آموزشگاه فن و کار

اجزای تشکیل دهنده PLC و عملکرد و کاربرد آن ها

نویسنده: تحریریه فن و کار
اجزای تشکیل دهنده plc و کارکرد آنها
چکیده:

یک PLC چهار عملکرد عملیاتی اساسی را انجام می دهد. ابتدا، هر دستگاه ورودی متصل را برای وضعیت عملیاتی آن ها اسکن می کند. دوم، برنامه ای را اجرا می کند که تعیین می کند با داده های ورودی چه اتفاقی باید بیفتد. سوم، داده های خروجی اجرا شده را تولید می کند. چهارم، از یک عملکرد خانه داری عملیاتی برای انجام تشخیص های داخلی استفاده می کند.

کنترل‌ کننده ‌های منطقی قابل برنامه ‌ریزی (PLC) دستگاه‌ هایی هستند که برای انجام تصمیم ‌گیری منطقی برای کاربرد های کنترلی در محیط صنعتی طراحی شده‌ اند. PLC بلافاصله در صنعت خودرو پذیرفته شد و معمولاً در کاربرد های بسیاری در صنایع مختلف یافت می شود. PLC عملکرد هایی را انجام می دهد که قبلاً به رله، الکترونیک حالت جامد یا رایانه های کوچک نیاز داشتند. PLC ها دستگاه های سبک وزن و مقاومی هستند که بدون فن، تهویه مطبوع یا فیلتر الکتریکی کار می کنند. در این مقاله آموزشگاه فن و کار اجزای تشکیل دهنده PLC را معرفی کرده و با کاربرد آن ها آشنا خواهید شد.

آموزشگاه فن و کار دوره جامع آموزش برق صنعتی از مبتدی تا پیشرفته را بصورت کاربردی و عملی برگزار می کند. این دوره در دو سطح آموزش تابلو برق صنعتی و آموزش plc ارائه می شود. این دوره ها به گونه ای طراحی شده اند که به شما دانش و مهارت های لازم برای کار با PLCها و تابلو برق هادر دنیای واقعی را ارائه دهد. برای مشاهده سرفصل های کامل و جزئیات بیشتر دوره پی ال سی روی تصویر زیر کلیک نمایید:

آموزش plc

RACK

یک قفسه PLC را می توان با شاسی خودرو مقایسه کرد که سایر اجزای آن به آن متصل هستند. اجزای متصل در یک رک PLC به سه بخش گروه‌بندی می‌شوند: CPU، چندین ماژول I/O و منبع تغذیه که در ادامه به طور مفصل با آن ها آشنا خواهید شد.

عکس قفسه plc

پردازنده

پردازنده یا مغز سیستم PLC، یک دستگاه حالت جامد است که برای انجام طیف گسترده ای از عملکرد های تولید، ماشین ابزار و کنترل فرآیند طراحی شده است. دستگاه‌ های الکترو مکانیکی معمولی، رله ‌ها و سیم‌ کشی مرتبط با آن ها قبلاً این عملکرد ها را انجام می‌ دادند. پردازنده‌ ها همین عملکرد ها را در دامنه وسیع ‌تر و انواع توابع کنترلی با کمترین تلاش ارائه می ‌کنند و PLC را به انتخاب بسیار محبوب ‌تری تبدیل می‌ کنند.

پردازنده با برق DC (± 5 ولت) کار می کند که توسط منبع تغذیه تامین می شود. برق DC داخلی نیز از طریق پردازنده هدایت می شود و بخشی از ورودی/خروجی و دستگاه های متصل به پورت سرویس PLC را اداره می کند. هنگامی که برنامه ladder-diagram وارد پردازنده شد، تا زمانی که کاربر یکی از دستگاه های برنامه نویسی را تغییر ندهد، باقی می ماند. این برنامه در اثر قطع برق یا شرایط خاموشی تغییر نمی کند.

