فراتاپ

آشنایی با PLC و بخش های مختلف و کارایی آن.

PLC مخفف کلمه Programmable Logie ContrOller می باشدکه به معنای کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ريزی می باشد.

باپيشرفت تکنولوژی و روی کارآمدن ريزپردازنده ها تحولات چشمگيری درفرآيندهای کنترلی بوجود آمد که يکی ازاين تحولات بکارگيری علم

اتوماسيون صنعتی و PLC درروند پروسه های صنعتی می باشد.

امروزه دررقابت های جهانی يک سازمان جهت ادامه حيات خود، بايدبه توليدمحصولات انبوه، متنوع، باکيفيت برتر، کاهش هزينه و درنهايت

قيمت تمام شده پايين تر بينديشد.

ازاين رو صاحبان صنايع می کوشندتافرآيندهای توليدخودرا تا حدامکان مکانيزه کنند.علاوه براين تنوع درمحصولات ،سازندگان رامرتباً به تغيير

وتحولات درخطوط توليد وادارمی کند. لذا انعطاف پذيری خطوط توليدنيز بايد از اهداف هرسازمان موفق باشد.

امروزه درخطوط توليد برای آنکه محصول به شکل مطلوب به دست مصرف کننده برسدلازم است که درمسير توليديکسری عمليات به صورت

متوالی و پشت سرهم روی محصول انجام گيرد تا محصول دربالاترين کيفيت به دست مصرف کننده برسد

،که اين عمليات برعهده اتوماسيون صنعتی (PLC) می باشد.

اگربه طور واضح و روشن بخواهيم اتوماسيون را تعريف کنيم بايدبگوئيم استفاده ازسيستم های الکترومکانيکی جهت انجام اتوماتيک کارها و

حذف يا کاهش دخالت انسان درمسيرتوليدمی باشد.

PLC سيستمی است که عمل کنترل پروسه های صنعتی راانجام می دهد.که اين تکنولوژی درسال 1990وارد کشورمان ايران شده است.

امروزه هرجا که نياز به کنترل منطقی باشد بجای کنترل کننده های رله ای قديمی ،از کنترل کننده های منطقی برنامه پذير استفاده می گرددوبا

توجه به استفاده روز افزون اين صنعت درمراکز توليدی آشنايی آن برای تکنسين های برق امری ضروری تلقی می شود.

 PLC درابتدا به شکل ميکروکنترلرها دربازار و صنايع خاص مورد استفاده قرار می گرفته وبا توجه به نياز صنايع و با وارد شدن اين ميکرو

کنترلرها درصنعت مشاهده شد که درصنايع به علت دفعات کليد زنی بالا و همچنين قدرت کليد زنی در شبکه، نويزهايی بوجود می آيد که خود

اين عوامل باعث عدم عملکرد صحيح اين ميکرو کنترلرها در پروسه های تعريف شده می شد.

همين امرضريب اطمينان را ازکارفرمايان صلب می کرد. بنابراين کارشناسان و محققان به اين فکر افتادند که با توجه به اين که صنايع مختلفی

ازاين صنعت نوپا استقبال کرده اند سعی دربرطرف کردن نواقص و همچنين ايجاد يک سری امکانات بيشتر و در کنار آن قدرت مانوردهی بالاتر

برای مصرف کننده وتکنسين را فراهم آورند.

بنابراين در سال 1968 شرکت آلن بردلی آمريکائی اولين کنترل کننده منطقی به نام P.L.C را وارد بازار و بعد از آن وارد صنعت کرد. بنابراين

طولی نکشيد که شرکت های ديگری همچون شرکت SIEMENS آلمان / ژاپن/ کره / فرانسه / از اين صنعت اقتباس گرفتند وPLC های ديگری

را که هر کدام نسبت به هم دارای ويژگی های خاصی بودند وارد بازار کردند و هم اکنون صنايع در حال استفاده ازاين دانش بشری می باشند.

امروزه اتوماسيون نقش بسيار مهمی را در صنعت ايفا می کند و اين کنترل آسان فرآيندهای توليدی بسيار پيچيده و حساس،مديون پيشرفت

دانش بشری می باشد.

 PLC همچون دستگاه های صنعتی ديگر شامل دوبخش می باشد:

1- بخش سخت افزار

2- بخش نرم افزار

در اينجا به توضيح خلاصه ای از اين موارد اشاره ميکنيم تا شما را بيشتر با اين سيستم آشنا کرده باشيم.

اولين بخش ،قسمت سخت افزار می باشد که خود شامل دو قسمت می باشد.

واحد برنامه نويسی :

تفاوت کامپيوتربا PGاين است که PG تک منظوره بوده بدين معنی که PG تنهابرای برقراری ارتباط بين PLC وکاربرمورداستفاده قرارمی گيردکه

درآن نحوه ی اجرای برنامه نمايش داده می شود.

بويسله PG می توان تغييرات ورودی ها و خروجی ها و شمارنده ها و تايمر ها را در حال اجرا به صورت آنی و در لحظه مشاهده نمود. درPLC

به کمک PG می توان بادستورات خاصی نظير STATUS وضعيت عملوندها را در حين اجرای برنامه مشاهده کرد.

