پی ال سی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

پی ال سی (PLC) در واقع مخفف عبارت Programable Logic Controller به معنای کنترل‌کننده‌ منطقی قابل برنامه‌ریزی است. این کنترل کننده ها بخش جدایی‌ناپذیر اتوماسیون صنعتی هستند و نقش مهمی در کنترل و نظارت بر ماشین‌آلات و فرآیندها ایفا می کنند.

درک جایگاه این تجهیزات در صنعت و همچنین آشنایی با ساختار و عملکرد آن ها می تواند دید بازتری نسبت به اتوماسیون برای شما به ارمغان بیاورد. در این مقاله به بررسی ساختار و عملکرد این تجهیزات و معرفی برخی از نمونه های پرکاربرد آن می پردازیم. با من همراه باشید.

پی ال سی چیست؟

یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)، کامپیوتری است که برای کنترل و خودکارسازی فرآیندهای صنعتی طراحی شده است. این دستگاه دیجیتالی ورودی ها را از سنسورها و سوئیچ های مختلف دریافت و خروجی های مختلف مانند موتورها، شیرها و محرک ها را کنترل می کند. PLC ها کنترل کننده هایی هستند که برای فعالیت مطمئن در محیط های خشن صنعتی بهینه شده اند.

از جمله دغدغه های اساسی محیط های صنعتی، وجود نویز زیاد است. این نویز می تواند بر روی عملکرد خط و اجرای فرایندها تاثیرات نامطلوب بگذارد. پی ال سی ها به میزان قابل توجهی در برابر نویز ایمن هستند. سطح ولتاژ و جریان آن ها به گونه ای تنظیم شده است که کمترین تاثیرات نویز را بر روی آن ها شاهد هستیم. کنترل کننده های صنعتی به عنوان مغز متفکر تولید در صنایع مختلف در حال کار هستند. مواد غذایی که مصرف می کنیم، اتومبیلی که سوار می شویم و حتی موبایلی که در دست ماست به کمک PLC تولید می شود.

PLC ها چگونه کار می کنند؟

کنترل کننده های صنعتی با منطق دودویی برنامه ریزی می شوند. در این منطق (که همان زبان ماشین است) همه کمیت ها مقدار یک یا صفر دارند. در واقع هر پارامتر تنها می تواند قابل قبول (یک) یا غیر قابل قبول (صفر) باشد. برنامه نویسی PLC براساس همین منطق ساده انجام می شود. در واقع اجرای هر فرآیند توسط پی ال سی مستلزم برآورده شدن برخی مقدمات است. این مقدمات می تواند شامل پارامترهای امنیتی، فشرده شدن یک کلید یا رسیدن سیگنال از یک سنسور باشد.

به صورت کلی فرآیند کاری پی ال سی ها را می توان در سه مرحله زیر خلاصه کرد.

اسکن ورودی

در مرحله اسکن ورودی، PLC وضعیت دستگاه های ورودی مانند لیمیت سوئیچ ها، سنسورهای دما، مبدل های فشار و حسگرهای مجاورتی را می خواند. این دستگاه ها اطلاعاتی در مورد وضعیت فعلی فرآیند یا ماشین آلات تحت کنترل به کنترل کننده ارائه می کنند. همچنین سیگنال هایی مانند فشرده شدن شستی ها و کلیدها نیز به عنوان ورودی برای PLC عمل می کنند.

اجرای برنامه

پس از اسکن ورودی، PLC برنامه ذخیره شده در حافظه را اجرا می کند. این برنامه حاوی منطق و دستورالعمل هایی است که تعیین می کند PLC باید چه پاسخی به وضعیت موجود بدهد. این برنامه می تواند شامل دستورات ساده یا پیچیده مانند تایمر، شمارنده، گیت منطقی، عملیات حسابی و غیره باشد.

