وبلاگ دانشجویان برق چمران

به نام خدا

امروزه صنایع بزرگ و کارخانه های تولیدی دارند به سمتی حرکت می کنند که حضور  انسان را در انجام کارهای عملی به حداقل و در بعضی از قسمت ها به صفر برسانند.هدف عمده ی این صنایع کاهش تلفات انسانی و افزایش دقت و سرعت در تولید است.بر این اساس از چند دهه ی گذشته رقابتی بزرگ برای بکار گیری تکنولوژی در صنایع بوجود آمد.یکی از این تکنولوژی ها اتوماسیون صنعتی است و یکی از مهمترین قسمت های اتوماسیون صنعتی استفاده از  PLC است.

مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه هایی است که انسان را برای انجام بهتر کارش یاری می رساند.اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزه کردن است.اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها بجای متصدیان انسانی برای کنترل دستگاه ها و فرآیندهای صنعتی گفته می شود.نمایان ترین و شناخته ترین بخش اتوماسیون صنعتی،ربات های صنعتی هستند.

به طور کلی برخی از مزایای اتوماسیون صنعتی از این قبیل اند:

۱٫     افزایش کیفیت محصولات تولیدی

۲٫     افزایش سرعت تولید

۳٫     کنترل دقیق تر و سریع تر

۴٫     بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشارهای روحی و جسمی

لازمه ی افزایش کیفیت و کمیت یک محصول ، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می باشد.ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد.چنین ماشین آلاتی جهت کارکارد صحیح خود نیاز به یک بخش فرمان خودکار دارند که معمولا از یک سیستم کنترل قابل برنامه ریزی مثل  PLCدر این بخش استفاده می گردد.

PLC که مخفف کلمات Programmable Logic Controller می باشد یک کامپیوتر کوچک است که جهت منظور خاصی طراحی شده و به راحتی می تواند با اپراتور و پروسه ارتباط برقرار کند.PLC یک سیستم الکترونیکی است که به صورت دیجیتال عمل می کند و برای استفاده در محیط های صنعتی ساخته شده است.در PLC از حافظه قابل برنامه ریزی برای ورودی هایی که باید ذخیره شوند و همچنین توابع مخصوص چون توابع منطقی ، ریاضی و … برای کنترل ماشین ها یا پروسه هایی با انواع مختلف ورودی و خروجی (I/O) استفاده می شود.اولین PLC توسط گروهی از مهندسان شرکت General Motors در سال ۱۹۶۸ ساخته شد.

در حالت کلی بخش های مختلف PLC را می توان به صورت زیر بیان کرد:

۱-سخت افزار:

کنترل کننده های قابل برنامه ریزی از نظر ساختمان مانند کامپیوترها شامل سه هستند: پردازش،حافظه و ورودی و خروجی.ورودی ها توسط PLC دریافت شده،سپس در حافظه ذخیره می شوند که در آنجا دستورات منطقی برنامه ریزی شده روی داده ها اعمال می شود.سپس خروجی بوجود می آید و به قسمت مربوطه می رود.

۱٫     واحد پردازش مرکزی (CPU):

یک مدار مجتمع (IC) است که عملیات محاسبه را اجرا می کند.کار CPU قبول اطلاعات به شکل ارقام باینری و اعمال عملیات منطقی و محاسباتی مطابق با ساختار ذخیره شده در حافظه می باشد.ساختمان داخلی CPU شامل سطوح ورودی ها و خروجی ها،یک حافظه به شکل ریجستر و یک جز کنترلی که واحد محاسبه و منطق (ALU) نامیده می شود،است.رجیستر یک جز حافظه است که برای ذخیره یک گروه از بیت ها روی یک حافظه موقت بکار مرود.

۲٫     حافظه (Memory):

قسمتی از PLC است که برنامه های قابل اجرا توسط اپراتور بر روی آن قرار می گیرد و به CPU وصل است.CPU پارامتر های ورودی را با پارامترهای موجود در حافظه مقایسه می کند و به خروجی دستور می دهد.

۳٫     واحد ورودی و خروجی (I/O):

واحد (I/O) بین PLC و دنیای خارج ارتباط برقرار می کند و سیگنال های لازم را برای PLC فراهم می کند.همین امر به PLC این اجازه را می دهد که به طور مستقیم به پروسه متصل شود.ورودی ها و خروجی ها می توانند آنالوگ یا دیجیتال باشند.

۲-نرم افزار:

هر سیستم کنترلی برای محاسبات منطقی خود نیاز به یک الگوی محاسباتی دارد که این الگو با توجه به نیاز سیستم طراحی می شود.الگوی مورد نیاز در PLC توسط مهندسین و با توجه به نیاز به صورت نرم افزار ساخته می شود.در واقع نرم افزار همان الگویی است که PLC باید آن را اجرا کند.

انواع  PLC:

1-سری Compact:

PLC های Compact دارای ۲۴ ورودی و ۱۶ خروجی دیجیتال به صورت Built-in می باشند که قابلیت افزایش تا ۳۲۰ ورودی و خروجی (I/O) دیجیتال و ۵۰ ورودی و خروجی (I/O) آنالوگ را دارا هستند.برای ورودی و خروجی ها از کارت های مخصوص استفاده می شود که به صورت ماژولار به PLC متصل می شوند.این نوع PLC دارای پورت USB می باشد که از این طریق به راحتی می توان با PLC ارتباط برقرار کرد.همچنین این سری دارای دو نمایشگر ۷-Segment جهت نمایش Error code ها است.

۲-سری Modular:

ویژگی اصلی و منحصر به فرد PLC های Modular (همان طور که از نام آن ها پیداست) این است که تمام بخش های آن ها از جمله Power Supply ، CPU و (I/O) ها به صورت ماژول موجود هستند و به سادگی کنار هم قرار می گیرند و در صورت لزوم براحتی می توان آن ها را جابجا یا تعویض کرد.از دیگر ویژگی های PLC های سری Modular می توان به کوچک بودن واحد CPU درآن ها اشاره کرد که با وجود ابعاد کوچک امکان افزایش ورودی و خروجی ها تا ۲۶۵۰ I/O به سیستم می دهد.

۳-سری Rack:

ویژگی منحصر به فرد این سری از PLC ها دارا بودن سیستم Duplex می باشد،به این معنی که در این نوع PLC دو واحد CPU،دو واحد Power Supply و دو واحد ارتباطات در نظر گرفته شده است که واحد دوم همواره در حالت Stand by قرار دارد و به محض بروز هر گونه مشکل در واحد اول،واحد دوم به صورت اتوماتیک به سیستم وصل می شود.مزیت Duplex بودن این سری این است که لازم نیست دو بار برنامه را برای دو واحد PLC تعریف کنیم و با وارد کردن برنامه به واحد اول،واحد دوم هم به صورت خودکار برنامه را دریافت می کند.همچنین در کارخانجاتی که به صورت شبانه روزی فعالیت می کنند و قطع سیستم خسارات زیادی را به مجموعه وارد می کند،به کاربردن سری Rack انتخاب مناسب و مطمئنی است.

منبع:

مصاحبه با مهندسین شرکت طراح سیستم نیکان اهواز (www.tsn.ir)

مجموعه مقالات آموزش،قدرت و کنترل (نخستین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق کشور دانشگاه صنعتی شریف)

www.tolueco.com