بخش دوم سخت افزار شامل PC يا ماژول های ارتباطی و کارت های مربوطه می باشد.علاوه بر اين خود PLC شامل سخت افزارهای ديگری از

جمله ، منبع تغذيه ، ماژول های ورودی و خروجی می باشد.

اگر بخواهيم نوع عملکرد PLC را به شکل خيلی مختصر و قابل فهم بيان کنيم می توان گفت که :خروجی ها (OUTPUT) سيستم کنترل کننده

( CPU ) ورودی ها ( INPUT).

 محاسن PLC :

طراحی ،ساخت و مونتاژ آن بسيار سريع تر از مدارات رله کنتاکتوری می باشد.

کاهش غير قابل قياس در حجم تابلو در برابر مدارات رله ای.

کاهش و يا به نحوی حذف استهلاک مکانيکی.

عيب يابی آسان ومشاهده برنامه به شکل آنلاین درحين اجرای پروسه که خوديکی ازمهمترين پارامترهای مهم عيب يابی دردستگاه محسوب

می شود.

دريافت پيغام خطا.

قابليت پسورد گذاری سیستم.

تشخيص خطا و رفع آن از راه دور.

سفارش قطعات با استفاده از ایمیل از طريق ماژول مودم.

 معايب سيستم های رله کنتاکتوری :

سرعت عمل پايين.

امکان بروز خطا بدليل عدم عملکرد صحيح قطعات.

 زمان وهزینه زیادبرای طراحی و ساخت و مونتاژ.

جوابگو نبودن در فرآيندهاو محاسبات پيچيده.

عيب يابی به شکل سنتی و تجربی.

واحدهای ورودی و خروجی در PLC چنين تعريف می شود:

DI / ورودی های دیجیتال

DO / خروجی های دیجیتال

AI / ورودی های آنالوگ

AO ( DI ) / خروجی های آنالوگ

اين ورودی ها که معمولاَ به صورت سيگنال های صفر يا 24 ولت DC می باشد. جهت حفاظت مدارات داخلی PLC از خطرات ناشی از جمله

نويز های محيط های صنعتی ،ارتباط ورودی ها با مدارات داخلی PLC توسط کوپل کننده ی نوری انجام می گيرد.

بنابراين ورودی های PLC باقسمت های ديگردستگاه کاملاًايزوله بوده و هرگونه اتصال کوتاه و اضافه ولتاژ يا جريان بردستگاه تاثيری نمیگذارد.

( AI ) :

اين گونه ورودی ها درحالت استاندارد 10V DC تا 0 و 20تا4 MA می باشدو به اين شکل عمل می کندکه ورودی آنالوگ،سيگنال های دريافتی

پيوسته (آنالوگ)رابه مقادير ديجيتال تبديل کرده.سپس مقاديرديجيتال حاصل،توسط CPU پردازش شده وفرمان های بعدی رااجرا می کند.

نرم افزاری

قسمت نرم افزاری شامل سه بخش می باشد:

نرم افزاری که کارخانه ی سازنده با توجه به توان سخت افزاری سيستم تنظيم و تعريف می کند که به آن OPERATING SYSTEM يا به

اختصار OS می گويند.اين نرم افزار ثابت بوده و قابل تغيير نمی باشد و در حافظه ی ROM ذخيره می شود.

نرم افزاری که برنامه نوشته شده توسط کاربر را به زبان قابل فهم ماشين تبديل می کند واين نرم افزار هم قابل تغيير نبوده و

در ROM ذخيره می شود و برای اجرا به RAM و پروگرامر ارسال می شود.

نرم افزاری که توسط کاربر نوشته می شود USER PROGRAM نام دارد.اين نرم افزار در هر لحظه قابل تغيير بوده (خواندنی / نوشتنی) اين

برنامه در ROM و RAM ذخيره می شود.

PLC مورد بحث  در این تحقیق مربوط به شرکت زیمنس می باشند.

آلمانی ها در سال 1973 این برنامه را وارد بازار کردند و اکنون شرکتهای مختلفی در جهان در زمینه ساخت و استفاده از PLC در حال فعالیت

هستند.سهم شرکت زیمنس از بازارPLC جهان 26%_ شرکت آمریکایی ALAM BRADLEY – %26 OMRON ژاپن 11 % ــ MITSUBISHI

9% و الباقی مربوط به کمپانی های AEG-BOSCH – GENRAL ELECTRIC و TELEME CANIQUE فرانسه می باشد.

شرکت های ایرانی نظیر کنترونیک – صنعت فردا و فتسو آلمانی که همگی مدلی از زیمنس آلمان می باشند.

واحد های تشکيل دهنده PLC

در PLCهای کوچک، پردازنده، حافظه نیمه هادی، ماژل های I/O و منبع تغذیه دریک واحدجای داده شده اند. در PLC های بزرگتر، پردازنده و

حافظه دریک واحد، منبع تغذیه درواحد دوم و واسطه های I/O درواحد های بعدی قرار دارند.

