پی ال سی چیست؟

PLC که مخفف عبارت “Programmable Logic Controller” است، یک سیستم کنترل صنعتی قابل برنامه‌ریزی است. PLC به عنوان مغز هوشمند یک سیستم کنترل، وظیفه کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی را بر عهده دارد. PLC با دریافت ورودی‌های مختلف از سنسورها، دکمه‌ها و سایر دستگاه‌ها، بر اساس برنامه‌های برنامه‌نویسی شده توسط کاربر، تصمیم‌گیری می‌کند و سیگنال‌های خروجی را به دستگاه‌های جانبی ارسال می‌کند.

PLC‌ها برای کنترل و اتوماسیون فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند. آنها قادر به کنترل و مدیریت ترتیبی و همزمان فرآیندها، تنظیم و کنترل ورودی و خروجی‌ها، پردازش داده‌ها، انجام محاسبات، اتصال به شبکه‌های دیگر و ارتباط با دستگاه‌های جانبی می‌باشند.

PLC‌ ها در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، فلزی، غذایی، نفت و گاز، برق و الکترونیک، ساختمانی و بسیاری دیگر استفاده می‌شوند. طراحی و برنامه‌ریزی PLC‌ ها توسط مهندسان و برنامه‌نویسان با توجه به نیازهای خاص صنعت و فرآیندهای مورد نظر انجام می‌شود.

تاریخچه PLC

تاریخچه PLC (Programmable Logic Controller) به زمانی برمی‌گردد که نیاز به یک سیستم کنترل هوشمند و قابل برنامه‌ریزی در صنعت پیدا شد. در زیر، تاریخچه مهم PLC را خلاصه می‌کنم:

در دهه ۱۹۶۰، با ظهور رایانه‌های دیجیتال و توسعه تکنولوژی های مختلف، نیاز به سیستم های کنترل صنعتی موثر و قابل برنامه‌ریزی برای جایگزینی رله‌ها و تایمرهای مکانیکی بیشتر شد. در این دوره، PLC بعنوان یک جایگزین مناسب برای این سیستم‌ها ظهور کرد.

در سال ۱۹۶۸، دو شرکت، یعنی Allen-Bradley (که بعدها به Rockwell Automation تغییر نام داد) و Modicon (که بعدها به Schneider Electric پیوست) اولین PLC‌های خود را معرفی کردند. PLC اولین بار به عنوان یک رایانه صنعتی قابل برنامه‌ریزی و با قابلیت کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی به کار گرفته شد.

در دهه ۱۹۷۰، با پیشرفت تکنولوژی الکترونیکی و کامپیوتری، PLC‌ها بهبود یافتند و توسعه یافته‌تر شدند. قابلیت‌های بیشتری مانند برنامه‌ریزی به زبان‌های پیشرفته، ارتباطات شبکه‌ای، توانایی تحمل بیشتر و مطمئنی در مقابل نویز و اختلالات، و گستردگی بیشتر در کنترل فرآیندها به PLC‌ ها اضافه شد.

از آن زمان به بعد، تکنولوژی PLC به طور پیوسته پیشرفت کرده و استفاده از آن در صنایع مختلف همچون خودروسازی، صنایع فلزی، نفت و گاز، فرآوری مواد غذایی، برق و الکترونیک، ساختمانی و صنایع دیگر گسترش یافته است. PLC‌ ها به عنوان یک ابزار قدرتمند در کنترل فرآیندهای صنعتی، بهره‌وری بالا و اتوماسیون بهبود یافته را فراهم می‌کنند.

منطق یک پی ال سی چیست؟

منطق یک PLC (Programmable Logic Controller) برای کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود. منطق PLC معمولاً بر اساس منطق قابل برنامه‌ریزی و براساس نظریه مدارها و رله‌ها طراحی می‌شود.

