پیالسی چیست؟؟؟

پیالسی یا همان پی ال سی و یا PLCها يك نوع كنترل كننده منطقي (Logical) از خانواده كامپيوترها هستند كه براي كاربردهاي صنعتي طراحي و ساخته شده اند. از PLCها براي انجام خودكار عمليات در كارخانجات توليدي استفاده مي شود.

برای دیدن آموزش PLC کلیک کنید.

كار عمده و اصلي يك (پیالسی) PLC، گرفتن اطلاعات از واحد تحت كنترل به عنوان ورودي سيستم، تصميم گيري با توجه به مقادير ورودي ها و برنامه ايي كه در آن تعبيه شده و درنهايت ايجاد خروجي ها و ارسال آنها به سخت افزارهاي مياني جهت هدايت ماشينهاي تحت كنترل مي باشد.

برنامه درون (پیالسی) PLC، مجموعه ايي از دستور العمل هايي است كه كاربر آنها را متناسب با نحوه عملكرد مكانيسم و فرايند موجود ايجاد كرده و در درون حافظه (پیالسی) PLC قرار مي دهد. وقتي برنامه اجرا مي شود، (پیالسی) PLC سيستم را بر اساس مشخصات فرايند مورد نظر، راه مي برد.

اجزاء تشكيل دهنده يك (پیالسی) PLC

براي انجام عمليات كنترلي ، تمامي (پیالسی) PLCها داراي مجموعه اي از سخت افزارهاي گوناگون هستند كه هر يك وظيفه مشخصي را انجام مي دهند. در اين قسمت به معرفي اين المان ها پرداخته مي شود. اين المان ها كه به شرح زير مي باشند، در تمامي (پیالسی) PLCها وجود دارند.

• منبع تغذيه
• CPU
• كارت هاي ورودي / خروجي

منبع تغذيه

منبع تغذيه، براي برق رساني به تمام قطعات سيستم به كار مي رود و مقادير معمول آن 24 ولت مستقيم، 110 ولت متناوب و 230 ولت متناوب است. بنابر اين ، كاربر بايد پيش از خريد (پیالسی) PLC، امكان تغذيه (پیالسی) PLC را بررسي كند.

منابع تغذيه مورد استفاده در PLC معمولا از نوع Switching Power Supply با خروجي بسيار دقيق هستند. قبل از خريد منبع تغذيه بهتر است مصرف جريان كليه كارت هاي PLC محاسبه و سپس Power Supply با جريان دهي بالاتري تهيه شود.

واحدپردازش مركزي Central Processing Unit) CPU)

CPU، مغز PLC است، يعني دستگاهي كه تمام عملكرد ها را با ترتيبي درست كنترل ميكند. اما بايد توجه داشت كه CPU هوشمند نيست وخودش فكر نمي كند بلكه فقط از مجموعه دستور العمل هايي كه در حافظه آن قرار مي گيرد، تبعيت مي كند. CPUها بر اساس مقدار حافظه و سرعتي كه دارند و همچنين تعداد ورودي و خروجي هايي كه مي پذيرند ، دسته بندي مي شوند.

معمولا روي بدنه CPU تعدادي LED وجود دارد كه وضعيت جاري آن را نشان مي دهند. تعداد و معني اين LEDها در PLCهاي گوناگون متفاوت است.

يك (پیالسی) PLC به طور كلي داراي سه وضعيت كاري زير است:

• STOP: برنامه درون PLC اجرا نمي شود و خروجي ها غير فعال هستند.
• RUN: برنامه دورن PLC اجرا مي شود و خروجي ها فعال هستند.
• Fault: به دليل بروز اشكالي ، اجراي برنامه متوقف شده و PLC به وضعيت STOP رفته است.

همچنين يك Selector نيز وجود دارد كه به وسيله آن مي توان وضعيت كاري (پیالسی) PLC را انتخاب كرد. يعني به حالت STOP يا RUN تغيير وضعيت داد و يا در صورت لزوم حافظه (پیالسی) PLC را RESET كرد.

