کنترل کننده های منطقی برنامه پذیرPLC:

پیشرفت های چشمگیر فن آوری نیمه هادی ها در زمینه ساخت ریز پردازنده حافظه های با حجم بالا ساخت کنترل کننده های منطقی الکترونیکی برنامه پذیر را فرآهم آورد. در این کنترل کننده ها بر خلاف کنترل کننده های مبنی بر قسمت های الکترومکانیکی، برای برای تغییر منطق کنترل کافی است بدون تغییری در سیم کشی یا قطعات فقط برنامه کنترل را تغییر دهیم، در این صورت می توانیم از یک کنترل کننده منطقی برنامه پذیر هر جا که خواسته باشیم است?اده نماییم..

PLC مخفف عبارت Programmable logic Controller به معنای کنترل کننده منطقی برنامه پذیر است. PLC کنترل کننده ای نرم افزاری است که در قسمت ورودی ، اطلاعاتی را به صورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ارسال می کند.

جهت مشاهده ادامه متن بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

تاریخچه:

مبدا پیدایش اتوماسیون صنعتی با ماشین ها و فرآیندهای کنترل آن به دهه 1920، با ظهور کنترل کننده های بادی اولیه بر می گردد. به سبب تعداد کم قسمت های متحرک، قابلیت اعتماد و هزینه کم نگهداری بدیهی است. آنها هیچ خطر جرقه زنی در فشارهای زیاد را ایجاد نمی کردند و می توانستند در محیط های مرطوب بدون ایجاد شوک الکتریکی کار کنند.گرچه کنترل کننده های بادی مزایای خاص خود را داشتند ، و هنوز هم دارند ، مخصوصا با ظهور کنترل کننده های بادی منطقی دیجیتالی به عنوان یک ابزار واقعی کنترل، جایگزینی آنها با کنترل کننده های نیمه هادی گسسته در دهه 60 شروع شد. این کترل کننده های جدید که در ابتدا از مدارات ترانزیستوری تشکییل شده بودند و بعد ها از مدارات مجتمع مجزا با مقیاس پایین و متوسط ساخته شدند، کنترل کنند هایی با اعتماد بالا، کوچک و با توان مصرفی پایین هستند.

در اوایل دهه 1970 با ورود ریز پردازنده ها ، جهش بزرگی در زمینه اتوماسیون و کنترل صنعتی به وقوع پیوست. اکنون مدلسازی و شبیه سازی با برنامه نویسی یا نرم افزارهای مخصوص انجام می شوند ، در حالی که قبلا این کار توسط سیم کشی های پیچیده گیتهای گسسته ، شمارنده ها ، تایمرها و زمانسج ها ، فلیپ فلاپ ها و مدارات دیجیتال مشابه انجام می گرفت.با وجود اینکه کنترل کننده های ریزپردازنده ای که اغلب میکرو کنترلر نامیده می شوند، جای خود را در میان کنترل ماشین و فرآیند پیدا کرده است ،.اما با وجود PLC که اتوماسیون صنعتی را در قبضه خود در آورده است ، میکرو کنترلر ها در حد یک ابزار مناسب برای طراحی و کنترل دیجیتال باقی مانده اند .

وظیفه PLC قبلا برعهده مدارهای فرمان رله ای بود که استفاده از آنها در محیطهای صنعتی جدید منسوخ گردیده است. اولین اشکالی که در این مدارها ظاهر می شود آن است که با افزایش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان ، بسیار بزرگ می شود، همچنین باعث افزایش قیمت آن می گردد. برای رفع این اشکال، مدارهای فرمان الکتریکی ساخته شدند ولی با وجود این هنگامی که تغییری در روند یا عملکرد ماشین صورت می گیرد لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم کنترل داده می شود. به عبارت دیگر اتصالات و عناصر مدار فرمان باید تغییر کند.

هر کس که با مدارهای فرمان الکتریکی رله ای کار کرده باشد به خوبی می داند که پس از طراحی یک تابلو فرمان، چنانچه نکته ای از قلم افتاده باشد، مشکلات مختلفی ظهور نموده ، هزینه و بخصوص زمان زیادی اتلا? می گردد. به علاوه گاهی افزایش و کاهش چند قطعه در تابلوی فرمان به دلایل مختل? مانند محدودیت فضا، عملا غیر ممکن و یا مستلزم انجام سیم کشی های مجدد و پرهزینه می باشد.

