۲۰ فیلم آموزش PLC و مفاهیم ضروری برای مهندسین

فیلم آموزش plc و تصاویر و نوشته های تکمیلی بسیاری در این صفحه در انتظار شماست.

 PLC چیست؟

در این بخش، عوامل گسترش PLC(پی‌ال‌سی)ها و کاربرد فراوان آنها در صنعت اتوماسیون را بررسی می‌کنیم.

معرفی PLC

کنترل کننده‌‌ی منطقی برنامه پذیر(Programmable logic controller) یا به صورت مخفف، پی‌ال‌سی (PLC)،
مطابق با برنامه‌ای که ما برای آن برنامه‌ریزی می‌کنیم، کار می‌کند.

برخلاف کامپیوترهای اداری، PLC ها در محیط‌های صنعتی استفاده‌شده
و به‌منظور کنترل و بهبود عملکرد تجهیزاتی که بخش تولید استفاده می‌شوند، طراحی شده‌اند.

اختراع PLC

تا اواسط سال ۱۹۷۰، اکثر دستگاه‌ها با استفاده از رله‌های طراحی شده در پنل‌های برقی کنترل می‌شدند.

اختراع PLC، از صحبت‌ها و پیشنهادهای یک تولید کننده خودروی مدل US، نشأت گرفته‌شد:
((ما پس از معرفی یک خودرو جدید، تمام تجهیزات کارخانه را تعمیر و بازسازی می‌کنیم. ما درپی راهکاری برای کم‌کردن تعمیرات و هزینه‌ها هستیم)).

بیشتر این هزینه‌های اضافی، ناشی از سیم‌کشی داخلی پنل کنترل و سیم‌های ارتباطی در رله‌ها و تایمرها بود.

نتیجه رقابت بین تولیدکننده‌گان برای کاهش هزینه‌ها، اختراع اولین PLC در سال ۱۹۶۹ بود.
با PLC اختراع شده امکان کنترل ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر مدارها فراهم شد.

نقش PLC

PLCها برنامه‌ای که به آنها می‌دهیم را متناسب با تغییرات سیگنال ورودی و اطلاعات دریافتی از تجهیزات ورودی، اجرا می‌کنند.
مثلا با زدن شاسی(pushbutton)، مطابق با برنامه‌ای که روی PLC بارگذاری شده‌است، تغییراتی را در خروجی اعمال می‌کند.

عملیاتی که در خروجی انجام می‌شود، با تغییر برنامه‌ای که کاربر به PLC می‌دهد، به آسانی قابل تغییر است.

فیلم آموزش PLC

کاربردها و ویژگی‌های PLC

کاربردهای PLC

PLCها در بسیاری از جاهایی که ما در زندگی روزمره با آنها سر و کار داریم، استفاده می‌شوند.

۱-در انیمیشن زیر، مشاهده می‌کنیم که چگونه یک آسانسور، غذا را از آشپزخانه به طبقه اول و بشقاب خالی را از طبقه اول به آشپزخانه می‌برد.

  1. غذا در ظرف قرار‍ گرفته و با فشردن شاسی(pb)، غذا به طبقه اول برده می‌شود.
  2. با رسیدن ظرف به طبقه اول، بالابر به طور اتوماتیک متوقف می‌شود.
  3. دوباره با قراردادن ظرف در بالابر و زدن شاسی توسط گارسون، ظرف به طبقه همکف حمل می‌شود.
  4. با رسیدن ظرف به طبقه همکف، بالابر به طور اتوماتیک متوقف می‌شود.

شما به یک کنتاکتور برای تغییرِ وضعیت یک بار (Load) بزرگ مانند موتور، نیاز دارید.

۲-عملکرد دستگاه‌ها در کارخانه چگونه است؟ PLCها وظیفه‌ی کنترل دستگاه‌ها را دارند.

قابلیّت‌های منحصربه‌فرد PLC
چرا PLC ها کاربردهای فراوانی دارند؟

PLCها ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند. باهم این ویژگی‌ها را برمی‌شماریم.

ویژگی اول:

۱- بدون PLCها، برای تغییر عملکرد سیستم، بایستی دستگاه‌ها را بازبینی کرده و مجدداً سیم‌کشی‌های لازم را انجام دهیم.