ابزاربرنامه نویسی

معمولاً یک واحد پردازنده با صفحه نمایش و صفحه کلید می باشد، مانندیک کامپیوتر شخصی.

حافظه ثابت سیستم

حاوی برنامه ای است که توسط کارخانه سازنده تعبیه شده است. این برنامه وظیفه ای مشابه سیستم عاملDOS در رایانه های شخصی دارد

که بر روی تراشه های خاصی بنام حافظه فقط خواندنی قرار گرفته است. برنامه ثابت در ROM ، درحین عملیات CPU نمی تواند تغییر یابد یا

پاک شود . برنامه موجود در این حافظه غیر فرار به هنگام قطع تغذیه CPU نیز حفظ می شود.

اطلاعات حافظه تغییر پذیر بر روی تراشه های نیمه هادی ذخیر می شوند و امکان برنامه ریزی، تغییر و پاک کردن آنها توسط برنامه ریزمیسر

است.این حافظه عمدتا ازنوع حافظه های RAM انتخاب می گردند، واطلاعات موجود در حافظه های RAM را با قطع تغذیه،پاک می گردند.

اغلب CPUها مجهزبه یک باطری پشتیبان هستند . بنابر این اگرتغذیه ورودی قطع شود و متعاقبا منبع تغذیه نتواند ولتاژسیستم راتامین

کند، باطری پشتیبان برنامه ذخیره شده را حفظ می کند.

انواع plc

در صنعت plc بيش از يکصد کارخانه با تنوع خيلی زياد در طراحی و ساخت انواع مختلف plc فعاليت می کنند . plc ها را می توان

از نظر اندازه حافظه يا تعداد ورودی /خروجی دسته بندی نمود .

اندازه plc	تعداد خطوط ورودی و خروجی	اندازه حافظه به کيلو
کوچک	40/40	1
متوسط	128/128	4
بزرگ	بيشتر از 128/بيشتر از 128	بيش از 4

بايدتوجه داشت که برای ارزيابی قابليت يک plc بايد ويژگی های ديگری مانند پردازنده ، زمان اجرای يک سيکل، سادگی زبان برنامه نويسی،

قابليت توسعه وغيره رادرنظرگرفت.

دريک تقسيم بندی plc ها در دو غالب کاربردمحلی و کاربردوسيع تقسيم می شوند.

Plc ها با کاربرد محلی :

اين نوع plcها برای کنترل سيستم هايی با حجم کوچک و تعداد ورودی و خروجی های محدود استفاده می شود و به علت قابليت محدود تر،

اين نوع برای کنترل همزمان تعداد کمتری از پروسه ها يا کنترل دستگاه های مجزای صنعتی مورد استفاده قرارمی گيرد.

اغلب شرکت های سازنده اين نوع plcها را همراه با نوع دیگر آن به بازار ارائه می دهند ولی برخی از شرکت های سازنده آن رابا نام ميکرو plc

ارائه می نمايند.از جمله اين نوع می توان به نمونه های زير اشاره کرد:

1- LOGO ساخت شرکت زيمنس آلمان

2- Zelio ساخت شرکت تله مکانيک فرانسه

3- مولر آلمان

4- LG کره

PLC های وسيع:

ازاین نوع برای کنترل سايت کارخانه ها استفاده می گردد. معمولا درصنايع بزرگ،يا پروزت های ورودی – خروجی که درقسمت های مختلف

سايت کارخانه وجود داشته وکنترل محلی بر قسمت ها تحت پوشش خود انجام می دهند.

سپس اطلاعات مورد نياز با استفاده از روشهای مختلف انتقال داده ها به اتاق کنترل مرکزی منتقل شده،که درآن با استفاده از روش های

مختلف مونيتورينگ صنعتی، اطلاعات رابه شکل گرافيکی تبديل کرده و بر روی صفحه مانيتور نمايش می دهند. در اين حال اپراتور تنها با

دانستن روش کاربا رايانه و بدون نياز به اطلاعات تخصصی می تواند سيستم را کنترل کند.

ازمعروف ترين PLC های اين خانواده،می توان به :

1- شرکت زيمنس S7,S5

2- شرکت OMRON ژاپن

3- شرکت تله مکانيک فرانسه

4- شرکت ميتسوبيشی ژاپن

5- شرکت LG کره

6- شرکت آلن برادلی آمريکا

امروزه دربين كشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شديدی درارائه راهكارهايی برای كنترل بهتر فرآيندهای توليد، وجوددارد كه مديران و مسئولان

صنايع دراين كشورها را برآن داشته است تاتجهيزاتی مورد استفاده قرار دهندكه سرعت و دقت عمل بالايی داشته باشند.بيشتر اين تجهيزات

شامل سيستم‌های استوار بر كنترلرهای قابل برنامه‌ريزی هستند.

