مقاله در مورد اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC

توضیحات

 مقاله در مورد اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC دارای 36 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC :

اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC

اتوماسیون صنعتی

با توجه به پیشرفت بسیار سریع تكنولوژی و وجود رقابت‌های شدید در بین صنعتگران دو مقوله دقت و زمان در انجام كارهای تولیدی و خدماتی بسیار مهم و سرنوشت ساز شده است. دیگر سیستم‌های قدیمی جوابگوی نیازهای صنعت توسعه یافته امروز نبوده و بكار بردن سیستمهایی كه با دخالت مستقیم نیروی انسانی عمل می كنند، امری نامعقول می‌نمود. چرا كه در این موارد دقت و سرعت عمل سیستم بسیار پایین و وابسته به نیروی كاربر است. بنابراین ماشین‌های هوشمند و نیمه‌هوشمند وارد بازار صنعت شدند. و بعد از مدتی آنچنان جای خود را پیدا كردند كه علاوه بر

زمینه‌های صنعتی در كارهای خدماتی نیز جایگاه ویژه‌ای یافتند. كنترل سیستم‌های بسیار پیچیده‌ای كه قبلاً غیرممكن بود براحتی انجام می‌گرفت . مكانیزه كردن سیستم‌ها و ماشین آلات (اتوماسیون صنعتی ) مقوله بسیار مهم و پرطرفداری شده و نیاز به آن هر روز بیشتر و بیشتر مشهود می‌شود . اتوماسیون صنعتی در زمینه‌های بسیار گسترده‌ای كاربرد دارد از مكانیزه كردن یك ماشین بسیار ساده كنترل سطح گرفته تا مكانیزه نمودن چندین خط تولید و شبكه كردن آنها با هم . با نگاهی به محیط اطراف‌مان می‌توانیم نمونه‌های بسیار زیادی از كاربرد اتوماسیون ا را در اغلب زمینه‌ها پیدا كنیم.. در اتوماسیون واحدهای مسكونی جدید ، در شبكه‌های مخابراتی ، در سیستم‌های دفع فاضلاب ، سیستم توزیع برق ، كارخانجات مختلف و ;
در یك سیستم اتوماسیون شده كنترل پروسه توسط ماشین انجام می‌شود و در این سیستمها دخالت انسان به حداقل و در برخی موارد به صفر رسیده است. سیستم با گرفتن سیگنالهای ورودی از قطعاتی نظیر سنسورهای تشخیص فشار ، رنگ ، سطح مایعات ، قطعات فلزی ، سنسورهای دما ، میكرو سوییچ‌ها ، كلیدها و شستی‌ها ، واسط ‌های كاربر با ماشین و; وضعیت موجود را حس كرده و بررسی می‌كند و سپس در مورد عكس‌العمل ماشین تصمیم‌گیری كرده و فرمانهای لازمه را به قطعات خروجی كه تحت كنترل ماشین هستند اعمال می‌كند. با توجه به مواردی كه ذكر شد می‌توان ساختار یك سیستم اتوماسیون را بدین صورت لیست نمود:
قطعات ورودی شامل سنسورها ، سوییچ‌ها ، ;

قطعات خروجی مثل موتور ، پمپ ، شیربرقی ، نشانگرها ;
یك كنترلر داخلی با CPU برای پردازش داده‌ها و اجرای برنامه كنترلی سیستم و حافظه برای ذخیره نمودن برنامه كنترلی و اطلاعات دریافتی از قطعات ورودی
یك واسط بین كاربر و ماشین Human Machine Interface ( در مواردی كه نیاز به انجام تنظیمات توسط كاربر داریم و یا می‌خواهیم یكسری اطلاعات و آلارم‌ها را به‌ اطلاع كاربر برسانیم .)

