اجزای تشکیل دهنده plc را می شناسید ؟ 

در ابتدا به تعریف پی ال سی (plc) و کاربردهای آن خواهیم پرداخت. و در نهایت در مورد اجزای تشکیل دهنده plc صحبت خواهیم کرد.

plc چیست به زبان ساده 

PLC مخفف Programmable Logic Controller است و به کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی اشاره دارد. در اصل، ترکیبی از سخت‌افزار و نرم‌افزار است که به دلیل قابلیت‌های منحصربه‌فردش، فرآیند کنترل را ساده‌تر می‌کند، که عمدتاً برای تنظیم فرآیندهای صنعتی یا مکانیکی، مانند خطوط تولید کارخانه‌ها به کار می‌رود.

کاربردهای PLC

رله های قابل برنامه ریزی یا PLC در تابلوهای برق مختلف مانند کنترل سیستم موتور ساختمان ها، دستگاه های دارای دو یا چند موتور الکتریکی، کارگاه های صنعتی کوچک و تنظیمات مشابه استفاده می شوند. آنها حتی می توانند برای تنظیم عوامل فیزیکی مانند دما و فشار استفاده شوند. این نوع کنترل در تاسیسات الکتریکی کاربرد فراوانی دارد.

قطعات سخت افزاری PLC 

PLC (پی ال سی) از 7 جزء اصلی سخت افزاری تشکیل می شود. این اجزا به شرح زیر است.

1.  پردازش مرکزی (CPU)
2. نصب سیستم
3.  منبع تغذیه PS
4. حافظه
5. رابط ورودی و خروجی
6. مدول ارتباط پروسسوری CP و IM
7.  دستگاه برنامه نویسی plc

وجود این قطعات، در تمام سیستم های PLC ضروری است. آنها عناصر سخت افزاری اساسی هر سیستم PLC را تشکیل می دهند.

اجزای تشکیل دهنده plc : پردازش PLC (CPU)

در هسته هر سیستم PLC یک پردازنده نهفته است که مسلماً مهم ترین جزء سخت افزاری PLC است. پردازنده PLC که به عنوان کنترل کننده PLC یا PLC CPU (واحد پردازش مرکزی) نیز شناخته می شود، عامل اصلی سیستم PLC است که مسئول محاسبات منطقی و عملیات عددی است.

پردازنده PLC ممکن است در واحد PLC یکپارچه شود یا به عنوان یک ماژول PLC جداگانه ارائه شود. به طور معمول، در انواع PLC ثابت، پردازنده در خود PLC قرار می گیرد. در حالی که در انواع PLC مدولار و توزیع شده، پردازنده ها به صورت ماژول های جداگانه قرار می گیرند.

نمونه‌هایی از PLC با پردازنده‌های تعبیه‌شده عبارتند از Siemens Simatic S7-200 CPU 224، S7-200 CPU 226، و اخیراً Siemens Simatic S7-1200، CPU 1214C (6ES7 214). اینها PLCهای سبک ثابت با پردازنده های تعبیه شده هستند. اما می توانند با ماژول های ورودی و خروجی گسترش یابند.

پردازنده PLC از سه جزء اصلی تشکیل می شوند.

• واحد پردازش مرکزی PLC (CPU)
• حافظه PLC
• پورت برنامه نویسی PLC

در ادامه به توضیح هرکدام خواهیم پرداخت.

اجزای تشکیل دهنده plc : واحد پردازش مرکزی PLC (CPU)

