کنترل کننده قابل برنامه ریزی (PLC)

نوشته شده توسط الیکا الکتریک 1397/07/23 14:39:03 0 نظرات کنترل و اتوماسیون,

کنترل کننده های قابل برنامه ریزی (PLC)

 امروزه در بین کشورهای صنعتی، رقابت فشرده و شدیدی در ارائۀ راه کارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید وجود دارد. این رقابت طراحان و مهندسان صنایع در این کشورها را بر آن داشته  است تا تجهیزاتی را مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند.

بیشتر این تجهیزات شامل سیستم های مبتنی بر کنترل کننده های قابل برنامه ریزی (PLC) هستند. در بعضی موارد که لازم باشد، می توان PLC ها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستم های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد. قابلیت هایی از قبیل خواندن انواع ورودی ها (دیجیتال، آنالوگ، فرکانس بالا، ...)،  توانایی انتقال فرمان به سیستم ها و قطعات خروجی (نظیر مانتیورهای صنعتی، موتور، شیر برقی و ...) و همچنین امکانات اتصال به شبکه، ابعاد بسیار کوچک، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم ها باعث شده که بتوان کنترل سیستم ها را در محدودۀ وسیعی انجام داد.

امروزه PLC ها جایگزین مدارهای فرمان رله ای شده اند و استفاده از رله ها در محیط های صنعتی جدید تقریباً منسوخ شده است. اولین  اشکالی که در مدارهای فرمان با استفاده از رله ها ظاهر می شود این است که با افزایش تعداد رله ها، حجم و وزن مدار فرمان، بسیار بزرگ شده و موجب افزایش قیمت آنها می گردد. برای رفع این اشکال، مدارهای فرمان الکترونیکی جایگزین شدند. در گذشته زمانی که تغییری در روند یا عملکرد ماشین آلات صورت می گرفت (مثلاً در یک دستگاه پرس؛ ابعاد ، وزن، سختی و زمان قرار گرفتن قطعه زیر بازوی پرس تغییر می کرد)، لازم بود تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم کنترل داده شود. اما با استفاده از PLC، تغییر در روند تولید یا عملکرد ماشین آلات به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم کشی ها و سخت افزار سیستم کنترل تغییر کند و تنها با نوشتن خطوط برنامه و ارسال آن به PLC کنترل مورد نظر انجام می شود.

PLC زلیو مطابق شکل زیر کوچکترین PLC ساخت شرکت اشنایدر الکتریک است که با کارایی بالا و وزن کم در صنایع کاشی و سرامیک، ماشین آلات بسته بندی و برش پله برقی و غیره کاربرد دارد. در نمونه PLC زلیوی اشنایدر صفحه نمایش گرافیکی قرار دارد و توسط کلیدهای روی آن قابل برنامه ریزی است البته توسط کامپیوتر و کابل رابط نیز می توان PLC را برنامه ریزی نمود. این PLC به منظور کاهش هزینه ها و به عنوان راه حلی بهینه پیشنهاد گردید و به دلیل مدیریت ساده و کاربر ÷سند بودن آن پیشرفت چشم قابل توجهی در مهندسی برق و اتوماسیون صنعتی داشته است. سخت افزار زلیو شامل ماژول اصلی، پایه کارت های افزایش ماژول تغذیه و افزایش ورودی خروجی است. ماژول اصلی، وظیفه ی پردازش مرکزی سیگنال ها برای قطعات و در صورت نیاز برای کنترل کننده های دیگر را دارد و شامل تعدادی ورودی- خروجی مشخص است.

 

                                                                                                                               

مفهوم کنترل کننده های قابل برنامه ریزی PLC

PLC کنترل کننده نرم افزاری قابل برنامه ریزی است که در قسمت ورودی اطلاعاتی را دریافت و آن ها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده، پردازش می کند سپس نتیجه ی عملیات را در قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده و عملگرها ارسال می کند. در واقع PLC یک کنترل کننده منطقی است که می توان توسط آن فرایند کنترل را توسط برنامه تعریف و ایجاد نمود.

تعریف مدهای متفاوت برای ترمینال های ورودی-خروجیPLC  امکان اتصال المان های مختلف نظیر انواع سنسورها را به آن می دهد. علاوه بر این، PLC شامل یک واحد پردازشگر مرکزی (CPU) است که برنامه های کنترلی مورد نظر را اجرا می کند. این کنترل کننده می تواند هزاران ورودی-خروجی را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزاران تایمر-کانتر را اجرا و کنترل نماید. همین امر باعث شده که بتوان هر سیستمی از سیستم های کنترل ماشین را با چندین ورودی-خروجی که کار ساده یا بسیار پیچیده نظیر تعیین موقعیت و مکان یابی را انجام می دهند کنترل و نظارت نمود لازم به ذکر است که تمامی این عملیات تنها از طریق نوشتن خطوط برنامه انجام می گیرد.