توجه داشته باشید با بالا بردن سرعت و دقت كنترلر مورد استفاده در سیستم اتوماسیون شده و انتخاب درست ن بر طبق كاربردی كه از آن انتظار داریم می‌توانیم امكانات و قابلیت‌های سیستم را بالاتر ببریم . بعنوان مثال در یك سیستم ساده كنترل سطح مخزن سرعت پاسخ‌گویی سیستم در حد چند ثانیه هم برای این كار كافی خواهد بود. اما در سیستم‌های پیچیده موقعیت‌یاب یا پرد

ازش تصویر به سیستم‌های بسیار سریعتر و دقیقتر احتیاج داریم و سرعت پاسخگویی در حد میكرو ثانیه برای ما لازم است.
بعنوان مثال در مواردی كه نیاز به كنترل در یك محیط نامساعد داریم و استفاده از نیروی انسانی بسیار مشكل و یا غیرممكن است چه‌كار باید كرد. در محیط‌هایی با شرایط آب و هوایی بسیار بد و با مناطق جغرافیایی صعب‌العبور و یا در محیط‌هایی كه آلودگی صوتی و یا آلودگی‌های شدید تنفسی دارند ;
در این موارد ایمن‌ترین و با صرفه‌ترین گزینه اتوماسیون كردن سیستم‌ها و استفاده از ماشین‌ بجای انسان است. اجرای كامل سیكل كنترلی ، گرفتن گزارشات لازم در حین انجام عملیات كنترلی ، قابلیت تغییر سیكل كاری و تعریف نمودن پارامترهای كنترلی ، امكان انجام كنترل دستی در موارد اضطراری و;.
حال به مثال دیگری می‌پردازیم. حساب كنید در یك سیستم بسیار ساده بسته‌بندی محصولات غذایی برای بسته‌بندی هزار كیلو شكر در بسته‌های یك كیلویی به چند نفر و چقدر زمان احتیاج داریم. چند نفر برای وزن كردن محصول ، چند نفر برای آماده‌سازی پكت ها ، چند نفر برای پركردن پكت ها و بسته‌بندی آن ، زدن تاریخ مصرف و ; در این گونه سیستم‌ها مشكلات زیادی وجود دارد كه به برخی از آنها در زیر اشاره شده است:
نقش PLC در اتوماسیون صنعتی

مقدمه
امروزه در بین كشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهكارهایی برای كنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد كه مدیران و مسئولان صنایع در این كشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند كه سرعت و دقت عمل بالایی داشته

باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستم‌های استوار بر كنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد كه لازم باشد می‌توان PLCها را با هم شبكه كرده و با یك كامپیوتر مركزی مدیریت نمود تا بتوان كار كنترل سیستم‌های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.

قابلیت‌هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی‌ها (دیجیتال ، آنالوگ ، فركانس بالا;) ، توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ; ) و همچنین امكانات اتصال به شبكه ، ابعاد بسیار كوچك ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم‌ها باعث شده كه بتوان كنترل سیستم‌ها را در محدوده وسیعی انجام داد.
مفهوم كنترلرهای قابل برنامه‌ریزی PLC
در سیستم‌های اتوماسیون وظیفه اصلی كنترل بر عهده PLC است كه با گرفتن اطلاعات از طریق ترمینالهای ورودی، وضعیت ماشین را حس كرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی برای ماشین فراهم می‌كند. امكان تعریف مدهای مختلف برای ترمینالهای ورودی/خروجی یك PLC، این امكان را فراهم كرده تا بتوان PLC را مستقیما به المانهای دیگر وصل كرد. علاوه بر این PLC شامل یك واحد پردازشگر مركزی( CPU) نیز هست، كه برنامه كنترلی مورد نظر را اجرا می‌كند. این كنترلر آنقدر قدرتمند است كه می‌تواند هزارها I/O را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/ كانتر را كنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر سیستمی، از سیستم كنترل ماشین‌هایی با چند I/O كه كار ساده‌ای مثل تكرار یك سیكل كاری كوچك انجام می‌دهند گرفته تا سیستم‌های بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مكان‌یابی را كنترل نمود. این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد كنترل و استفاده نماید.
زمان پاسخ‌گویی Scan Time
این زمان بستگی به سرعت پردازش CPU مدل انتخاب شده PLC و طول برنامه كاربر دارد. از یك میكرو‌ثانیه تا ده میلی ثانیه می‌باشد. مثلا در مواقعی كه I/O از سیستم اصلی دور باشد، چون مجبور به نقل و انتقال سیگنالها به سیستم دورتری هستیم در نتیجه زمان اسكن زیاد می‌شود. همچنین مانیتور كردن برنامه كنترلی اغلب به زمان اسكن می‌افزاید چرا كه CPU كنترلر مجبور است وضعیت كنتاكتها، رله‌ها ، تایمر‌ها و; را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.
قطعات ورودی
هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌ها، دستی، اتوماتیك و حس‌گرهای خودكار می‌باشد. قطعات ورودی نظیر شستی‌های استارت/ استوپ ، سوییچ‌ها، میكرو‌سوییچ‌ها، سنسورهای فتوالكتریك، proximity ، level sensor ، ترموكوپل، PT100 و; PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مكانیزم حركت و موقعیت جسم، تست كردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌كند.
سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، كه در هر صورت ورودی‌های PLC را توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.
نقش كنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی
در یك سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم كنترلی عمل می‌كند. هنگام اجرای یك برنامه كنترلی كه در حافظه آن ذخیره شده است، PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی می‌كند. این كار را با گرفتن فیدبك از قطعات ورودی و سنسورها انجام می‌دهد. سپس این اطلاعات را به برنامه كنترلی خود منتقل می‌كند و نسبت به آن در مورد نحوه عملكرد ماشین تصمیم‌گیری می‌كند و در نهایت فرمانهای لازم را به قطعات و دستگاههای مربوطه ارسال می‌

