گزارش كارآموزی – اتوماسیون صنعتی (PLC)

یك طرح كنترلی به دو روش قابل اجرا است:

با استفاده از سیستم‌های كنترل غیرقابل تغییر توسط اپراتور و نیز با استفاده از كنترل كننده‌های قابل برنامه‌ریزی.

رله‌ یكی از قطعات مهم در بیشتر سیستم‌های كنترل مدرن است. این قطعه‌ یك سوئیچ الكتریكی با ظرفیت جریانی بالاست. یك سیستم رله‌ای ممكن است شامل چند صدیا حتی چند هزار كنتاكت باشد.

PLCها به عنوان جانشینی برای سیستم‌های منطقی رله‌ای و تایمری غیرقابل تغییر توسط اپراتور طراحی شدند تا به جای تابلوهای كنترل متداول قدیمی استفاده شوند. این كار به وسیله برنامه‌ریزی آن‌ها و اجرای دستورالعمل‌های منطقی ساده كه اغلب به شكل دیاگرام نردبانی است، صورت می‌گیرد. PLCها دارای یك سری توابع درونی از قبیل: تایمرها و شمارنده‌ها و شیفت رجیسترها می‌باشند كه امكان كنترل مناسب را‏، حتی با استفاده از كوچك‌ترین PLC نیز، فراهم می‌آورند.

یك PLC با خواندن سیگنال‌های ورودی، كار خود را شروع كرده و سپس دستورالعمل‌های منطقی (كه قبلاَ برنامه‌ریزی شده و در حافظه جای گرفته است) را بر روی این سیگنال‌های ورودی اعمال می‌كند و در پایان، سیگنال‌های خروجی مطلوب را برای راه‌اندازی تجهیزات و ماشین‌آلات تولید می‌نماید. تجهیزات استانداردی درون PLCها تعبیه شده‌اند كه به آن‌ها اجازه می‌دهد مستقیماَ و بدون نیاز به واسطه‌های مداری یا رله‌ها، به المان خروجی یا محرك (actuator) و مبدل‌های ورودی (مانند پمپ‌ها و سوپاپ‌ها) متصل شوند.

با استفاده از PLCها، اصلاح و تغییر یك سیستم كنترل بدون نیاز به تغییر محل اتصالات سیم‌ها ممكن شده است.

برخی ویژگی‌های خاص، آن‌ها را ابزاری مناسب جهت انجام عملیات كنترل صنعتی نموده است. برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از:

• تجهیزات حفاظت كننده‌ها PLCها از نویز و شرایط نامساعد محیطی
• ساختار PLCها، كه به سادگی امكان تعویض یا افزودن واحد یا واحدهایی را به PLC می‌دهد. (مثلاَ واحد ورودی/ خروجی)
• اتصالات استاندارد ورودی/ خروجی و نیز سطوح سیگنال استاندارد
• زبان برنامه‌نویسی قابل درك و آسان (مانند دیاگرام نردبانی یا نمودار وظایف)

محدوده PLCهای در دسترس، از PLCهای جامع و كامل كوچك با 20 ورودی/ خروجی و 500 مرحله یا گام برنامه‌نویسی تا سیستم‌های مدولار با مدول‌های قابل افزایش را دربرگرفته است مدول‌ها برای انجام وظایفی نظیر:

• ورودی/ خروجی آنالوگ
• كنترل PID (تناسبی، انتگرال‌گیر و مشتق‌گیر)
• ارتباطات
• نمایش گرافیكی
• ورودی/ خروجی اضافی
• حافظه‌های اضافی و … استفاده می‌شوند.

كنترل كننده های قابل برنامه‌ریزی (PLC)ها:

PLCها، كامپیوترهایی ساخته شده به منظور خاص هستند كه شامل سه قسمت اجرایی اصلی می‌باشند:پردازش‌گر، ورودی/ خروجی و حافظه. سیگنال‌ها از طریق ورودی به PLC فرستاده شده و آن‌گاه در حافظه، ذخیره می‌شوند. سپس سیگنال‌های خروجی به منظور راه‌اندازی تجهیزات مورد نظر، تولید می‌شوند.

در PLCهای كوچك‌تر، این عملیات توسط كارت‌های ویژه‌ای انجام می‌گیرند كه به صورت واحدهای بسیار فشرده‌ای ساخته شده‌اند، در حالی كه ساختار PLCهای بزرگتر به صورت مدولار با مدول‌هایی كه بر روی شیارهای تعبیه شده بر روی دستگاه نصب می‌شود، بنا گردیده است. این امر امكان توسعه سیستم را- در صورت ضرورت- به سادگی فراهم می‌آورد. در هر دوی این موارد بوردهای مداری ویژه‌ای، به سادگی تعویض یا برداشته می‌شود و امكانات تعمیر سیستم نیز به سادگی فراهم می‌آید.

CPU بر تمام عملیاتی كه در PLC رخ می‌دهد‏، كنترل و نظارت دارد و دستورالعمل‌های برنامه‌ریزی شده و ذخیره شده را اجرا می‌كند.

تمام PLCهای مدرن برای ذخیره برنامه از حافظه‌های نیمه هادی مانند EPROM, RAM یا EEPROM استفاده می‌كنند.

عملاَ از RAM برای تكمیل برنامه مقدماتی و تست آن استفاده می‌شود، زیرا كه امكان تغییر و اصلاح راحت برنامه را فراهم می‌آورد.

پس از این كه یك برنامه تكمیل شد و مورد آزمایش قرار گرفت می‌توان آن را در PROM یا EPROM، كه اغلب ارزانتر از قطعات RAM می‌باشند، بار (Load) كرد. برنامه‌ریزی PROM معمولاَ توسط یك برنامه‌ریز مخصوص صورت می‌گیرد.

PLC‌های كوچك معمولاَ تا حدی به دلیل ابعاد فیزیكی دستگاه دارای حجم حافظه محدود و ثابتی می‌باشند. حجم این حافظه‌ها بسته به تولیدكننده آن‌ها بین 300 تا 1000 دستورالعمل متفاوت است. این حجم حافظه ممكن است كمتر از آنی به نظر آید كه مناسب جهت امور كنترلی باشد‏، اما تقریباَ حدود 90 درصد عملیات مورد نیاز كنترل‌های دودویی با كمتر از 1000 دستورالعمل قابل اجرا می‌باشند. بنابراین فضای حافظه لازم برای بیشتر كاربردها فراهم خواهد آمد.

PLCهای بزرگتر از مدول‌های حافظه‌ای استفاده می‌كنند كه بین K1 تا K64 فضای حافظه را فراهم می‌آورند. این مدول‌ها امكان گسترش سیستم را با افزودن كارت‌های حافظه RAM یا PROM به PLC فرام می‌آورند.

معیار اولیه مشخص كننده اندازه PLCها، در قالب حجم حافظه برنامه و حداكثر تعداد ورودی و خروجی‌هایی كه سیستم قادر به پشتیبانی از آن‌هاست ارائه می‎شود. اما به منظور ارزیابی و محك مناسب هر PLC، باید خصوصیات دیگری از آن، از قبیل نوع پردازشگر، زمان اجرای یك سیكل برنامه، تسهیلات زبان برنامه‌نویسی، توابع (از قبیل شمارنده، تایمر و …) قابلیت توسعه و … را نیز در نظر بگیریم.