فهرست
اجزای PLC و عملکرد آنها به گونه‌ای است که بتوانند در شرایط سخت، گردو غبار، رطوبت و… آسیب نبینند. PLC حاوی میکروپروسسوری است که از طریق زبان کامپیوتر برنامه نویسی می‌شود و برنامه‌ای که در کامپیوتر نوشته شده است را از طریق یک کابل به پی ال سی منتقل می‌کنند.
در ادامه مطالب به بررسی اجزا پی ال سی و چگونگی عملکرد آنها می‌پردازیم.
اجزای یک PLC عموماً عبارتند از:
1. واحد پردازشگر مرکزی (Central Processing Unit – CPU): این بخش مسئول اجرای برنامه‌های کنترلی و پردازش داده‌ها است.
2. حافظه: شامل حافظه برنامه (Program Memory) که برنامه‌های کنترلی را ذخیره می‌کند و حافظه داده (Data Memory) که داده‌های ورودی و خروجی، مقادیر متغیرها و اطلاعات دیگر را ذخیره می‌کند.
3. ورودی‌ها (Inputs): اینها سیگنال‌های ورودی از سنسورها، دکمه‌ها و سیستم‌های دیگر هستند که به PLC وارد می‌شوند.
4. خروجی‌ها (Outputs): اینها سیگنال‌های خروجی است که توسط PLC تولید می‌شوند و به عناصر خارجی مانند موتورها، شیرها و دستگاه‌های دیگر منتقل می‌شوند.
5. واحد ارتباطی (Communication Module): این بخش به PLC امکان اتصال به شبکه‌ها و دستگاه‌های خارجی را می‌دهد و ارتباطات بین PLC و سایر سیستم‌ها را مدیریت می‌کند.
6. منابع تغذیه: اینها منابع برقی هستند که PLC را تامین می‌کنند و شامل منبع تغذیه اصلی (Main Power Supply) و منبع تغذیه پشتیبان (Backup Power Supply) است.
7. پورت‌های ارتباطی (Communication Ports): اینها پورت‌های مختلفی هستند که اتصال و ارتباط با دستگاه‌های جانبی مانند کامپیوتر، دستگاه‌های اندازه‌گیری و سایر سیستم‌ها را فراهم می‌کنند.
8. نرم‌افزار برنامه‌ریزی: این نرم‌افزار برای برنامه‌نویسی PLC به منظور تعریف عملکرد، منطق و تنظیمات مربوطه استفاده می‌شود.
این اجزا، اجزای اساسی یک PLC را شامل می‌شوند، البته بسته به نوع و مدل PLC، ممکن است اجزا دیگری مانند تایمرها، شمارنده‌ها و ماژول‌های ورودی/خروجی توسعه‌یافته‌تر نیز وجود داشته باشند.
واحد پردازشگر مرکزی (Central Processing Unit – CPU) در یک PLC، بخشی است که عملیات پردازش و اجرای برنامه‌های کنترلی را بر عهده دارد. CPU وظیفه تفسیر دستورات برنامه‌نویسی شده و انجام عملیات مربوطه را بر روی ورودی‌ها و خروجی‌ها کنترل می‌کند. این واحد اطلاعات مورد نیاز را از حافظه برنامه و حافظه داده‌ها خوانده و نتایج محاسبات را در حافظه داده‌ها ذخیره می‌کند.
CPU شامل بخش‌هایی مانند واحد کنترل (Control Unit) که وظیفه مدیریت جریان دستورات و سازماندهی عملیات را بر عهده دارد و واحد حساب و ریاضی (Arithmetic and Logic Unit – ALU) که عملیات حسابی و منطقی را انجام می‌دهد. CPU همچنین دارای ساعت داخلی (Internal Clock) است که تنظیم و هماهنگی زمان اجرای دستورات را برعهده دارد.
از طریق پورت‌های ارتباطی، CPU اطلاعات را با سایر اجزای PLC و دستگاه‌های خارجی تبادل می‌کند. این واحد پردازشگر مرکزی با اجرای برنامه‌های کنترلی، تصمیم‌گیری و کنترل دقیق فرایندها و عملکردها را در PLC امکان‌پذیر می‌سازد.
حافظه در ساختار PLC دو بخش اصلی را شامل می‌شود: حافظه برنامه (Program Memory) و حافظه داده (Data Memory).حافظه برنامه، همچنین به عنوان حافظه فلش یا حافظه برنامه‌پذیر شناخته می‌شود، جایی است که برنامه‌های کنترلی PLC ذخیره می‌شوند. این حافظه حاوی دستورات برنامه‌نویسی است که توسط برنامه‌نویس تهیه و برای کنترل عملکرد PLC تعریف می‌شود.