كند.
مقایسه تابلوهای كنترل معمولی با تابلوهای كنترلی مبتنی بر PLC
امروزه تابلوهای كنترل معمولی ( رله‌ای ) خیلی كمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. چرا كه معایب زیادی دارند. از آنجا كه این نوع تابلوها با رله‌های الكترو‌مكانیكی كنترل می‌شوند، وزن بیشتری پیدا می‌كنند، سیم‌كشی تابلو كار بسیار زیادی می‌طلبد و سیستم را بسیار پییده می‌كند. در نتیجه عیب‌یابی و رفع مشكل آن بسیار پرزحمت بوده و برای اعمال تغییرات لازم در هر سال و یا بروز كردن سیستم بایستی ماشین را بمدت طولانی متوقف نمود كه این امر مقرون به صرفه نخواهد بود. ضمنا توان مصرفی این تابلوها بسیار زیاد است.
با بوجود آمدن PLC، مفهوم كنترل و طراحی سیستم‌های كنترلی بطور بسیار چشمگیری پیشرفت كرده است و استفاده از این كنترلر‌ها مزایای بسیار زیادی دارد. كه به برخی از این موارد در زیر اشاره كرده‌ایم. كه با مطالعه آن می‌توان به وجه تمایز PLC با سایر سیستم‌های كنترلی پی برد:
سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های كنترل رله‌ای تا 80 كاهش می‌یابد.
از آنجاییكه PLC توان بسیار كمی مصرف می‌كند، توان مصرفی بشدت كاهش پیدا خواهد كرد.
توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌كند.
برعكس سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های كنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه كنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این كار را انجام می‌دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندكی صرف انجام اینكار خواهد شد.
در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات كمكی از قبیل رله ، كانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/A و; بسیار كمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی، پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری كاسته شود.
از آنجاییكه سرعت عملكرد و پاسخ‌دهی PLC در حدود میكرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است، لذا زمان لازم برای انجام هر سیكل كاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای كاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.
ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است.
وقتی توابع كنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین كردن PLC بسیار كم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود.
اصول و نحوه طراحی یك سیستم كنترلی با استفاده از یك PLC
مفهوم كنترل كردن یك پروسه، كاری بسیار ساده و آسان است و انجام اصولی موارد زیر را می‌طلبد:
مشخص كردن ترتیب كار ماشین
عملیات سیستم كنترلی توسط المانهای ورودی تعیین می‌شود، بسته به شرایط موجود یك سیگنال به PLC فرستاده می‌شود. در پاسخ، كنترلر بر طبق برنامه كنترلی كه در حافظه خود دارد سیگنالی به ترمینالهای خروجی، كه كار دستگاه را كنترل می‌كنند، می‌فرستد و به این ترتیب عمل كنترلی خواسته شده، انجام می‌شود. قبل از نوشتن برنامه باید فلوچارت ترتی