با PLC، به‌سادگی و فقط با تغییر برنامه‌، عملکرد سیستم را تغییر می‌دهیم.

ویژگی دوم:

۲- تمامی PLC های قدیمی و جدید دارای ویژگی‌های متمایز کننده‌ای هستند که استفاده از آنها را به جای سیم‌کشی‌ها و پیکربندی‌های قدیمی، به صرفه‌تر می‌کند.

  • احتمال خطای کمتر
  • سرعت عمل بیشتر
  • اشغال فضای کمتر در سالن تولید
  • انتقال اطلاعات بیشتر به اپراتور، به منظور تصمیم‌گیری و تشخیص بهتر
  • واکنش سریع‎تر به تغییر وضعیت وروردی‌ها

از جمله اطلاعاتی که برای تصمیم‌گیری و تشخیص بهتر در اختیار اپراتور قرار می‌گیرد، می توان به اطلاعتی که به پیشگری از خطرها و خرابی‌ها کمک می‌کند؛ اشاره کرد.
به عنوان مثال، برای تشخیص خرابیِ آلارم‌ها و اخطاردهنده‌ها و همچنین خراب‌شدن سخت‌افزارها، می توانیم به این نکته اشاره کنیم که اگر بیش از پنج ثانیه در پرشدن یک سیلندر وقفه بیافتد؛ پیغامی مبنی بر چک کردن نشتی سیلندر به اپراتور ارسال می‌شود.

ویژگی سوم

۳- برخی از ویژگی‌هایی که PLCهای امروزی از آنها برخوردارند را بررسی می‌کنیم.

  • شبکه کردن و ایجاد ارتباط بین تجهیزات فیلد

به منظور ایجاد ارتباط بین یک PLC با PLCهای دیگر یا کامپیوترها،می‌توانیم آنها را به همدیگر مرتبط یا به اصطلاح Connect کنیم.

در یک کارخانه بزرگ، دستگاه‌ها به طور مستقل از یکدیگر فعالیت نمی‌کنند. هر فرآیند، یک یا چند PLC مختص به خود دارد، که این PLCها با PLCهایی که به بخش های دیگر کارخانه مربوط هستند؛ متصل(link) شده‌اند.

این ارتباطات از این جهت ضروری است که بتوانیم با استفاده از یک کامپیوتر و از راه دور، همه فعالیت‌ها را مشاهده و کنترل کنیم.

  • سرعت بالا و انجام محاسبات پیچیده

PLC این قابلیت را دارد که داده‌های عددی را پردازش کرده و محاسبات پیچیده ریاضی را انجام دهد.

مثلا برای جمع و تفریق:

  • سرعت بالای محاسبه و کنترل فرآیندهای پیچیده

  • امکانات HMI و مانیتورینگ
  • قابل برنامه‌ریزی با گستره فراوانی از زبان‌های برنامه نویسی(Ladder , Structured text, SFC, FBD, IL)

در این فیلم، تصویری از هریک از روش‌ها برنامه‌نویسی فوق را می‌بینیم. عکس اول مربوط به برنامه‌نویسی به زبان ladder یا نردبانی می‌باشد، که بیشتر با آن سر و کار داریم.

تجهیزات قابل کنترل با PLC

با استفاده از PLCها این امکان برای ما فراهم می‌شود که دستگاه‌های فراوانی را کنترل‌ کنیم.

داده‎هایی که ما با آنها سر و کار داریم و به PLC ارسال می‌شوند به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

  1. دیجیتال
  2. آنالوگ
  3. قطار پالس‌ها (قطار ضربه‌ها)

دیجیتال:

  1. دیجیتال: داده‌هایی که به صورت ۰ و ۱ یا به عبارت دیگر ON/OFF ارسال می‌شوند.

در تصاویر زیر، تعدادی از تجهیزات ارسال کننده‌ی سیگنال‌های دیجیتال را مشاهده می‌کنیم.

در ادامه دو فیلم آموزش PLC، از تجهیزات ورودی و خروجی دیجیتال مشاهده می‌کنیم.

آنالوگ

۲- آنالوگ: داده‌هایی که به صورت پیوسته ارسال‌شده و می‌توانند هرمقداری را بین ماکزیمم و مینیمم داده‌ها، اختیار کنند.

