PLC چیست؟

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

تاریخچه PLC

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

اجزای اصلی PLC

یک PLC از قطعات مختلفی تشکیل شده است که هر کدام عملکرد خاصی را انجام می دهند.

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

2. ماژول های ورودی/خروجی (ماژول های ورودی/خروجی). 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 و 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 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.
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/
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 نرم افزار، بدون تغییر سخت افزار امکان پذیر است.

2. کاهش هزینه: استفاده از PLC هزینه 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. قابل شبکه: اکثر PLC ها را می توان به شبکه های صنعتی متصل کرد و با سیستم های بزرگتر مانند SCADA و DCS یکپارچه کرد.

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

زبان های برنامه نویسی PLC

PLC ها معمولا از زبان 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 شباهت زیادی به مدارهای رله دارد و برای مهندسان برق بسیار قابل درک است.

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

3. متن ساخت یافته (it): 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 (il): یک زبان سطح پایین مناسب برای برنامه های ساده.

5. نمودارهای تابع متوالی (sfc): زبانی برای طراحی مرحله به مرحله و فرآیندهای متوالی.

PLC کاربردی

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 فرآیندهای بسته بندی، بسته بندی و کنترل دما.

3. صنعت نفت و گاز: کنترل فرآیندهای پالایش و خطوط لوله.

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

5. سیستم های ترافیکی: کنترل چراغ های راهنمایی، درب های اتوماتیک و خطوط ترافیکی.

نحوه عملکرد API

عملیات PLC به طور کلی در سه مرحله اصلی انجام می شود.

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

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

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

تفاوت بین PLC و CPU

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

1. توضیحات و کاربرد

Pvt

این یک سیستم کنترل صنعتی است که برای خودکارسازی فرآیندهای صنعتی استفاده می شود.

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

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

PTM:

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

- مسئول اجرای دستورات و پردازش داده ها.

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

2. ساخت و ساز و اجزاء

PLC:

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

این یک دستگاه کامل است که از ابزارهای سخت افزاری و نرم افزاری برای مدیریت فرآیندهای خاص تشکیل شده است.

CPU:

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

- مولفه هایی مانند اعداد و اندازه گیری ها (افزایش)، واحدهای کنترل (cu)، حافظه ثابت وجود دارد.

3. نوع استفاده

PLC:

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

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

CPU:

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

- برای کار در بسیاری از محیط‌های عمومی که مستقیماً با سنسورها یا دستگاه‌ها تعامل ندارند، طراحی شده است.

4. مقیاس و پیچیدگی

PLC:

- قابلیت مدیریت چندین فرآیند را به صورت همزمان دارد.

- معمولا برای اهداف خاص در نظر گرفته شده است.

CPU:

- قابلیت انجام پردازش های سریعتر و پیچیده تری را دارد.

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

5. برنامه نویسی و نرم افزار

PLC:

- برنامه نویسی با زبان های صنعتی خاص مانند *منطق اسکالر* و *نمودار بلوک عملکردی* انجام می شود.

نرم افزارهای مرتبط معمولاً برای اتوماسیون و کنترل ماشین طراحی می شوند.

CPU:

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

نرم افزارهای مرتبط برای کاربردهای مختلف از محاسبات گرفته تا بازی ها و تجزیه و تحلیل داده ها وجود دارد.

6. محیط کار

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

CPU: در یک محیط تمیز و محافظت شده مانند رایانه شخصی یا مرکز 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.

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

CPU: بخشی از رایانه ها و سیستم های الکترونیکی و تعاملات آن معمولاً با سیستم عامل ها و شبکه های دیجیتال رخ می دهد.

8. مثال های کاربردی

کنترلرهای PLC:

- کنترل خط تولید در کارخانه خودروسازی.

- مدیریت فرآیند بسته بندی مواد غذایی

- کنترل آسانسور و نوار نقاله.

پردازنده:

- اجرای برنامه های کامپیوتری مانند Word یا Excel.

- پردازش داده ها در سرور یا مرکز داده.

- مدیریت برنامه در گوشی های هوشمند.

اساساً CPU به عنوان بخشی از PLC عمل می کند. PLC یک سیستم پیچیده است که از یک CPU برای پردازش داده ها و اجرای برنامه ها استفاده می کند. تفاوت اصلی این دو در کاربرد و دامنه عملکرد 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 محاسباتی استفاده می شوند.

چالش ها و محدودیت های Plc

با وجود مزایای فراوان، PLC ها با معایبی نیز روبرو هستند:

1. هزینه اولیه: هزینه خرید و نصب اولیه plc ممکن است برای برخی از پروژه های کوچک بالا باشد.

2. مهارت مورد نیاز: دانش و مهارت فنی برای برنامه نویسی PLC و عیب یابی مورد نیاز است.

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

آینده plc

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

1. بهبود ارتباطات تجاری: ادغام با اینترنت اشیا (iot) و استفاده از شبکه های ارتباطی.

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

3. یکپارچه سازی با سیستم های هوش مصنوعی: توانایی تجزیه و تحلیل داده ها و تصمیم گیری هوشمند.

نتیجه گیری

PLC به عنوان یکی از اجزای اصلی اتوماسیون صنعتی نقش مهمی در افزایش راندمان و کاهش هزینه ها در صنایع مختلف دارد. با پیشرفت تکنولوژی استفاده از این دستگاه ها گسترش می یابد و امکان کنترل و نظارت دقیق تری بر روند تولید وجود خواهد داشت. سرمایه گذاری در آموزش و توسعه دانش مرتبط با PLC تأثیر مثبتی بر بهره وری و رشد تولید خواهد داشت.