پی ال سی چیست؟
PLC مخفف کلمهprogrammable logic controller است که به معنی "کنترل کننده قابل برنامه ریزی" میباشد. درواقع، پی ال سی یک نوع کامپیوتر خاص است که برای کار در شرایط خاص صنعتی طراحی شده است. برای پی ال سیها شرایطی مثل دمای بسیار بالا، رطوبت، خشکی و گردوخاک مشکلی ایجاد نمیکند؛ به همین دلیل PLCها مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی سخت دارند و فضای صنعتی را اتوماتیک میکنند. امروزه PLC در تمامی ساختمانها و کارخانجات بزرگ و کوچک مورد استفاده قرار میگیرد و نقش کلیدی را اجرا میکند. یک PLC میتواند در کنترل فرایندهای مکانیکی یا صنعتی از جمله خط تولید کارخانهجات و طراحی BMS مورد استفاده قرار بگیرد. در PLCهای قابل برنامهریزی، همه آنها از لحاظ سیمکشی و اتصالات مشابه یکدیگر بوده و تنها از لحاظ نرمافزار و روش برنامهریزی بایکدیگر تفاوت دارند. مهمترین نقطه قوت PLC در مقابل سیستمهای کنترل قدیمی این است که کاربر میتواند پس از برنامهریزی اولیه، دوباره طرح برنامه خود را تغییر دهد. هزینه این کار نسبت به سیستمهای قدیمی ناچیز است و به هیچ سیمکشی اضافهای اختیاج ندارد. با اضافه کردن چند کد ساده، میتوانید به راحتی چندین ورودی مختلف را دریافت کرده و در سمت خروجی نیز چندین دستگاه خروجی متفاوت را کنترل نمایید.
کاربردهای پی‌ال‌سی
پی‌ال‌سی در صنایع مختلف کاربردهای بی‌شماری دارد. بخش نفت و گاز، نیروگاه‌های برق، صنعت فولاد، صنعت خودرو، صنایع شیمیایی، بخش انرژی و بهینه‌سازی مصرف، صنعت شیشه، صنعت کاغد و تولید سیمان تنها بخشی از کاربردهای فراوان پی‌ال‌سی‌هاست. یکی از محصولاتی که از پی ال سی در آن استفاده می شود، چیلر مدیا است.
تاریخچه پی ال سیها
در سالهای قبل به جای PLCها در فضای صنعتی، کارخانهجات و تولیدیها از مدارهای فرمان رلهای استفاده می-کردند اما این روش الان کاربردی ندارد، زیرا افزایش تعداد فرمانهای رلهای باعث افزایش هزینهها و پیچیدگیهای کار میشود. همچنین رفع ایراد و تعمیرات این رلهها به دلیل زیاد بودن اتصالت، بسیار زمانبر و سخت است. برخی از مشکلات این سیستم، به مکانیکی بودن است سیستم مرتبط بود. استهلاک ناشی از فرایند مکانیکی این مدار و کلیدزنیهای فراوان، باعث خرابی زودهنگام مدارهای فرمان رلهای میشد. به دلیل مشکلات بالای فرمانهای رلهای، افراد و شرکتهای خاصی تلاش برای طراحی سیستمی کردند که این مشکلات را نداشته باشد و نهایتا، این امر منجر شد که PLCها پا به عرصه بگذارند. قابلیت این ابزار نیز به مرور افزایش پیدا کرد که از این قابلیتها میتوان به سیگنالهای آنالوگ، شبکههای مختلفف انجام محاسبات سخت و پیچیده و ورودیهای سرعت بالا را نام برد.
ساختار داخلی پی ال سیها
وجود PLC برای استفاده در محیط‌های‌صنعتی سخت بسیار ضروری است. PLCها را میتوان بر اساس اندازه، میزان ورودی‌ها، حافظه وغیره دسته بندی کرد. کامپیوتر یک PLC به صورت اختصاصی برای استفاده در سیستمهای کنترل صنعتی طراحی شده است. پی ال سیها دارای ساختار مستحکم و قابلیت‌های علمی منحصر به فرد و بسیارند؛ کنترل دائمی، تسهیل برنامه ریزی، تایمرها و شمارشگرها و داشتن سخت افزاری که استفاده از آن بسیار آسان است از ویژگی‌های برجسته پی‌ال‌سی‌ها هستند. پی‌ال‌سی‌ها از قطعات الکتریکی تشکیل شده‌اند و عدم وجود استهلاک باعث میشود مدت زمان بسیاری کار کنند. این ابزار قابلیت برنامهریزی تمامی کاربردهای تایمرها، شمارشگرها و رلهها را بعد از خروج از مدار را دارد.
