پی ال سی (PLC) چیست؟ آشنایی با مزایا و انواع مختلف آن
پی ال سی PLC چیست؟
یک کامپیوتر صنعتی قابل برنامه ریزی که در صنایع مختلف برای کنترل فرآیندهای خودکار استفاده می‌شود، پی‌ال‌سی (PLC یا Programmable Logic Controller) می‌گویند. این دستگاه قابلیت آن را دارد که عملیات کنترلی گوناگون همانند شمارنده ها، تایمرها، مدارهای منطقی و … را انجام دهد.
قبل از ظهور plc های، با استفاده از روش هایی همانند مدارهای الکتریکی، رله های الکترومکانیکی و حتی کامپیوترهای بزرگ، سیستم های کنترلی صنعتی کنترل می‌شدند. این روشها وقت گیر و پیچیده بودند و از انعطاف پذیری کمی برخوردار بودند. در ادامه در ارتباط با پی ال سی PLC چیست و چه اجزایی دارد بیشتر آشنا می‌شویم.
کنترل سیستم‌ها قبل از پی ال سی چگونه بود؟
سیستم های کنترل صنعتی قبل از ظهور پی ال سی، با استفاده از روش های ابتدایی و سنتی تر کنترل می‌شوند. این روش ها شامل استفاده از مدار های الکترونیکی، رله های الکترومکانیکی و کامپیوترهای بزرگ بود.
مدارهای الکترونیکی: مدارهای سخت افرازی مبتنی بر المان های الکترونیکی همانند دیودها و ترانزیستورها برای انجام درست عملیات کنترلی استفاده می‌شدند.
رله های الکترومکانیکی: این رله ها برای انجام تایمینگ و عملیات منطقی در مدارهای صنعتی به کار می‌رفتند. اما نحوه نصب و سپس برنامه ریزی آن ها نسبتا زمان بر و پیچیده بود.
کامپیوترهای بزرگ: در بعضی از موارد، کامپیوترهای گران قیمت و بزرگ، برای کنترل صحیح فرآیندهای صنعتی به کار گرفته می‌شدند. این رویکرد نیازمند هزینه بالا و تخصص بالا بود.
تاریخچه پی ال سی PLC چیست و به چه زمانی برمی‌گردد؟
ظهور PLC ها انقلاب عظیمی در صنعت برق ایجاد کرد. تقریبا از PLC در تمامی کارخانه ها استفاده می‌کنند.چالش های زیادی تا قبل از سال 1968 در زمینه کنترل ماشین آلات بود. قبل از پی ال اسی ها برای کنترل تجهیزات، از مجموعه از رله ها استفاده می‌کردند.
اما اکر نیاز به کنترل چندین موتور بود چه راه حلی در نظر گرفته می‌شد ؟ چه چیزی باعث قطع و وصل سیم پیچ های موجود در رله ها می‌شد قبل از آنکه رله موتور را روشن کند؟ پاسخ به این قبیل سوالات استفاده ار رله های بیشتر است.به عنوان رله های کنترلی این رله های شناخته می‌شوند؛ به این دلیل که باعث کنترل رله های قدرت می‌شوند. به صورت کلی به این محموعه بانک رله گفته می‌شود به این خاطر دارای مجموعه زیادی از رله های کنترلی و تغذیه است.
نحوه عملکرد پی ال سی
در بالاتر متوجه شدیم که PLC چیست حال سوالی که پیش می‌آید این است که طرز کار پی ال اسی به چه صورت است؟ هر PLC از 5 قسمت اصلی تشکیل شده است:
- CPU
- منبع تغذیه
- MEMORY
- واحد ورودی/خروجی I/O
- Programmer
پی ال سی ها دارای یک ریز پردازنده می‌باشند که برنامه ریزی آن ها با استفاده از یک زیان کامپیوتر است. در ابتدا در کامپیوتر برنامه نوشته و به وسیله کابل به PLC منتقل می‌شود. در واقع اطلاعات را پی ال سی ها از ورودی دریافت می‌کنند و سپس آن را پردازش می‌کنند. در نهایت از طریق درگاه خروجی،دیتاها به گیرنده ها ارسال می‌شود. در واقع این ورودی ها می‌توانند کلید قطع و وصل، سنسورها و یا میکروسوئیچ ها باشند. خروجی ها هم رله یا الکتروموتورها، رله ها، نمایشگرها و لامپ‌ها باشند.
