کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) در افزایش تولید و بهبود کارایی کلی کارخانه مفید هستند. PLC ها می توانند ماشین های جداگانه را کنترل کرده و ماشین ها را به یک سیستم متصل کنند.
انعطاف پذیری ارائه شده توسط یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی امکان استفاده از آن را در بسیاری از برنامه های کاربردی برای تولید و کنترل فرآیند فراهم کرده است.
دوره آموزش PLC مجتمع فنی پایتخت با 30درصد تخفیف دوره زیر نظر اساتید برتر کشور، همین الان ثبت نام کنید.
کنترل فرآیند تغییرات زیادی را پشت سر گذاشته است. در گذشته کنترل فرآیند بیشتر از طریق کنترل دستی انجام می شد. جریان، دما، سطح، فشار و سایر عملکردهای کنترلی در هر مرحله توسط کارگران تولید کنترل و کنترل شد.
امروزه، کل فرآیند را می‌توان به‌طور خودکار با استفاده از کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی، با تعداد کمی یا بدون هیچ کارگری درگیر و کنترل کرد. برنامه های کاربردی فرآیندی که در آن PLC ها استفاده می شود شامل موارد زیر است:
عملیات غلات که شامل ذخیره سازی، جابجایی و بسته بندی می شود
تصفیه شربت که شامل مخازن ذخیره محصول، پمپاژ، فیلتراسیون، شفاف سازی، تبخیرکننده ها و کلیه سیستم های توزیع سیال است.
فرآوری چربی ها و روغن ها که شامل مخازن ذخیره سازی محصول، پمپاژ، فیلتراسیون، شفاف سازی، تبخیرکننده ها و کلیه سیستم های توزیع سیال است.
عملیات کارخانه لبنیات که شامل کنترل تمام فرآیند از شیر خام تحویلی به محصولات لبنی نهایی می شود
تولید و پالایش نفت و گاز از پمپ های چاه در میادین تا محصول نهایی تحویل مشتری
کاربردهای نانوایی از مواد خام تا محصول نهایی
فرآوری آبجو و شراب، از جمله کنترل کیفیت مورد نیاز و رویه‌های مستند
نمونه ای از کاربرد تایمر کنترلر، مدار توقف نور است. مدار استاپ لایت مداری است که با استفاده از تایمرها، ترتیب روشن و خاموش شدن لامپ های قرمز، زرد و سبز را مشخص می کند. یک مدار زمان بندی چراغ توقف می تواند از تایمرهای مستقل یا تایمرهای قابل برنامه ریزی برای کنترل ترتیب زمان استفاده کند.
هنگامی که از تایمر مستقل استفاده می شود، مدار به عنوان یک نمودار خط استاندارد ترسیم می شود. چهار تایمر با تاخیر برای یک توالی زمان بندی اولیه چراغ توقف استفاده می شود. شکل 1 را ببینید. مدار چراغ توقف عملیات اصلی توالی سه لامپ را نشان می دهد و مقادیر زمان به ثانیه کاهش یافته است. پس از فشار دادن و رها شدن دکمه شروع مدار، لامپ ها به ترتیب زیر روشن و خاموش می شوند:
لامپ قرمز به مدت 30 ثانیه روشن می شود.
لامپ قرمز خاموش می شود و لامپ زرد به مدت 5 ثانیه روشن می شود.
لامپ زرد خاموش می شود و لامپ سبز به مدت 40 ثانیه روشن می شود.
لامپ سبز خاموش می شود و لامپ زرد به مدت 5 ثانیه روشن می شود.
لامپ زرد خاموش می شود و لامپ قرمز به مدت 30 ثانیه روشن می شود.
تایمر 4 مدار را بازنشانی می کند و دنباله از اول شروع می شود.
هنگامی که از یک تایمر قابل برنامه ریزی استفاده می شود، مدار به عنوان یک نمودار خط کنترل ترسیم می شود. نمودار خط کنترلر مشابه نمودار خط استاندارد است، اما تفاوت این است که نمودار خط استاندارد با دست یا با استفاده از یک برنامه کامپیوتری ترسیم می شود.
شکل 1. چهار تایمر مستقل با تأخیر برای کاربرد توالی زمان‌بندی اولیه چراغ‌های توقف استفاده می‌شود.