بروزرسانی خروجی پی ال سی

پس از اتمام اجرای برنامه و اتخاذ تصمیم مناسب، PLC وضعیت دستگاه های خروجی مانند موتورها، شیرهای برقی و چراغ های نشانگر را بر اساس منطق و دستورالعمل های برنامه به روز می کند. با بروز شدن وضعیت خروجی ها، یک چرخه کاری PLC کامل می شود.

اجزای یک PLC

با توجه به نیازهای متفاوت پروژه های مختلف و عدم امکان سفارشی سازی کنترل کننده متناسب با نیاز هر پروژه، عموما PLC ها به صورت ماژولار ساخته می شوند. ساختار ماژولار علاوه بر افزایش قدرت سفارشی سازی کاربران، سبب کاهش هزینه های عملیاتی و سهولت توسعه پروژه ها در آینده شده است. به صورت کلی می توان ساختار یک پی ال سی را به بخش های زیر تقسیم کرد:

واحد پردازش مرکزی (CPU)

CPU در واقع مرکز محاسبات یا همان مغز PLC است. انجام محاسبات، اجرای برنامه و ارتباط با سایر دستگاه ها یا سیستم های دیگر توسط این واحد مدیریت می شود. CPU همچنین وضعیت ورودی ها و خروجی های مختلف را همواره کنترل می کند تا بتواند بهترین تصمیم را اتخاذ کند. ماژول CPU برخی از کنترل کننده های صنعتی از جمله پی ال سی 1200 زیمنس، یک پورت ارتباطی و تعدادی ورودی / خروجی نیز دارند. این قبیل PLC ها به تنهایی قادر به انجام فرآیندهای کوچک اتوماسیون هستند.

ماژول های ورودی/خروجی

ماژول های ورودی به منظور دریافت سیگنال حسگرها و سوئیچ ها مورد استفاده قرار می گیرند. سیگنال های ورودی به صورت کلی به دو گروه دیجیتال و آنالوگ تقسیم می شوند. ورودی های آنالوگ ابتدا به داده های دیجیتال تبدیل و سپس برای CPU ارسال می شوند. CPU ها قادر به پردازش سیگنال های دیجیتال هستند. خروجی ها نیز بسته به دستگاهی که قرار است آن را کنترل کنند، ممکن است آنالوگ یا دیجیتال باشند.

ماژول های خروجی آنالوگ سیگنال دیجیتال را از CPU دریافت و آن را به سیگنال کنترلی آنالوگ برای تحریک دستگاه های خروجی تبدیل می کنند. ماژول های ورودی / خروجی پی ال سی عموما براساس نوع سیگنال (آنالوگ یا دیجیتال) و نوع عملکرد (ورودی یا خروجی) دسته بندی می شوند.

حافظه پی ال سی

PLC ها برنامه یا منطق قابل اجرا را باید در بخشی از حافظه ذخیره کنند. این بخش به حافظه برنامه موسوم است. از سوی دیگر داده های دریافت شده از ورودی ها و همچنین داده های ارسال شده به خروجی ها نیاز به ذخیره سازی دارند. این داده ها در حافظه داده یا دیتا ذخیره می شوند. به بیان دیگر حافظه برنامه منطق و دستورالعمل های تعریف شده توسط کاربر را نگه می دارد. حافظه داده متغیرها، مقادیر و داده های موقت مورد استفاده در طول اجرای برنامه را ذخیره می کند.

همچنین گاهی اوقات نیاز به ذخیره داده های عملیاتی برای بررسی های آتی و اهداف داده کاوی هستیم. در این موارد از حافظه داده برای ذخیره سازی اطلاعات مورد نظر استفاده می شود. برخی از محصولات از جمله پی ال سی زیمنس امکان اضافه کردن کارت حافظه به منظور ذخیره و تبادل داده را نیز فراهم می کنند.

