-
نحوه کار plc
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 مکان 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 کند. 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.
نگاهی به داخل PLC
یک PLC در واقع کامپیوتری است که وظیفه اصلی آن کنترل فرآیند های صنعتی و تولیدی است. این کامپیوتر دارای صفحه کلید ، ورودی آنها سوییچها و حسگرها و خروجی های انها علاوه بر VDT و چاپگر ، سیگنال های کنترلی برای انواع موتورها و … هست.
واحد تشکیل دهنده PLC
واحد منبع تغذیه PS Power (Supply)
واحد پردازش مرکزی CPU (Central Processing Unit)
حافظه (Memory)
ترمینال های ورودی (Input Module)
ترمینال های خروجی (Output Module)
مدول ارتباط پروسسوری CP (Communication Processor)
مدول رابط IM (Interface Module)
عمده تفاوتی که PLC بزرگ با PLC کوچک دارند در این است که ؛ در PLC های بزرگ، پردازنده و حافظه در یک واحد و منبع تغذیه در واحد دوم و واسطه های I/O در واحد بعدی جای دارند.
منبع تغذیه:
منبع تغذیه ولتاژهای مورد نیاز plc را تا مین می کند. این منبع معمولا از ولتاژه های 24 ولت DC و 110یا220 ولت AC، ولتاژ 5 ولت DC را ایجاد می کند. ماکزیمم جریان قابل دسترسی منطبق با تعداد مدل های خروجی مصرفی است. لازم به ذکر است که ولتاژ منبع تغذیه باید کاملا تنظیم شده باشد(Regulated Voltage) باشد. جهت دستیابی به راندمان بالا معمولا از منابع تغذیه سوئچینگ استفاده می شود ولتاژی که در اکثر PLC ها استفاده می شود ولتاژ 5 یا 2/5 ولت DC است. برای تغذیه رله ها و محرک ها معمولا از 24 ولت DC به صورت مستقیم استفاده می شود.در برخی موارد نیز از ولتاژهای 110 یا 220 ولت AC با استفاده از یک کارت رابط به نام Relay Board استفاده می شود. در برخی شرایط کنترلی لازم است تا در صورت قطع جریان منبع تغذیه جریان منبع تغذیه ، اطلاعات موجود در حافظه و همچینن محتویات شمارنده ها، تایمر ها ، فلگ های پایدار بدون تغییر باقی بماند در این موارد از باتری های لیتیومی استفاده می کنند . ولتاژ این نوع باتری معمولا 8/2 تا 6/3 ولت است.
واحد پردازش مرکزی:
این قسمت در حقیقت قلب PLC است. وظیفه این واحد ، دریافت اطلاعات از ورودی ها ، پردازش این اطلاعات مطابق دستورات برنامه و صدور فرمانهایی است که به صورت فعال یا غیر فعال نمودن خروجی ها ظاهر می شود . واضح است که هر چه سرعت پردازش CPU بالاتر باشد زمان اجرای یک برنامه کمتر خواهد بود.
حافظه:
حافظه محلی است که اطلاعات و برنامه کنترل در آن ذخیره می شوند. علاوه بر این ،سیستم عامل که عهده دار مدیریت کلی بر PLC است در حافظه قرار دارد. در حالت کلی در PLC ها دو نوع حافظه وجود دارد:
حافظه موقت: محل نگهداری تایمر ها ،شمارنده ها ،برنامه کاربر و فلگ ها است.
حافظه دائم: جهت نگهداری و ذخیره همیشگی برنامه کاربر استفاده می گردد.
ترمینال های ورودی:
این واحد ، محل دریافت اطلاعات از فرآیند تحت کنترل می باشد. تعداد ورودی ها در PLC های مختلف متفاوت است. ورودی هاییکه در سیستم های PLC مورد استفاده قرار می گیرند در حالت کلی به ورودی های دیجیتال و آنالوگ تقسیم می شوند.
ترمینال خروجی:
این واحد ، محل صدور فرمان های PLC به فرآیند تحت کنترل می باشد. تعداد این خروجی ها در PLC های مختلف متفاوت است و همچون ورودی از به طور کلی به دو دسته دیحیتال و آنالوگ تقسیم می شوند.
واحد ارتباط پروسسوری:
این واحد ، ارتباط بین CPU مرکزی را با CPU های جانبی برقرار می کند.
واحد رابط:
در صورت نیاز به اضافه نمودن واحدهای دیگر ورودی خروجی به PLC یا جهت اتصال پانل اپراتوری و پروگرامر به PLC از این واحد ارتباطی استفاده می شود. در صورتی که چندین PLC به صورت شبکه به یکدیگر متصل شوند از واحد IM جهت ارتباط آنها استفاده می گردد.
