمل هایی است که تعیین می کند PLC چگونه به ورودی های مختلف پاسخ می دهد.
3. به روز رسانی نتیجه: با توجه به نتیجه اجرای برنامه، PLC وضعیت نتیجه را به روز می کند.
4. خانه داری: انجام کارهای داخلی مانند عیب یابی، ارتباط و ....
5. چرخه تکرار: این فرآیند به طور مداوم و معمولاً در کسری از ثانیه تکرار می شود.
زبان های برنامه نویسی PLC
برنامه نویسی PLC معمولاً با استفاده از یکی از پنج زبان استاندارد تعریف شده در IEC 61131-3 انجام می شود:
1. نمودار نردبانی (LD): یک زبان گرافیکی شبیه به نمودار مدار رله.
2. نمودار بلوک عملکردی (FBD): یک زبان گرافیکی که از بلوک های عملکردی استفاده می کند.
3. متن ساختاریافته (ST): یک زبان متنی سطح بالا مانند پاسکال.
4. Instruction Listing (IL): یک زبان برنامه نویسی سطح پایین به عنوان اسمبلی.
5. نمودار توابع متوالی (SFC): یک زبان گرافیکی برای توصیف توالی عملیات.
انتخاب زبان برنامه نویسی به پیچیدگی برنامه، ترجیحات برنامه نویس و قابلیت های PLC بستگی دارد.
برنامه های PLC
PLC ها در بسیاری از صنایع و کاربردها استفاده می شوند:
1. خطوط تولید و مونتاژ: کنترل ربات ها، نوار نقاله ها و ماشین آلات.
2. HVAC سیستم ها: کنترل دما، رطوبت و تهویه ساختمان ها.
3. صنعت فرآیند: شیمیایی، نفت و گاز، کنترل فرآیند مواد غذایی.
4. سیستم حمل و نقل: کنترل ترافیک. سیستم مترو و فرودگاه
5. تصفیه آب و فاضلاب: کنترل پمپ ها، شیرها و فرآیندهای تصفیه.
6. تولید برق: کنترل نیروگاه ها و سیستم های انرژی تجدیدپذیر از جمله محصولات Morn Sun.
7. صنعت خودرو: کنترل خطوط تولید و تست خودرو.
8. سیستم امنیتی: کنترل سیستم اعلام حریق و سیستم اطفاء حریق.
مزایای استفاده از PLC
PLC ها دارای چندین مزیت هستند که آنها را به یک نقش ایده آل در اتوماسیون صنعتی تبدیل می کند:
1. انعطاف پذیری: امکان تغییر و اصلاح برنامه بدون تغییر سخت افزار.
2. قابلیت اطمینان بالا: طراحی قوی برای کار در محیط های صنعتی خشن.
3. سرعت بالا: زمان پاسخ سریع برای مدیریت فرآیندهای پیچیده.
4. انعطاف پذیری: امکان گسترش و تغییر سیستم با افزودن یا حذف ماژول ها.
5. اتصال گسترده: قابلیت همکاری با سایر سیستم ها و صنایع.
6. تشخیص و بهبود خطا: قابلیت شناسایی و اصلاح مشکل پیشرفته.
7. کاهش هزینه: کاهش هزینه های نگهداری و افزایش بهره وری.
چالش ها و محدودیت های PLC
با وجود مزایای بسیار، PLC ها هنوز با چالش ها و محدودیت هایی روبرو هستند:
1. هزینه های اولیه بالا: هزینه خرید و اجرای سیستم PLC می تواند قابل توجه باشد.
2. نیاز به تخصص: برنامه نویسی و نگهداری PLC نیاز به دانش و مهارت خاصی دارد.
3. محدودیت های فرآیند: در مقایسه با رایانه های شخصی صنعتی، PLC ها قدرت پردازش کمتری دارند.
4. امنیت سایبری: با افزایش اتصال به شبکه، PLC ها در معرض تهدیدات امنیتی قرار می گیرند.
5. استانداردها: با وجود تلاش ها، هنوز استانداردهای رایج برای PLC ها وجود دارد.
آینده PLC ها
صنعت PLC به رشد خود ادامه می دهد و روندهای آتی عبارتند از:
1. ادغام با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین. افزایش قابلیت های پیش بینی و بهینه سازی.
2. اینترنت صنعتی اشیا (IIoT): یکپارچه سازی PLC ها با سیستم های متصل و مبتنی بر داده.
3. امنیت پیشرفته: توسعه سیستم های امنیتی قوی برای مقابله با تهدیدات سایبری.
4. مجازی سازی: استفاده از PLC مجازی برای شبیه سازی و آزمایش، مانند Gate PLC
5. برنامه نویسی بصری پیشرفته: توسعه ابزارهای برنامه نویسی بصری کارآمدتر و کاربرپسندتر.
6. یکپارچه سازی سیستم های روباتیک پیشرفته: کنترل نسل جدید ربات های هوشمند و مشارکتی.
انتخاب PLC مناسب
انتخاب PLC مناسب برای یک برنامه خاص به عوامل مختلفی بستگی دارد:
1. تعداد ورودی/خروجی مورد نیاز
2. نوع سیگنال های ورودی/خروجی (دیجیتال یا آنالوگ)
3. سرعت پردازش مورد نیاز
4. مقدار حافظه مورد نیاز
5. الزامات ارتباطی
6. محیط کار (دما، رطوبت، ارتعاش و غیره)
7. استانداردها و مقررات صنعت
8. وجوه موجود
برخی از تولید کنندگان عمده PLC عبارتند از زیمنس، آلن برادلی، اشنایدر الکتریک، امرون و میتسوبیشی.
نتیجه
PLC ها نقشی حیاتی در اتوماسیون صنعتی مدرن دارند. این دستگاه های قدرتمند و انعطاف پذیر که قادر به کنترل دقیق و مطمئن فرآیندهای پیچیده هستند، به ابزاری ضروری در صنایع مختلف تبدیل شده اند. با پیشرفت تکنولوژی، PLC ها به تکامل خود ادامه می دهند و قابلیت های جدیدی را برای مقابله با چالش های صنعت آینده ارائه می دهند.
دانش کامل اصول کار PLC، زبان های برنامه نویسی و کاربردهای مختلف آن برای متخصصان اتوماسیون و مهندسین کنترل ضروری است. اهمیت PLC ها در سال های آینده با افزایش گرایش به سمت اتوماسیون و دیجیتالی شدن صنایع ادامه خواهد یافت. در نهایت PLC نه تنها ابزاری برای افزایش بهره وری و بهره وری است، بلکه نقش مهمی در ایمنی، کیفیت و پایداری فرآیندهای صنعتی ایفا می کند.
