آدرس: تهران - میدان انقلاب - روبروی سینما بهمن - نبش خیابان منیری جاوید - آموزشگاه فن و کار
با توجه به محبوبیت بالا و استقبال گسترده ای که از پی ال سی در صنعت شد، در سرتاسر جهان، یکی از دوره های آموزشی پر طرفدار برای دانشجویان رشته مهندسی برق به شمار می رود. همچنین سازندگان، به مرور، انواع گوناگونی از پی ال سی را ساخته و به بازار وارد کرده اند که در ادامه مورد بحث قرار می گیرند. در این مقاله آموزشگاه فن و کار به بررسی و رفع خطای برقراری ارتباط plc می پردازیم .
در ابتدا نگاهی به معنای لغوی آن می اندازیم و در نهایت بر حسب آن به شرح مفصلی از آن می پردازیم. PLC فرم مختصر و کوتاه شده عبارت انگلیسی Programmable Logic Controller می باشد که به بیان فارسی معادل عبارت کنترل کننده (کنترلر) منطقی قابل برنامه ریزی است و به عنوان نوعی کامپیوتر صنعتی شناخته می شود که جزو اصلی و اساسی قسمت اتوماسیون صنعتی می باشد. شایان ذکر است که پی ال سی به سبب داشتن ساختاری با استحکام بالا و قابلیت ها و ویژگی های استثنایی و منحصر به فردی نظیر کنترل کننده های PID، تایمر ها، شمارنده ها، کنترل متوالی، قابلیت کنترل کردن مطمئن و قابل اعتماد، سهولت استفاده کردن از سخت افزار و سهولت برنامه نویسی، به چیزی فراتر از صرفا یک کامپیوتر صنعتی تبدیل شده است. پی ال سی، به عنوان جایگزینی برای پنل های کنترل قدیمی و سنتی ساخته شده است چرا که عملکرد این پنل های سنتی، به موردی تحت عنوان رله های منطقی الکترومغناطیسی وابسته بود و بر پایه و اساس تایمر های موجود در سیستم های کنترل صنعتی مدیریت می شد. پی ال سی، این امکان را دارد که به طور مداوم بر ورودی های سنسور ها نظارت کنند و دائما در رابطه با خروجی های آن تصمیم گیری می کنند.
همان طور که کمی قبل تر گفته شد، عملکرد پی ال سی ها به رله های منطقی الکترومغناطیسی وابسته بود و بر این اساس فعالیت می کرد. با توجه به این موضوع، می توان گفت که هر سیستم PLC، حداقل به این سه ماژول که در ادامه آمده است نیاز دارند:
یکی از ماژول های الزامی برای هر سیستم PLC، ماژول پردازنده می باشد. این ماژول دارای یک واحد پردازنده اصلی و مرکزی به همراه حافظه هایش است. این پردازنده مرکزی مسئولیت انجام دادن تمامی محاسبات مورد نیاز و پردازش کردن تمام اطلاعات و داده های ورودی و در نهایت ارائه دادن بهترین خروجی های مطلوب متناسب با ورودی های پردازش شده را بر عهده دارد. حافظه های موجود در این سیستم نیز خود شامل هر دو نوع حافظه RAM و ROM می باشند. حافظه RAM، حاوی تمام اطلاعات کاری و برنامه هایی که خود کاربر نوشته است می باشد و حافظه ROM، اطلاعات مربوط به سیستم عامل، برنامه های کاربردی و برنامه های درایور ها را ذخیره می کند. از این رو، می توانیم نتیجه بگیریم که این سیستم های پی ال سی، به به کار گرفتن مانیتور و صفحه کلید به منظور برنامه ریزی کردن مجدد پردازنده نیازی ندارند. حافظه های این سیستم از باتری هایی با طول عمر بسیار بالا، ماژول های EEPROM و شیوه های حافظه فلش بهره می گیرند.