ب و توالی عملیات را رسم كنید.
انتخاب مدل PLC
با بررسی سیكل كاری پروسه‌ای كه می‌خواهیم كنترل كنیم، مشخص كردن تعداد و نوع Input/Output های سیستم و با توجه به دقت مورد نیاز، PLC مناسب را انتخاب می‌كنیم. در مورد انتخاب یك PLC بایستی مشخصه‌های زیر را تعیین كنیم:
تعداد ورودی‌ها
كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر (PLC)
كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر عبارتند از: یك سیستم الكترونیكی دیجیتال كه با استفاده از حافظه های برنامه پذیر می تواند دستورات مشخصی را ضبط نمایند. PLC به منظور پیاده سازی دستورات و توابع مشخصی بر روی ماشینها و فرآیند های صنعتی استفاده می شود. سیستم های PLC با توجه به نیاز به كنترل كننده های ارزان قیمت و انعطاف پذیر بوجود آمدند. درابتدا PLC ها به منظور جایگزینی كنترل كننده های رله ای طراحی و ساخته شدند . در PLC كنترل فرایندها با نوشتن برنامه های مناسب انجام می گیرد. PLC ها مبتنی بر میكروپروسسور هستند و با داشتن اجزایی مانند زمان سنج، شمارندهو ثبات انتقالی كنترل فرایند های پیچیده را اسان می سازند این كنترل كننده ها مدارهای واسطه استانداری دارند،‌(ورودی و خروجی) به طوری كه اتصال مستقیم آنها به فرایند تولید میسر است با استفاده از PLC می توان بدون جدا كردن كنترل كننده از فرایند ،‌برنامه كنترلی آن را تغییر دهد. نصب و راه اندازی سیستماهی PLC در مقایسه با كنترل كننده های رله ای به زمان بسیار كمتری نیاز دارد. اختلاف اصلی PLC با یك میكرو كامپیوتر عبارت است از:
در PLC برنامه های استفاده شده در فرآیندها و ماشین آلات بیشتر به صورت اجرای منطق مشخصی از یك سری فرامین كه به صورت قطع و وصل و سوئیچ می باشد . مدارات ارتباطی با سنسورها و عملگرهای سخت افزاری خارجی در داخل خود كنترل كننده و به صورت یكپارچه ساخته شده است. PLC به صورت كاملا صنعتی و قابل اطمینان جهت استفاده در محیطهای صنعتی با شرایط محیطی دارای ارتعاش ، نویز، حرارت و رطوبت ساخته شده است.
مهمترین مزایای استفاده از PLC :
ü استفاده از PLC حجم تابلوهای فرمان را كاهش میدهد.

ü استفاده از PLC مخصوصا در فرایندهای پیچیده موجب صرفه جویی در وقت و هزینه می گردد.
ü PLC استهلاك مكانیكی ندارد، بنابر این علاوه بر طول عمر بیشتر نیازی به سرویس و تعمیرات دوره ای ندارد.
ü مصرف انرِژی PLC بسیار كمتر از مدارهای رله ای است.

ü PLC نویزهای صوتی و الكتریكی ایجاد نمی كند.
ü عیب یابی مدارت كنترل و فرمان با PLC به سهولت انحام می شود و معمولا PLC خود دارای برنامه عیب یابی می باشد.
معمولا یك ولتاژ 24 ولت از ورودی اصلی برق PLC ایجاد گردیده و برای اتصال الكتریكی ورودی ها استفاده می شود . سویئچها یا سنسورهای باینری خارجی می تواند به ورودی های PLC متصل گردیده و همانطور كه بیان شد این سوئیچ ها می تواند به صورت باز یا بسته باشند . در صورتی كه PLC روشن باشد خروجیهای PLC براساس منطق برنامه پذیری شده در PLC و وضعیت ورودیهای آن روشن یا خاموش می گردند. بارهای خارجی توسط رله ،‌ترانزیستور یا ترایاك با توجه به قدرت مورد نیاز توسط بورد هایی كه در داخل PLC تعیین شده اند روشن یا خاموش می گردند . برای بارهائی كه قدرت زیادی لازم دارند از یك طبقه مدار قدرت به علاوه مدار فمران PLC استفاده می گردد. ورودی و خروجی های PLC توسط شماره هائی كه موقعیت پورت آن را نمایش می دهد مشخص می شودند . سازنده های مختلف شماره گذاریهای مختلفی به كار می برند البته ویژگی های مشتركی نیز در آنها وجود دارد معمولا شماره ها بصورت باینری و با ضرایب چهار یا پنج بیتی می باشند مثلاً شركتهای TI(Texas Instruments) و شركت میتسوبیوشی (Mitsubishi) از سمبل X برای وردی و از Y برای نمایش خروجی استفاده می كنندمثال:
X410-X413 , X400-X407