در بعضی موارد كه لازم باشدمی توان PLCها را با هم شبكه كرده و با يك كامپيوتر مركزی مديريت نمود تا بتوان كاركنترل سيستم‌های بسيار

پيچيده را نيز با سرعت و دقت بسيار بالا و بدون نقص انجام داد.

قابليت‌هايی از قبيل توانايی خواندن انواع ورودی ها (ديجيتال ، آنالوگ ، فركانس بالا…) ، توانايی انتقال فرمان به سيستم‌ها و قطعات خروجی

( نظير مانيتورهای صنعتی ، موتور، شير‌برقی ، … ) و همچنين امكانات اتصال به شبكه ، ابعاد بسيار كوچك ، سرعت پاسخگويی بسيار بالا،

ايمنی ، دقت و انعطاف پذيری زياد اين سيستم‌ها باعث شده كه بتوان كنترل سيستم‌ها را در محدوده وسيعی انجام داد.

مفهوم كنترلرهای قابل برنامه‌ريزی PLC

در سيستم‌های اتوماسيون وظيفه اصلی كنترل برعهده PLC است كه با گرفتن اطلاعات ازطريق ترمينال های ورودی، وضعيت ماشين را حس

كرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی فراهم كند.

امكان تعريف مدهای مختلف برای ترمينال های ورودی/خروجی يك PLC، این امكان را فراهم كرده تا بتوان مستقیما به المانهای دیگر وصل

كرد. علاوه بر این یك واحد پردازشگر مركزی( CPU) نیز هست، كه برنامه كنترلی مورد نظر را اجرا می‌كند. این كنترلر آنقدر قدرتمند است كه

می‌تواند هزارها I/O را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/ كانتر را كنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر

سیستمی، از سیستم كنترل ماشین‌هایی با چند I/O كه كار ساده‌ای مثل تكرار یك سیكل كاری كوچك انجام می‌دهند گرفته تا سیستم‌های

بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مكان‌یابی را كنترل نمود. این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن

چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد كنترل و استفاده نماید.

زمان پاسخ‌گویی  Scan Time

این زمان بستگی به سرعت پردازش CPU مدل انتخاب شده و طول برنامه كاربردارد. ازیك میكرو‌ثانیه تا ده میلی ثانیه می‌باشد. مثلا در

مواقعی كه I/O از سیستم اصلی دور باشد، چون مجبور به نقل و انتقال سیگنالها به سیستم دورتری هستیم در نتیجه زمان اسكن زیاد

می‌شود. همچنین مانیتور كردن برنامه كنترلی اغلب به زمان اسكن می‌افزاید چرا كه CPU كنترلر مجبور است وضعیت كنتاكتها، رله‌ها ،

تایمر‌ها و… را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.

قطعات ورودی

هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌ها، دستی، اتوماتیك و

حس‌گرهای خودكار می‌باشد. قطعات ورودی نظیر شستی‌های استارت/ استوپ ، سوئیچ‌ها، میكرو‌سوئیچ‌ها، سنسورهای فتوالكتریك،

لول سنسورها،ترموكوپل برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل

مخزن، آگاهی داشتن از مكانیزم حركت و موقعیت جسم، تست كردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌كند.

قطعات خروجی

همانطوری كه می‌دانید یك سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به قطعات خروجی از قبیل سیم‌پیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی

، هیتر و … كامل نخواهد بود. قطعت خروجی نحوه عملكرد سیستم را نشان می‌دهند و مستقیما تحت تاثیر اجرای برنامه كنترلی هستند در

خروجی‌های PLC نیز مدهای مختلفی برای اعمال سیگنال به المانهای خروجی وجود دارد.

نقش كنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی

در یك سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم كنترلی عمل می‌كند. هنگام اجرای یك برنامه كنترلی كه در حافظه آن ذخیره شده است،

PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی می‌كند. این كاررا باگرفتن فیدبک ازقطعات ورودی وسنسورها انجام می‌دهد. سپس این اطلاعات را

به برنامه كنترلی خود منتقل می‌كند و نسبت به آن درمورد نحوه عملكردماشین تصمیم‌گیری می‌كند و درنهایت فرمانهای لازم را به قطعات و

دستگاههای مربوطه ارسال می‌كند.

 مقایسه تابلوهای كنترل معمولی با تابلوهای  كنترلی مبتنی بر PLC

امروزه تابلوهای كنترل معمولی ( رله‌ای ) خیلی كمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. چرا كه معایب زیادی دارند. از آنجا كه این نوع تابلوها با

رله‌های الكترو‌مكانیكی كنترل می‌شوند، وزن بیشتری پیدا می‌كنند، سیم‌كشی تابلو كار بسیار زیادی می‌طلبد و سیستم را بسیار پیچیده می‌كند.

در نتیجه عیب‌یابی و رفع مشكل آن بسیار پرزحمت بوده و برای اعمال تغییرات لازم در هر سال و یا بروز كردن سیستم بایستی ماشین را بمدت

طولانی متوقف نمود كه این امر مقرون به صرفه نخواهد بود. ضمنا توان مصرفی این تابلوها بسیار زیاد است.