مزایا و معایب استفاده از پی ال سی
| مزایا | معایب |
|---|---|
| قابلیت برنامه‌ریزی مجدد و انعطاف‌پذیری بالا | نیاز به متخصصان برای برنامه ریزی و نگهداری |
| راه اندازی و نصب و آسان‌تر | هزینه ابتدایی نسبتاً بالا |
| پایین بودن مصرف انرژی | امکان بروز خطاهای برنامه‌ریزی |
| انجام عملیات پیچیده کنترلی | نیاز به تجهیزات جانبی مانند ماژول‌های ورودی/خروجی و واحد تغذیه |
| امکان ارائه اطلاعات تشخیصی و تشخیص خطا |
ساختار پی ال سی و معرفی ماژول های ورودی خروجی
پی ال سی ها از اجزای اصلی گوناگونی تشکیل شده اند که هریک در عملکرد این دستگاه ها نقش حیاتی ایفا می‌کنند. ساختار PLC از چندین ماژول اصلی تشکیل شده است که هریک وظیفه خاص خود را دارند که در جدول زیر آورده شده است:
| ماژول ها | واحد ارتباطی |
|---|---|
| ماژول های ورودی/خروجی | دریافت و ارسال سیگنال ها به/از دستگاه های متصل به پی ال سی |
| واحد پردازشگر مرکزی (CPU) | اجرای برنامه، پردازش ورودی ها و صدور فرامین خروجی |
| واحد تغذیه | تامین نیروی برق مورد نیاز پی ال سی و تجهیزات متصل |
| واحد حافظه | ذخیره سازی داده ها، برنامه ها و سایر اطلاعات مورد نیاز |
| واحد ارتباطی | برقراری ارتباط بین پی ال سی و سایر دستگاه ها و سیستم ها |
هر PLC از چندین ماژول خروجی (O) و ورودی (I) استفاده می‌کند. رابط بین واحد (CPU) و سایر دستگاه‌ها، ماژول ها هستند. ماژول با هماهنگی که با همدیگر دارند، باعث می‌شوند که به صورت خودکار، پی ال سی بتواند فرآیند های گوناگون را کنترل و سپس مدیریت کند.
اجزای اصلی پی ال سی
همانطور که در بالاتر اشاره شد پی ال سی ها از چندین ماژول اصلی تشکیل شده است که هرکدام وظیفه خود را دارند. این ماژول ها شامل موارد زیر می باشند:
- ماژول های ورودی/خروجی
- واحد پردازشگر مرکزی (CPU)
- واحد تغذیه
- واحد حافظه
- واحد ارتباطی
کاربرد PLC
پی ال سی PLC در صنعت برق کابردهای گوناگون داشته و در بسیاری از صنایع از جمله صنعت خودرو، نیروگاه‌های نفت و گاز، صنعت مسافرتی، صنایع شیمیایی، صنعت نساجی و صنعت هوایی دارد. از جمله این کاربرد ها عبارتند از:
- ساخت پلاستیک
- فولاد و ذوب آهن
- صنایع ساختمانی (روشنایی خودکار، بالابر، کنترل هوا)
- صنایع غذایی
انواع PLC چیست؟
به صورت کلی پی ال سی ها به 4 دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از:
- مینی پی ال سی‌ها (Mini PLC)
- پی ال سی‌های کمپکت (Compact PLC)
- پی ال سی‌های ماژولار (Modular PLC)
- پی ال سی‌های رک (Rack PLC)
مینی PLCها
کوچک ترین پی ال سی های موجود، مینی پی ال سی‌ها (Mini PLC) بوده که کار PLC را با محدودیت های ورودی و خروحی انجام میدهند. هر شرکت با توجه به سیاست های خود اسم خاصی برای پی ال سی‌های مینی می‌گذارد. به عنوان مثال PLC LOGO، پی ال سی های زیمنس هستند. در پروژه های کوچک از این PLC استفاده می‌کنند.
پی ال سی‌های کمپکت (Compact PLC)
این PLC ها از سه بخش پردازنده، تغذیه و CPU تشکیل شده اند که محدودیت کمتری به نسبت مینی پی ال سی ها در بخش ورودی و خروجی دارند. پی ال سی‌های کمپکت زیمنس که به S7-200 معروف است شرکت زیمنس از معروف ترین شرکت ها در زمینه تولید PLC است.