عکس پردازنده plc

ماژول پردازنده حاوی ریز پردازنده ای است که عملکرد های کنترلی و محاسباتی و هم چنین حافظه مورد نیاز برای ذخیره برنامه را انجام می دهد. بخش پردازنده یک کنترل ‌کننده منطقی برنامه ‌پذیر، بخشی است که تمام فعالیت‌ های کنترلی را با دریافت ورودی ‌ها، اتخاذ تصمیم ‌های منطقی بر اساس برنامه و کنترل خروجی ‌ها سازماندهی می ‌کند. بخش پردازنده که به عنوان واحد پردازش مرکزی نیز شناخته می شود، مغز کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (CPU) است.

واحد پردازش مرکزی (CPU)

بخش پردازنده در کنترل کننده منطقی برنامه پذیر، تصمیم لازم برای مشاهده یا نظارت و کنترل دستگاه های میدانی متصل به ماژول های ورودی/خروجی را می گیرد. واحد پردازش مرکزی plc در یک کنترل ‌کننده به شیوه ثابت و تک عنصری ساخته شده است، در حالی که دسته ‌های فریم مدولار معمولاً از یک واحد پلاگین استفاده می ‌کنند. واحد پردازش مرکزی، سیستم کنترل و کامپیوتر، همگی نام هایی هستند که توسط سازندگان مختلف برای اشاره به واحد cpu که وظایف مشابهی را انجام می دهند، استفاده می کنند.

CPU ها از نظر سرعت پردازش، مدیریت و گزینه های ذخیره سازی متفاوت بوده و مهندسان کنترل، براساس کاربرد مد نظر از نمونه های مختلف آن استفاده می کنند.

عکس پردازنده مرکزی plc

مانند رایانه شخصی، CPU مغز یک PLC است. CPU دارای دو حالت عملیاتی است: حالت برنامه نویسی و حالت اجرا. در حالت برنامه نویسی، CPU منطق را در قالب دستور العمل های برنامه نویسی ایجاد شده توسط کاربر در رایانه شخصی دانلود می کند. در حالت اجرا، CPU منطق را اجرا می کند. واحد پردازش مرکزی تمام عملیات PLC را طبق دستورالعمل های برنامه نویسی ذخیره شده در حافظه کنترل می کند. یک سیستم گذرگاه کنترل اطلاعات را به CPU منتقل می کند.

منبع تغذیه

منبع تغذیه یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی، برق منبع ورودی را به ولتاژ مورد نیاز برای مدار داخلی تبدیل می کند. در برخی موارد، منبع VDC ایزوله برای تغذیه مدار های ورودی DC، سوئیچ ها و سایر نشانگر ها نیز فراهم می کند. منبع تغذیه PLC یک جزء ضروری برای راه اندازی PLC است.

عکس منبع تغذیه plc

منبع تغذیه ولتاژ توزیع برق تاسیسات مانند 230 VAC، 120 VAC یا 125 VDC را به ولتاژ سطح سیگنال مورد استفاده توسط پردازنده plc و سایر ماژول ها تبدیل می کند.

ورودی/خروجی (I/O)

سر و صدای الکتریکی، مانند جهش در خطوط برق یا برگشت بار، تأثیر جدی بر مدار های داخلی PLC دارد، زیرا CPU آن در سطوح ولتاژ بسیار پایین کار می کند. اینجاست که بخش ورودی/خروجی (I/O) یک PLC نقش مهمی ایفا می کند. هم ورودی و هم خروجی، از CPU در برابر نویز الکتریکی محافظت می کند. بخش I/O جایی است که سیگنال‌ های وضعیت فیلتر می‌ شوند تا نویز حذف شود، سطح ولتاژ تأیید شود و تصمیم‌ گیری ‌های CPU گرفته شده و عملیاتی می ‌شوند. ورودی های کنترل کننده منطقی برنامه پذیر وضعیت خود را به یک منطقه ذخیره سازی در CPU ارائه می دهند و خروجی ها از وضعیت ذخیره شده مشابه در CPU هدایت می شوند.