واحدهاي ورودي و خروجي ( I/O Units ):

سيگنالها و پيغامهايي كه در واحد تحت كنترل هستند توسط كارت هاي ورودي و خروجي با CPU در ارتباط هستند. كارت هاي ورودي و خروجي بر اساس مدارات درون خود با سيگنالها و بوسيله باس داخلي با CPU در ارتباط مي باشند.

وظيفه اصلي كارت ورودي، دريافت سيگنالهاي مختلف از سايت و تغيير شكل آنها به صورتي است كه قابل استفاده براي CPU بر اساس اين وقايع و برنامه ايي كه از پيش در آن وجود دارد، تصميم گيري كرده و نتايج خروجي را توليد مي كند. وظيفه خروجي ها مهيا كردن اين نتايج بصورت قا بل ارائه به سايت مي باشد.

واحد حافظه ( Memory Unit ):

جهت نگهداري دستورالعملها ، برنامه و تصاوير تعريف شده، PLC نياز به حافظه دارد. انواع مختلفي از حافظه در PLC بكار مي روند:

• ROM
• RAM
• EPROM

حافظه ها سايزها و ظرفيتهاي تفاوتي دارند ، مثلا 2M، 8K ، 4K…. در ذيل به بررسي چند نوع مختلف از حافظه ها مي پردازيم:

• حافظه فقط خواندني ROM: ROM را سازنده برنامه نويسي مي كند و حافظه دائمي و غير فراري است كه برنامه و داده هاي سيستم عامل در آن ذخيره مي شود.
• حافظه با دستيابي تصادفي RAM: RAM ها، حافظه هايي خواندني و نوشتني و فرار هستند كه كاربر مي تواند برنامه را درون آنها بنويسيد و از روي آنها اجرا كند اما اطلاعات درون آنها با قطع شدن تغذيه شان از بين رفته و پاك مي شود.

داده هاي درون اين حافظه انعطاف پذير را مي توان حين كار با PLC نيز اصلاح ذخيره نمود.

• حافظه فقط خواندني، برنامه پذير قابل پاك شدن با برق EEPROM :EEPROMها مشابه ROM است. فرمت EEPROM را مي توان با پالسهاي الكتريكي پاك كرد ، اما نوشتن داده در آن ، در مقايسه با RAM، وقت بيشتري مي گيرد. معمولا، از EEPROM به عنوان حافظه پشتيبان استفاده مي كنند.

انواع (پیالسی) PLC

PLCها از لحاظ سخت افزاري به دو كونه كلي در دسترس مي باشند:

• يكپارچه
• ماژولار

PLC يكپارچه

PLC يكپارچه خود كفاست. يعني سخت افزار آن، منبع تغذيه CPU و تعداد محدودي ورودي وخروجي رابصورت يك بسته يكپارچه شامل مي شود. اين نوع PLC مختصرتر، ساده تر و ارزانتر و داراي عملكردي محدودتر از گونه ديگر مي باشد و از آن براي كنترل كردن نقاله هاي كوچك، ماشين هاي تراش، پرس هاي ضربه ايي، سيستم هاي كنترل هيدروليكي و بادي، …. مي توان استفاده نمود.

PLC ماژولار

PLC ماژولار از كنار هم قرار گرفتن ماژولهاي مختلف، مانند : ماژول منبع تغذيه، ماژول CPU ماژولهاي ورودي، ماژولهاي خروجي، كارت هاي شبكه ساخته مي شوند.

به علت اينكه در طراحي سيستم كنترل بر اساس اين PLC مي توان انواع مختلف و تعداد متفاوتي از ماژولها را كنار هم قرار داد، اين سيستم قابليت انعطاف بيشتري دارد و مي توان آن را براي كاربرد هاي خاص، مانند سيستم ها كنترل خود كار ماشين ها و كنترل فرايند، طراحي نمود. همچنين PLCهاي ماژولار تعداد ورودي ها و خروجي هاي بيشتري دارند و قابل توسعه دادن (Expansion) هستند. در نتيجه مي توان آنها را به راحتي براي كار در سيستم هاي بزرگتر با اعمال تغييراتي، استفاده نمود.