نمودار خط تایمر قابل برنامه ریزی به طور خودکار بر روی صفحه نمایش کامپیوتر هنگام برنامه ریزی مدار ترسیم می شود. شکل 2 را ببینید. در این نمودار، هر خط از مدار کنترل به عنوان یک پله نامیده می شود.
شکل 2. یک نمودار خطی تایمر قابل برنامه ریزی به طور خودکار بر روی صفحه کامپیوتر هنگام برنامه ریزی مدار ترسیم می شود.
با شروع با عدد 0، هر پله با یک عدد مشخص می شود. شناسایی ورودی، خروجی، رله و تایمر بسته به سازنده متفاوت است. روش زیر یک روش رایج شناسایی سازنده است:
ورودی ها به صورت I: 0.0-0 (دکمه توقف) و I: 0.0-1 (دکمه شروع) نشان داده می شوند.
خروجی ها به صورت 0:0.0-0 (لامپ قرمز)، 0:0.0-1 (لامپ زرد)، و 0:0.0-2 (لامپ سبز) نشان داده می شوند.
رله ها به صورت B3-0 (رله اول) و B3-1 (رله دوم) خطاب می شوند.
تایمرها به صورت T4:1 (تایمر 1)، T4:2 (تایمر 2)، T4:3 (تایمر 3) و T4:4 (تایمر 4) خطاب می شوند.
هر بار که یک دستگاه I/O بر روی یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی برنامه ریزی می شود، باید یک آدرس (دستورالعمل) به دستگاه اختصاص داده شود. این آدرس ورودی ها و خروجی های خارجی را به فایل های داده و فایل های پردازشگر داخل کنترلر پیوند می دهد.
اگرچه هر سازنده آدرس های خود را به ورودی ها و خروجی ها اختصاص می دهد، اما شباهت ها بیشتر از تفاوت ها در بین اکثر سازندگان وجود دارد. به عنوان مثال، یک سازنده معمولی سیستم شماره گذاری آدرس دهی از تخصیص شماره/حروف استفاده می کند. شکل 3 را ببینید.
شکل 3. اعداد و حروف برای تخصیص آدرس به ورودی ها، خروجی ها، تایمرها و سایر اجزای داخلی و خارجی استفاده می شوند.
تخصیص شماره / حروف به شرح زیر انجام می شود:
I = ورودی (دکمه فشاری، سوئیچ محدود و غیره)
O = خروجی (سلونوئید، لامپ، استارت موتور و غیره)
T = تایمر (تایمر داخلی PLC)
ج = شمارنده
: = شماره اسلات (شماره شکاف فیزیکی [1، 2، 3، و غیره] ماژول I/O)
به عنوان مثال، I:0/1 یک ورودی در شکاف شماره 0 را در ترمینال 1 و 0:0/4 یک خروجی را در شکاف شماره 0 در ترمینال 4 شناسایی می کند.
در تولید قطعات گسسته، جوشکاری اغلب بخش اصلی سیستم است. کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی ممکن است برای کنترل و اتوماسیون فرآیندهای جوشکاری صنعتی استفاده شوند. شکل 4 را ببینید.
در این نرم افزار کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی می تواند طول جوش و توان مورد نیاز برای تولید جوش صحیح را کنترل کند. کنترل‌کننده طوری برنامه‌ریزی شده است که فقط در صورتی که همه ورودی‌ها و شرایط صحیح باشند اجازه می‌دهد جوش اتفاق بیفتد. این ورودی ها و شرایط شامل موارد زیر است:
حضور و موقعیت صحیح تمامی قطعات
سرعت چرخه جوش و تنظیم توان صحیح
نرخ صحیح سرعت در خط برای برنامه داده شده
عملکرد مناسب همه اینترلاک ها و ویژگی های ایمنی
شکل 4. کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی را می توان برای کنترل و اتوماسیون فرآیندهای جوشکاری صنعتی استفاده کرد.
علاوه بر این، کنترلر می تواند برای تعیین اینکه آیا قطعات در حال اتمام هستند یا نه استفاده می شود و می توان تنظیم کرد که به طور خودکار خط را در صورت لزوم روشن و خاموش کند.
مستندات کارایی تولید را می توان برای کنترل کیفیت و الزامات موجودی تولید کرد. یک کنترل کننده قابل برنامه ریزی ممکن است برای کنترل و قفل کردن بسیاری از جوشکارها استفاده شود.