پی ال سی سی پی یو، یک ریزپردازنده شبیه به CPU کامپیوتر است. CPU یک PLC برای چندوظیفه مانند یک CPU کامپیوتر طراحی نشده است. بلکه برای انجام وظایف اختصاصی مانند اسکن و اجرای برنامه ساخته می شود. CPU تمام فعالیت های PLC از جمله اسکن برنامه، اجرا، مدیریت و ذخیره سازی داده ها، مدیریت جریان داده و کنترل ارتباط بین رابط های مختلف را کنترل می کند. در حالی که اکثر PLC ها از یک ریزپردازنده استفاده می کنند، PLC های قدرتمندتر ممکن است چندین ریزپردازنده داشته باشند که وظایف مختلفی را برای افزایش سرعت عملکرد کلی انجام می دهند. یک PLC با ریزپردازنده های دوگانه ممکن است یک پردازنده کنترلی برای دستکاری داده ها و محاسبات پیچیده و همچنین یک پردازشگر منطقی دوم برای اجرای منطق، زمان بندی، شمارش و سایر عملکردهای برنامه داشته باشد.

نصب سیستم 

سیستم نصب یک PLC امکان اتصال فیزیکی اجزای سخت افزاری مختلف در سیستم را فراهم می کند. سیستم های نصب سخت افزار برای PLC ها می تواند بین سازنده ها و بسته به نوع PLC مورد استفاده متفاوت باشد.

اجزای تشکیل دهنده plc : منبع تغذیه

منبع تغذیه بسته به کاربرد و کیفیت نصب، برق 120 ولت یا 24 ولت DC را دریافت می کند.  این ولتاژ به پایین رک منتقل می شود و به ماژول های CPU و I/O که به صورت «کارت» هستند، برق می دهد. حداکثر جریان قابل دسترس مربوط به تعداد ماژول های خروجی مصرف شده است. اطمینان از تنظیم کامل ولتاژ منبع تغذیه ضروری است. این کارت‌ها را می‌توان به راحتی در اسلات‌های خود در کریر قرار داد یا از آن جدا کرد.

توجه به این نکته ضروری است که منبع تغذیه CPU برق تجهیزات میدانی مانند سنسورها و سیم پیچ ها را تامین نمی کند. اتصال منبع تغذیه به کارت ها باید به طور مستقل انجام شود.

در اکثر PLC ها ولتاژ مورد استفاده 5 یا 5.2 ولت DC است. منبع تغذیه و واحد کنترل شده در فاصله قابل توجهی از یکدیگر قرار دارند. برای جبران افت ولتاژ ناشی از فاصله بین واحدها، ولتاژ منبع روی 5.2 ولت تنظیم می شود.

برای تامین ولتاژهای مورد نیاز PLC از منابع تغذیه سوئیچینگ برای دستیابی به بالاترین بازده استفاده می شود. ولتاژ 24 ولت DC مستقیماً بدون هیچ گونه کارت ارتباطی برای تغذیه رله ها و محرک ها استفاده می شود.

در برخی از PLC ها، از یک باتری پشتیبان لیتیومی برای ذخیره اطلاعات موقت حافظه (مانند ثابت ها و پرچم ها) در هنگام قطع برق استفاده می شود. ولتاژ این باتری به طور کلی از 8.2 تا 2.3 ولت متغیر است. یک LED روی PLC نصب می شود تا نشان دهد که باتری خالی است. امکان تعویض به موقع قبل از تخلیه کامل را فراهم می کند.

حافظه PLC (حافظه (Memory) پی ال سی)

حافظه PLC شامل حافظه برنامه، حافظه ورودی و سیستم عامل PLC است. به منظور ذخیره سازی پردازش توسط CPU، ذخیره داده ها برای پردازش و اجرای ورودی و خروجی استفاده می شود.

اندازه حافظه PLC، به قدرت پردازش CPU وابسته است. مدل‌های قدرتمندتر PLC مجهز به پردازنده‌های سریع‌تر و حافظه داخلی بیشتری هستند. بنابراین، اگر یک برنامه PLC بزرگ دارید، برای مدیریت آن به یک کنترلر PLC با ظرفیت حافظه یکپارچه بزرگ نیاز دارید. برخی از کنترلرهای PLC دارای حافظه قابل ارتقا برای جلوگیری از کمبود غیرمنتظره حافظه هستند.