ورودي ها و خروجي هاي PLC

تعريف ورودي ها و خروجي هاي PLC

براي كنترل كردن سيستمي توسط PLC لازم است كه اتفاقاتي كه در سيستم روي ميدهد به اطلاع PLC برسد تا PLC با بررسي آنها و اجراي منطقي كه برايش تعريف شده ، فرامين لازم جهت كنترل سيستم را صادر كند. ماشين ها وابزار هايي كه در سيستم وجود دارند، وضعيت هاي خود و يا اتفاقاتي را كه رخ ميدهد توسط سيگنالهاي الكتريكي بيان مي كنند، كه اين سيگنالها بنا به نوع آن ماشين و يا اتفاق، ماهيت هاي متفاوتي دارند. مثلا موتوري كه در حالت كار كردن است ، يك ولتاژ 24 ولتي را طريق يكي از كنتاكت رله هايش منتقل مي كند و چنانچه متوقف باشد، ديگري ولتاژي را منتقل نمي كند. بنابراين دريافت ولتاژ 24 ولت از آن كنتاكت را مي توان نشانه كاركردن موتور و عدم دريافت آن را نشانه متوقف بودن آن موتور دانست.

براي تصميم گيري درباره وضعبت اين موتور مي بايست اين سيگنال را كه يكي از سيگنالهاي موتور است به PLC اعمال نمود . براي اينكار احتياج به يك كانال ورودي مي باشد . اين ورودي بايد قابليت دريافت 24 و صف ر ولت واداشته باشد و از آنجائيكه PLC از مدارات منطقي تشكيل شده اند و با سيگنالهاي ديجيتال (منطق صفر و يك) سرو كار دارند، سخت افزار ورودي پس از دريافت اين ولتاژ مي بايست آن را به منطق صفر و يا يك تبديل كند.

پس بطورخلاصه مي توان گفت كار كردن موتور براي PLC با يك بودن ورودي مربوطه و متوقف بودن آن با صفر بودن آن ورودي بيان مي شود. اگر ولتاژي روي رله موتور اعمال شود، موتور را وادار به كار كردن مي كند و قطع اين ولتاژ باعث توقف كار موتور خواهد شد. بنابراين چنانچه بعد از بررسي وضعيت ها و اجراي برنامه، مقرر شد تا موتور از طريق PLC فرمان حركت را بگيرد منطق يك ايجاد شده توسط برنامه ، به يك كانال خروجي كه آن را به ولتاژ مورد نظر تبديل مي كند ، داده مي شود . اگر آن كانال خروجي را به رله مربوط به موتور متصل كنيم ، موتور فرمان شروع كار كردن را دريافت خواهد كرد، در غير اينصورت (اعمال منطق صفر به خروجي) موتور فرمان توقف را مي گيرد.

نتيجا، عملكرد خروجي، تبديل مقادير ايجاد شده توسط برنامه به سيگنال الكتريكي مورد نياز سيستم جهت ارسال فرمان به موتور مي باشد. با مثال فوق با نحوه عملكرد ورودي ها، خروجي ها و نقش سيگنالها آشنا شديد. البته در اين مثال سيگنالها همگي ديجيتال بودند. سيگنالهاي ورودي و يا خروجي مي توانند به صورت ديجيتال و يا آنالوگ باشند.

تعريف سيگنال ديجيتال:

سيگنالي است كه تن ها دو وضعيت داشته باش د . مثلا اگر ولتاژ باشد تنها دو مقدار 0 و 24 را شامل شود . كه در اين صورت يكي از آنها نماينده منطق صفر و ديگري نماينده منطق يك خواهد بود. تمام وضعيت هاي دو حالته با سيگنال ديجيتال مشخص مي شوند . مثل خاموش / روشن بودن يك موتور يا باز / بسته بودن يك شير برقي.