منطق PLC به صورت ترکیبی از عملیات منطقی ساده مانند AND، OR و NOT برای کنترل سیگنال‌های ورودی و تولید سیگنال‌های خروجی استفاده می‌کند. این منطق براساس قوانین منطق بولی و قوانین جبر بولی برنامه‌ریزی شده و به طور مستقیم روی مدارهای الکترونیکی PLC عمل می‌کند.

به عنوان مثال، در منطق یک PLC، سیگنال‌های ورودی می‌توانند از نوع دکمه‌ها، سنسورها و سایر دستگاه‌های جانبی باشند. سپس با استفاده از عملیات AND، OR و NOT، منطق PLC می‌تواند بر اساس شرایط و وضعیت ورودی‌ها تصمیم‌گیری کند و سیگنال‌های خروجی را تولید کند که به دستگاه‌های جانبی متصل شده و فرآیند کنترل را انجام می‌دهند.

منطق یک PLC می‌تواند به شکل سندرم، تابلو رله‌ها یا برنامه‌ریزی با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی مانند Ladder Logic، Function Block Diagram و Structured Text بیان شود. این منطق برای برنامه‌ریزی عملکرد و کنترل صحیح سیستم‌ها در PLC‌ها استفاده می‌شود.

انواع پی ال سی

• PLC (Programmable Logic Controller)

یک دسته بندی گسترده از سیستم‌های کنترل صنعتی است و بر اساس نیازها و مشخصات فنی، می‌تواند در انواع مختلفی طراحی شود. در زیر، تعدادی از انواع رایج PLC را بررسی می‌کنم:1. PLC‌های فرمانی (Compact PLC): این نوع PLC‌ها از اندازه کوچک و مناسب برای کاربردهای کوچک تا متوسط برخوردارند. آنها دارای تعداد محدودی ورودی و خروجی هستند و برای کاربردهای ساده و کم حجم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• PLC‌های ماژولار (Modular PLC)

این نوع PLC‌ها قابلیت افزودن و جابجایی ماژول‌ها را دارند. با استفاده از این PLC‌ها، می‌توان تعداد ورودی و خروجی را بر اساس نیاز گسترش داد و سیستم را به راحتی تغییر داد. آنها مناسب برای کاربردهای پیچیده‌تر و بزرگتر هستند.

• PLC‌های صنعتی (Industrial PLC)

این نوع PLC‌ ها برای کاربردهای صنعتی اندازه‌بندی شده‌اند. آنها دارای قابلیت‌هایی همچون مقاومت در محیط‌های سخت، قابلیت کار در دماهای بالا و پایین، مقاومت در مقابل اختلالات الکترومغناطیسی و مکانیکی هستند. PLC‌ های صنعتی عموماً در صنایع خودروسازی، فلزی، نفت و گاز، معدن و صنایع سنگین استفاده می‌شوند.

• PLC‌های حفاظتی (Safety PLC)

این نوع PLC‌ ها برای کنترل و مدیریت سیستم‌های حفاظتی و ایمنی استفاده می‌شوند. آنها دارای قابلیت‌های ایمنی بالا، مانند ردیابی و رفع خطا، اتصال به دستگاه‌های ایمنی و تحمل اختلالات هستند. PLC‌ های حفاظتی در صنایعی مانند پتروشیمی، صنایع غذایی و تولیدات پزشکی استفاده می‌شوند.

• PLC‌های کنترل حرکت (Motion Control PLC)

این نوع PLC‌ ها برای کنترل و مدیریت سیستم‌های حرکتی استفاده می‌شوند، مانند ربات‌ها، ماشین‌آلات CNC و سیستم‌های حمل و نقل. آنها دارای قابلیت‌هایی همچون کنترل محور، سیستم‌های پوزیشنینگ و موشن پلانینگ هستند.

این تنها چند نمونه از انواع مختلف PLC هستند. هر نوع PLC بر اساس نیازهای خاص صنعت و فرآیندها، از قابلیت‌ها و ویژگی‌های متفاوتی برخوردار است.

