کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی یا PLC (Programmable Logic Controller) یکی از مهمترین اجزای سیستم های اتوماسیون صنعتی است. این دستگاه که به عنوان کنترل کننده بسیاری از فرآیندهای صنعتی عمل می کند، نقش مهمی در مدیریت و نظارت بر ماشین آلات و فرآیندهای تولید ایفا می کند. در این مقاله نگاهی کامل به PLC، تاریخچه، ساختار، عملکرد، کاربردها و آینده آن خواهیم داشت.
تاریخچه CPL
تاریخچه PLC به اواخر دهه شصت قرن گذشته برمی گردد. قبل از ظهور PLC، کنترل فرآیندهای صنعتی عمدتاً با استفاده از رله های الکترومکانیکی انجام می شد. این سیستم ها پیچیده، دست و پا گیر و نگهداری و جایگزینی آنها دشوار بود.
در سال 1968، جنرال موتورز از مهندسان خواست تا جایگزینی برای سیستم های کنترل رله ایجاد کنند. این تقاضا منجر به توسعه اولین PLC توسط Bedford Associates (بعدها Modicon) شد. این اولین PLC Modicon 084 نام داشت و به سرعت توسط صنایع مورد استفاده قرار گرفت. از آن زمان، PLC به طور قابل توجهی تکامل یافته است و امروزه به عنوان یکی از پایه های اصلی اتوماسیون صنعتی شناخته می شود. برای خرید PLC به صفحه دلتا PLC مراجعه کنید.
ساختار PLC
یک CDP معمولی از چند بخش اصلی تشکیل شده است:
1. واحد پردازش مرکزی (CPU): مغز PLC، مسئول اجرای برنامه و پردازش داده ها است.
2. منبع تغذیه: تامین برق مورد نیاز برای عملیات PLC.
3. ماژول ورودی: سیگنال های الکتریکی را از سنسورها و سوئیچ های مختلف دریافت می کند.
4. ماژول های خروجی: دستورات کنترل را به محرک هایی مانند موتورها، شیرها و غیره ارسال کنید.
5. حافظه: شامل حافظه برنامه (برای ذخیره برنامه های کاربر) و حافظه داده (برای ذخیره متغیرها و داده های پردازش).
6. واحد ارتباط: برای ارتباط با سایر PLC ها، HMI ها و سیستم های کنترل بالادستی.
یک PLC چگونه کار می کند
عملکرد PLC را می توان در چند مرحله اصلی خلاصه کرد:
1. ورودی های خواندن: PLC وضعیت همه ورودی ها را خوانده و در حافظه ذخیره می کند.
2. اجرای برنامه: CPU برنامه ذخیره شده در حافظه را اجرا می کند. این برنامه حاوی دستورالعمل هایی است که تعیین می کند PLC چگونه باید به ورودی های مختلف پاسخ دهد.
3. به روز رسانی خروجی: بر اساس نتایج اجرای برنامه، PLC وضعیت خروجی را به روز می کند.
4. تکلیف: انجام کارهای داخلی مانند تشخیص خطا، ارتباط و ....
5. تکرار چرخه: این فرآیند به طور مداوم و معمولاً در کسری از ثانیه تکرار می شود.
زبان برنامه نویسی plc
برنامه نویسی PLC معمولاً با استفاده از یکی از پنج زبان استاندارد تعریف شده در IEC 61131-3 انجام می شود:
1. نمودار نردبانی (LD): یک زبان گرافیکی شبیه به شماتیک های رله.
2. نمودار بلوک تابع (FBD): یک زبان گرافیکی که از بلوک های تابع استفاده می کند.
3. متن ساختاریافته (EST): یک زبان متنی سطح بالا شبیه پاسکال.
4. Instruction Listing (IL): یک زبان برنامه نویسی اسمبلی مانند کوچک.
5. نمودار توابع متوالی (SFC): یک زبان گرافیکی برای توصیف دنباله ای از عملیات.
انتخاب زبان برنامه نویسی به پیچیدگی برنامه، ترجیحات برنامه نویس و قابلیت های PLC بستگی دارد.
با استفاده از PLC
PLC ها در طیف گسترده ای از صنایع و کاربردها استفاده می شوند:
1. خطوط تولید و مونتاژ: کنترل ربات ها، نوار نقاله ها و ماشین آلات.
2. سیستم HVAC: کنترل دما، رطوبت و تهویه در ساختمان ها.
3. صنعت فرآیند: مواد شیمیایی، نفت، گاز، کنترل فرآیند مواد غذایی.
4. سیستم حمل و نقل: کنترل ترافیک، سیستم مترو و فرودگاه ها.
5. تصفیه آب و فاضلاب: پمپ ها، شیرها و کنترل فرآیندهای تصفیه.
6. تولید انرژی: بازرسی نیروگاه ها و سیستم های انرژی تجدیدپذیر از جمله محصولات مورن سان.
7. صنعت خودرو: کنترل خط تولید و تست خودرو.