تعريف سيگنال آنالوگ:

سيگنالي است كه چندين وضعيت را در يك رنج تغيير سيگنال شامل مي شود. مثلا چنانچه سيگنال آنالوگ در رنج 4 تا 20 ميلي آمپر باشد، ممكن است تصاوير در اين حد را داشته باشد. سيگنال ديجيتال عمدتا در وضعيتهاي دو گانه مانند Stop – Start , OFF-ON…. كاربرد دارد، در حاليكه سيگنالهاي آنالوگ حاوي مقداري هستند مثلا دماي از 0 تا 50 درجه ، فشار 4 تا 20 ميلي بار ، ….

تعريف ورودي و خروجي ديجيتال:

ورودي ديجيتال: ورودي هاي ديجيتال، سيگنال هاي ديجيتالي هستند كه از محيط بيرون توسط سخت افزاري به نام كارت ورودي ديجيتال در PLC دريافت مي شوند.

سيگنال هاي دريافتي از المان هاي زير ورودي ديجيتال محسوب مي شوند:

• كنتاكت هاي رله ها
• Limit Switch
• Push Button
• Proximity Switch
• Process Switch

كنتاكت هاي رله ها: براي اطلاع از وضعيت كاري المان هايي نظير پمپ ها، موتورها و شيرهاي برقي.

Limit Switchها: براي آگاهي از رسيدن يك وسيله مكانيكي متحرك به ابتدا / انتهاي مسير حركت خود.

Push Buttonها: براي ارسال فرمان on / off يا start / stop.

Proximity Switchها: براي حس كردن نزديكي يك جسم فلزي متحرك.

Process Switchها: براي اطلاع از رسيدن يك كميت فيزيكي به حد بالا يا پايين خود. نظير دما، فشار، سطح و فلو.

خروجي ديجيتال:

خروجي هاي ديجيتال سيگنال هاي ديجيتالي هستند كه از PLC توسط سخت افزاري به نام كارت خروجي ديجيتال به محيط بيرون منتقل مي شوند.

موارد زير نمونه هايي از خروجي ديجيتال هستند:

• تحريك كردن بوبين يك رله
• روشن / خاموش كردن چراغ سيگنال ها

الف ) تحريك كردن بوبين يك رله: براي بستن يك كنتاكت و فرمان دادن به يك كنتاكتور جهت خاموش / روشن كردن پمپ ها و موتورها.

ب ) روشن / خاموش كردن چراغ سيگنال ها: براي نمايش وضعيت on / off پمپ ها و موتورها يا باز و بسته بودن شيرهاي برقي و نيز آلارم دادن (از طريق خاموش / روشن شدن).

مثلا وضعيت روشن يا خاموش بودن يك موتور ، خروجي هاي ديجيتال ، فرامين دو حالته را PLC به سايت منتقل مي كنند. از آنجائيكه دو وضعيت را مي توان توسط يك تك بيت نمايش داد. آدرس دهي ورودي ها و خروجي هاي ديجيتال بصورت يك بيتي مي باشد.

تعريف ورودي و خروجي آنالوگ :

ورودي آنالوگ: ورودي هاي آنالوگ ، سيگنال هاي آنالوگي هستند كه از محيط بيرون توسط سخت افزاري يه نام كارت ورودي آنالوگ در PLC دريافت مي شوند. در كارت ورودي آنالوگ ، عمل تبديل آنالوگ به ديجيتال صورت مي گيرد.
سيگنال هاي دريافتي از المان هاي زير ورودي آنالوگ محسوب مي شوند:

• Temperature Instrument
• Pressure Instrument
• Level Instrument
• Flow Instrument
• Load Cell

نکته آخر کار:

PLCها تاريخچه كوتاهي دارند و از تولد اولين آنها عمر چنداني نمي گذرد. اولين PLCها در دهه 70 براي استفاده در صنايع اتوموبيل سازي طراحي شدند. نخستين بار كنترلرهاي برنامه پذير توسط شركت Modicon در سال 1968 به در صنعت معرفي شدند كه با هدف جايگزيني رله هاي مكانيكي از آنها استفاده مي شد.