ماژول های ورودی و خروجی سیستم پی ال سی، این امکان را به سیستم می دهند تا به محرک ها و سنسور ها متصل شود. این مسئله موجب می شود که به طور مداوم متغیر هایی نظیر دما، جریان، فشار و غیره تحت نظارت باشند و دائما مدیریت شوند. این ماژول ها، یعنی ماژول های ورودی و خروجی، دامنه و نوع دارند و از قابلیت ها و ویژگی های مختلفی برخوردار هستند. در ادامه به برخی از این خصوصیت ها اشاره می کنیم
این نوع از ماژول ها، به منظور اتصال محرک ها و سنسور هایی که به صورت ذاتی دیجیتال می باشند مورد استفاده قرار می گیرد. بر فرض مثال صرفا برای کلید خاموش (OFF) و روشن (ON). ماژول های دیجیتال، تعداد متغیری از ورودی ها/خروجی های دیجیتالی را دارا می باشند. این ماژول ها، در هر دو نوع ولتاژ AC (برق متناوب) و DC (برق مستقیم) قابل دسترس هستند.
نوع مقابل ماژول های دیجیتال هستند. بنابراین، با توجه به نام آن، بدیهی است که این ماژول ها در متصل کردن محرک ها و سنسور هایی به کار برده می شوند که سیگنال های الکتریکی آنالوگ فراهم می آورند. درون این نوع ماژول، یک قطعه مبدل سیگنال آنالوگ به داده های دیجیتال تعبیه شده است. نام این قطعه نیز وظیفه آن را کاملا مشخص می کند؛ این مبدل، سیگنال های آنالوگ دریافت شده توسط سنسور ها را به اطلاعات و داده هایی تبدیل می کند که برای پردازنده قابل درک بوده و بتواند آن ها را پردازش کند (که عام ترین فرمت آن داده های دیجیتال می باشند). تعداد این ماژول ها، از کانال های قابل دسترسی، می تواند به برنامه کاربردی وابسته باشد.
این ماژول ها، نوع هوشمندی هستند که اطلاعات و داده ها را میان شبکه ارتباطی و پردازنده مورد تبادل قرار می دهند. این ماژول ها را معمولا برای برقرار کردن ارتباط با سیستم های پی ال سی دیگر و یا کامپیوتر هایی که در فواصل دور قرار دارند به کار می برند.
از دیگر ماژول هایی که برای هر سیستم پی ال سی ضرورت دارد، ماژول منبع تغذیه است. همان طور که از نام آن مشخص است وظیفه تامین انرژی سیستم به این ماژول مربوط است. در حقیقت، می توان گفت قدرت و توان مورد نیاز کل این سیستم را، ماژول منبع تغذیه، با تبدیل کردن برق AC (متناوب) به برق DC (مستقیم) که برق قابل استفاده برای پردازنده و ماژول های ورودی یا خروجی می باشد فراهم می کند. به مدارات کامپیوتر، محرک ها و چند سنسور خروجی 5 ولت برق مستقیم هدایت می شود. (در برخی از پی ال سی ها که باس یا راک هم دارند، 24 ولت DC نیز به این بخش هدایت می شود)
در بعضی از سیستم های پی ال سی ماژولار، در قسمت پنل پشتی و عقب مدار که کلیه ماژول ها همچون ماژول پردازنده و سایر ماژول های ورودی و خروجی داخل اسلات ها (جایگاه های قرار گیری این قطعات) قرار گرفته اند و به آن ها متصل شده اند، راک ها و باس هایی نیز در نظر گرفته شده اند. اما وظیفه این باس ها چیست؟ این باس ها، به منظور ارسال یا دریافت داده ها و اطلاعات، میان ماژول های ورودی و خروجی و پردازنده ارتباط برقرار می کنند. این ارتباط به وسیله آدرس دهی به ماژول های ورودی و خروجی بر اساس قرارگیری ماژول پردازنده داخل باس ایجاد می گردد. برای مثال تصور کنید در صورتی که ماژول ورودی در دومین اسلات قرار گیرد، در نتیجه آدرس باید I۲:۱.۰ باشد (دومین اسلات در اولین کانال). همچنین خوب است بدانید، تعدادی از باس ها قدرتی که برای مدار ماژول های ورودی و خروجی مورد نیاز است را فراهم می آورند؛ البته برای محرک ها و سنسور هایی که به ماژول های ورودی و خروجی متصل هستند، هیچ نیرویی را فراهم نمی آورند.