با بوجود آمدن PLC، مفهوم كنترل و طراحی سیستم‌های كنترلی بطور بسیار چشمگیری پیشرفت كرده است و استفاده از این كنترلر‌ها مزایای

بسیار زیادی دارد.كه به برخی ازاین موارد درزیر اشاره كرده‌ایم. كه با مطالعه آن می‌توان به وجه تمایزPLC با سایر سیستم‌های كنترلی پی برد.

سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های كنترل رله‌ای تا 80٪ كاهش می‌یابد.

از آنجاییكه PLC توان بسیار كمی مصرف می‌كند، توان مصرفی بشدت كاهش پیدا خواهد كرد.

توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌كند.

برعكس سیستم‌های قدیمی درسیستم‌های كنترلی جدید اگرنیاز به تغییر درنحوه كنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیازبه تغییر

سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این كار را انجام می‌دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندكی صرف انجام اینكارخواهد شد.

در مقایسه با تابلو‌های قدیمی درسیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات كمكی از قبیل رله ، كانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/A و… بسیار

كمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی،  پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری كاسته شود.

از آنجاییكه سرعت عملكرد و پاسخ‌دهی PLC درحدود میكرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است،  لذا زمان لازم برای انجام هر سیكل كاری ماشین

بطور قابل ملاحظه‌ای كاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.

ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است.

وقتی توابع كنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین كردن PLC بسیار كم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود.

طراحی مدار فرمان توسط کامپیوتر

هر سیستم نیاز به کنترل دارد.در سیستم های صنعتی 2 نوع کنترل وجود دارد:

1- سخت افزاری(مدارات فرمان الکتریکی)

2- سیستم هایPLC

سیستم های PLC خود به 2 گروه تقسیم می شوند :

سیستم های کنترلی گسترده DCS

 کامپیوتر های شخصیIPC

پروسه کار یکPLC

ورودی پردازش خروجی

ورودی می تواند سنسورها -کلیدهای قطع ووصل -عوامل مکانیکی و…باشند.خروجی هم موتورها -رله یاکنتاکتورها -لامپ ها ونمایشگرها

باشند.

بااعمال ورودی به یک سیستم PLC که می تواندبصورت کلیدی و یاسنسورباشدعمل پردازش برروی آن صورت گرفته ونتیجه عمل دریک عمل

کننده یا یک شبیه ساز آشکار می شود.به مجموعه این اعمال یک فرایند یا پروسه کاری گفته می شود .

مواردکاربردPLC

کنترل هرگونه ماشین و وسیله برقی

کنترل سیستم خط تولید

کنترل فرمان مدارCNCماشین های فرزپیشرفته

تفاوت PLC با کامپیوتر

تمامی اجزا یک کامپیوتر دریک PLC وجوددارد ولی کامپیوترازلحاظ نوع ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و خروجی ها

با PLC متفاوت می باشد.خروجی PLC می تواند یک رله -ترانزیستور- تریستور وغیره باشد که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی باید

انتخاب شود تا آسیبی به سیستم وارد نشود. در PLC ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.

حافظه بکار رفته درPLC

در PLC از حافظه های نیمه هادی و بیشتر از RAM و EEPROM استفاده می شود .یک باطری نیز برای جلوگیری از پاک شدن اطلاعات حافظه

RAM در مواقع قطع برق و خاموش کردن دستگاه بکار برده می شود.یک خازن نیز موازی با باطری بک آپ قرار گرفته که بهنگام تعویض باطری

می تواند برق سیستم را بمدت 30 ثانیه تامین نمایید.ولتاژ باطری3.6 ولت با جریان دهی 0.09 میلی آمپر می باشد.

در ادامه شما را با انواع حافظه آشنا می کنم.

انواع حافظه ها :

 حافظه ها به طور کلی به دو دسته تقسيم می شوند :

 – حافظهء موقت

– حافظهء دائمی

حافظه موقت : اطلاعات دراينگونه حافظه ها به صورت موقتی ذخيره می شود و با قطع تغذيه اطلاعات از بين می رود و به دو گونه ساخته

می شود : SRAM و DRAM

DRAM ) DYNAMIC RAM ) :

در ساخت اين نوع RAM از خازن استفاده می شود و اطلاعات به صورت ولتاژ درون خازنها ذخيره می شود . اما به دليل اينکه خازن ها با هر

ميزان دقت و کارايی ، دارای مقاومت نشتی می باشند ، بعد از مدتی دشارژ می شوند و در نتيجه اطلاعات از بين می رود . بنابراين اطلاعات اين

نوع ازRAM بايددرواحد زمان بازنشانی شود. دراين نوع، به علت استفاده ازخازن ، فضای مورد نيازبرای هرسلول کاهش يافته است (نسبت به

حالت ايستا ).

SRAM (STATIC RAM ) :

در اين نوع برای ساخت سلول های حافظه وذخيره سازی اطلاعات ازفليپ فلاپ ها استفاده می شود و برخلاف نوع ديناميک نيازی به بازسازی

اطلاعات ندارد.درتراشه های PIC از اين نوع RAM استفاده شده است . به همين دليل به آن ايستا می گويند.

