سادگی ایجاد تغییرات و توانایی گسترده یك سیستم اتوماسیون صنعتی كه در آن PLC به عنوان كنترل كننده مركزی به كار گرفته شده است به طراحان ماشین این امكان را می دهد آنچه را در ذهن دارند در اسرع وقت بیازمانید و به ارتقای كیفیت محصول تولیدی خود بپردازند. كاری كه در سیستم های قدیمی معادل صرف هزینه و بخصوص زمان بود؛ بطوریكه باعث می شد هیچگاه ایده های نو به مرحله عمل در نیاید، به راحتی در این نوع سیستم قابل اجراست. در بخشهای بعدی ضمن نگاهی به تاریخچه PLC، به مقایسه PLC با سایر سیستم های كنترل و انواع آن و بررسی عملكرد اجزاء PLCمی پردازیم.

1-1) تاریخچه PLC

نخستین گامها برای ساخت و استفاده از PLC در اواخر دهه 1960 و اوایل دهه 1970 میلادی برداشته شد. شركتBedford Association كه بعد به نام Modicon تغییر نام داد و همزمان با آن شركت Allen-Bradly كه در سال 1969 اولینPLC را عرضه كردند را می توان پیشگامان ارایه PLC دانست.

اولین نمونه های PLC به ورودی خروجی های دیجیتال و دستورات منطقی ساده اكتفا كرده‌بودند. بتدریج نمونه‌های كاملتری عرضه‌شدند كه تعداد ورودی خروجی‌های بیشتری دارا بودند. قابلیت ورودی و خروجی آنالوگ داشتند و از دستورات پیچیده‌تری بهره می بردند. قوم های بعدی امكان تشكیل شبكه ای از PLCهای كوچك برای كنترل پروسه های بزرگ و به كارگیری كارت های كنترل كننده PID، Communication و… را فراهم ساخت.

تعدادی از ثباتها كه بیشترین كاربرد را دارند عبارتند از:

   A (انباشتگر) B ، R0، R1، R2، R3، R4، R5، R6، R7، DPTR (شانگر داده) و PC        (Program counter شمارندة برنامه) كه همگی 8 بیتی اند به جزء DPTR و PC .

   ثبات PC یا شمارندة برنامه به آدرس دستورالعمل بعدی كه اجرا خواهد شد اشاره       می كند. زمانی كه CPU كه عملی را از برنامة موجود در ROM واكشی می كند شمارندة برنامه افزایش یافته و به دستورالعمل بعدی اشاره می كند. این ثبات 16 بیتی است.

   به هنگام روشن شدن میكروكنترلر 8051 همگی از آدرس0000  شروع به كار می كنند. به عبارت دیگر هنگام روشن شدن PC مقدار 0000 را در خود خواهد داشت.

پایه های 8051

   در شكل زیر 32 پایه از مجموع 40 پایه در 8051 به چهار درگاه P0، P1، P2، P3 اختصاص دارند. (شكل صفحة                )

   دو پایه PSEN و ALE به طور عمده توسط سیستمهای مبتنی بر 8031 به كار گرفته   می شوند.

XTAL1 و XTAL2

   با وجود اینكه 8052 تراشه ای است كه دارای نوسانساز اما نیازمند یك ساعت خارجی برای راه اندازی آن است كه بیشتر از یك كریستال نوسانساز از نوع كوارتز به ورودیهای XTAL1 (پایه 19) و XTAL2 (پایه 18) متصل می شود.

EA

   اعضای خانوادة 8051 همگی به همراه یك ROM بر روی تراشه برای ذخیره برنامه ها ارائه می شوند در چنین مواردی باید پایه EA (پایه اكو) به VCC متصل شود در غیر این صورت پایه به GND وصل می شود.

پایه های درگاه I/O

   چهار درگاه P0، P1، P2، P3 هر كدام با استفاده از 8 پایه درگاههای 8 بیتی ایجاد         می كنند، كه تمتماً به صورت خروجی پیكربندی شده اند كه اگر به صورت ورودی بخواهد مورد استفاده قرار گیرد باید به وسیلة مقاومتهای متصل شده به درگاه و با برنامه، تمام بیتهای درگاه را به 1 تبدیل كرد.