عکس ورودی و خروجی I/O در PLC

دستگاه های دنیای واقعی مانند دکمه های فشاری، سوئیچ های محدود و سنسور ها از طریق ماژول های ورودی در PLC متصل می شوند. این ماژول ها تغییر در وضعیت سیگنال های ورودی را تشخیص می دهند و یک تصویر ذخیره شده برای عناصر ورودی در منطق برنامه نویسس ارائه می دهند. عناصر ورودی، کنتاکت های رله را در کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی شبیه سازی می کنند. به نوبه خود، عناصر خروجی به انرژی تبدیل شذه و در نهایت سیگنال ‌های خروجی مورد نظر را برای هدایت بار هایی مانند کنترل ‌کننده ‌های موتور، کنتاکتور ها، سلونوئید ها و چراغ‌ های پیلوت از طریق ماژول‌ های خروجی در ورودی/خروجی تولید می ‌کند. به عنوان یک قاعده کلی، هر دستورالعمل در منطق نردبانی به یک کلمه حافظه نیاز دارد. هر دستور العمل طوری برنامه ریزی شده است که مخاطبین سری AND و مخاطبین OR موازی شده اند.

نمونه هایی از این ماژول ها عبارتند از: ماژول ورودی آنالوگ، ماژول خروجی آنالوگ، ماژول ورودی دیجیتال، ماژول خروجی دیجیتال و غیره. این موارد برای اتصال اجزای بین دستگاه‌ های plc مانند فرستنده ‌های جریان، فرستنده‌ های فشار، شیر های کنترل، آنالایزر ها، فیدر های پست برای کنترل موتور و غیره استفاده می ‌شوند. در ادامه با انواع ماژول های ورودی/خروجی در پی ال سی آشنا خواهید شد.

PLC داده ها را از دستگاه های ورودی مانند حسگر های مجاورت و فوتو الکتریک، صفحه کلید، سطح سنج، تایمر، شمارنده، چراغ های کنسول، موتور های الکتریکی، سوئیچ های دما و فشار دریافت یا حس می کند. مفهوم سنجش داده ها به ماهیت داده های ورودی PLC اشاره دارد که به شکل سیگنال های الکترونیکی می آیند.

کارت ‌های ورودی دیجیتال سیگنال ‌های مجزا برای مثال سیگنال‌ های روشن/خاموش را کنترل می‌ کنند. کارت های ورودی آنالوگ ولتاژ را به اعدادی تبدیل می کنند که CPU می تواند بفهمد. خروجی های PLC شامل شیر ها، موتور های استارت، درایو ها، محرک ها، شیر برقی ها، آلارم ها، رله های کنترل، چاپگر ها و پمپ ها می باشد. کارت ‌های خروجی دیجیتال دستگاه ‌ها را روشن و خاموش می ‌کنند. کارت‌ های خروجی آنالوگ اعداد دیجیتال را به ولتاژ تبدیل می ‌کنند، به عنوان مثال برای درایو ماشین‌آلات.

ماژول های ورودی و خروجی در plc

برنامه نویسی PLC

برنامه ریزی کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی ساده است. آن ها از زبان نردبان رله استفاده می کنند که بسیار شبیه مدار رله مغناطیسی است. مهندسان، تکنسین‌ ها و برق ‌کاران می‌ توانند برنامه ‌نویسی PLC را بدون آموزش یا تجربه گسترده بیاموزند. استفاده از کنترلر های منطقی قابل برنامه ریزی در مقابل رله یا الکترونیک حالت جامد مزایای زیادی دارد. در یک PLC، تغییرات را می توان به سرعت و در بیشتر موارد، بدون تغییرات سخت افزاری در کنترلر انجام داد. PLC ها قابل استفاده مجدد هستند و چراغ های نشانگر روی PLC در نقاط اصلی تشخیصی به عیب یابی کمک می کنند. قابل اعتماد است، برای محیط صنعتی طراحی شده و نگهداری آن آسان است. در کنار صرفه جویی در هزینه، کنترل کننده منطقی برنامه پذیر انعطاف پذیر است و قادر به انجام چندین عملکرد است.

دستگاه های برنامه نویسی

دستگاه های برنامه نویسی از نظر اندازه، قابلیت و عملکرد متفاوت هستند. دستگاه های برنامه نویسی به صورت واحد های نمایش متن ساده و کوچک یا نمایشگر های رنگی پیچیده با قابلیت نظارت و گرافیک در دسترس هستند.