برنامه‌ها معمولاً به صورت زبان برنامه‌نویسی خاصی نظیر زبان لادر (Ladder Logic)، استفاده از نمودار بلوکی (Function Block Diagram)، زبان برنامه‌نویسی ساختارمند (Structured Text) و… نوشته می‌شوند. این حافظه به صورت غیرحذفی (Non-volatile) عمل می‌کند، به این معنی که برنامه‌های کنترلی پس از خاموش و روشن کردن PLC باقی می‌مانند.
حافظه داده، به عنوان حافظه رم (Random Access Memory) شناخته می‌شود و داده‌های ورودی و خروجی، مقادیر متغیرها، نتایج محاسبات و اطلاعات دیگر مورد استفاده در برنامه‌های کنترلی را ذخیره می‌کند. این حافظه به صورت موقتی (Volatile) عمل می‌کند، به این معنی که در صورت خاموشی PLC، اطلاعات موجود در حافظه داده از بین می‌روند و نیاز به بازیابی دوباره دارند.
حافظه داده به طور معمول به صورت داخلی در دسترس CPU و برنامه‌های کنترلی است و برای ذخیره سازی اطلاعات فعلی و انجام محاسبات میانی استفاده می‌شود. در زمان اجرای برنامه‌های کنترلی، دستورات از حافظه برنامه خوانده شده، مقادیر ورودی از حافظه داده خوانده شده و پس از پردازش در CPU، نتایج در حافظه داده ذخیره می‌شوند. به این ترتیب، حافظه داده نقش مهمی در عملکرد و اجرای برنامه‌های کنترلی PLC ایفا می‌کند.
ورودی‌ها در یک PLC، سیگنال‌هایی هستند که از سنسورها، دکمه‌ها و سیستم‌های دیگر به PLC وارد می‌شوند. ورودی‌ها مسئول دریافت اطلاعات از محیط خارجی و تبدیل آنها به سیگنال‌های قابل فهم برای PLC هستند. سنسورها می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند، مانند سنسورهای درجه حرارت، فشار، رطوبت، نور، حرکت و غیره، و اطلاعات محیطی را در قالب سیگنال الکتریکی یا دیگر اشکال ورودی به PLC ارسال می‌کنند.
همچنین، دکمه‌ها نیز می‌توانند به عنوان ورودی‌ها عمل کنند و وضعیت فشرده یا آزاد بودن دکمه را به صورت سیگنال الکتریکی به PLC انتقال دهند. ورودی‌های سیستم‌های دیگر نیز می‌توانند شامل سیگنال‌های کنترلی از سایر دستگاه‌ها، PLCهای دیگر یا سیستم‌های خارجی باشند که برای تعامل با PLC استفاده می‌شوند.
ورودی‌ها اطلاعات ورودی را به CPU واحد پردازشگر مرکزی ارسال می‌کنند تا برنامه‌های کنترلی مورد نیاز را اجرا کند. سپس براساس این ورودی‌ها و برنامه‌های کنترلی، PLC تصمیم‌های منطقی برای کنترل و مدیریت فرایندها و عملکردهای صنعتی را اتخاذ می‌کند.
ورودی‌ها در PLC از اهمیت بسیاری برخوردارند زیرا براساس این اطلاعات، کنترل‌های صحیح و دقیقی روی خروجی‌ها و دستگاه‌های خارجی اعمال می‌شود تا به نتایج مطلوب در فرایندهای صنعتی برسیم.
خروجی‌ها در یک PLC، سیگنال‌هایی هستند که توسط PLC تولید می‌شوند و به عناصر خارجی مانند موتورها، شیرها، لامپ‌ها، صفحه نمایش و دستگاه‌های دیگر ارسال می‌شوند. هدف اصلی خروجی‌ها در PLC، اجرای عملیات کنترلی و مدیریتی بر روی اجزای خارجی و دستگاه‌های صنعتی است.
با دریافت دستورات از واحد پردازشگر مرکزی (CPU) و براساس برنامه‌های کنترلی، PLC سیگنال‌های خروجی را تولید می‌کند. این سیگنال‌ها ممکن است شامل سیگنال‌های الکتریکی، ولتاژ، جریان یا سیگنال‌های دیگر باشند که براساس نیاز و خصوصیات عناصر خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به عنوان مثال، در صورتی که یک PLC برای کنترل یک موتور الکتریکی استفاده می‌شود، خروجی‌ها می‌توانند شامل سیگنال‌های قابل فهم برای موتور (مانند ولتاژ و فرکانس) باشند تا آن را روشن، خاموش یا به سمت جلو و عقب حرکت دهند. به همین ترتیب، در صورت استفاده از PLC برای کنترل یک شیر، خروجی‌ها می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی باشند که وضعیت شیر را باز یا بسته کنند.