ساختمان پی‌ال‌سی‌ها از دو بخش اجزای ظاهری و اجزای داخلی تشکیل شده است. اجزای ظاخری شامل ورودی‌ها، خروجی‌ها، محل تغذیه، نمایشگر ال‌سی‌دی، کلید‌های معمولی و جهت‌دار، محل اتصال کابل و حافظه جانبی بوده و اجزای داخلی آن شامل پردازشگر، حافظه و منبع تغذیه است. ورودی یک پی‌ال‌سی شش تا دوازده عدد است و با حرف I و یک عدد کنار آن در ترمینال ورودیهای پی‌ال‌سی نمایش داده میشود. خروجی‌ها چهار تا شش عدد بوده و معمولا با حرف Q با یک عدد در کنار آن در ترمینال خروجی‌های پی‌ال‌سی نمایش داده میشود. خروجی‌ها به صورت رلهای و ترانزیستوری موجود است که این نمایانگر تفاوت آنها در نوع سیمکشی است و بویین کنتاکتورها نیز به خروجی متصل هستند.
اولین ترمینال از سمت چپ هر رله را محل تغذیه می‌گویند که معمولا با حرف N نمایش داده میشود. ماژول‌های ورودی و خروجی‌جریان Ac را به جریان Dc تبدیل میکنند که واتاژ مورد نیاز بخش‌هایی مانند پردازشگر و منبع تغذیه است. مقدار ولتاژی که یک رله ۱۲ ولت نیاز دارد ۲۴ ولت مستقیم و یا ۲۳۰ ولت متناوب میباشد. برای برنامه‌ریزی‌دستی یا ارسال پیام، نمایشگر ال‌سی‌دی قرار گرفته و کلید‌هایی روی دستگاه تعبیه شده که برای برنامه ریزی دستی مورد استفاده قرار بگیرد. برای اتصال پی‌ال‌سی به کامپیوتر میتوان از کابل‌های Rs232 یا USB استفاده کرد . در سری‌های جدید پی‌ال‌سی‌ها نیز امکان استفاده از کابل‌هایLAN/RG45 که برای اتصال به کامپیوتر موجود است استفاده کرد. درپوش روی دستگاه نیز قابلیت اتصال مموری کارت را به کاربر می‌دهد که امکان انتقال برنامه ازاین مموری به کامپیوتر نیز وجود دارد. انجام محاسبات پیچیده، قیاس، نتیجه‌گیری و تمامی فرایندهای منطقی برعهده پردازشگر است. ماژول‌های پردازشگر شامل پردازنده اصلی و حافظه‌های ROM و RAM است. معمولا دو نوع پردازنده در پی‌ال‌سی‌ها مورد استفاده قرار میگیرد:
- یک بیتی
- کلمه‌ای
پردازنده یک بیتی برای کاربردهای سا‌ده‌تر و منطقی استفاده میشود، درحالیکه پردازنده کلمه‌ای برای کاربردهای پیچیده مثل پردازش متن، داده‌های محاسباتی و کنترلی به‌کار می‌رود. حفظ و نگهداری اطلاعات درون دستگاه بر عهده حافظه کلی میباشد.
پردازشگر به طور پیوسته وضعیت مقادیر ورودی از دستگاه‌های متعدد را مانیتور میکند و داده‌های تطبیق یافته را به خروجی ارسال میکند. درواقع ماژول‌های ورودی سیگنالهای فیزیکی نظیر دما، فشار، ارتعاش و… را به پردازنده انتقال می‌دهد. پردازشگر منطقی دیجیتال دارد و نمی‌تواند سیگنال فیزیکی را درک کند، به همین دلیل ماژول‌های ورودی و خروجی به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا بتوانند منطق دنیای بیرون را به پردازشگر بفهمانند. یکی از مهمترین مزایای استفاده از ماژول‌های ورودی و خروجی ایجاد ایزولاسیون بین پی‌ال‌سی و دنیای بیرون است؛ به خمین دلیل مشکلات فیزیکی خارج از پی‌ال‌سی روی آن تاثیری نمی‌گذارد. در نتیجه، وظایف ماژول ورودی عبارتنداز:
- دریافت سیگنال‌ها از دستگاه ورودی در سطح ولتاژ ۲۲۰ ولت Ac
- تبدیل سیگنالهای ورودی به سطح ۵ ولت Dc برای پردازشگر
- ایزوله کردن پی‌ال‌سی از نوسانات
مزایای استفاده از پی‌ال‌سی
- اسکن سریع اطلاعات
- قابلیت ارتباط با کامپیوتر
- توانایی محاسباتی بالا
- دارای طیف گسترده قابلیت‌های کنترلی و نظارتی
- برنامه نویسی اولیه و مجدد آسان
- بررسی دقیق هزینه‌های یک پروژه
- دارای شمارنده با سرعت بالا
معایب استفاده از پی‌ال‌سی
- نامشخص بودن زمان بازیابی و اصلاح
- محدودیت کاری در دماهای بالا
- هنگام قطعی برق، برنامه مجددا از جایی که متوقف شده بود شروع به کار کرده که میتواند باعث بروز مشکل و خرابی بقیه دستگاه‌ها شود.
- فقط یک برنامه در پی‌ال‌سی‌قابل اجرا است.
- نمی‌توان از نرمافزار یک پی‌ال‌سی خاص، برای دیگرپی‌ال‌سی‌ها استفاده کرد.