X510-X513 , X500-X507
Y430-Y437
Y530-Y537
منطق برنامه ریزی در PLC به معنای انست كه فرایندهایی كه توسط PLC كنترل می شوند دارای سنسورها و عملگرهایی هستند كه دارای دوضعیت ،‌خاموش یا روشن می باش

ند.
در منطق دیجیتال سه نوع عملیات اصلی وجود دارد.NOT,OR,AND
1- عملگر AND: همانند كلید های سری در مدار های الكتریكی تعریف می گردد. به عبارت دیگر در این عملگر تنها زمانی خروجی داریم كه تمام متغیرهای موجود دارای ارزش یك باشند.
2- عملگرOR: همانند كلید های موازی درمدارات الكتریكی تعریف می گردد. در این عملگر زمانی خروجی خواهیم داشت كه حداقل یك ورودی یك داشته باشیم .
3- عملگر NOT: یك عملگر تك ورودی است كه خروجی آن مكمل ورودی است وبه عبارت دیگر هرگاه ورودی یك باشد آنگاه خروجی صفر خواهد بود و بالعكس .
سایر عملگر های منطقی پایه با استفاده از این سه عملگر اصلی ساخته می شوند كه در جدول زیر به آنها اشاره می كنم:
کنترل کننده های برنامه پذیر (PLC)
مبانی كنترل كننده های PLC
كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر عبارتند از: یك سیستم الكترونیكی دیجیتال كه با استفاده از حافظه های برنامه پذیر می تواند دستورات مشخصی را ضبط نمایند. PLC به منظور پیاده سازی دستورات و توابع مشخصی بر روی ماشینها و فرآیند های صنعتی استفاده می شود. سیستم های PLC با توجه به نیاز به كنترل كننده های ارزان قیمت و انعطاف پذیر بوجود آمدند. درابتدا PLC ها به منظور جایگزینی كنترل كننده های رله ای طراحی و ساخته شدند . در PLC كنترل فرایندها با نوشتن برنامه های مناسب انجام می گیرد.

PLC ها مبتنی بر میكروپروسسور هستند و با داشتن اجزایی مانند زمان سنج، شمارندهو ثبات انتقالی كنترل فرایند های پیچیده را آسان می سازند این كنترل كننده ها مدارهای واسطه استانداری دارند،‌(ورودی و خروجی) به طوری كه اتصال مستقیم آنها به فرایند تولید میسر است با استفاده از PLC می توان بدون جدا كردن كنترل كننده از فرایند ، ‌برنامه كنترلی آن را تغییر دهد. نصب و راه اندازی سیستمهای PLC در مقایسه با

كنترل كننده های رله ای به زمان بسیار كمتری نیاز دارد. اختلاف اصلی PLC با یك میكرو كامپیوتر عبارت است از:
در PLC برنامه های استفاده شده در فرآیندها و ماشین آلات بیشتر به صورت اجرای منطق مشخصی از یك سری فرامین كه به صورت قطع و وصل و سوئیچ می باشد . مدارات ارتباطی با سنسورها و عملگرهای سخت افزاری خارجی در داخل خود كنترل كننده و به صورت یكپارچه

ساخته شده است. PLC به صورت كاملا صنعتی و قابل اطمینان جهت استفاده در محیطهای صنعتی با شرایط محیطی دارای ارتعاش ، نویز، حرارت و رطوبت ساخته شده است.
مهمترین مزایای استفاده از PLC :

• استفاده از PLC حجم تابلوهای فرمان را كاهش میدهد.
• استفاده از PLC مخصوصا در فرایندهای پیچیده موجب صرفه جویی در وقت و هزینه می گردد.
• PLC استهلاك مكانیكی ندارد، بنابر این علاوه بر طول عمر بیشتر نیازی به سرویس و تعمیرات دوره ای ندارد.
• مصرف انرِژی PLC بسیار كمتر از مدارهای رله ای است.
• PLC نویزهای صوتی و الكتریكی ایجاد نمی كند.
• طراحی و اجرای مدارهای منطقی با PLC بسیار آسان و سریع است.
• ایجاد تغییرات و تنظیمات در PLCآسان و سریع است.
• عیب یابی مدارت كنترل و فرمان با PLC به سهولت انحام می شود و معمولا PLCخود دارای برنامه عیب یابی می باشد.
• اتصالات ورودی – خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.
معمولا یك ولتاژ 24 ولت از ورودی اصلی برق PLC ایجاد گردیده و برای اتصال الكتریكی ورودی ها استفاده می شود . سویئچها یا سنسورهای باینری خارجی می تواند به ورودی های PLC متصل گردیده و همانطور كه بیان شد این سوئیچ ها می تواند به صورت باز یا بسته باشند .