در تصاویر زیر، نمونه‌هایی از تجهیزاتی ارسال کننده‌ی سیگنال‌های آنالوگ را مشاهده می‌کنیم.

در ادامه دو فیلم آموزش PLC ، از تجهیزات ورودی و خروجی آنالوگ مشاهده می‌کنیم.

قطار پالس

۳- قطار پالس‌ها: داده‌هایی که رفتاری مشابه با رفتار داده‌های دیجیتال داشته، ولیکن به صورت مداوم و با سرعت بالا این رفتار را تکرار می‌کنند.
به عبارت دیگر داده‌هایی که متشکل از ۰ , ۱ ها و ON/OFF های پی‌درپی و به صورت پالس‌های پی‌درپی هستند.

در تصاویر زیر، نمونه‌هایی از تجهیزات ارسال کننده‌ی سیگنال‌های دیجیتال را مشاهده می‌کنیم

در ادامه دو فیلم آموزش PLC، از تجهیزات ورودی و خروجی با سیگنال‌های ارسالی قطار پالس‌ها مشاهده می‌کنیم.

سیستم کنترل بدن

در این بخش اطلاعات اولیه‌ای پیرامون پیکربندی وسخت افزار PLCها، کسب می‌کنیم.

این بحث را با صحبت پیرامون یک روز بارانی شروع می‌کنیم.

وقتی (با چشم هایمان) به آسمان نگاه کرده و احساس می‌کنیم که آسمان ابری و بارانی است؛ این نکته به ذهنمان خطور می‌کند که استفاده از یک چتر، ما را از خیس‌شدن محفوظ می‌دارد.
در نتیجه اگر منطقی فکر کنیم، مواقعی که باران می‌آید و ما این صحنه را مشاهده می‌کنیم، بایستی چتر را برداشته و روی سر خود بگیریم.
به همین منظور از طریق ذهنمان به عضلات خود دستور می‌دهیم که دست‌ها و پاهایمان را به حرکت در آورده و با برداشتن چتر، آن را بالای سر ما بگیرند.

طرزکار و مکانیسم PLC نیز به همین منوال است. در PLC:

به جای چشم‌های شما، بخشِ ورودی را داریم.

به جای ذهن شما، واحد پردازنده مرکزی(CPU) را داریم.

به جای عضلات بدن، بخشِ خروجی را داریم.

ورودی و خروجی PLC

بخش ورودی و خروجی Input/Output Unit

تجهیزات ورودی را به بخش ورودی PLC و تجهیزات خروجی را به بخش خروجی PLC وصل می‌کنیم.

پیکربندی و سیم‌کشی تجهیزات ورودی

در فیلم آموزش PLC زیر، نمونه‌ای از سیم کشی تجهیزات ورودی را مشاهده می‌کنید.

با فشردن شاسی ورودی و رسیدن جریان به ترمینال‌های ورودی PLC، سیگنال‌هایی به پردازنده(CPU) ارسال می‌شود.
ترمینال‌های ورودیِ پی‌ال‌سی معمولا با اعدادی از ۰۰ تا ۱۵ نام‌گذاری می‌شوند.

سیم‌کشی و پیکربندی تجهیزات خروجی

در فیلم آموزش PLC زیر، نمونه‌ای از پیکربندی تجهیزات خروجی را مشاهده می‌کنید.

وقتی‌که CPU پی‌ال‌سی، فرمانِ روشن کردن لامپ یا به حرکت درآوردن یک وسیله را به خروجی PLC ارسال می‌کند،
تغییرات لازم در مدار خروجی ایجاد شده و لامپ روشن می‌شود.