ماژول های ارتباطی

ماژول های ارتباطی برای طیف گسترده ای از اتصالات شبکه ارتباطی استاندارد صنعتی در دسترس هستند. این موارد امکان انتقال داده های دیجیتال بین PLC ها و سایر سیستم های داخل تاسیسات را فراهم می کند. متداول ترین ماژول ها کارت های ارتباطی Modbus یا ارتباط سریال هستند. برخی از PLC ها به جای استفاده از ماژول های مجزا، قابلیت ارتباطی درون پردازنده دارند.

عکس ماژول ارتباطی plc

رسانه ها و پروتکل های ارتباطی

رایج ترین رسانه های ارتباطی مورد استفاده در plc عبارتند از: سیم مسی، سیم کواکسیال، فیبر نوری و بی سیم. رایج ترین پروتکل های ارتباطی ، پروتکل باز ، اترنت/IP و DeviceNet هستند.

رسانه ها و پروتکل های ارتباطی plc

سیستم‌ ها با پروتکل باز معمولاً ویژگی ‌های plug and play را ارائه می‌ کنند که در آن نرم ‌افزار سیستم به‌ طور خودکار هر دستگاه سازگاری را که به آن متصل است، شناسایی کرده و با آن ارتباط برقرار می‌کند. دیگر پروتکل‌های باز پذیرفته شده Modbus، Profibus و ControlNet هستند که کاربرد خاص خود را انواع پی ال سی ها دارند.

افزونگی

بسیاری از PLC ها می توانند برای عملیات اضافی پیکربندی شوند که در آن یک پردازنده از دیگری پشتیبان تهیه می کند. برای رسیدن به این هدف اغلب نیاز به افزودن یک ماژول افزونگی دارد که تأیید وضعیت و تأیید کنترل بین پردازنده ها را فراهم می کند. علاوه بر این، سیم کشی سیگنال به رک های اضافی یک گزینه است.

حافظه و ذخیره سازی

حافظه بخشی از PLC است که داده ها، برنامه ها و اطلاعات را ذخیره می کند. فرآیند افزودن اطلاعات جدید به حافظه را نوشتن و فرآیند بازیابی اطلاعات از محل حافظه را خواندن می نامند. انواع عمده حافظه ای که در PLC استفاده می شود، حافظه فقط خواندنی و حافظه دسترسی تصادفی است. ما فقط می ‌توانیم مکان ROM  را بخوانیم، اما نمی‌ توان آن را نوشت. رام برنامه ‌ها و داده‌ هایی دارد که نباید مانند برنامه ‌های عملیاتی ویرایش شوند. از محل RAM می توان برای خواندن و نوشتن استفاده کرد و با این کار اطلاعات ذخیره شده در رم را ویرایش یا تغییر داد. ROM داده ها و درایور های سیستم عامل را ذخیره می کند. RAM وضعیت و جزئیات مربوط به داده های ورودی و خروجی و برنامه های کاربردی را ذخیره می کند.

حافظه و ذخیره سازی plc

رابط ماشین انسانی (HMI)

PLC ها از طیف وسیعی از پورت ها و پروتکل های ارتباطی برای اتصال به برنامه های کاربردی کنترل مانند سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA) استفاده می کنند. اپراتور ها در کارخانه های صنعتی و مدیران خط با استفاده از HMI به صورت بلادرنگ با یک PLC تعامل دارند. HMI داشبورد اپراتور است، یعنی رابط بین یک شخص و PLC. HMI به اپراتور اجازه می دهد تا فرآیند ها و دستگاه های صنعتی را هماهنگ، مدیریت و کنترل کند.

رابط ماشین انسانی (HMI) در plc

چرخه عمر PLC

یک PLC چهار عملکرد عملیاتی اساسی را انجام می دهد. ابتدا، هر دستگاه ورودی متصل را برای وضعیت عملیاتی آن ها اسکن می کند. دوم، برنامه ای را اجرا می کند که تعیین می کند با داده های ورودی چه اتفاقی باید بیفتد. سوم، داده های خروجی اجرا شده را تولید می کند. چهارم، از یک عملکرد خانه داری عملیاتی برای انجام تشخیص های داخلی استفاده می کند.

چرخه عمر plc

5/5 - (1 امتیاز)
نظر خود را با دیگران به اشتراک بزارید!

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مشاهده نظرات هنوز نظری ثبت نشده است.
phone icon 021-91009433 / 09058520960