کنترل کننده های منطقی برنامه ریزی یا همان پی ال سی ها به عنوان نوعی از واحد های تکی یا ماژولار با یکدیگر ادغام شده اند. یک پی ال سی فشرده یا مجتمع به وسیله چندین ماژول در داخل یک کیس منفرد و مجزا ساخته می شود. از همین رو، ویژگی ها و خصوصیات ورودی و خروجی را خود سازنده تعیین می کند و بر عهده کاربر قرار ندارد. برخی از پی ال سی های مجتمع، به شما این امکان را می دهند که ورودی ها و خروجی های اضافه به آن وصل کنید. با این کار سیستم پی ال سی تا حدودی مدولار می شود.
یک پی ال سی ماژولار از بخش ها و قسمت های متفاوت و متنوعی تشکیل شده است که به یک باس یا راک عادی با خصوصیت های ورودی و خروجی قابل گسترش متصل می شوند. این نوع از پی ال سی های ماژولار، دارای ماژول پردازنده، ماژول منبع تغذیه و باقی ماژول های ورودی و خروجی می باشد که در یک ردیف در کنار هم سازمان یافته و به هم متصل می شوند. پی ال سی های ماژولار در سایز های متفاوت با منبع های تغذیه مختلف، ویژگی های متغیر محاسبه و اتصالات گوناگون ورودی و خروجی موجود و قابل دسترس هستند.
پی ال سی های ماژولاربر حسب سایز و مقدار فضای حافظهو همچنین تعداد ورودی ها و خروجی ها به چندین دسته تفکیک می شوند.
پی ال سی های کوچک، نوعی پی ال سی با سایز کوچک هستند که علاوه بر حالت فشرده و جمع و جوری که دارند بسیار با استحکام بالا طراحی شده اند و همراه با تجهیزات کنترلی و در کنار آن ها قرار می گیرند. این نوع از پی ال سی ها، معمولا در جایگزین کردن منطق های رله سخت افزاری، تایمر، شمارنده و غیره به کار گرفته می شوند. گسترش ماژول های ورودی و خروجی این نوع پی ال سی، به تنها یک و یا دو ماژول محدود گردیده است و به عنوان زبان برنامه نویسی، از فهرست دستور العمل های منطق (Logic) یا زبان رله بهره می گیرند.
پی ال سی با سایز و اندازه متوسط، به طور معمول در آن صنعت هایی به کار گرفته می شود که لازم است امکان متصل کردن تعداد زیادی ماژول به پشت پنل سیستم وجود داشته باشد. با اضافه کردن کارت های ورودی یا خروجی می توانیم تا صد ها نقطه برای ورودی و خروجی سیستم ایجاد کنید. افزون بر این، تسهیلات و امکانات ماژول های ارتباطی به وسیله این پی ال سی ارائه می گردد.
پی ال سی های بزرگ، به طور معمول، در محل هایی کاربرد دارند که به عملیات های کنترل پیچیده ای نیاز باشد. این دسته از پی ال سی ها، یعنی پی ال سی های بزرگ، نسبت به دو پی ال سی دیگر که در مورد آن ها صحبت شد، عملکرد بهتر و بالاتری دارند. (از لحاظ زبان های برنامه نویسی، فضای حافظه، ورودی و خروجی، ماژول های ارتباطی و سایر موارد). اغلب این پی ال سی ها در سیستم های نظارت و کنترل، کسب اطلاعات، سیستم های توزیع شده، کارخانه های بزرگ و غیره به کار برده می شوند.
خطای برقراری ارتباط در پی ال سی هنگامی رخ می دهد که پی ال سی پاسخی به درخواست هایی که جهت برقراری ارتباط ارسال شده است، ندهد و یا حتی به همین شکل به درخواست ها پاسخ منفی بدهد. خطای برقراری ارتباط، ممکن است میان دو کامپیوتر برنامه پذیر و یا دستگاه هایی که توسط این کامپیوتر کنترل و مدیریت می شوند رخ بدهدو گاهی هم ممکن است این گونه خطا رخ بدهد که یک کارشناس و متخصص در حوزه فنی قصد دارد از فاصله دور دستگاه را برنامه ریزی کند.