آدرس‌دهی ورودی و خروجی

آدرس‌ دهی ورودی و خروجی I/O address

تجهیزاتی که با PLC در ارتباط هستند، با اعداد کنترل می‌شوند.
این اعداد را آدرسI/O تجهیزات نامیده و به اصطلاح می‌گوییم IO(آی اُ) این ورودی چیست. (Input/Output address)

  • آدرس، عددی منحصر به فرد برای شناسایی تجهیزات ورودی و خروجی است.
  • هر آدرس متشکل‌ از یک واژه(CH=channel) و یک عدد (در معیار دهدهی=اعدادی که در زندگی روزمره‌ی خودمان استفاده می‌کنیم) می‌باشد.
  • هر وسیله‌ی دیجیتالی که به ورودی و خروجی PLC متصل می‌شود، با یک بیت(bit)(یک عددِ یک بیتی) مشخص می‌شود.
  • آدرس اختصاص داده شده به هر وسیله، متناسب با شماره ترمینال‌ ورودی یا خروجی‌ای است که دستگاه را به آن متصل می‌کنیم.
  • آدرسی که برای I/O تجهیزات استفاده می‌شود، به صورت (CIO (Core IO نام‌گذاری می‌شود. البته این نام‌گذاری برای شرکت امرن است.
    برای شرکت زیمنس به جای CIO از واژه‌ی دیگری استفاده می‌شود.
    روش کار مشابه است و فقط یکسری حروف تغییر می‌کند. درنتیجه با فراگیری این دوره‌ها با PLC های هر شرکتی خواهید توانست کار کنید.

002 آدرس

آدرس دهی براساس مدل PLC انجام می‌شود.
در اکثر PLC های مورد استفاده ما ازجمله پی‌ال‌سی‌های CP1 و CJ2 شرکت امرن، آدرس‌ها از ۶ عدد تشکیل می‌شوند.
برای این دو مدل PLC چهار رقم اول شماره‌ی word (کلمه) یی است که در حافظه داریم و دو رقم بعدی شماره‌ی بیت موردنظر در آن ورد می‌باشد.

مثال از آدرس دهی

CIO ۰۰۰۰۰۰ = word (CH) 0000 bit 00
حافظه مربوط به ورودی یا خروجی‌، word شماره‌ی ۰۰۰۰ و بیت شماره‌ی ۰۰
CIO ۰۱۰۰۰۳ = word (CH) 0100 bit 03
حافظه مربوط به ورودی یا خروجی‌، word شماره‌ی ۱۰۰ و بیت شماره‌ی ۳

همچنین برای جداسازی ارقام می‌توانیم از دات(.) استفاده‌کنیم.

برای مثال CIO ۰٫۰۰ = word (CH) 0000 bit 00

CIO ۱۰۰٫۰۳ = word (CH) 0100 bit 03

در پی‌ال‌سی امرن، حافظه‌ی مربوط به ورودی‌ها و خروجی‌ها مشترک بوده و از یکدیگر جدا نمی‌باشد،
ولیکن در زیمنس این دو از یکدیگر جدا می‌باشند. این مطلب را در درس بعدی کاملتر شرح خواهیم داد.

فیلم زیر را بادقت مشاهده کنید.

فیلم آموزش PLC – واحدهای حافظه

در فیلم آموزش PLC زیر، مطالب را با جزئیات بیشتر بررسی می‌کنیم.

I/O memory و حافظه کاربر

I/O memory

از طریق ترمینال‌های ورودی پی‌ال‌سی، وضعیتِ روشن یا خاموش(ON/OFF) بودن تجهیزات ورودی به CPU پی‌ال‌سی ارسال می‌شود.
پردازنده(CPU) اطلاعاتِ دریافتی را در حافظه(memory) ذخیره می‌کند.
بخشی از حافظه که مربوط به ورودی‌ها و خروجی‌ها می‌باشد را I/O memory می‌گوییم.

در حافظه ، حالت روشن بودن با ۱ و حالت خاموش بودن با ۰، نام‌گذاری می‌شود.
در انیمیشن زیر، نحوه آدرس‌دهی تجهیزات ورودی را مشاهده می‌کنیم.

کوچک‌ترین بخش تشکیل‌دهنده حافظه، بیت(bit) می‌باشد.

آدرس هر بیت عددی بین ۰۰ و ۱۵ می‌باشد.

یک ورد یا یک کانال از ۱۶ بیت تشکیل می‌شود.

۱CH = 16 bit = 1 word

این مفهوم را در انیمیشن زیر به خوبی مشاهده‌ می‌کنیم.

حافظه کاربر

برنامه‌ی کاربر، در حافظه کاربر که بخشی از حافظه‌یCPU پی‌ال‌سی است، ذخیره می‌شود.