جوشكاران در يك ايستگاه ممكن است به توان بيشتري نسبت به برق موجود در تمام جوشكارهايي كه بطور همزمان روشن هستند نياز داشته باشند. در این حالت، مصرف برق زیاد می تواند باعث جوش های بی کیفیت شود. یکی از الزامات سیستمی که از بسیاری از جوشکارها استفاده می کند، محدود کردن مقدار توان مصرفی در هر زمان است. این کار با تقسیم زمانی تغذیه برق برای هر جوشکار انجام می شود. یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی ممکن است برای حداکثر مصرف توان برنامه ریزی شود. هنگامی که جوشکار نیاز به برق دارد، کنترل کننده می تواند تعیین کند که آیا برق در دسترس است یا خیر.
جوش در صورتی انجام می شود که سطح توان صحیح در دسترس باشد. در غیر این صورت، کنترل کننده درخواست را به خاطر می آورد و به جوشکار اجازه می دهد تا در صورت وجود برق، چرخه جوش را ادامه دهد. همچنین می توان کنترلر را طوری برنامه ریزی کرد که تعیین کند کدام جوشکار اولویت دارد.
هنگامی که ماشین‌ها برای تشکیل یک سیستم خودکار به یکدیگر متصل می‌شوند، باید کنترل‌ها همگام شوند. شکل 5 را ببینید.
در این برنامه، هر ماشین ممکن است توسط یک PLC کنترل شود، با PLC دیگری که عملیات را همگام می کند. این وضعیت در صورتی محتمل است که ماشین آلات از سازندگان مختلف خریداری شده باشند. در این مورد، هر ماشین ممکن است شامل یک کنترلر برای کنترل تمام عملکردهای آن ماشین باشد. اگر ماشین‌ها از یک سازنده خریداری شده یا در کارخانه طراحی شده باشند، می‌توان از یک کنترل‌کننده بزرگ برای کنترل هر ماشین و همگام‌سازی فرآیند استفاده کرد.
شکل 5. کنترلرها برای کنترل و همگام سازی عملکردهای ماشین با ماشین های دیگر استفاده می شوند.
کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی دستگاه های ایده آل برای کنترل یک ربات صنعتی هستند. شکل 6 را ببینید. یک PLC می تواند برای کنترل همه عملیات مانند چرخش، گرفتن، عقب نشینی، گسترش و بلند کردن استفاده شود. یک کنترلر توصیه می شود زیرا بیشتر ربات ها در یک محیط صنعتی کار می کنند.
شکل 6. از کنترلرها می توان برای کنترل عملیات یک ربات صنعتی استفاده کرد.
سیلندرهای قدرت سیال معمولاً زمانی انتخاب می شوند که یک حرکت خطی در یک برنامه خودکار مورد نیاز باشد.
سیلندرهای پنوماتیکی رایج هستند زیرا نصب آنها آسان است و اکثر کارخانه ها به هوای فشرده دسترسی دارند. پنوماتیک برای اکثر گیره ها، درایوها و سیلندرهای موقعیت یابی ربات و همچنین بارگیری و تخلیه ماشین و برنامه های کاربردی ابزار کار به خوبی کار می کند.
سیلندرهای هیدرولیک زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که یک فرآیند تولید به نیروهای بالایی نیاز دارد. سیستم های هیدرولیک چند هزار psi اغلب برای پانچ کردن، خم کردن، شکل دادن و جابجایی اجزا استفاده می شود.
PLC ها ممکن است برای کنترل محرک های خطی و چرخشی در مدار قدرت سیال صنعتی استفاده شوند. شکل 7 را ببینید. در این سیستم، ماژول خروجی کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی برای کنترل چهار شیر برقی متصل شده است. شیر برقی A سیلندر را به داخل، شیر برقی B سیلندر را به بیرون، شیر برقی C محرک چرخشی را در جهت جلو و شیر برقی D محرک چرخشی را در جهت معکوس می چرخاند.
کنترلر برای کنترل برق رسانی یا قطع برق از شیر برقی استفاده می شود. شیرهای برقی شیرهای کنترل جهت را کنترل می کنند که محرک ها را کنترل می کنند.
شکل 7. کنترلرها را می توان برای کنترل محرک های خطی و چرخشی در مدار قدرت سیال صنعتی استفاده کرد.