 

زمان پاسخگویی

این زمان بستگی به سرعت پردازش CPU انتخاب شدۀ PLC و طول برنامه دارد و از یک میکرو ثانیه تا ده میلی ثانیه متغیر است. مثلاً در مواقعی که ورودی-خروجی از سیستم اصلی دور باشد و باید نقل و انتقال سیگنال ها به سیستم دورتری انجام گیرد زمان پردازش بالا می رود.

 

قطعات ورودی و خروجی

هوشمند بودن سیستم  اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنال های ارسالی از انواع ورودی ها و سنسورها است. قطعات ورودی نظیر شستی های استارت/ استوپ، سوئیچ ها، میکروسوئیچ ها، لیمیت سو ئیچ ها، سنسورهای فتوالکتریک، حسگرهای مجاورتی، حسگر تعیین سطح، ترموکوپل، ترمیستور و ... هستند. PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مکانیزم حرکت و موقعیت جسم، تست کردن فشار مخزن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می کند.

سیگنال های ورودی به صورت دیجیتال یا آنالوگ هستند که در ورودی های PLC می توان آنها را مورد استفاده قرار داد.

یک سیستم اتوماسیون با داشتن قابلیت اتصال به تجهیزات خروجی از قبیل موتور، اینورتر، شیر برقی، هیتر و ... کامل خواهد شد. تجهیزات خروجی، نحوه عملکرد سیستم را نشان می دهند و مستقیماً تحت تأثیر اجرای برنامه کنترلی سیستم هستند.

 

نقش کنترلرهای قابل برنامه ریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی

در یک سیستم اتوماسیون، PLC به عنوان مرکز سیستم کنترلی عمل می کند. هنگام اجرای یک برنامۀ کنترلی که در حافظۀ آن ذخیره شده است، PLC به صورت مداوم وضعیت سیستم را بررسی می کند. این کار با گرفتن فیدبک از قطعات ورودی و سنسورها انجام می شود. سپس این اطلاعات به برنامه ی کنترلی  PLC منتقل شده و PLC نسبت به آن در مورد نحوۀ عملکرد ماشین تصمیم گیری می کند و در نهایت PLC فرمان های لازم را به قطعات و دستگاه های مربوطه ارسال می کند.

 

مقایسۀ تابلوهای کنترل معمولی با تابلوهای کنترلی مبتنی بر PLC

امروزه تابلوهای کنترل معمولی (رله ای) به علت معایب زیادشان کمتر مورد استفاده قرار می گیرند از آنجا که این نوع تابلوها با رله های الکترومکانیکی کنترل می شوند، وزن بیشتری پیدا می کنند. همچنین سیم کشی این تابلوها، کار بسیار زیادی می طلبند و سیستم را بسیار پیچیده می کند. در نتیجه عیب یابی و رفع مشکل آن بسیار پر زحمت بوده و برای اعمال تغییرات لازم در هر سال و یا به روز کردن سیستم بایستی ماشین را به مدت طولانی متوقف نمود که این امر، مقرون به صرفه نخواهد بود. ضمناً توان مصرفی این تابلوها بسیار زیاد است.

با ساخت PLC، مفهوم کنترل و طراحی سیستم‌های کنترلی بطور بسیار چشمگیری پیشرفت کرده است و استفاده از این کنترل کننده ‌ها مزایای بسیار زیادی دارد. که به برخی از این مزایا برای سیستم  PLC عبارتند از:

  • سیم بندی سیستم‌های جدید PLC در مقایسه با سیستم‌های کنترل رله‌ای تا ۸۰ ٪ کاهش می‌یابد.
  • از آنجایی ک PLC نسبت به رله ها، توان کمتری مصرف می‌کند، توان مصرفی به شدت کاهش پیدا خواهد کرد.
  •  توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و آسان می‌کند.
  •  مخالف سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های کنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوۀ کنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تن‌ها با نوشتن چند خط برنامه این کار قابل انجام است. در نتیجه، وقت و هزینۀ کمتری صرف انجام اینکار خواهد شد.
  •  در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات کمکی از قبیل: رله، شمارنده، تایمر، مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (A/D)  و دیجیتال به آنالوگ (D/A)  و... بسیار کمتر شده است. بنابراین باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی، پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری کاسته شود.
  •  از آنجایی که سرعت عملکرد و پاسخ‌دهی PLC در حدود میکرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است، لذا زمان لازم برای انجام هر سیکل کاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.
  •  ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا‌تر از ماشین‌های رله‌ای است.
    وقتی توابع کنترل پیچیده‌تر و تعداد ورودی خروجی ها (I/O) ‌ خیلی زیاد باشد، جایگزین کردن PLC بسیار کم هزینه‌تر و آسان تر خواهد بود.

از شرکت های سازنده پی ال سی می توان به زیمنس، اشنایدر الکتریک، آلن بردلی، امرون، میتسوبیشی، AEG، اشاره نمود.

 

 

ارسال نظر