منبع تغذیه

هر مدار الکترونیکی به منظور روشن شدن و شروع به کار نیاز به تامین تغذیه دارد. PLC ها نیز برای عملکرد صحیح به یک منبع تغذیه پایدار نیاز دارند. مدارات الکترونیکی عموما با ولتاژهای پایین (5 ولت) DC کار می کنند. منبع تغذیه وظیفه تبدیل برق AC یا DC ورودی، به ولتاژ متناسب با نیاز بخش های مختلف PLC را بر عهده دارد. اغلب تولید کنندگان در کنار پی ال سی اقدام به عرضه منبع تغذیه متناسب با آن نیز می کنند. به عنوان مثال اطلاعات محصولات زیمنس را می توانید در صفحه منبع تغذیه زیمنس ببینید.

ماژول های ارتباطی

تبادل داده و ارتباط بین بخش های مختلف سیستم، از جمله الزامات اتوماسیون صنعتی امروز است. با توجه به اهمیت انتقال صحیح و دقیق داده ها و نویز زیاد محیط های صنعتی، از پروتکل های صنعتی استاندارد برای این کار استفاده می شود. PLC های مدرن از رابط های ارتباطی داخلی مانند پورت های اترنت یا پورت های سریال پشتیبانی می کنند. علاوه بر این اغلب پی ال سی ها از ماژول های ارتباطی مختلفی پشتیبانی می کنند. این ماژول ها PLC را قادر می سازند با سایر دستگاه ها، از جمله رابط‌های انسان و ماشین (HMI)، سیستم‌های کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده (SCADA) یا سایر PLC‌ها برای کنترل توزیع‌شده ارتباط برقرار کند.

کاربردهای PLC

در بخش های قبل به جایگاه ویژه و اهمیت وجود پی ال سی در اتوماسیون صنعتی اشاره کردیم. کاربردهای کنترل کننده صنعتی بسیار گسترده است. هر جا نیاز به خودکارسازی یک فرآیند باشد، استفاده از PLC ضروری است. در واقع می توان کنترل کننده های صنعتی را ضروری ترین بخش سیستم اتوماسیون معرفی کرد. برخی از کاربردهای مهم PLC در صنایع عبارتند از:

صنعت تولید

PLC ها به طور گسترده در صنایع تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند. کنترل فرآیندها، ماشین آلات، سیستم های جابجایی مواد در کنار یکپارچه سازی سیستم های روباتیک، کنترل کیفیت و … بخشی از وظایفی است که در صنایع تولیدی بر دوش کنترل کننده صنعتی گذاشته می شود.

تولید و توزیع برق

در نیروگاه ها یا پست های برق، PLC ها برای نظارت و کنترل تجهیزاتی مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها، تابلو برق و خطوط انتقال استفاده می شوند. کنترل دقیق عملکرد این تاسیسات از جمله ضرورت های تامین برق پایدار برای مصارف خانگی و صنعتی است. عملکرد پایدار پی ال سی ها سبب استفاده گسترده از آن ها در تاسیسات تولید و توزیع نیروی برق شده است.

صنعت نفت و گاز

PLC ها در پالایشگاه های نفت، خطوط لوله، سکوهای فراساحلی و پالایشگاه های نفت گاز به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. فرآیندهای مهمی مانند اندازه گیری پارامترهای عملیاتی، کنترل جریان و تنظیم فشار خط لوله توسط آن ها مدیریت می شود. علاوه بر این کنترل سیستم های ایمنی و نظارت نیز توسط پی ال سی انجام می شود.

جمع بندی

کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) از جمله تجهیزات ضروری اتوماسیون صنعتی هستند. اجرا، کنترل و نظارت موثر بر فرآیندهای ساده تا پیچیده در صنایع مختلف توسط پی ال سی ها امکان پذیر است. در این مقاله به بررسی ساختار کلی این کنترل کننده ها و بیان برخی از قابلیت های مهم آن ها پرداختیم. این تجهیزات در حال حاضر کنترل مهمترین بخش های صنایع را در دست گرفته اند. از صنایع عظیم نفت و گاز گرفته تا صنایع تولیدی کوچک و بزرگ همه و همه در قلمرو قدرت PLC هستند. برای خرید انواع پی ال سی زیمنس با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش به فروشگاه پناپ کالا مراجعه کنید.