موتورها اغلب مستقیماً به خطوط برق متصل هستند و با سرعت تعیین شده کار می کنند. با خودکار شدن سیستم ها، سرعت موتور متغیر مورد نیاز است. کنترل کننده های سرعت قابل تنظیم برای کنترل سرعت موتورهای AC و DC در دسترس هستند. این کنترلرها معمولاً به صورت دستی برای سرعت مورد نظر تنظیم می شوند، اما بسیاری از آنها امکان کنترل خودکار سرعت تنظیم شده را فراهم می کنند. یک PLC ممکن است برای کنترل درایوهای AC استفاده شود. شکل 8 را ببینید.
شکل 8. کنترلرها را می توان برای کنترل و همگام سازی سرعت نوار نقاله ها در خط مونتاژ استفاده کرد.
درایوها می توانند دستورات فرکانس و جهت را در قالب BCD بپذیرند که PLC می تواند با ماژول خروجی BCD ارائه دهد.
صنایع خمیر و کاغذ از کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی برای کنترل هر فرآیند تولید و تشخیص مشکلات در سیستم استفاده می کنند. شکل 9 را ببینید.
فرآیندهای تولید خمیر و کاغذ می تواند شامل تجهیزاتی باشد که منطقه وسیعی را پوشش می دهد. کنترل فرآیندهای تولید خمیر و کاغذ برای یک PLC ایده‌آل است، زیرا بیشتر منطق کنترل شامل توابع شروع/توقف، تاخیر زمانی، تعداد متوالی و توابع قفل است.
شکل 9. کنترل کننده ها در یک کارخانه کاغذ، هر فرآیند را کنترل می کنند و مشکلات سیستم را تشخیص می دهند.
یک PLC ورودی ها و خروجی های مورد نیاز را امکان پذیر می کند، که در صورت مالتی پلکس شدن، می توانند سیگنال های متعددی را روی یک جفت سیم منتقل کنند.
عملیات اصلی یک کارخانه کاغذ دریافت مواد خام مانند کنده ها، چوب خمیر یا تراشه و سپس پردازش، اندازه، ذخیره و تحویل مواد است. این عملیات شامل یک سیستم نوار نقاله بزرگ با دروازه های انحرافی، سوئیچ های اورترول، کنترل سرعت و قفل شدن است.
خرابی در هر بخشی از سیستم می تواند کل سیستم را خاموش کند. تلاش برای یافتن یک عیب می تواند زمان بر باشد زیرا سیستم منطقه وسیعی را پوشش می دهد. برای حل این مشکل، می‌توان از یک کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی با عیب‌یابی برای تجزیه و تحلیل سیستم استفاده کرد و با راه‌حل‌های پیشنهادی، هشدار و پرینت‌هایی از محل مشکل ارائه داد.
پردازش دسته ای عملکردهای متوالی و گام به گام را با کنترل حلقه بسته پیوسته ترکیب می کند. از آنجایی که سیستم ها از بخش های زیادی تشکیل شده اند، کنترل فرآیند دسته ای اساساً کنترل سیستم است. برای کنترل هر بخش و مرحله فرآیند می‌توان از PLCهای جداگانه با کنترل‌کننده‌ها و رایانه‌های اضافی که بر کل عملیات نظارت می‌کنند استفاده کرد.
در یک سیستم کنترل فرآیند دسته ای، یک رابط اپراتور برای ابزار دقیق یا سایر عملکردهای نظارت استفاده می شود. یک رابط اپراتور به عنوان بخشی از سیستم اضافه می شود. این رابط ممکن است به شکل یک ایستگاه ابزار دقیق و کنترل فرآیند، یک HMI یا هر نوع رابط دیگری باشد.
برای کمک به رابط و نظارت بر یک سیستم مبتنی بر برنامه ریزی، از یک پورت سریال برای نظارت و برنامه نویسی یک سیستم با استفاده از رایانه استفاده می شود. بنابراین، سلونوئیدها، استارت‌های موتور و عناصر گرمایشی در هر مرحله فرآیند مستقیماً توسط کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی محلی کنترل می‌شوند در حالی که کامپیوتر میزبان L1 بر همه کنترل‌کننده‌ها نظارت دارد. شکل 10 را ببینید.
شکل 10. یک پورت سریال برای نظارت و برنامه نویسی یک سیستم با استفاده از کامپیوتر استفاده می شود.
منبع: https://electricala2z.com/motors-control/programmable-logic-controller-plc-industrial-applications/
