PLC یک کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) است که برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای الکترومکانیکی مختلف در تولید، کارخانه‌ها، حسگرها، محرک‌ها و سایر کاربردهای اتوماسیون استفاده می‌شود.
PLC را می توان در حوزه های سیستم کنترل و صنایع مختلفی به کار برد، علاوه بر این که به عنوان یک کامپیوتر دیجیتال با هدف خاص مورد استفاده قرار می گیرد. به همین دلیل است که PLC ها اغلب به عنوان کامپیوترهای صنعتی شناخته می شوند.
سیستم PLC چیست؟
PLC برای جایگزینی پانل های کنترل سنتی که عملکرد آنها به رله های منطقی الکترومغناطیسی که بر اساس تایمر در سیستم های کنترل صنعتی هستند، اختراع شده است. PLC ها قادرند ورودی ها را به طور مداوم از سنسورها نظارت کنند و تصمیمات خروجی را برای کارکرد محرک ها بر اساس برنامه تولید کنند. هر سیستم PLC حداقل به این سه ماژول نیاز دارد:
- ماژول CPU
- ماژول منبع تغذیه
- یک یا چند ماژول ورودی یا خرروجی
انواع PLC
کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) به صورت واحدهای تکی یا ماژولار طراحی شده اند. یک PLC یکپارچه یا فشرده (Integrated or Compact PLC) توسط چندین ماژول در یک کیس ساخته می شود. بنابراین، قابلیت های I/O توسط سازنده تصمیم گیری می شود، و نه توسط کاربر. برخی از PLC های فشرده امکان اتصال ورودی/خروجی های اضافی را می دهند تا آنها را تا حدودی ماژولار کنند.
-
PLC های یکپارچه یا فشرده
یک PLC ماژولار با چندین مؤلفه ساخته شده است که به یک رک یا گذرگاه مشترک با قابلیت های I/O قابل ارتقا وصل شده اند. این شامل ماژول منبع تغذیه، CPU و سایر ماژول‌های ورودی/خروجی است که در یک رک به هم وصل شده‌اند، که از همان سازنده‌ها یا تولیدکنندگان دیگر هستند. این PLC های مدولار در اندازه های مختلف با منبع تغذیه متغیر، قابلیت های محاسباتی، اتصال I/O و غیره عرضه می شوند.
-
PLC های ماژولار (Modular PLCs)
این نوع پی ال سی بر اساس اندازه حافظه برنامه و تعداد ویژگی های I/O به PLC های کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم می شوند.
انواع PLC ماژولار
- Small PLCیک PLC کوچک است که به عنوان واحد فشرده و مستحکم نصب شده یا در کنار تجهیزات مورد کنترل طراحی شده است. این نوع PLC برای جایگزینی منطق های رله سیمی سخت، شمارنده ها، تایمرها و غیره استفاده می شود. قابلیت گسترش این ماژول I/O PLC برای یک یا دو ماژول محدود است و از لیست دستورالعمل های منطقی یا زبان رله نردبان به عنوان زبان برنامه نویسی استفاده می کند.
- PLC با اندازه متوسط بیشتر در صنایع از PLC استفاده می شود که به ماژول های پلاگین زیادی اجازه می دهد که بر روی صفحه پشتی سیستم نصب شوند. صدها نقطه ورودی/خروجی با افزودن کارت‌های ورودی/خروجی اضافی ارائه می‌شوند – و علاوه بر اینها – امکانات ماژول ارتباطی توسط این PLC ارائه می‌شود.
- PLC های بزرگ در جایی استفاده می شوند که توابع کنترل فرآیند پیچیده مورد نیاز است. ظرفیت این PLC ها از نظر حافظه، زبان های برنامه نویسی، نقاط ورودی/خروجی و ماژول های ارتباطی و … بسیار بالاتر از PLC های متوسط است. این PLC ها بیشتر در سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA)، کارخانه های بزرگتر، سیستم های کنترل توزیع شده و غیره استفاده می شوند.
کاربردهای PLC صنعتی چیست؟
PLC صنعتی را می توان در بسیاری از برنامه های کاربردی مختلف مانند عملکردهای کنترل فرآیند، تولید تولید، اتوماسیون سیار، ماشین ابزار نظارت، صنعت فولاد، سیستم اتوماسیون روباتیک، صنایع شیشه، سیستم های پردازش مواد غذایی، صنعت کاغذ و موارد دیگر مورد استفاده قرار داد.