فلگ ها ، تایمرها و شمارنده ها:
هر CPU جهت اجرای برنامه های کنترلی از تعدادی تایمر، فلگ شمارنده استفاده می کند. فلگ ها محل هایی از حافظه اند که جهت نگهداری وضعیت برخی نتایج و یا خروجی ها استفاده می شوند. جهت شمارش از شمارنده ، جهت زمانسنجی از تایمر استفاده می شود. فلگ و تایمر ها و شمارنده ها از لحاظ پایداری به دو دسته تقسیم می شوند:
پایدار(Retentive) : در صورت قطع جریان منبع تغذیه اطلاعات خود را از دست ندهند.
ناپایدار(Non-Retentive) در صورت قطع جریان الکتریکی تغذیه، اطلاعات خود را از دست می دهند.
تعداد فلگ ها، تایمرها و شمارنده ها در PLC های مختلف متفاوت می باشد اما تقریبا در تمامی موارد قاعده ای کلی جهت تشخیص عناصر پایدار و ناپایدار وجود دارد.
فرض کنید که در یک نوع PLC تعداد فلگ ها، تایمر و شمارنده ها به ترتیب m و n وp باشد. تعداد عناصر پایدار و ناپایدار با یکدیگر برابرند. بنابر این تعداد این عناصر به ترتیب نیمی از m و nو p می باشند . به طور کلی می توان گفت نیمه اول این عناصر پایدار و نیمه دوم ناپایدار هستند.
مثلا در یک نوع PLC،16 شمارنده(c0-c15) تعریف شده باشد بنا بر قاعده شمارنده های C0-C7 همگی پایدار و شمارنده های C8-C15 ناپایدار می باشند.
آکومولاتور:
یک ثبات منطقی جهت بارگذاری یا به عبارت دیگر لود نمودن اطلاعات استفاده می گردد. از این ثبات جهت بازگذاری اعداد ثابت در تایمرها و شمارنده ها و مقایسه گرها و ... استفاده می شود. در بخش های بعدی با این قسمت بیشتر آشنا خواهید شد.
نرم افزار PLC
در PLCها سه نوع نرم افزار قابل تعریف است:
نرم افزاری که کارخانه سازنده با توجه به توان سخت افزاری سیستم تعریف می کند که به آن OS(Operating System) گویند. مثلا در PLC که دارای 16 تایمر است اگر در برنامه نویسی از تایمر 18 استفاده کنیم سیستم عامل مذکور را به عنوان یک دستور اشتباه قلمداد کرده، برنامه اجرا نخواهد شد.لازم به ذکر است که این نرم افزار ثابت بوده و قابل تغییر نمی باشد. بنابر این از نوع فقط خواندنی است و معمولا در EPPROM ذخیره می شود.
نرم افزاری که برنامه نوشته شده توسط استفاده کنند را به زبان قابل فهم ماشین تبدیل می کند. این برنامه منحصر به شرکت سازنده بوده ، نام خاصی نیز دارد . معروف ترین و پرکاربرد ترین این نرم افزار ها سری نرم افزارهای شرکت زیمنس می باشد که مطرح ترین ان S7 است . این نرم افزار هم مانند OS قابل تغییر نیست و بایستی در ROM ذخیره شده و برای اجرای ان به RAM ارسال می گردد.
نرم افزار یا برنامه ای که توسط استفاده کننده نوشته می شود و به آن User Program می گویند. این نرم افزار در هر لحظه قابل تغییر بوده .خواندنی/ نوشتنی است این نرم افزار در RAM یا در EPROM ذخیره و در صورت ایجاد هر گونه اشکال در RAM از واحد ذکر شده مجددا در RAM کپی شده ،اجرا می گردد
انواع سیستم PLC
در صنعت PLC بیش از یکصد کارخانه با تنوع بیش از هزار مدل از انواع مختلف PLC فعالیت می نمایند. این نمونه های مختلف دارای سطوح مختلفی از کارآِیی می باشند. PLC ها را می توان از نظر اندازه حافظه یا تعداد ورودی / خروجی دسته بندی نمود.
PLCهای کوچک:
این PLCها معمولا به منظور جایگزینی کنترل کننده های سنتی استفاده می گردند و به خاطر کوچکی در کنار تجهیزات کنترل شونده نصب می شوند. قابلیت گسترش این PLC ها محدود و حداکثر یک یا دو مدل I/O است. در این PLCها یک پردازنده وجود دارد و برنامه نویسی آنها به صورت مقدماتی است واغلب با استفاده از دیاگرام نردبانی و دستورات نمادی صورت می گیرد . PLC مدل F20 شرکت میتسو بیشی از این نمونه است.