حافظه دائمی :

 از اين حافظه برای ذخيره سازی اطلاعات به صورت دائمی استفاده می شود . و در تراشه ها به يکی از صورت های زير وجود دارند :

ROM :

اين نوع حافظه فقط قابليت خواندن را دارد و نوشتن در آن امکان پذير نيست. اطلاعات درون اين حافظه را شرکت سازنده در هنگام ساخت

در آن قرار می دهد و ديگر قابليت تغيير در آن وجود ندارد . به عبارت ديگر فقط يک بار می توان در آن نوشت . برای استفاده از اين حافظه بايد

اطلاعات را به شرکت مورد نظر داده تا آنها بر روی حافظه جای دهند . که اين کار برای کارهای جزئی و کم تعداد صرفه اقتصادی ندارد و در

عمل کسی از آن برای تعداد پائين استفاده نمی کند.

PROM

اين نوع حافظه همانند ROM می باشد . با اين تفاوت که اطلاعات آن توسط شرکت درون آن ريخته نمی شود و به صورت پاک شده توليد می

شوند و کاربر می تواند خود اقدام به برنامه ريزی آن کند. و فقط يکبار می توان در آن نوشت و قابليت پاک شدن اطلاعات درآن وجود ندارد .

درحالت پاک شده ( برنامه ريزی نشده ) کليه بيت ها از نظر منطقی دارای وضعيت 1هستند.

نکته : در هنگام کار با اين نوع حافظه بايددقت شود. زيرا به الکتريسيته ساکن حساس هستند و تماس با دست يا وسايل حامل الکتريسيته

ساکن ممکن است باعث 0 شدن بيت های حافظه شود . دليل اين امر استفاده از فيوز در سر راه سلول های حافظه است که اگر اين فيوز

سوخته شود 0 در آن خانه ذخيره می شود و عمل سوختن اين فيوز توسط ولتاژ و جريانی معين انجام می شود که الکتريسيته ساکن می تواند

در صورت کافی بودن همين عمل را انجام دهد.

EPROM

اين نوع دارای قابليت خواندن و نوشتن را در خود دارد و بارها می توان آنرا پروگرام کرد.ازنظرحساسيت هم دارای وضعيت خيلی بهتری

نسبت به PROM می باشد. عمل پاک شدن اين نوع توسط فرکانس خاصی از اشعه ماوراء بنفش صورت می گيرد .

FLASH Memory

اين حافظه نوعی از EEPROM می باشد . با اين تفاوت که مشکل کمی سرعت در اين حافظه حل شده است و دارای سرعت بسيار بالايی

نسبت به ديگر حافظه ها می باشد و به همين دليل در تکنولوژی های جديد ساخت ميکروکنترلر از اين نوع حافظه استفاده می شود .

انواع واحد های حافظه :

 به طور کلی 3 واحد وجود دارد : بيت ، بايت و کلمه

بيت ( Bit ) :

به کوچکترين واحدحافظه می گويند که فقط میتواند يک مقدار0 يا 1 را درخود جای دهد.ازکنارهم قرار گرفتن بيت ها حافظه تشکيل میشود .

بايت ( Byte ) :

به هر 8 بيت که در کنار هم قرار گرفته شوند و به صورت يکپارچه و مرتبط با هم باشند بايت گفته می شود .

 کلمه ( Word ) :

تشکيل شده از 16 بيت کنار هم ويا از2 بايت کنار هم قرار گرفته شده.درمقایسه با روشهای حل سنتی و PLC می توان نتیجه گرفت که روش

کار PLC آسانتر و توانایی و قابلیت بیشتری نسبت به روش سنتی می باشد.درPLC می توان براحتی دربرنامه و اجرای آن تغییرات اعمال نمود.

همچنین دارای حجم کم و ارزانتری می باشد ونگهداری آن نیز آسانتراست.

 PLCهای زیمنس

PLC های شرکت زیمنس را می توان بدو دسته کلی با ورژن های مختلف تقسیم کرد.

STEP5 یا STEP7 که S5 اولین سری بوده که تحت DOS بوده و بعد تحت WINDOWS آن به بازار آمد.

 PLC های S7 از سری S7-200 و S7-300 و S7 400 می باشند.

زبان های برنامه نویسی در هر دو دسته مشترک می باشد وفقط در برخی موارد تفاوت اندکی دارند.

استانداردهای زبان plc

اولين PLC درسال 1968ساخته شده اند. دردهه 70قابليت برقراری ارتباط به آنها اضافه شد و در دهه 80 پروتکل های ارتباطی استاندارد شد.

بالاخره دردهه 90 استاندارد زبان های برنامه نويسی PLC يعنی استاندارد IEC 1131 ارائه گرديد.