اما با است?اده از PLCتغییر در روند تولید یا عملکرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد ، زیرا دیگر لازم نیست سیم کشی و سخت افزار سیستم کنترل تغییر کند و تنها کافی است چندین خط برنامه نوشت و به PLC ارسال کرد تا کنترل مورد نظر تحقق یابد. از طرف دیگر قدرت PLC در انجام محاسباتی ، منطقی، مقایسه ای و نگهداری اطلاعات به مراتب بیشتر از تابلوهای فرمان معمولی است. ر PLC به طراحان سیستم های کنترل این امکان را می دهد که انچه را در ذهن دارند در اسرع وقت بیازمایند و به ارتقای محصول خود بیندیشند، کاری که در سیستم های قدیمی مستلزم صر? هزینه و وقت زیادی بود

مزایای استفاده از کنترل کننده های منطقی:

استفاده از PLC حجم تابلوهای فرمان را کاهش می دهد.

استفاده از PLC مخصوصا در فرآیندهای پیچیده موجب صرفه جویی فراوان در هزینه می گردد.

PLC استهلاک مکانیکی ندارد، بنابر این علاوه بر طول عمر بیشتر نیازی به سرویس و تعمیرات دوره ای ندارد.

مصرف انرژی PLC بسیار کمتر از مدارهای رله ای است.

PLC نویزهای صوتی و الکتریکی ایجاد نمی کند.

طراحی و اجرای مدارهای کنترل منطقی با PLC اسان و سریع است.

ایجاد تغییرات و تنظیمات در PLC آسان و سریع است.

عیب یابی مدارات کنترل و فرمان با PLC سریع و آسان است و معمولاً PLC خود دارای عیب یابی می باشد.

استفاده از یک PLC منحصر به فرآیند خاصی نیست و با تغییر برنامه می توان به آسانی از آن برای کنترل فرآیند های دیگر استفاده نمود.

ساختار مدولار دارند که تعویض بخش های مختل? آن را ساده می سازد

از اولین سال های تولد PLC تا کنون بیش از سه دهه می گذرد. در این مدت شاهد تغییرات بسیار در ساختار PLC بوده ایم . از جمله این تغییرات می توان به افزایش سرعت عملکرد، توانایی کار با سیگنال های آنالوگ و دیجیتال و همچنین برخوردار شدن از امکانات ارتباطی سریع و شبکه شدن و … اشاره نمود.

برای برنامه نویسی PLC های قدیمی نیاز به یک Programmer مخصوص بود که این امر قیمت تمام شده یک سیستم کنترل منطقی با PLC را افزایش می داد. در حال حاضر امکان برنامه ریزی PLC ها با استفاده از کامپیوتر های شخصی فرآهم گردیده است و این امر سهولت و صرفه جویی قابل ملاحظه ای را ایجاد نموده است.

نحوه کار 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 چک کردن سخت افزار، در صورتی که شرایط لازم برای ورود به حالت اجرا(run) فراهم باشد، برنامه کاربر فرا خوانده می شود. برای اجرای برنامه کاربر ابتدا تمام ورودی های PLC بطور یکجا فراخوانده می شود و وضعیت آنها (صفر یا یک) در مکانی بنام تصویر ورودی (IIA*) نوشته می شود. PLC در اولین Scan برنامه ،‌از داده های تصویر ورودی استفاده می نماید . توجه نمایید در صورتی که در طول اولین scan ، تغییراتی در ورودی حاصل شود، این تغییرات تا scan بعدی به ماکن تصویر ورودی منتقل نمی گردد. PLC ضمن اسکن برنامه کاربر نتایج حاصل را در مکانی به نام تصویر خروجی (OIA) می نویسد و بعد از اجرای کامل برنامه و در پایان ، نتایج را بطور یکجا به خروجی ها ارسال می دارد. خواندن یکجای ورودی ها و ارسال یکجای خروجی ها ،‌صرفه جویی قابل توجه ای در زمان به دنبال دارد. زیرا خواندن یا نوشتن با آدرس دهی یک به یک زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد. از جمله مزایای دسترسی به مکان های تصویر خروجی یا ورودی آن است که امکان SET یا RESET نمودن هر یک از بیت های ورودی یا خروجی را مستقل از وضعیت فیزیکی آنها فرآهم می نماید و این کار مزیت بزرگی به هنگام عیب یابی یا آزمایش یک برنامه نوشته شده محسوب می شود. روش فوق در عین مزایای که ذکر گردید مسئله دیگری به نام زمان پاسخ دهی برنامه (Program Response Time) را بوجود می آورد. زمان پاسخ دهی مدت زمانی است که طول می کشد تا PLC تمام برنامه کاربر را scan نماید و در این مدت تغییرات بوجود آمده در ورودی ها وارد مکان تصویر ورودی نمی گردد و خروجی ها نیز به حالتی که scan قبلی بوند باقی می ماند این امر در فرآیند هایی با سرعت تغییرات زیاد مشکل ساز خواهد بود . برای حل این مشکل در زبانهای برنامه نویسی دستورات خاصی گنجانده شده است با توجه به سرعت بالای PLC های امروزی و کندی فرآیند هایی که توسط آن کنترل می گردند زمان پاسخ دهی در شرایط عادی، معمولا مشکلی را ایجاد نمی کند.