نحوه عملکرد PLC

PLC (Programmable Logic Controller) در عملکرد خود بر اساس سیگنال‌های ورودی دریافتی و برنامه‌های برنامه‌ریزی شده توسط کاربر، تصمیم‌گیری می‌کند و سیگنال‌های خروجی را تولید می‌کند. طراحی و برنامه‌ریزی PLC به گونه‌ای است که عملکرد صحیح و قابل اعتماد سیستم‌های کنترل را تضمین می‌کند. در زیر، مراحل عملکرد یک PLC را تشریح می‌کنم.

1. دریافت ورودی: PLC از طریق پورت‌های ورودی به سنسورها، دکمه‌ها و سیستم‌های دیگر متصل می‌شود. این ورودی‌ها شامل سیگنال‌های الکتریکی یا دیجیتال می‌شوند که حالت و وضعیت اجزای سیستم را نشان می‌دهند.

2. پردازش برنامه: PLC بر اساس برنامه‌های برنامه‌ریزی شده در حافظه‌اش، سیگنال‌های ورودی را پردازش می‌کند. این برنامه‌ها معمولاً به زبان‌های برنامه‌نویسی خاصی مانند Ladder Logic یا Function Block Diagram نوشته می‌شوند. برنامه‌ها شامل راهبردهای منطقی و الگوریتم‌های کنترل هستند که بر اساس ورودی‌ها، تصمیم‌گیری می‌کنند و سیگنال‌های خروجی را تولید می‌کنند.

3. تولید خروجی: بر اساس پردازش برنامه، PLC سیگنال‌های خروجی را تولید می‌کند. این سیگنال‌ها ممکن است به صورت الکتریکی، دیجیتال یا آنالوگ باشند و به دستگاه‌های جانبی مانند موتورها، شیرها، ولوم‌ها و سایر اجزای سیستم منتقل می‌شوند.

4. مراقبت و نظارت: PLC به طور مداوم ورودی‌ها را نظارت می‌کند و تغییراتی که در ورودی‌ها رخ می‌دهد را تشخیص می‌دهد. در صورتی که وضعیت ورودی‌ها تغییر کند، PLC می‌تواند به طور خودکار واکنش نشان دهد و به تغییرات با تولید سیگنال‌های خروجی مناسب پاسخ دهد.

5. ارتباط و اتصال: PLC قادر به برقراری ارتباط با دستگاه‌های جانبی دیگر است. این اتصالات شامل اتصال به شبکه‌های دیگر، دستگاه‌های نمایش و نظارت، دستگاه‌های ورودی/خروجی جانبی و سایر سیستم‌ها می‌شود. این ارتباطات به منظور انتقال داده‌ها، تنظیمات و کنترل عملیات بین PLC و سایر اجزای سیستم صورت می‌گیرد.

همچنین، PLC دارای قابلیت‌هایی مانند ذخیره سازی برنامه‌ها و تنظیمات در حافظه داخلی، تحلیل و رفع خطاهای سیستم، ذخیره و بازیابی داده‌ها و نمایش وضعیت و خطاهای سیستم است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود PLC برای کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی به طور گسترده استفاده شود.

مزایای استفاده از PLC در صنعت

استفاده از PLC (Programmable Logic Controller) در صنعت، مزایای متعددی را به همراه دارد. در زیر، به برخی از مزایا و موارد مهم استفاده از PLC در صنعت اشاره می‌کنم:

1. قابلیت برنامه‌ریزی و انعطاف‌پذیری: یکی از مزیت‌های بزرگ PLC، قابلیت برنامه‌ریزی و انعطاف‌پذیری آن است. برنامه‌های PLC قابل تغییر و بهبود می‌باشند، به همین دلیل امکان تنظیم و تغییر کنترل فرآیندها بسیار آسان است.

2. عملکرد قابل اطمینان: PLC با طراحی خاص خود، امکان عملکرد قابل اعتماد و پایدار را فراهم می‌کند. آنها معمولاً مقاومت بالا در برابر شرایط سخت صنعتی، نویزهای الکترومغناطیسی و اختلالات دارند.