برنامه نویسی به شیوه لَدِر (Ladder diagrams)، از رایج‌ترین روش‌های برنامه‌نویسی است.

در ادامه فیلم تکمیلی زیر را مشاهده می‌کنیم.
در فیلم آموزش PLC زیر، دسته بندی‌ فضای حافظه به خوبی شرح داده شده است.

نرم‌افزار و برنامه‌نویسی

نرم افزارهای مختلفی برای کنترل و برنامه نویسی وجود دارد.

برای PLCهای شرکت امرن از نرم‌افزار CX-Programmer به صورت گسترده برای کنترل و مانیتورینگ PLCها استفاده می‌شود.

نرم‌افزار CX-Programmer در بسته جامع CX-One وجود دارد.

در شکل زیر، لیستی از نرم‌افزارهای موجود در CX-One را مشاهده می‌کنید.

منبع تغذیه

منبع تغذیه ی PLC، از طریق یک تغذیه کننده بیرونی، برقدار شده و با تبدیل برق AC به DC، توان مورد نیاز PLC را تامین می‌کند.

بنابراین استفاده از منبع تغذیه علاوه بر تجهیزات ورودی و خروجی، برای PLC نیز ضروری است.

نحوه عملکرد PLC

در انیمیشن زیر، عملکرد تمامی بخش‌های PLC را در کنار هم مشاهده می‌کنیم.

این فیلم آموزش PLC زیر، را بادقت مشاهده کنید.

  1. واحد پردازنده‌ی مرکزی “CPU” دستورات را به ترتیب از اولین تا آخرین خط برنامه اجرا می‌کند.
    CPU با توجه به نتایج حاصله، داده‌های ۰ یا ۱ را در خانه‌های مناسب I/O memory ذخیره‌سازی می‌کند.
  2. پس از اجرای آخرین دستور، CPU وضعیت داده‌های I/O را مجددا بارگذاری (رِفرِش) کرده
    و اطلاعاتی که در خروجی‌ها و ورودی‌ها و حافظه تغییر کرده را شناسایی می‌‎کند.
  3. سپس تجهیزات خروجی متناسب با اطلاعاتی که CPU از ورودی‌ها دریافت کرده (تغییر وضعیت در ورودی‌ها)، روشن یا خاموش می‌شوند.

مجددا این چرخه توسط CPU با اطلاعات به روز شده انجام می‌شود.
CPU این چرخه‌ی کنترلی را به طور مداوم و در زمان بسیار کوتاهی تکرار می‌کند.

برنامه‌ها در حافظه‌ی کاربر ذخیره‌سازی و اجرا می‌شوند و به صورت یک سری کدِ رمزدار می‌باشند (mnemonic code).
البته ما با زبان لدر (ladder) برای سیستم برنامه نوشته و برنامه‌ی لدر به صورت اتوماتیک به این کد ها تبدیل می‌شود.
لدر نویسی یک زبان برنامه‌نویسی شماتیک (تصویری) بوده که کار با آن بسیار راحت‌تر و قابل درک‌تر از کد زدن‌ های پیچیده می‌باشد.

سیکل زمانی

اگر در ورودی یا خروجی محصولاتی را داریم که به‌سرعت تغییر کرده
و متناسب با آنها سنسورها و شمارنده‌هایمان سیگنال‌های بیشتری را ارسال می‌کنند،
بایستی این نکته را درنظر داشته باشیم که از تجهیزات کنترلی با قابلیت پردازش بالا استفاده کنیم.

بنابراین اگر وسیله‌ای دارید که سیگنال‌های ارسالی از آن سریع‌تر از چرخه‌ی زمانی (cycle time) پی‌ال‌سی می‌باشد،
این امکان وجود دارد که پی‌ال‌سی قادر به تشخیص سیگنال‌های ارسالی نباشد.

مثلا در فیلم آموزش PLC زیر مشاهده می‌کنیم که نیازمند به شمارنده‌ای با قدرت شمارش بالا هستیم.

چرخه‌ی زمانی با توجه به عواملی مانند مدل CPU، محتوای برنامه‌ی کاربر و فضاهای حافظه مشخص می‌شود.