کنترل کننده های منطقی برنامه ریزی با اهداف مختلف توسط شرکت های گوناگون تولید و ساخته می شوند. هر کدام از این شرکت های ساخته پی ال سی، مجموعه ای از کد های خطا را دارا می باشد که فقط به پی ال سی های ساخته شده در همان شرکت انحصار دارد. برای مثال خطای (Time Out) یا همان خطای زمان بندی موجب می شود دستگاه توان ارتباط برقرار کردن به درستی را نداشته باشد؛ یا خطای دیگری همچون خطای Checksum هنگامی رخ می دهد که اندازه ای که بسته ارتباطی در آن قرار دارد صحیح نباشد. از دیگر خطاهایی حین برقرار کردن ارتباط، مربوط به زمانی می شود که پی ال سی به آخرین پیام درخواست هیچ جوابی ندهد و یا برای پاسخ دادن به آن درخواست، زمان کافی نداشته باشد.
پی ال سی ها این امکان را دارند که از طریق مجموعه پورت هایی که در اختیار دارند و یا با اتصال یک دستگاه نظارتی، به درگاه مودم RS-232 در پی ال سی، با سایر تجهیزات، ارتباط برقرار کنند. تصور کنید که دهانه کابلی که به پورت مودم اتصال یافته است، به خوبی در داخل آن جا قرار نگرفته باشد و محل اتصال آن محکم نباشد؛ در این صورت، هنگامی که می خواهید با تلفن همراه خود یا هر وسیله ارتباطی دیگری به دستگاه دسترسی بیایبد، این مسئله موجب می شود دربرقراری ارتباط خطا رخ دهد. همچنین زمانی که پی ال سی به دستگاه نظارت از فواصل دور وصل گردد، کارشناسان فنی این امکان را دارند که از راه دور، برنامه ریزی های لازم را بر روی آن انجام داده، داده ها و اطلاعات را دریافت یا ارسال کنند و حتی گزارش عملکرد دستگاه پی ال سی را مشاهده کنند.
از دیگر عوامل رخ دادن خطای برقراری ارتباط در پی ال سی، خرابی قطعات است. برای مثال خراب شدن قطعه ای تحت عنوان برد ارتباطات در داخل پی ال سی می تواند باعث بروز این خطا شود. در صورتی که هنگام برقراری ارتباط خطای انتقال یا خطای دریافت (Transmit or Receive) بروز دهد، عمل انتقال یا دریفات تمام داده ها و اطلاعات توسط پی ال سی، با مشکل رو به رو خواهد شد. سایر خطا های ارتباطی می تواند به علت خراب شدن کابل های ارتباطی یا حتی نفوذ آب به بخش اتصال این کابل ها رخ بدهد. به طور عمده، تمامی این خطا ها، با دسترسی از راه دور رفع نمی شوند و حتما باید با بررسی چشمی اما دقیق دستگاه نسبت به برطرف ساختن مشکل اقدام کرد.
در تمامی تجهیزات و تشکیلات کامپیوتری، به منظور پیشگیری از بروز ان گونه خطا ها در برقراری ارتباط و حتی سایر مشکلات باید توجه داشته باشیم که نرم افزار مورد استفاده سیستم به همراه تمام تجهیزاتی که به آن ها مربوط می شود سازگار بوده و همواره بروزرسانی شود. در صورتی که دستگاه را به نحوی برنامه ریزی کنیم که به طور اتوماتیک و خودکار، برای یافتن به روز ترین نسخه برای نرم افزار و سخت افزار، جست و جو کند و در صورت نیاز آن ها را بروزرسانی کند، در واقع از وقوع بسیاری از خطا ها جلوگیری کرده ایم. عامل دیگری که می تواند در بروز این خطا نقش داشته باشد، قطعی برق است که روی پی ال سی تأثیر می گذارد و ممکن است برای مقابله با آن و عملکرد صحیح دستگاه لازم باشد که دستگاه را مجددا راه اندازی کرده تا دوباره تنظیمات آن انجام شود.
پی ال سی های شرکت های گوناگون، عمدتا تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند اما هنگامی بحث کار حرفه ای پیش بیاید فاصله این شرکت ها کم کم خود را نشان می دهد. هر چند برند دستگاه اصلی ترین عامل رخ دادن خطاهای ارتباطی نیست اما یک دستگاه خوب از یک شرکت معتبر قطعات با کیفیت تر و طول عمر بیشتری دارد و همان طور که گفته شئ خرابی قطعات می تواند از عوامل بروز این خطا باشد. از این رو تعدادی از توسعه دهندگان معتبر و قابل اطمینان PLC در فهرست زیر آمده است:
3.Omron PLCs
6.Delta PLCs
7.Hitachi PLCs
