کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) اجزای اصلی در اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل هستند. ماهیت کنترلی PLC از تغییر دکمه ساده به یک موتور تا چندین ساختار کنترل پیچیده متغیر است. برنامه نویسی PLC یکی از وظایف مهم طراحی و پیاده سازی برنامه کنترلی بسته به نیاز مشتری است. یک برنامه PLC شامل مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها به صورت متنی یا گرافیکی است که منطقی را که باید برای کاربردهای بی‌درنگ صنعتی خاص پیاده‌سازی شود، نشان می‌دهد. برای آموزش PLC و آشنایی با آن مقالات و دوره های زیادی وجود دارد. اگر علاقه مند به این مبحث هستید در ادامه با ما همراه باشید.
یک نرم‌افزار برنامه‌نویسی اختصاصی PLC از یک سخت‌افزار PLC سازنده خاص می‌آید که اجازه ورود و توسعه کد برنامه کاربر را می‌دهد، که در نهایت می‌توان آن را در سخت‌افزار PLC دانلود کرد. این نرم افزار همچنین رابط ماشین انسانی (HMI) را به عنوان یک نمایش گرافیکی از متغیرها تضمین می کند. هنگامی که این برنامه در PLC دانلود می شود و اگر PLC در حالت Run قرار می گیرد، PLC به طور مداوم مطابق برنامه کار می کند. قبل از رفتن به برنامه PLC، اصول اولیه آموزش برنامه نویسی PLC و مفاهیم اولیه آن را با ما بیاموزید.
یک CPU از PLC دو برنامه مختلف را اجرا می کند:
1. سیستم عامل
2. برنامه کاربر
سیستم عامل تمام عملکردها، عملیات و توالی های CPU را که با یک کار کنترلی مرتبط نیستند، سازماندهی می کند. وظایف سیستم عامل شامل :
این ترکیبی از عملکردهای مختلف است که برای پردازش یک کار خودکار مورد نیاز است. این باید توسط کاربران ایجاد شود و باید در CPU PLC دانلود شود. برخی از وظایف برنامه کاربر عبارتند از:
در بخش اتوماسیون صنعتی کنونی، چندین تولید کننده PLC پیشرو وجود دارد که PLC های معمولی را از PLC های کوچک تا پیشرفته تولید می کنند. هر سازنده PLC نرم افزار اختصاصی خود را برای برنامه ریزی و پیکربندی سخت افزار PLC دارد. اما زبان برنامه نویسی PLC بسته به سازنده متفاوت است. برخی از تولیدکنندگان زبان های برنامه نویسی مشترک و برخی دیگر زبان های برنامه نویسی مشترک دارند. برخی از زبان های برنامه نویسی استاندارد PLC اساساً دو نوع هستند که در ادامه به چندین نوع تقسیم می شوند که به شرح زیر است:
1. زبان متن
2. زبان گرافیکی
در مقایسه با زبان‌های مبتنی بر متن، زبان‌های گرافیکی به دلیل ویژگی‌های برنامه‌نویسی ساده و راحت توسط بسیاری از کاربران برای برنامه‌نویسی PLC ترجیح داده می‌شوند. تمام توابع لازم و بلوک های کاربردی در کتابخانه استاندارد هر نرم افزار PLC موجود است. این بلوک های تابع شامل تایمرها، شمارنده ها، رشته ها، مقایسه کننده ها، عددی، حسابی، تغییر بیت، توابع فراخوانی و غیره است.
انواع مختلفی از دستگاه های برنامه نویسی برای ورود، اصلاح و عیب یابی یک برنامه PLC استفاده می شود. این دستگاه های ترمینال برنامه نویسی شامل دستگاه های دستی و مبتنی بر رایانه می باشد. در روش دستگاه برنامه نویسی دستی، یک دستگاه اختصاصی از طریق کابل اتصال به PLC متصل می شود. این دستگاه از مجموعه ای از کلیدها تشکیل شده است که امکان وارد کردن، ویرایش و ریختن کد را در PLC فراهم می کند. این دستگاه های دستی از نمایشگر کوچکی تشکیل شده اند تا دستورالعمل های برنامه ریزی شده را قابل مشاهده کنند. این دستگاه‌های جمع‌وجور و آسان برای استفاده هستند، اما دستگاه‌های دستی قابلیت‌های محدودی دارند.