3. زمان پاسخ کوتاه: PLC قادر به پردازش سریع و زمان پاسخ کوتاه به سیگنال‌های ورودی است. این قابلیت مهم برای کنترل صحیح و به موقع فرآیندها در صنعت است.

4. قابلیت توسعه و افزودن ماژول‌ها: PLC به راحتی قابلیت توسعه و افزودن ماژول‌ها را دارد. با اضافه کردن ماژول‌های ورودی/خروجی اضافی، می‌توان تعداد ورودی و خروجی را گسترش داد و سیستم را به نیازهای صنعتی خود سازگار کرد.

5. اتصال به شبکه‌ها و سیستم‌های دیگر: PLC قابلیت اتصال به شبکه‌های دیگر و سیستم‌های مختلف را دارد. این اتصالات به منظور ارتباط با دستگاه‌های جانبی، ارسال داده‌ها و دریافت دستورات و نظارت بر سیستم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

6. کاهش هزینه‌ها و زمان: استفاده از PLC باعث کاهش هزینه‌ها و زمان مورد نیاز برای کنترل فرآیندهای صنعتی می‌شود. از طریق برنامه‌ریزی و تنظیمات در PLC، نیاز به سیم‌کشی و تعویض دستگاه‌های سنتی مکانیکی مانند رله‌ها را ندارید.

7. نظارت و دسترسی آسان: با استفاده از PLC، امکان نظارت و کنترل سیستم‌های صنعتی به صورت مرکزی و از راه دور فراهم می‌شود. این امر امکان تشخیص و رفع مشکلات به سرعت و بهبود کارایی فرآیندها را فراهم می‌کند. استفاده از PLC در صنعت از طریق بهبود عملکرد، کاهش هزینه‌ها و زمان است.

کاربرد PLC

PLC (Programmable Logic Controller) در صنعت به طور گسترده ای استفاده می شود و در مختلف صنایع کاربردهای متنوعی دارد. برخی از کاربردهای PLC عبارتند از:

•  خطوط تولید صنعتی

PLC برای کنترل و مدیریت خطوط تولید صنعتی مانند خطوط تولید خودرو، خطوط تولید مواد غذایی، خطوط تولید فولاد و غیره استفاده می شود. این شامل کنترل عملیاتی مانند آسیب شناسی محصولات، کنترل کیفیت، تنظیمات سرعت و تنظیمات خط تولید می شود.

• سیستم های حفاظتی و ایمنی

در برخی از صنایع خطرناک مانند صنایع پتروشیمی، صنایع شیمیایی و صنایع نیروگاهی، PLC برای کنترل سیستم های حفاظتی و ایمنی مورد استفاده قرار می گیرد. این شامل کنترل و مدیریت سیستم های حفاظتی از جمله ایستگاه های آتش نشانی، سیستم های اضطراری و سیستم های کنترل سطح سیلاب می شود.

• صنایع ماشینی و خودکارسازی

PLC برای کنترل ماشین آلات و خطوط تولید خودکار استفاده می شود. این شامل کنترل ربات ها، ماشین آلات CNC، ماشین های بسته بندی و سیستم های انتقال مواد می شود.

• سیستم های انرژی

PLC در صنعت انرژی مانند نیروگاه ها، سیستم های تولید برق خورشیدی و بادی، سیستم های توزیع برق و سیستم های مدیریت انرژی استفاده می شود. این شامل کنترل و مدیریت سیستم های تولید، توزیع و مصرف انرژی، کنترل تولید برق و هماهنگی شبکه های برق می شود.