خروجی‌ها به عنوان واسط بین PLC و عناصر خارجی عمل می‌کنند و بر اساس عملکرد برنامه‌های کنترلی، انجام عملیات کنترلی را بر روی دستگاه‌ها و سیستم‌های صنعتی فراهم می‌کنند. با تغییر وضعیت خروجی‌ها، می‌توان کنترل دقیقی بر روی دستگاه‌های خارجی داشت و تغییرات مورد نیاز را در فرایندهای صنعتی اعمال کرد.
واحد ارتباطی (Communication Module) در یک PLC، بخشی است که به PLC امکان اتصال و ارتباط با شبکه‌ها، دستگاه‌ها و سیستم‌های خارجی را می‌دهد. این واحد، نقش بسیار مهمی در تبادل اطلاعات و ارتباطات بین PLC و سایر سیستم‌ها و دستگاه‌ها ایفا می‌کند.
با استفاده از واحد ارتباطی، PLC قادر است به شبکه‌های صنعتی متصل شود و با دستگاه‌های دیگر در شبکه، مانند سایر PLCها، کامپیوترها، سیستم‌های کنترلی بالادست، دستگاه‌های اندازه‌گیری و کنترل، ارتباط برقرار کند. این ارتباطات می‌توانند از طریق پروتکل‌های صنعتی مختلفی مانند Ethernet، Profibus، Modbus، CAN و… برقرار شوند.
واحد ارتباطی مسئول مدیریت و کنترل ارسال و دریافت داده‌ها، دستورات و پاسخ‌ها بین PLC و سایر سیستم‌ها است. با استفاده از این واحد، PLC می‌تواند داده‌ها را دریافت کند، آنها را بررسی و پردازش کند، دستورات کنترلی را به دستگاه‌های خارجی ارسال کند و پاسخ‌های آنها را دریافت کند. همچنین، این واحد قابلیت‌هایی نظیر تنظیمات شبکه، روتینگ، مدیریت اتصالات و امنیت ارتباطات را فراهم می‌کند.
با استفاده از واحد ارتباطی، PLC قادر است به دستگاه‌ها و سیستم‌های خارجی دستورات کنترلی ارسال کرده و اطلاعات مورد نیاز را دریافت کند. این امکان به PLC کمک می‌کند تا با سیستم‌های دیگر به صورت هماهنگ کار کند، داده‌ها را به اشتراک بگذارد و بتواند به عنوان یک بخش از سیستم بزرگتری عمل کند.
منابع تغذیه در ساختار PLC نقش بسیار حیاتی را ایفا می‌کنند و برای تامین برق مورد نیاز برای عملکرد PLC استفاده می‌شوند. این منابع برقی شامل منبع تغذیه اصلی (Main Power Supply) و منبع تغذیه پشتیبان (Backup Power Supply) می‌شوند.
منبع تغذیه اصلی، منبع برق اصلی است که PLC را با توان الکتریکی لازم تامین می‌کند. این منبع معمولاً به صورت استاندارد و در دسترس پایدار است. منبع تغذیه اصلی برق ورودی را به توان و ولتاژ مناسب برای اجزای داخلی PLC تبدیل می‌کند تا بتواند عملکرد صحیح و پایدار را ارائه دهد.
این منبع تغذیه باعث می‌شود که PLC به طور موقت و در دوران قطعی برق، بتواند به طور مستقل و محدودیت‌هایی را برای انجام کارهای مهم ادامه دهد. عملکرد منبع تغذیه پشتیبان ضروری است برای حفظ اطلاعات و وضعیت‌های مهم در حالت‌های بی‌برق و برای اجرای فرایندها در شرایط اضطراری.
منابع تغذیه در PLC بسیار مهم هستند و تامین برق پایدار و استمراری به PLC امکان اجرای صحیح و قابل اعتماد برنامه‌های کنترلی را می‌دهد. در صورت قطعی برق اصلی، منبع تغذیه پشتیبان باعث می‌شود که PLC بتواند عملکرد خود را حفظ کند و از از دست رفتن داده‌ها و اختلال در عملکرد سیستم جلوگیری کند.