مثلا برای پی‌ال‌سی CJ2H شرکت امرن، چرخه‌ی زمانی برابر با ۱٫۴۳ میلی ثانیه می‌باشد. (۱٫۴۳ms = cycle time)

خانواده پی‌ال‌سی امرن

شرکت امرن در سال ۱۹۷۳ میلادی با تولید اولین مدل پی‌ال‌سی خود به نام SYSMAC-M1R وارد صنعت اتوماسیون و تولید PLC شد.

در فیلم آموزش PLC زیر، تغییرات PLC های امرن درطول سالیان اخیر را مشاهده می‌کنیم.

دسته‌بندی PLCها

سخت افزار PLCها به دو دسته کامپکت (Compact) و ماژولار (Modular) تقسیم‌بندی می‌شود.

پی‌ال‌سی کامپکت Compact PLC

در پی‌ال‌سی های کامپکت، تمامی بخش‌های سخت‌افزاری شامل منبع تغذیه، ورودی‌ و‌ خروجی‌ها و CPU به صورت یکپارچه درکنارهم قرار دارند.
این PLCها تعداد ورودی و خروجی‌های کمی داشته و به ما امکان داشتن تعداد ورودی و خروجی‌ زیاد را نمی‌دهند.
(کمتر از ۶۰ ورودی و خروجی)

پی‌ال‌سی ماژولار Modular PLC

در پی‌ال‌سی های ماژولار، بخش‌های سخت‌افزاری از یکریگر مجزا بوده و کاربر متناسب با نیازهای خود، قادر به پیکربندی PLC می‌باشد.

کامپکت Compact

بیشترین مقدار IO (تعداد ورودی و خروجی) در این نوع PLCها، ۶۰ می‌باشد.

(۳۶ ورودی و ۲۴خروجی)(با نسبت‌های ۳/۵ و ۲/۵)

ماژولار Modular

در این مدل PLCها، کاربر متناسب با نیاز خود، تعداد ورودی‌ها وخروجی‌ها را انتخاب می‌کند.
حداکثر تعداد ورودی و خروجی‌هایی که در این مدل PLCها استفاده می‌شود، بسیار زیاد است
و اکثر نیازهایی که ما داریم را پاسخگویی می‌کند. در مدل CS1 تعداد IO ها، ۵۱۲۰، می‌باشد.

PLCهای ماژولار گستره‌ی کاربرد فراوانی دارند و می‌توان از آنها به عنوان کنترل کننده‌‎های چندکاره استفاده کرد.

مهمترین و اولین قدم در اجرای یک پروژه، انتخاب PLCیی مناسب با تمامی امکانات مورد نیازمان می‌باشد.
در ادامه فیلم آموزش PLC تکمیلی زیر را مشاهده می‌کنیم.

اگر به برنامه نویسی در PLC علاقه مندید:

از دو محصول اصلی نماتک در زمینه اتوماسیون صنعتی دیدن فرمایید.

محصول اول: سی پلاس     (آموزش اصول کلیدی اتوماسیون در ۱۰ سرفصل کاربردی)

محصول دوم: PLCPRO   (آموزش تخصصی برنامه نویسی PLC)

توسط | ۱۳۹۷-۸-۲ ۱۸:۱۹:۱۲ +۰۳:۳۰ ۵ تیر ۱۳۹۷|اتوماسیون صنعتی, تکمیل شده دسته بندی ها|برچسب ها:٪ s |۲ نظرات

در باره نویسنده :

ما یه هدف مشترک داریم و میخوایم مهارت هایی که توی صنعت لازمه رو به افراد آموزش بدیم تا روزی که کالای ایرانی در دنیا بهترین باشه. اگه شما هم هدفتون همینه، نماتکی بشید. (:

۲ ديدگاه

  1. saman ۱۳۹۷/۰۸/۰۲ در ۲۱:۴۲ - پاسخ دادن

    عالی بود عالی!

    • تیم نماتک ۱۳۹۷/۰۸/۰۳ در ۰۱:۰۵ - پاسخ دادن

      ممنون سامان جان
      حتما از ویدئوهای دیگر سایت هم بازدید کن و نظرت رو با ما به اشتراک بزار!

ثبت ديدگاه

در کمتر از 20 ثانیه عضو شوید و بیش از 100 آموزش رایگان در اختیار شماست.
ویدئوها را برایم بفرست
ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی بیزاریم.
Close