در صورتی كه PLC روشن باشد خروجیهای PLC براساس منطق برنامه پذیری شده در PLC و وضعیت ورودیهای آن روشن یا خاموش می گردند. بارهای خارجی توسط رله ،‌ ترانزیستور یا ترایاك با توجه به قدرت مورد نیاز توسط بورد هایی كه در داخل PLC تعیین شده اند روشن یا خاموش می گردند . برای بارهائی كه قدرت زیادی لازم دارند از یك طبقه مدار قدرت به علاوه مدار فران PLC استفاده می گردد. ورودی و خروجی های PLC توسط شماره هائی كه موقعیت پورت آن را نمایش می دهد مشخص می شوند .
سازنده های مختلف شماره گذاریهای مختلفی به كار می برند البته ویژگی های مشت

ركی نیز در آنها وجود دارد معمولا شماره ها بصورت باینری و با ضرایب چهار یا پنج بیتی می باشند .
مثلاً شركتهای (TI) Texas Instrumentsو شركت میتسوبیوشی (Mitsubishi) از سمبل X برای وردی و از Y برای نمایش خروجی استفاده می كنند.
منطق برنامه ریزی در PLC به معنای آنست كه فرایندهایی كه توسط PLC كنترل می شوند دارای سنسورها و عملگرهایی هستند كه دارای دوضعیت ،‌ خاموش یا روشن می باشند.
شماتیك كلی PLC ها
ساختمان داخلی یك PLC كم بیش مانند ساختمان داخلی هر سیستم ریز پردازنده دیگر است نحوه كار PLC در ابتدای راه اندازی ، مانند هر سیستم مبتنی بر پردازنده ، ‌در PLC نیز برنامه سیستمی اجرا می گردد . پس از اجرای برنامه سیستمی و چك شدن سخت افزار، ‌در صورتی كه شرایط لازم برای ورود به حالت اجرا (RUN) فراهم باشد ،‌برنامه كاربر فراخوانده می شود و برای اجرای برنامه كاربر ابتدا تمام ورودی های PLC بطور یكجا فرا خوانده می شود و وضعیت آنها (صفر-یك) در مكانی به نام تصویر ورودی (Input-image-Area) نوشته می شود. PLC در خلال اولین scan برنامه ، از داده های تصویر ورودی استفاده می نماید توجه كنید در صورتی كه در طول اولین scan ، ‌تغییراتی در ورودی ها حاصل شود،‌این تغییرات تا scan بعدی به مكان تصویر ورودی ها انتقال نمی یابد. PLC ضمن scan برنامه كاربر نتایج حاصل را در مكانی به نام تصویر خروجی (Output-image-Area) می نویسد و بعد از اجرای كامل برنامه و در پایان،‌نتایج را بطور یكجا به خروجی ها ارسال می دارد. خواندن یكجای ورودی ها و ارسال یكجای خروجی ها ،‌ صرفه جویی قابل توجه ای در زمان بدنبال دارد زیرا خواندن یا نوشتن با آدرس دهی یك به یك زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد . از جمله مزایای دسترسی به مكانهای تصویر خروجی یا ورودی آن است كه امكان Set یا Reset نمودن هر یك از بیت های ورودی یا خروجی را مستقل از وضعیت فیزیكی آنها فراهم می نماید و این كار مزیت بزرگی به هنگام عیب یابی یك برنامه نوشته شده محسوب می شود

. روش فوق در عین مزایایی كه ذكر گردید ،‌ مسئله ای بنام زمان پاسخ دهی برنامه را بوجود می آمورد . زمان پاسخ دهی مدت زمانی است كه طول می كشد تا PLC تمام برنامه كاربر را scan نماید و در این مدت تغییرات بوجود آمده در ورودی ها وارد مكان تصویر ورودی نمی گردد و خروجی ها نیز به حالتی كه در scan قبلی بودند باقی می ماند این امر در فرایندهایی با سرعت تغییرات بالا مشكل آفرین خواهد بود مخصوصاً زمانی كه برنامه كاربر طولانی باشد مدت زمان زیادی صرف scan برنامه می گردد همچنین گاهی ملاحظات ایمنی لازم می دارد كه تغییرات آنی بعضی از ور