• سیستم های ابزاردقیق و اتوماسیون

PLC برای کنترل سیستم های ابزار دقیق و اتوماسیون مورد استفاده قرار می گیرد. این شامل کنترل سیستم های سنسوری، دستگاه های اندازه گیری، سیستم های کنترل دما و فشار و سیستم های خودکارسازی است.این تنها چند مثال از کاربردهای PLC در صنعت هستند. استفاده از PLC باعث بهبود کارایی، دقت، قابلیت تنظیم و کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی می شود و در نتیجه به کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری کمک می کند.

چگونگی برنامه‌نویسی و پروگرم کردن آن

برنامه‌نویسی و پروگرم کردن PLC (Programmable Logic Controller) به طرح و تنظیم سیستم کنترلی برای اجرای عملیات مورد نظر می‌پردازد. در ادامه، مراحل اصلی برنامه‌نویسی و پروگرم کردن PLC را تشریح می‌کنم:

1. تهیه نقشه: قبل از شروع برنامه‌نویسی، باید نقشه‌ای از سیستم کنترلی مورد نیاز تهیه شود. این نقشه شامل تمام ورودی‌ها، خروجی‌ها و عملکرد هر قسمت از سیستم است. نقشه می‌تواند به صورت شماتیک یا بر حسب نمودار واقعیت مجازی باشد.

2. انتخاب زبان برنامه‌نویسی: بسته به نوع PLC استفاده شده، زبان برنامه‌نویسی متناسب باید انتخاب شود. برخی از زبان‌های معروف برنامه‌نویسی PLC شامل Ladder Logic (منطق پیچیده و لامپ), Function Block Diagram (نمایش توابع به صورت بلوک‌ها) و Structured Text (زبان برنامه‌نویسی قابل خواندن به صورت متنی) است.

3. توسعه برنامه: در این مرحله، برنامه برنامه‌نویسی براساس نقشه و عملکرد مورد نظر تهیه می‌شود. بسته به زبان برنامه‌نویسی استفاده شده، شما می‌توانید شرایط منطقی، راهبردها و الگوریتم‌های کنترل را تعریف کنید.

4. انتقال برنامه به PLC: پس از تهیه برنامه برنامه‌نویسی، باید آن را به PLC منتقل کنید. برای این منظور، از نرم افزارهای مربوطه که توسط سازندگان PLC ارائه می‌شود استفاده می‌شود. با اتصال کامپیوتر به PLC، برنامه بر روی حافظه PLC ذخیره می‌شود.

5. تست و عیب‌یابی: پس از انتقال برنامه، باید آن را تست و عیب‌یابی کنید. بررسی کنید که آیا سیستم به درستی عمل می‌کند و به تمام شرایط و ورودی‌ها پاسخ می‌دهد یا خیر. در صورت وجود عیب، باید آن را تشخیص داده و اصلاح کنید.

6. راه‌اندازی و استفاده: پس از تست موفقیت‌آمیز، می‌توانید PLC را راه‌اندازی کنید و سیستم را به بهره‌برداری بگذارید. در این مرحله، برنامه بر روی PLC اجرا می‌شود و کنترل فرآیندها صورت می‌گیرد.

نکات مورد نیاز برای کار با PLC

برای کار با PLC، باید به موارد زیر آشنا باشید:

• مفاهیم اتوماسیون صنعتی

شناخت اصول و مفاهیم اتوماسیون صنعتی، انواع سنسورها و اکتواتورها، نحوه انتقال و پردازش سیگنال‌ها، سیستم‌های کنترل و اصول کنترل فیدبک، نظارت و عیب‌یابی در سیستم‌های کنترل مهم است.

• آشنایی با PLC و زبان‌های برنامه‌نویسی PLC

درک ساختار و عملکرد PLC و آشنایی با زبان‌های برنامه‌نویسی PLC مانند Ladder Logic، Function Block Diagram، Structured Text و Instruction List اساسی است.

•  دانش برق و الکترونیک

مفاهیم برق، الکترونیک و قطعات الکترونیکی مورد استفاده در سیستم‌های PLC باید به طور کلی درک شوند. شناخت انواع سیگنال‌ها، روش‌های ارتباطی و مدارهای الکتریکی نیز مفید است.