درسال 1979يک گروه متخصص در IEC کار بررسی جامع PLC را شامل سخت افزار، برنامه نويسی و ارتباطات به عهده گرفت. هدف اين گروه

تدوين روش های استانداردی بود که موارد فوق را پوشش دهد وتوسط سازندگان PLC بکار گرفته شود. اين کارحدود 12 سال به طول انجاميد

و نهايتاً پس ازبحث های موافق و مخالفی که انجام شداستاندارد IEC 1131 شکل گرفت و جنبه های مختلف اين وسيله ازطراحی سخت افزار

گرفته تا نصب، تست، برنامه ريزی و ارتباطات آن را زير پوشش قرارداد. اين استاندارد که با همکاری برخی از سازندگان بزرگ از جمله شرکت

زيمنس شکل گرفته بود از آن به بعدبه کارگرفته شد و سعی نمودند محصولات خود را با آن منطق بسازند.

زبان های برنامه نویسی درPLCLADER یا نردبانی:

اگر شکل بلوک دیاگرامی مدار برقی را نود درجه به سمت راست وبالا بچرخانیم و آن را جایگزین علایم نردبانی کنیم در واقع همان مدار را به

زبان نردبانی نوشته ایم.این زبان مورد علاقه برقکاران و ساده ترین روش برنامه نویسی است.برنامه نویسی به روش کنترل سیستم که در واقع

پیاده سازی مدار برقی بصورت گیت های لاجیک می باشد.این زبان مورد علاقه و کاربردالکترونیک کاربران می باشد.

CSF :  

دراین زبان ازشکل های مدارات منطقی مانند AND و OR استفاده می شود.دربرنامه نویسی به زبان باید گیت AND را مقدم تر برگیت OR

برشمرد.در PLC های S7-200 برنامه CSF را با FBD نشان می دهند.

STL :

این برنامه که در واقع برنامه نویسی متنی می باشد و نوشتن برنامه بصورت خط به خط با توجه به روابط جبر بول می باشد،را می توان زبان

محبوب برنامه نویسان کامپیوتری دانست.در زبان های برنامه نویسی این زبان مادر زبان های دیگر می باشد.زبان STL در بین زبان های PLC

دارای اهمیت خاصی می باشد چون زبان اصلی و داخلی برنامه های PLC بزبان STL می باشد.

اصطلاحات PLC

BAUD RATE

تعداد بیت برثانیه که بمنظور ارسال اطلاعات ازیک نقطه به نقطه دیگراستفاده می شود.بعبارت دیگرسرعت ارسال اطلاعات را گویند. این

سرعت بسته به نوع ماشین 1200 یا 2400 یا 4800 یا 9600 می باشد.

CYCLE PROCESSING

پردازش تناوبی یعنی در هنگام اجرای برنامه از خط اول اجرا کرده و وقتی به BE رسید – دوباره به خط اول باز می گردد.

SCAN TIME MONITORING

بمدت زمان مرور و اجرای برنامه گفته می شود و هر چه کمتر باشد سرعت و کیفیت PLC بهتر خواهد شد.

FLAG

پرچم یا نماد ها که نشانه هایی بمعنی انجام یا انجام نشدن کار می باشد.

PII و PIO

دریک سیستم PLC اطلاعات ورودی بصورت دیجیتال یا آنالوگ وارد شده که این اطلاعات بصورت خط به خط خوانده شده و تصویری از آن در

رجیستر ذخیره می شود.درطول اجرا ، سیکل تغییرات توسط سیستم پذیرفته نمی شود بطوری که اطلاعات ورودی یک خط باقی می ماند که

این عمل برای گریز ازسیگنال های گذرا یا نویز می باشد که به این منظور این اطلاعات وارد رجیستر PII (PROCESS IMAGE INPUT ) شده و

درهربارمرور اطلاعات موجود در PII بازخوانی شده و از برگشت اطلاعات جلوگیری می شود.

دریک سیستم PLC عملی مشابه PII در مورد خروجی و تحت عنوان PIO یا پردازش تصویر خروجی صورت می گیرد.سیستم این سیگنال ذخیره

شده را بصورت بیت درPII به همراه ذخیره برنامه بصورت دستوری درPIO را پس از پردازش بصورت آنالوگ یا دیجیتال درخروجی ظاهرمی کند.

اوپتی کوپلر

برای عایق کاری ورودی از خروجی و از CPU – از اوپتی کوپلر ها استفاده می شود.که دارای مزایایی زیر هستند :

1- سیستم زمین یا ارت بین خروجی و ورودی مشترک نمی باشد.

2- بدلیل زمین مجزا نویز یکطرف بر قسمت دیگر تاثیر ندارد.

3- جریان برگشتی حاصل از سلف ها بر روی سیستم تاثیر نمی گذارد.

ظرفیتPLC:

تعداد ورودی ها و خروجی ها را تعیین می کند. هرچه تعداد واحد ها بیشتر باشد سرعت و قدرت و همچنین دقت آن بالاتر خواهد رفت.

بمدت زمانی که طول می کشد تا PLC نسبت به یک تغییر عکس العمل نشان دهد زمان عکس العمل گویند وعوامل موثر برآن عبارتند از :

تاخیر زمان ورودی

زمان اجرای برنامه

تاخیر زمان خروجی ها

زمان عکس العمل بطور متوسط 3 میلی ثانیه بر هر 1کیلو بایت می باشد.