به طور خلاصه می توان گفت : حافظه محل ذخیره اطلاعات و برنامه های کنترلی در یک PLC است. علاوه بر این، سیستم مدیریت مسئول هماهنگی عملیات در حافظه PLC قرار دارد. برنامه سیستم عامل و طراحی خاص CPU، سبب تفاوت عملکرد در بین پی ال سی ها، می شود. به طور کلی، PLC ها دو نوع حافظه دارند.

• حافظه موقت (RAM) : جایی است که پرچم ها، تایمرها، شمارنده ها و برنامه های کاربر ذخیره می شوند.
• حافظه دائمی (EPROM, EEPROM) : این نوع حافظه برای نگهداری و ذخیره دائمی برنامه کاربر استفاده می شود.

اجزای تشکیل دهنده plc : پورت برنامه نویسی PLC 

پورت برنامه نویسی پردازنده PLC برای اتصال به یک دستگاه برنامه نویسی مانند رایانه شخصی یا لپ تاپ استفاده می شود. پروتکل ارتباطی مورد استفاده برای پورت برنامه نویسی PLC بین تولید کنندگان PLC متفاوت است و ممکن است شامل RS232، RS485 و اترنت باشد.

ماژول ارتباط دهنده (CP) و ماژول رابط (IM)

مدول ارتباطی پردازنده یکی دیگر از اجزای PLC است که وظیفه برقراری ارتباط بین CPU مرکزی و CPUهای جانبی را بر عهده دارد.

ماژول رابط (IM) برای افزودن واحدهای ورودی و خروجی اضافی به PLC یا اتصال پنل اپراتور و برنامه نویس به PLC استفاده می شود. در مواردی که چندین PLC در یک شبکه به یکدیگر متصل هستند، از واحد IM برای ارتباط آنها استفاده می شود.

PLC ها قادر به برقراری ارتباط با چندین دستگاه با استفاده از یک رابط ارتباطی هستند. این رابط دارای پورت های ارتباطی است که امکان اتصال کابل به دستگاه هایی مانند PLC های دیگر، افت I/O از راه دور، دستگاه های فیلدباس، صفحه نمایش لمسی، کامپیوترهای برنامه نویسی و سرورها را فراهم می کند.

رابط ارتباطی PLC می تواند به شکل پورت های ارتباطی تعبیه می شوند. این رابطها، باید بر روی پردازنده PLC یا به صورت ماژول های ارتباطی مجزا باشند. در مواردی که چندین رابط ارتباطی مورد نیاز است. پورت های ارتباطی روی پردازنده PLC تعبیه می شود. ماژول های ارتباطی اضافی که در رک قرار دارد.

دستگاه برنامه نویسی 

محیط برنامه نویسی و امکانات نرم افزاری در PLC (Programmable Logic Controller) بر اساس استانداردهای خاص بین المللی است. اکثر سازندگان و طراحان PLC نرم افزار PLC خود را با استفاده از روش های استاندارد و تنها با تفاوت های جزئی در نرم افزار تولید می کنند. این نرم افزار با توجه به تفاوت های سخت افزاری سیستم های طراحی شده طراحی شده است. زبان های برنامه نویسی PLC به طور کلی به پنج نوع دسته بندی می شوند: LD (زبان نمودار پلکانی)، STL (زبان متن ساختاریافته)، FBD (زبان نمودار بلوک تابعی)، SFC (زبان نمودار توابع ترتیبی)، و IL (زبان فهرست دستورالعمل).

سخن آخر 

مهندسین اتوماسیون و کنترل درک عمیقی از سیستم های کنترل، الگوریتم های کنترل و پیکربندی دارند. آنها این سیستم ها را مدل می کنند، اندازه و مشخصات لازم را تعیین می کنند و سپس اقدام به خرید PLC و اجزای آن می کنند. این می تواند شامل دستیابی به یک رک با هشت کارت ورودی-خروجی یا حتی بیست رک متصل به هم از طریق یک شبکه صنعتی با هزاران نقطه-خروجی باشد. در نهایت، تمام کنترل ها توسط یک CPU مدیریت می شوند.