•  تجهیزات مرتبط با PLC

آشنایی با تجهیزات مورد استفاده در اتصال و ارتباط با PLC، مانند سنسورها، اکتواتورها، رله‌ها، ترانزیستورها، رله‌های موجود در PLC، ماژول‌های ورودی/خروجی و سیم‌کشی مرتبط، بسیار مفید است.

•  نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی PLC

آشنایی با نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی مختلف مرتبط با PLC استفاده شده در صنعت، مانند Siemens TIA Portal، Rockwell RSLogix، Mitsubishi GX Works و Delta ISPSoft، ضروری است.

• مهارت‌های عیب‌یابی

توانایی تشخیص و عیب‌یابی خطاهای ممکن در سیستم‌های PLC بسیار مهم است. شناخت کامل انواع خطاها و روش‌های عیب‌یابی می‌تواند به عملکرد بهتر و استفاده بهینه از PLC کمک کند.

به علاوه، تجربه عملی در کار با PLC و انجام پروژه‌های عملی برای تمرین و تثبیت مفاهیم بسیار مفید است. همچنین، مطالعه منابع آموزشی و شرکت در دوره‌های آموزشی معتبر می‌تواند به بهبود دانش و مهارت شما در زمینه کار با PLC کمک کند.

در مجموع PLC، یک وسیله کنترلی قابل برنامه‌ریزی است که در صنعت به طور گسترده استفاده می‌شود. برنامه‌نویسی PLC شامل تهیه نقشه، انتخاب زبان برنامه‌نویسی، توسعه برنامه، انتقال برنامه به PLC، تست و عیب‌یابی و راه‌اندازی و استفاده است. استفاده از PLC باعث بهبود عملکرد، انعطاف‌پذیری و کاهش هزینه‌ها در صنعت می‌شود.

منابع آموزشی برای PLC

برای گسترش اطلاعات پایه در مورد اتوماسیون صنعتی و PLC، می‌توانید از منابع زیر استفاده کنید:

1. کتاب “Industrial Automation: Hands-On” از Frank Lamb: این کتاب به صورت عملی به مباحث اتوماسیون صنعتی و استفاده از PLC پرداخته و شامل تمرین‌های عملی برای تجربه عملی است.

2. کتاب “Programmable Logic Controllers” از W. Bolton: این کتاب به صورت جامع به مباحث مربوط به PLC و برنامه‌نویسی آن می‌پردازد و مناسب برای مبتدیان است.

3. وب‌سایتها و منابع آموزشی آنلاین: وب‌سایتهایی مانند PLC Academy، AutomationDirect و Udemy دوره‌های آموزشی و منابع رایگان و پرداختی در زمینه اتوماسیون صنعتی و PLC ارائه می‌کنند.

4. دوره‌های آموزشی و کارگاه‌ها: شرکت‌های آموزشی و مراکز آموزشی معتبر اغلب دوره‌ها و کارگاه‌های آموزشی در زمینه اتوماسیون صنعتی و PLC برگزار می‌کنند. با جستجوی مراکز آموزشی معتبر در نزدیکی شما، می‌توانید به دوره‌ها و کارگاه‌های آنها مراجعه کنید.

5. انجمن‌ها و گروه‌های تخصصی: عضویت در انجمن‌ها و گروه‌های تخصصی مرتبط با اتوماسیون صنعتی و PLC می‌تواند به شما امکان بدهد تا از تجارب و دانش افراد دیگر استفاده کنید و به سوالات خود پاسخ بگیرید.

همچنین، برای بهبود مهارت‌های عملی و برنامه‌نویسی PLC، توصیه می‌شود که با استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی PLC مانند Siemens SIMATIC S7-PLCSIM، Rockwell RSLogix Emulate و DeltaSoft iPLC، تمرین‌های عملی انجام دهید و با برنامه‌ریزی و پروگرم کردن واقعی PLC آشنا شوید.