MOV  A,#0FFH

MOV  P0.A

در این مثال درگاه P0 به ورودی تبدیل می شود.

نقش دوگانه درگاه 0

   همانطوری كه در شكل مشاهده می شود درگاه 0 برای AD0 تا AD7 نیز طراحی شده است كه امكان استفاده از داده و آدرس را به درگاه می دهد. هنگامی كه 8051 یا 8031 به یك حافظة‌خارجی متصل است درگاه تدارك بیننده آدرس و داده برای آن است. ALE نشان دهنده این است كه آیا P0 دارای آدرس است یا داده اگر ALE صفر باشد داده و اگر ALE=1 باشد آدرس تدارك دیده می شود.

   درگاه 2 برای A8 تا A15 نیز طراحی شده است. 8031 قابلیت دسترسی به 64K بایت حافظة را دارد، از این رو یك مسیر 16 بیتی آدرس دهی خواهد داشت. 8 بیت به وسیلة درگاه 0 و 8 بیت دیگری به وسیلة درگاه 0

چرا از میكروكنترلر استفاده می شود ؟

همان گونه كه قبلاً توضیح داده شد میكروكنترلرها، كامپیوترهایی ارزانقیمت هستند. قابلیت ذخیره سازی و اجرای برنامه های منحصر به فرد،موجب شده است تا میكروكنترلرها بسیار انعطاف پذیرشوند. بعنوان مثال شخص می تواند میكروكنترلر را به گونه ای برنامه ریزی كند بر اساس شرایط از پیش تعیین شده (وضعیت خطوط خروجی ورودی و خروجی) تصمیم گیری نماید (عملیات مورد نظر را انجام دهد). قابلیت انجام عملیات ریاضی و منطقی موجب شده است تا میكروكنترلر بتواند عملكرد مدارهای منطقی پیچیده و مدارهای الكترونیكی را تقلید كند.

برنامه های دیگر می توانند موجب شوند كه میكروكنترلر مشابه یك مدار در شبكه عصبی و یا به صورت یك كنترلر كننده با منطق فازی عمل كند. میكروكنترلرها وظیفه هوش مصنوعی را در دستگاههای مربوط به «حسابهای هوشمند» در فروشگاهها بر عهده دارند.

آینده الكترونیك مختص میكروكنترلرها می باشد

اگر به مجله های الكترونیكی كه در این كشورها و یا سایر كشورها چاپ می شوند توجه كنید، مقاله هایی را مشاهده خواهید كرد كه در طراحی مدارهای آنها، بطور مستقیم و یا بصورت تركیبی، از میكروكنترلرها استفاده شده است. میكروكنترلرها به دلیل انعطاف پذیری زیادی كه دارند، با صرف هزینه اندك می توانند قدرت زیاد، كنترل و انتخابهای مختلفی را ارائه كنند. به همین دلیل است كه مهندسین الكترونیك و افرادی كه علاقه مند به كارهای الكترونیكی هستند، برنامه ریزی میكروكنترلرها را فرا می­گیرند تا از مزایای میكروكنترلرها در مدارات خود بهره ببرند و سطح كیفی مدار خود را در حد بالایی حفظ كنند.

اگر از دستگاههای الكترونیكی خانگی را بررسی كنید، خواهید دید كه از میكروكنترلرها تقریباً در تمامی آنها استفاده شده است. این نیز دلیل دیگری برای آشنایی با میكروكنترلر هاست.

كامپیوترهای طراح

امروزه انواع بسیار زیادی از میكروكنترلرها در بازار وجود دارند. ما در اینجا توجه خود را معطوف به میكروكنترلهایی می كنیم كه تراشه های PIC (یا تراشه های PICMicro) نامیده می شوند، این تراشه ساخت شركت Microchip Technologyمی باشد.