ودی ها همواره مورد توجه قرار گیرد كه در این صورت زمان پاسخ دهی ممكن است مانع از ثبت به موقع این تغییرات شود . برای حل این مشكل در زبان های برنامه نویسی دستورات خاصی گنجاده شده است. با توجه به سرعت بالای PLC های امروزی وكندی فرآِیند هایی كه توسط آن كنترل می گردند زمان پاسخ دهی در شرایط عادی معمولاً مشكلی ایجاد نمی كند.البته ناگفته نماند مانیتور كردن برنامه كنترلی اغلب به زمان اسكن می‌افزاید چرا كه CPU كنترلر مجبور است وضعیت كنتاكتها، رله‌ها ، تایمر‌ها و; را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.
. این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد كنترل و استفاده نماید
قطعات ورودی
هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌های دستی، اتوماتیك و حس‌گرهای خودكار می‌باشد. قطعات ورودی نظیر شستی‌های استارت/ استاپ ، سوییچ‌ها، میكرو‌سوییچ‌ها، سنسورهای فتوالكتریك، proximity ، level sensor ، ترموكوپل، PT100 و; PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مكانیزم حركت و موقعیت جسم، تست كردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌كند.سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، كه در هر صورت ورودی‌های PLC را می توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.
قطعات خروجی
همانطوری كه می‌دانید یك سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به قطعات خروجی از قبیل سیم‌پیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی ، هیتر و ; كامل نخواهد بود.
قطعت خروجی نحوه عملكرد سیستم را نشان می‌دهند و مستقیما تحت تاثیر اجرای برنامه كنترلی سیستم هستند در خروجی‌های PLC نیز مدهای مختلفی برا

ی اعمال سیگنال به المانهای خروجی وجود دارد. که در این میان رله ها به عنوان نقش واسط بین PLC و المانهای خروجی عمل میکنند.
جایگاه کنترل کننده های برنامه پذیر در صنعت
امروزه در بین كشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهكارهایی برای كنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد كه مدیران و مسئولان صنایع در این كشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند كه سرعت و دقت عمل بالا

یی داشته باشند.
بیشتر این تجهیزات شامل سیستم‌های استوار بر كنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد كه لازم باشد می‌توان PLCها را با هم شبكه كرده و با یك كامپیوتر مركزی مدیریت نمود تا بتوان كار كنترل سیستم‌های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد. قابلیت‌هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی‌ها (دیجیتال ، آنالوگ ، فركانس بالا;) ، توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ; ) و همچنین امكانات اتصال به شبكه ، ابعاد بسیار كوچك ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم‌ها باعث شده كه بتوان كنترل سیستم‌ها را در محدوده وسیعی انجام داد.
در کشور ما نیز به دلیل وجود پتانسیل های بزرگ صنعتی استفاده گسترده ای از این سیستمها در صنایع مختلف به خصوص صنایع مادر مانند: نفت ، گاز و پتروشیمی می شود. وبه جرات می توان گفت کنترل کننده ها جز لاینفک صنایع موفق کشور به حساب می آیند. تاثیری که PLC ها بر کیفیت ، کمیت و مدیریت تولیدات می گذارند ، در سالهای اخیر اکثر کارخانجات و صنایع مهم کشور را وارد یک رقابت گسترده برای مجهز شدن به این سیستمها کرده است .
در حال حاضر صنعت کشور نیازمند نگرشی نوین در امر کنترل است.روشهای قدیمی باعث کاهش بهره وری و افت کیفیت شده است به همین دلیل برای رشد کیفیت و سرعت و دقت در تولید نیاز به سیستمهای جدیدی است که بصورت مکانیزه امر کنترل را بعهده بگیرد.یکی از این سیستمها کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا PLC می باشد.
نبود هماهنگی مناسب بین صنعت و دانشگاه ، کمبود فضاها و امکانات آموزشی ، سنتی بودن صنایع و نداشتن حمایتهای مالی مناسب برای تغییر سیستمها ، تحریمهای اقتصادی و; باعث شده است تا فاصله زیادی با کشورهای صنعتی دنیا داشته باشیم.
اما آنچه مهم است اینکه امروزه اهمیت یادگیری و به کارگیری این سیستمها در بین دانشجویان و مهندسان برق بیش از پیش گردیده است. و فرصتهای آموزشی مناسبی نیز ایجاد گردیده است.
تولید کنندگان بزرگ PLC در جهان
ازمهمترین شرکتهای تولید کننده PLC میتوان شرکت MITSUBISHI,AEG,OMRON,SIEMENS را نام برد یکی از قویترین این شرکتها که در صنعت کشور ما نیز حرف اول را می زند شرکت SIEMENS است که محصولات بسیار متنوعی را در دهه اخیر به بازار عرضه کرده است. در این مقاله سعی شده است اندکی راجع به سیستمهای نام آشنای SIEMENS نگاشته شود.