پورت‌های ارتباطی (Communication Ports) در یک PLC، پورت‌هایی هستند که برای اتصال و ارتباط با دستگاه‌های جانبی مانند کامپیوتر، دستگاه‌های اندازه‌گیری و سایر سیستم‌ها فراهم می‌کنند. این پورت‌ها واسطی است که ارتباطات دوطرفه بین PLC و دستگاه‌ها را ممکن می‌سازد.
پورت‌های ارتباطی می‌توانند شامل انواع مختلفی باشند، از جمله پورت‌های سریال (Serial Ports) مانند پورت RS-232 و RS-485 که برای ارتباط با دستگاه‌هایی با استفاده از پروتکل‌های سریال استفاده می‌شوند. همچنین، پورت‌های ارتباطی شبکه (Network Ports) نیز می‌توانند مانند پورت Ethernet باشند که اتصال و ارتباط با شبکه‌های صنعتی و شبکه‌های محلی (LAN) را فراهم می‌کنند.
این پورت‌ها به PLC امکان ارسال و دریافت داده‌ها، دستورات و پاسخ‌ها را از و به دستگاه‌ها فراهم می‌کنند. با استفاده از پورت‌های ارتباطی، PLC قادر است به دستگاه‌های جانبی دستورات کنترلی ارسال کند و اطلاعات مورد نیاز را از آنها دریافت کند. این ارتباطات می‌توانند از طریق پروتکل‌های مختلفی مانند Modbus، Profibus، Ethernet/IP و… برقرار شوند.
پورت‌های ارتباطی برای تبادل داده و اطلاعات با دستگاه‌ها و سیستم‌های جانبی در محیط کاری صنعتی بسیار حیاتی هستند. این پورت‌ها به PLC امکان ارتباط و هماهنگی با سیستم‌های متنوعی را می‌دهند و امکان کنترل دقیق و مدیریت اطلاعات را فراهم می‌کنند. از طریق پورت‌های ارتباطی، PLC قادر است با دستگاه‌های اندازه‌گیری، دستگاه‌های تعمیر و نگهداری، دستگاه‌های جانبی و سایر سیستم‌ها در تعامل باشد و به عنوان بخشی از یک سیستم کامل عمل کند.
برای آشنایی با ساختار PLC و مفاهیم مرتبط، می‌توانید از منابع زیر استفاده کنید:
1. کتاب‌ها:- “Programmable Logic Controllers: Industrial Control” نوشته Khaled Kamel و Eman Kamel
– “PLC Programming using RSLogix 500: A Practical Guide to Ladder Logic and the RSLogix 500 Environment” نوشته Nathan Clark
– “Programmable Controllers: Theory and Implementation” نوشته L.A. Bryan
– “Industrial Automation: Hands-On” نوشته Frank Lamb
2. دوره‌های آموزشی آنلاین:
– Udemy: برنامه‌نویسی PLC و آشنایی با تجهیزات صنعتی
– LinkedIn Learning: برنامه‌نویسی PLC و طراحی سیستم‌های کنترل صنعتی
– Coursera: آشنایی با PLC و برنامه‌نویسی آن
3. سایت‌ها و منابع آنلاین:
– PLCdev: منبع جامعی درباره PLC، برنامه‌نویسی و اصول کنترل صنعتی
– The Learning Pit: منبعی برای آموزش و تمرین برنامه‌نویسی PLC با استفاده از نمودار بلوکی (Ladder Logic)
– PLC.net: سایتی که به آموزش مفاهیم PLC و برنامه‌نویسی آن می‌پردازد
4. منابع تولیدکنندگان PLC:
– وب‌سایت‌های شرکت‌های معروف تولیدکننده PLC مانند Siemens، Allen-Bradley (Rockwell Automation)، Schneider Electric و Mitsubishi Electric. این شرکت‌ها معمولاً منابع آموزشی، راهنماها و دستورالعمل‌های مرتبط با محصولات خود را در اختیار کاربران قرار می‌دهند.
با استفاده از این منابع، می‌توانید مفاهیم اساسی در مورد ساختمان PLC، برنامه‌نویسی و کنترل صنعتی را فرا بگیرید و به عنوان یک شروع مناسب برای آشنایی با PLC و استفاده از آنها در صنعت عمل کنید.
آدرس
تهران، خیابان سعدی شمالی ، پلاک629، ساختمان 250، طبقه 4 ، واحد 5، شرکت مهندسی بازرگانی الکتریک کالا توسعه صنعت
ایمیل
electrikala@gmail.com
کدپستی
1147614161