معمولاً رایانه شخصی (PC) برای برنامه نویسی PLC همراه با نرم افزار ارائه شده توسط سازنده استفاده می شود. با استفاده از این کامپیوتر می توانیم برنامه را در حالت آنلاین یا آفلاین اجرا کنیم و همچنین می توانیم برنامه PLC را ویرایش، نظارت، تشخیص و عیب یابی کنیم. نحوه انتقال برنامه به PLC در شکل بالا نشان داده شده است که در آن رایانه شخصی شامل کد برنامه مربوط به برنامه کنترل است که از طریق کابل برنامه نویسی به CPU PLC منتقل می شود.
در میان چندین زبان برنامه نویسی، نمودار منطق نردبانی، ابتدایی ترین و ساده ترین شکل برنامه نویسی PLC است. قبل از برنامه نویسی PLC با این زبان، باید اطلاعات اولیه ای در مورد آن بدانید. شکل زیر نمودار نردبان سیم کشی شده را نشان می دهد که در آن بار یکسان لامپ توسط دو کلید فشاری کنترل می شود، در صورتی که هر یک از کلیدها بسته شود، لامپ می درخشد. در اینجا دو خط افقی پله نامیده می شوند که بین دو خط عمودی به نام ریل به هم متصل می شوند. هر پله تداوم الکتریکی را بین ریل های مثبت (L) و منفی (N) برقرار می کند تا جریان از ورودی به دستگاه های خروجی جریان یابد. برخی از نمادهای مورد استفاده در برنامه نویسی منطق نردبانی در شکل نشان داده شده است.
سوئیچ های ورودی انواعی هستند که طبق شکل بالا معمولاً بسته و معمولاً باز هستند. علاوه بر نمادهای عملکردی داده شده در بالا، چندین توابع مانند تایمر، شمارنده، PID و غیره وجود دارد که در کتابخانه استاندارد برای برنامه ریزی کارهای پیچیده ذخیره می شوند.
روش برنامه نویسی یک PLC برای یک برنامه خاص به نوع ابزار نرم افزار استاندارد سازنده و نوع برنامه کنترل بستگی دارد. اما به منظور ارائه راهنمایی اولیه به دانش آموزان، این مقاله یک رویکرد ساده از طراحی برنامه کنترل در نرم افزار برنامه نویسی PLC را ارائه می دهد، همانطور که در زیر آورده شده است، اما این روش برنامه نویسی دقیقاً در همه انواع ابزارهای برنامه نویسی و برنامه های کاربردی کنترل نمی گنجد.
گام اولیه برای برنامه ریزی PLC این است که ایده ای را به دست آورید که برای آن یک برنامه مبتنی بر برنامه توسعه می دهید. اگر در حال رانندگی با ربات پیرو خط با استفاده از موتور DC با فشار دادن دکمه فشار هستید. هنگامی که موتور روشن می شود، این وضعیت باید توسط چراغ LED نمایش داده شود. موتور همچنین با یک سنسور (در اینجا به عنوان یک کلید دیگر در نظر گرفته می شود) وصل شده است که موانع را تشخیص می دهد، بنابراین هنگام روشن شدن، موتور باید خاموش شود. و به همین ترتیب، در صورت خاموش شدن موتور، آژیر باید روشن شود.
متغیرهای پروژه فوق عبارتند از M: Motor، A: Input Switch 1، B: Input Switch 2، L:LED و Bu: Buzzer و طراحی منطق با اجرای فلو چارت آسان است که در زیر آورده شده است.
نرم افزار برنامه نویسی نصب شده در رایانه شخصی همراه با سخت افزار PLC را باز کنید. مدل سخت افزاری PLC را در نرم افزار انتخاب کرده و با ماژول های ورودی و خروجی مناسب پیکربندی کنید. زبان نردبانی (LD) را از لیست زبان های برنامه نویسی انتخاب کنید و پردازنده سخت افزار را انتخاب کنید و نامی برای برنامه بگذارید.
پله های مورد نیاز را بر اساس منطق برنامه کنترل اضافه کنید و به هر ورودی و خروجی آدرس بدهید. نمودار منطق نردبانی مثال مورد بحث در بالا در زیر آورده شده است.
قسمت Online را در نوار منو پیدا کرده و Online را انتخاب کنید. خطاها را بررسی کنید و پس از انتخاب Offline تغییرات لازم را اعمال کنید. دوباره آنلاین شوید و گزینه Run را انتخاب کنید تا شبیه سازی شود.
پس از شبیه سازی موفقیت آمیز برنامه، با انتخاب گزینه Download از طریق شبکه یا کابل ارتباطی، برنامه را در CPU دانلود کنید.
در صورت تمایل می توانید متن اصلی مقاله را در لینک منبع بخوانید.