در طبقه بندی محصولات زیمنس PLC ها در زیر مجموعه محصولات SIMATIC قرار می گیرند. برخی از آنها به صورت COMPACT طراحی و ساخته شده اند به این معنا که مبنع تغذیه و CPU و مدولهای ورودی و خروجی بصورت یکپارچه در کنار هم به یکدیگر متصل هستند و یک واحد تلقی می شود. برخی دیگر به صورت مدولار(MODULAR) هستند که بر خلاف نوع COMPACT کاربر می تواند مدولهای دلخواه از آن خانواده را بسته به نیاز خود انتخاب و در کنار هم گردآورد.
PLCهای زیمنس به طور کلی در 5 گروه تقسیم می شوند:
simatic S5 -1

2- Simatic S7
3- LOGO
4- Simatic C7
5- Simatic 505
SIMATIC S5
کنترل کننده SIMATIC S7 که یکی از کنترل کننده های نسبتا قدیمی است در انواع مختلف مثل S5-90U یا S5-95U بصورت (COMPACT) بوده و حوزه عملکرد مخصوص دارند اما انواع دیگری مثل S5-100U یا S5-115U بصورت مدولار بوده و برای کنترلهای وسیع تر استفاده می شود که ورودی و خروجی های بیشتری دارند و می توانند عملیات منطقی بیشتری را انجام بدهند.
در S5 می توان PLC هایی را استفاده کرد مثل S5-135U یا S5-155U که بتوانند حوزه عملکرد بسیار وسیعی داشته باشند.
نوع PLC S5 در تمام انواع آنرا که ذکر شد می توان توسط نرم افزار STEP 5 برنامه نویسی یا PROGRAM کرد.
SIMATIC S7
این PLC ها بعد از S5 عرضه شده اند و خود به سه خانواده مختلف تقسیم می شود:
S7-200 به صورت COMPACT است و برای سیستمای کنترلی کوچک به کار می رود.
S7-300 که خود به سه نوع S7-300C ,S7-300Fو S7-300 تقسیم می شود. بصورت MODULAR است و عملکرد متوسط دارد.
S7-400 که خود به سه نوع S7-400 , S7-400H , S7-400FHتقسیم می شود MODULAR است ولی می تواند حوزه عملکرد وسیع داشته باشد.
این plc ها با نرم افزار STEP7 برنامه نویسی و پیکر بندی می شوند
LOGO
LOGO کنترل کننده ساده وارزان قیمتی است که برای کنترل های کوچک مثل ساختمان و دستگاه های کوچک و دربرخی موارد آموزشی کاربرد دارد.این PLC هم COMPACT است و برنامه ریزی آن توسط کلید های روی آن انجام می شود. البته می توان برای ورودی یا خروجی های بیشتر از اسلاتهای اضافی که در بازار وجود دارد استفاده کرد.
برای برنامه نویسی این PLC از نرم افزار logo!soft comfort استفاده می شود.
Simatic c7

ترکیبی از S7-300 وoperator control است و علاوه بر اینکه کار کنترلی را انجام می دهد بر روی نمایشگر آن می توان پیغام ها و رخداد ها و مقادیر مربوط به فرآیند را دید و اعمال را نیز می توان توسط صفحه کلید روی آن اعمال نمود.
C7 به صورت compact بوده و انواع مختلفی دارد که توانایی های متفاوتی دارند. برای برنامه نویسی این PLC باید علاوه بر نرم افزار STEP7 نرم افزار PROTO

OL نیز روی کامپیوتر نصب شود.

برای دریافت اینجا کلیک کنید