8. سیستم های امنیتی: کنترل سیستم های اعلام و اطفاء حریق.
مزایای استفاده از PLC
PLC ها دارای چندین مزیت هستند که آنها را به گزینه ای ایده آل برای اتوماسیون صنعتی تبدیل می کند:
1. انعطاف پذیری: امکان تغییر و به روز رسانی برنامه بدون تغییر سخت افزار.
2. قابلیت اطمینان بالا: ساخت و ساز قوی برای محیط های صنعتی خشن.
3. سرعت بالا: زمان پاسخ سریع برای کنترل فرآیندهای پیچیده.
4. ماژولار بودن: امکان گسترش و اصلاح سیستم با افزودن یا حذف ماژول ها.
5. ارتباطات پیشرفته: امکان ارتباط با سایر سیستم ها و شبکه های صنعتی.
6. تشخیص و تصحیح خطا: ویژگی های پیشرفته برای شناسایی و رفع مشکلات.
7. کاهش هزینه ها: کاهش هزینه های نگهداری و افزایش بهره وری.
چالش ها و محدودیت های PLC
با وجود مزایای فراوان، PLC ها با چالش ها و محدودیت هایی روبرو هستند:
1. هزینه های اولیه بالا: هزینه های خرید و راه اندازی سیستم PLC می تواند قابل توجه باشد.
2. نیاز به تخصص: برنامه نویسی و نگهداری PLC نیاز به دانش و مهارت خاصی دارد.
3. محدودیت های پردازش: در مقایسه با کامپیوترهای صنعتی، PLC ها قدرت پردازش محدودتری دارند
4. امنیت سایبری: با افزایش اتصال به شبکه، PLC ها در معرض تهدیدات امنیتی قرار می گیرند.
5. استانداردسازی: با وجود تلاش ها، استاندارد یکسانی برای PLC ها وجود ندارد.
آینده PLC
صنعت PLC به توسعه خود ادامه می دهد. و روندهای آینده عبارتند از:
1. ادغام با هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: قابلیت های پیش بینی و بهینه سازی را اضافه کنید.
2. اینترنت صنعتی اشیا (IIoT): ادغام بیشتر PLC ها با سیستم های داده محور متصل.
3. امنیت پیشرفته: توسعه مکانیسم های امنیتی قوی برای مقابله با تهدیدات سایبری.
4. مجازی سازی: استفاده از PLC مجازی برای شبیه سازی و آزمایش، مانند PLC فاتک.
5. برنامه نویسی بصری پیشرفته: ابزارهای برنامه نویسی بصری قدرتمندتر و کاربرپسندتر را توسعه دهید.
6. ادغام با سیستم های روباتیک پیشرفته: کنترل نسل جدید ربات های هوشمند و همکار.
انتخاب PLC مناسب
انتخاب PLC مناسب برای یک برنامه خاص به عوامل مختلفی بستگی دارد:
1. تعداد ورودی/خروجی مورد نیاز
2. نوع سیگنال های ورودی/خروجی (دیجیتال یا آنالوگ)
3. افزایش پردازش آبجو
4. به حافظه قوی نیاز دارد
https://tejaratonline.ir/fa/news/239111/%D9%BE%DB%8C-%D8%A7%D9%84-%D8%B3%DB%8C-%D9%82%D9%84%D8%A8-%D8%AA%D9%BE%D9%86%D8%AF%D9%87-%D8%A7%D8%AA%D9%88%D9%85%D8%A7%D8%B3%DB%8C%D9%88%D9%86-%D8%B5%D9%86%D8%B9%D8%AA%DB%8C
5. نیاز به ارتباط
6. محیط کار (دما، رطوبت، ارتعاش و غیره)
7. استانداردها و مقررات صنعت
8. منابع موجود
برخی از تولیدکنندگان پیشرو PLC عبارتند از زیمنس، آلن بردلی، اشنایدر الکتریک، امرون و میتسوبیشی.
نتیجه گیری
PLC ها نقش مهمی در اتوماسیون صنعتی مدرن دارند. این دستگاه های قدرتمند و انعطاف پذیر که قادر به کنترل دقیق و مطمئن فرآیندهای پیچیده هستند، به ابزارهای ضروری در صنایع مختلف تبدیل شده اند. با توسعه فناوری، PLC ها به توسعه خود ادامه می دهند و ویژگی های جدیدی را برای مقابله با چالش های صنعت آینده ارائه می دهند.
درک عمیق از اصول کار یک PLC، زبان های برنامه نویسی آن و کاربردهای مختلف آن برای متخصصان اتوماسیون و مهندسین کنترل ضروری است. با توجه به روند رو به افزایش اتوماسیون و دیجیتالی شدن صنایع، اهمیت PLC ها در سال های آینده همچنان رو به افزایش خواهد بود. در نهایت، PLC ها نه تنها ابزاری برای افزایش بهره وری و کارایی هستند، بلکه نقش مهمی در ایمنی، کیفیت و ثبات فرآیندهای کسب و کار دارند.