پی ال سی‌های ماژولار (Modular PLC)
این پی ال سی ها به صورت ماژول هستند. اضافه کردن ماژول ورودی و خروجی با توجه به نیاز، مزیت مهم این PLCها است. از مزایای مهم دیگر استفاده از Modular PLC می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تعمیرات آسان
- تشخیص خطای آسان
پی ال سی‌های رک (Rack PLC)
تنها تفاوتی که پی ال سی ها ماژولار با پی ال سی های رک دارند این موصوع است که نصب آن ها به صورت عمودی می‌باشد. این پی ال سی ها از یک ماژول مرکزی برخوردار هستند که تمام تجهیزات به آن متصل می‌شوند.
برندهای معروف PLC چیست؟
همانطور که در بالاتر نیز خواندید، یکی از برترین برند ها در زمینه طراحی و تولید تجهیزاتت اتوماسیون صنعتی، برند زیمنس اشت. علاوه بر این برند برند هایی همانند دلتا، اشنایدر، فتک، LS، ABB، میتسوبیشی و بردلی هم در جهان و در زمینه تولید پی ال سی مطرح هستند. در ادامه در ارتباط با این موضوع بیشتر صحبت خواهیم کرد.
- زیمنس: از اولین تولید کنندگان پی ال سی در جهان، شرکت آلمانی زیمنس است که با پی ال سی‌های سری S۵ کار خود را شروع کرد. در حال حاضر سری پرطرف‌دار S۷ با دیگر برندها در بازار جهانی رقابت می‌کند.
- دلتا: شرکت تایوانی دلتا هم تولیدات PLC خود را از سال ۲۰۰۲ آغاز کرده و رقیب برندهای چینی در این زمینه است.
- اشنایدر: بعد از زیمنس که غول PLCهای جهان است برند فرانسوی اشنایدر هم در زمینه تولید PLC حرفی برای گفتن دارد. مینی PLCهای اشنایدر با نام ZELIO طرف‌داران زیادی زا در ایران جذب خودکرده است.
- LS: از معروف‌ترین پی ال سی‌های LS می‌توان به سری GLOFA و سری های دیگر آن مانند XGT –XGK_ K MASTER XGB اشاره کرد.
- ABB: به دلیل داشتن ایمنی بالای محصولات ABB، از پی ال سی های این شرکت در نیروگاه‌ها و کارخانه‌ها صنعتی مهم استفاده می‌کنند. از سری PLCهای این شرکت می‌توان به AC8-M و سری AC5 اشاره کرد.
- میتسوبیشی: به علت تحریم معمولاً در بازار ایران به‌ندرت یافت می‌شوند. از سری‌های معروف PLC میتسوبیشی می‌توان به مدل‌های FX1N_FX3G_MELSEC-IQ-R_ MELSEC-F اشاره کرد.
تفاوت PLC با کامپیوتر
علی رغم برخی شباهت‌ها، پی ال سی‌ها با کامپیوترهای معمولی تفاوت‌های کلیدی دارند که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.
تفاوت‌های کلیدی پی ال سی و کامپیوتر
علی رغم برخی شباهت‌ها، پی ال سی ها و کامپیوترهای معمولی در بسیاری از جنبه‌ها متفاوت هستند. برخی از این تفاوت‌های کلیدی شامل مقاومت در برابر شرایط محیطی دشوار، عمر طولانی‌تر، نیاز به بهره‌وری انرژی کمتر و قابلیت اطمینان بالاتر در پی ال سی ها می‌باشد.
کلام آخر
در این مقاله به بررسی کامل پی ال سی‌ها (PLC) پرداختیم و متوجه شدیم که PLC چیست؟ پی ال سی‌ها کامپیوترهای صنعتی قابل‌برنامه‌ریزی هستند که برای کنترل خودکار فرایندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها می‌توانند عملیات کنترلی مختلفی مانند تایمرها، شمارنده‌ها، مدارهای منطقی و غیره را انجام دهند.
قبل از ظهور پی ال سی‌ها، سیستم‌های کنترلی صنعتی با استفاده از روش‌هایی چون رله‌های الکترومکانیکی، مدارهای الکترونیکی و حتی کامپیوترهای بزرگ کنترل می‌شدند. این روشها نسبتاً پیچیده و وقت‌گیر بودند و انعطاف‌پذیری کمتری داشتند.