پی ال سی

بلوک دیاگرام ساختمان PLC

انواع پی ال سی با امکان ذخیره سازی برنامه ساختاری مشابه با کامپیوترها دارد.با این تفاوت که PLC به عنوان بخش پردازش و کنترل یک پروسه صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.مانند آنچه در شکل مشاهده می شود ورودی ها اطلاعات لازم را به PLC منتقل کرده و PLC نیز بر طبق نیاز سیستم کنترلی و بر مبنای برنامه ای که در داخل آن نوشته شده است خروجی ها را کنترل می کند.

پی ال سی ها در اصل از یک منبع تغذیه،واحد دریافت سیگنالهای ورودی،واحد پردازش مرکزی همراه با ریزپردازنده،حافظه ذخیره سازی برنامه،واحد ارسال سیگنالهای خروجی و… تشکیل شده اند.در PLC نحوه کنترل پروسه به صورت یک برنامه در حافظه آن ذخیره می شود.در شکل زیر می توانید واحدهای مختلف یک PLC را مشاهده نمایید که در ادامه به تشریح آنها خواهیم پرداخت.

لازم به ذکر است که PLC های موجود در صنعت به صورت های فشرده (Compact)، ماژولار(Modular)، شبکه ای(Network) و نیز به صورت PC صنعتی وجود دارند.برای PLC های با تعداد ورودی و خروجی کم،یعنی با حداکثر حدود 100 DI/DO) ورودی ها و خروجی های دیجیتال) مدل فشرده و یا مینی پی ال سی دلتا (dvp12se11r) مورد استفاده قرار می گیرد و برای PLC های با تعداد ورودی و خروجی های بیشتر از 100( DI/DO) از PLC های مدل ماژولار استفاده می شود.

اصول کارکرد و قسمت های مختلف یک PLC

پی ال سی ها ورودی ها را دریافت کرده و پس از خواندن برنامه نوشته در داخل آن،به خروجی ها فرمان لازم را می دهد.

در حالت کلی PLC از سه قسمت اصلی زیر تشکیل شده است.

• سی پی یو
• بخش ورودی
• بخش خروجی

در شکل زیر عملکرد هر بخش بیان شده است

بخش ورودی

همانگونه که گفته شد یک سری از ورودی ها به PLC وصل شده و اطلاعات لازم را به PLC می دهند این ورودی ها ممکن است سنسور،کلید،لمینت سوئیچ و … باشند.در حالت کلی می توان این ورودی ها را به دو دسته آنالوگ که همان سیگنال پیوسته می باشد و دیجیتال تقسیم کرد.

در شکل زیر می توانید انواع ورودی هایی که به PLC متصل می شوند را مشاهده نمایید.

در این قسمت بایستی قابلیت خواندن و پردازش مقادیر و متغیرها شامل:

مقادیر لیمیت سوییچ‌ ها

متغییرهای آنالوگ (مانند مقادیر حس‌گرهای گرما و فشار)

موقعیت‌ ها در سیستم‌های موقعیت‌ یاب و ... را دارا باشد.

بخش خروجی

در بخش خروجی PLC نیز می توان ادوات صنعتی مختلفی مانند موتور،والو،نمایشگر،شیرهای هیدرولیکی و … را وصل کرد.بخش خروجی را نیز می توان به دو حالت کلی دیجیتال و آنالوگ تقسیم کرد.

شکل زیر انواع خروجی هایی که به PLC متصل می شوند را نمایش می دهد.

این قسمت نیز بایستی قابلیت فعال نمودن دستگاه‌های خاص شامل:

موتورهای الکتریکی

سیلندرهای پنوماتیکی یا هیدرولیکی

رله‌های مغناطیسی و سیم‌پیچ ها

خروجی‌های آنالوگ و ... را دارا باشد.

سی پی یو

سی پی یو مغز متفکر PLC بوده و در واقع تمامی روندهای کنترلی را بر عهده دارد.تمامی اطلاعاتی که از ورودیها جمع آوری می شود در سی پی یو و براساس برنامه کنترلی نوشته شده پردازش شده آنگاه خروجی ها تحت کنترل قرار می گیرند.شایان ذکر است که سی پی یو شامل اجزایی مانند حافظه و میکرو پروسسور می باشد.

پس از آشنایی با سه بخش مهم یک PLC و برای درک بهتر موضوع در شکل زیر یک مثال آورده شده است تا عملکرد هر سه بخش مشاهده شود.در این مثال کلیدهای فشاری به ورودیهای PLC وصل می شوند و موتوری را که توسط راه انداز به خروجی PLC متصل است،بر اساس برنامه نوشته شده روشن و خاموش می کنند این برنامه می تواند چپگرد-راستگرد و یا یک مدار ساده خود نگه دار باشد کلید فشاری را نیز می توان مانند یک سنسور فرض کرد که فشار دست را حس می کند.

مفاهیم پایه در عملکرد یک سیستم PLC

در این قسمت به معرفی موضوعاتی می پردازیم که اساس کار PLC می باشند و در واقع روند کاری و خواندن برنامه توسط CPU را معرفی می کنیم.

تصویر ورودیها Process Image Input

قبل از اجرای،CPU وضعیت تمام ورودی ها را بررسی و در قسمتی از حافظه به نام PII نگهداری می نماید.جز در موارد استثنایی و تنها در بعضی از انواع PLC غالبا در حین اجرای برنامه،CPU به ورودی ها مراجعه نمی کند.بلکه برای اطلاع از وضعیت هر ورودی به سلول مورد نظر درPII رجوع می کند.در برخی موارد این قسمت از حافظه ( IITInput Image Table ) نیز خوانده می شود.

تصویر خروجی ها(PIQ)

هرگاه در حین اجرای برنامه یک مقدار خروجی بدست آید،در این قسمت از حافظه نگهداری می شود.جز در موارد استثنایی و تنها در برخی از انواع PLC،غالبا در حین اجرای برنامه،CPU به خروجی ها مراجعه نمی کند بلکه برای ثبت آخرین وضیعت هر خروجی به سلول مورد نظر در PIQ رجوع می کند و در پایان اجرای برنامه،آخرین وضعیت خروجی ها از PIQ به خروجی های فیزیکی منتقل می گردند.در برخی موارد این قسمت از حافظهPITPut Image Table می گویند.

سیکل اسکن

در یک مدار سخت افزاری پیاده شده توسط PLC مانند شکل زیر که برنامه آن به زبان برنامه نویسی LADDER می باشد،حالات ورودی ها باعث تغییر حالت خروجی ها می شود.

در PLC،واکنش خروجی ها به حالات ورودی ها سریع نیست اما یک PLC با انجام یک پروسه سه مرحله ای، عملیات ها مربوط به انجام فرآیند طراحی شده را انجام می دهند.به این پروسه سه مرحله ای،سیکل اسکن CPU می گویند.

در شکل زیر سه مرحله مربوط به انجام سیکل اسکن نمایش داده شده است.

این سه مرحله را می توان به صورت زیر معرفی کرد:

مرحله اول : تعیین وضعیت تجهیزات ورودی

مرحله دوم : خواندن برنامه نوشته شده(به عنوان مثال به زبان)

مرحله سوم : آپدیت کردن خروجی های فیزیکی.در واقع در این مرحله خروجی های قیزیکی دستگاه روشن و خاموش می شوند.

شکل زیر این سه مرحله را به صورت کامل نمایش می دهد.