PLC های متوسط:
این PLC ها ساختار مدولار دارند. در نتیجه توسعه یا تغییر آنها ساده است و تنها با اضافه نمودن یا تغییر مدلها صورت می گیرد. مدلها به گونه ای محلم ساخته می شوند تا در محیط های صنعتی کارکرد مطمئن داشته باشند. از این PLC ها در مواردی استفاده می شود که تعداد خطوط I/O زیاد و توسعه سیستم در آینده محتمل باشد. امکانات ارتباطی این PLCها زیاد است و می توان از آنها در کنترل گسترده استفاده نمود. برنامه ریزی این PLC ها به صورت گرافیکی نیز میسر است
PLC های بزرگ:
در مواردی که تعداد ورودی/ خروجی بسیار زیاد است و یا عملیات کنترلی پیچیده است از PLC های بزرگ استفاده می گردد. از این PLC ها برای هدایت تعدادی PLC کوچک نیز استفاده می گردد.
از بارز ترین ویژگیهای این PLC های می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پردازنده 16 بیتی برای انجام عملیات محاسباتی
- پردازنده یک بیتی برای انجام عملیات موازی و تسریع در شمارش و ذخیره
- حافظه زیاد
- عیب یابی و نمایش وضعیت
- ارتباط با اجزای کنترل گسترده
- کنترل حلقه بسته
و موارد دیگر…
برنامه نویسی PLCهای بزرگ معمولا با استفاده از زبانهای سطح بالا صورت می گیرد
البته برای ارزیابی یک PLC باید به ویژگی های دیگر نظیر پردازنده، زمان اجرای یک سیکل، سادگی زبان برنامه نویسی، قابلیت توسعه و غیره را در نظر گرفت.
در یک تقسیم بندی PLC ها در دوغالب PLC های با کاربرد محلی و PLC های با کاربرد وسیع تقسیم می گردند.
PLC ها با کاربرد محلی:
این نوع PLC ها برای کنترل سیستم های با حجم کوچک با تعداد ورودی و خروجی های محدود استفاده می گردند. به علت قابلیت محدودتر ، این نوع PLC ها برای کنترل همزمان تعداد کمتری از فرایند ها یا کنترل دستگاه های مجزای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. اغلب شرکت های سازنده، این نوع PLC ها را به همراه سایر PLC به بازار ارائه نموده اند ولی برخی از شرکت های سازنده آن را با نام میکرو PLC به بازار ارائه می نمایند ، از جمله این نوع PLC می توان به نمونه زیر اشاره کرد:
1- مینی PLC ساخت کارخانه زیمنس آلمان با نام LOGO
2- مینی PLC ساخت کارخانه تله مکانیک فرانسه با نام Zelio
3- PLC مولر آلمان
4- PLC ، LG کره
5- ………
PLC ها با کاربرد گسترده:
این نوع PLC ها برای کنترل سایت کارخانجات بزرگ استفاده می شود. معمولا در این کارخانجات ؛ PLC ها در قسمت های مختلف سایت کارخانه وجود داشته و کنترل محلی بر قسمت های تحت پوشش خود انجام می دهند و اطلاعات مورد نیاز را با استفاده از روشهای گوناگون به اتاق کنترل مرکزی منتقل می کنند که در آن محل با استفاده از روش های مختلف مونیتورینگ صنعتی ، اطلاعات به شکل گرافیکی تبدیل کرده و بر روی صفحه مانیتور نمایش می دهند. در این حال اپراتور تنها با دانستن روش کار با کامپیوتر و بودن نیاز به اطلاعات تخصصی می تواند سیستم را کنترل کند.
از جمله این PLC ها می توان به نمونه های زیر اشاره کرد:
1- خانواده PLC های S5 و S7
2- خانواده PLC های OMRON ژاپن
3- خانواده PLC های تله مکانیک فرانسه
4- خانواده PLC میتسوبیشی ژاپن
5- خانواده PLC های LG کره
6- خانواده PLC آلن برادلی امریکا
7- ………
در این دسته بندی می توان محصولات PLC شرکت کنترونیک ایران را نیز طبقه بندی کرد. در ادامه به معرفی شرکت کنترو نیک ایران می پردازم.
این شرکت 24 سال پیش توسط سازمان گسترش ونوسازی صنایع ایران تأسیس گردید ودرسال 1372 به بخش خصوصی واگذارشد. زمینه فعالیت شرکت اتوماسیون صنعتی بوده ودراین سالها همواره درجهت گسترش درزمینه های مختلف گام برداشته است.
مهمترین تولیدات شرکت عبارتند ازسیستم های کنترل صنعتی شامل PLC - کنترلر CNC - درایو برای موتور های DC- AC وکنترلر های خاص صنعتی.
کنترونیک با به کارگیری دانش متخصصین داخلی اقدام به تولید چندین سیستم PLC با قابلیت های متفاوت جهت استفاده در صنایع مختلف و کاربردهای متنوع نموده است.
زبان برنامه نویسی CSTL جهت سیستم های PLC تولید شده این شرکت ابداع شده این زبان شباهت زیادی به زبان S5 شرکت simens دارد . شرکت کنترونیک معتقد است که توانایی رقابت با نمونه های خارجی PLC خود را دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر از محصولات کنترونیک می توانید به بخش دیتا شیت سایت یا به خود سایت شرکت کنترونیک (:: CONTRONIC ::) بروید.