شرایط و مشخصاتی که در ورودی و خروجی یک PLC باید در نظر گرفت.

ورودی:

1- ولتاژ نامی شبکه ای که می خواهیم در ورودی استفاده گردد.

2- امپدانس ورودی.

3- جریان ورودی.

4- تاخیر در کلیدزنی ورودی.

خروجی:

1- حداکثر جریانی که می توان به خروجی داد.

2- جریانی که از COM مشترک می گذرد.

3- حداکثر باری که می توان به یکی از خروجی ها داد.

4- حداکثر زمان کلید زنی خروجی.

5- سرعت قطع و وصل خروجی یا فرکانس قطع و وصل خروجی.

6- تعداد قطع و وصل خروجی.

7- عمر مکانیکی المان های خروجی.

مهمترین مشخصه هایی که در انتخاب PLC باید در نظر گرفت:

1-تعداد ورودی

2- تعداد خروجی

3- تعداد FLAG

4- تعداد شمارنده ها و تایمر ها

5- نوع تایمر

6- اندازه حافظه FLAG

7- سرعت اجرای برنامه

8- نوع برنامه کاری

نرم افزاري های جنبی و مرتبط با STEP7 

برخی نرم افزاری های ديگر كه توسط شركت زيمنس در خانواده simatic عرضه شده اند و بعضا مكمل step7 هستند با تقسيم بندی به سه

دسته engineering, runtime و HMI خلاصه می شوند.

A7 SCL:

زبان برنامه نويسی سطح بالا می باشد كه با زبان ST ذكر شده و در استاندارد IEC1131-3 تطبيق دارد و برای PLC های S7-300 و S7-400 و

C7 به كار می رود . قابل ذكر است كه اين نرم افزار در نسخه Step7 Professional موجود می باشد.

S7 HiGraph :

برای كنترل ترتيبی بصورت گرافيكی ، با ابزارهای پيشرفته و در PLC های S7-300 و S7-400 و C7 به كار می رود.

S7 GRAPH :

برنامه نويسی بصورت گرافيكی است كه برای كنترل ترتيبی به كار می رود و با زبان SFC مندرج در استانداردIEC1131-3 تطبيق دارد و برای

PLC های S7-300 و S7-400 و C7 به كار می رود . اين نرم افزار در نسخه Step7 Professional موجود می باشد.

S7 PLCSIM:

سيمولاتور نرم افزاری است برای تست برنامه زمانی كه PLC در دسترس نيست به كار می رود . اين نرم افزار در نسخه Step7 Professional

موجود می باشد.

CFC :

توسط اين نرم افزار برنامه نويسی بصورت گرافيكی توسط يک سری بلوكهای از پيش تعيين شده طراحی وانجام می شود.اين نرم افزار را بايد

جدا گانه تهيه كرد و برای S-300 , S7-400 و F/H Systems كاربرد دارد.

S7 PDIAG :

ابزاری عيب يابی است كه برای PLC های S7-300 و S7-400 به كار می رود . اين نرم افزار در نسخه Step7 Professional موجود می باشد.

TeleService :

برای ارتباط با plc از طريق خط تلفن به كار می رود.وقتی كه plc توسط آداپتور خاص (tc) به مودم متصل باشد . با استفاده از كامپيوتربصورت

Remot می توان انرا از هر نقطه ای برنامه نويسی و رفع عيب كرد.

DOCPRO :

برای مستند سازی بكار می رود با استفاده از آن می توان پس از اتمام پيکر بندی و برنامه نويسی نقشه های Warning و متن برنامه را با فرمت

تهيه و چاپ كرد.

Standard PID Control :

ابزار كمكی برای طراحی كنترل كننده های PID است كه برای PLC های S7-300 و S7-400 و C7 به كار می رود.

Fuzzy Control :

برای كنترل فازی است و در مواردی بكار می رود كه توصيف رياضی پروسه مشكل يا ناممكن باشد . در برخی موارد تركيب اين روش با لوپ

های pid نتيجه بهينه را برای كنترل سيستم به همراه دارد.

Modular PID Control :

ابزاری است كه برای طراحی لوپ های كنترل پيچيده به كار می رود و دارای فانكشن ها و بلوک های از قبل طراحی شده می باشد.

Neurosystem :

شبكه عصبی مورد استفاده در سيستم كنترل را می توان با اين ابزار طراحی كرد و آموزش داد.

PRODAVE MPI :

براي پردازش ترافيک ديتا در شبكه MPI بين سيستم های S7 و M7 و C7 به كار می رود.

HMI Software

SIMATIC ProTools :

ابزار پيكر بندی است كه برای سيستم های كنترل اپراتوری و بخش مانيتورينگ مربوط به C7 به كار می رود.

SIMATIC Wincc:

نرم افزاری برای طراحی سيستم مانيتورينگ است.

منبع www.faratap.ir