- تولید انبوه
اینترنت اشیا (IoT)، اتوماسیون هوشمند، روبات‌های پیشرفته و سایر پروژه‌های کارخانه هوشمند، فرآیند تولید را بسیار کارآمدتر کرده است. PLC ها همچنان نقش مهمی را در تولیدات انبوه ایفا می کنند و به عنوان یک پردازنده مرکزی برای همه تصمیمات بلادرنگ، علی رغم پیشرفت های سریع فناوری، عمل می کنند.
مثال: PLC داده های قابل اعتمادی مانند عملکرد حسگر و سایر اطلاعات را ارائه می دهد که می تواند با محاسبات ابری ترکیب شود تا تصویری جامع تر یا “داده های بزرگ” ایجاد کند. مدیران کارخانه و سایرین می توانند از ابزارهای تجزیه و تحلیل برای استفاده بهتر از منابع، زمان بندی دسته ای مشاغل، تدارکات، زمان بندی تامین کنندگان و سایر عملیات ضروری به منظور توسعه فرآیندهای تولید کارآمدتر استفاده کنند.
- اتوماسیون خودرو
آنها از PLC در فرآیندهای اتوماسیون خودرو استفاده می کنند تا فرآیند تولید را استاندارد کنند و ROI (بازده سرمایه گذاری) خود را افزایش دهند.
- ماشین ابزار نظارت
PLC به عنوان یک ماشین ابزار برای نظارت بر ورودی ها و خروجی ها برای تصمیم گیری بر اساس برنامه ذخیره شده در حافظه PLC عمل می کند. استفاده از PLC ها به کاهش تلاش های تصمیم گیری انسان برای دستیابی به کارایی بالاتر کمک می کند.
4. صنعت فولاد
هر عملیاتی مانند مدیریت دما و فشار در دیگهای بخار، بالا بردن الکترودها، تغذیه لنج اکسیژن برای فولاد، کنترل بستر خنک کننده و غیره، به شدت به PLC وابسته است.
- سیستم اتوماسیون رباتیک
ربات ها با نرم افزار قدرتمند PLC تعبیه شده در کنترلر ربات طراحی شده اند. این برنامه به گروه کوچکی از روبات‌ها اجازه می‌دهد تا مستقل از یک PLC متمرکز عمل کنند، که پیامدهایی برای صنعت دارد. این عمل، معادل کاهش قابل توجه هزینه برای مشاغل کوچکتر است که در غیر این صورت باید در یکپارچگی استاندارد PLC هزینه کنند.
- صنعت شیشه
PLC ها برای کنترل نسبت مواد و پردازش شیشه های تخت استفاده می شوند. فناوری پیشرفته PLC به آنها اجازه داده است که تقاضای زیادی در این زمینه داشته باشند.
- سیستم پردازش مواد غذایی
PLC می تواند سیستم پردازش مواد غذایی باشد که برای سطوح آلاینده در آب، میزان جریان در بخش‌های اصلی تصفیه‌خانه آب، و همچنین شیرهایی که جریان آب در فرآیند را کنترل می‌کنند، از راه دور کنترل کند.
- صنعت کاغذ
عملکرد یک PLC در صنعت کاغذ، خودکار کردن فرآیندها با سرعت بالا برای اطمینان از کارایی است.
مثال: یک PLC بر ایجاد صفحات کتاب یا روزنامه ها نظارت و کنترل می کند.
مزایای PLC برای صنایع و کارخانه ها
در سال 2019 (و بعد از آن)، PLC ها به دلیل سادگی و انعطاف ذاتی خود به حضور خود ادامه خواهند داد. آنها به اندازه‌ای قدرتمند هستند که بتوانند با محیط‌ها و وظایف متعدد سازگار شوند، اما به اندازه‌ای ساده هستند که حتی تکنسین‌هایی که دانش قبلی برنامه‌نویسی یا برنامه‌نویسی ندارند نیز می‌توانند به سرعت آنها را یاد بگیرند.
ویژگی های خاصی از PLC ها وجود دارد که آنها را برای صنایعی که به این سیستم ها متکی هستند، به انتخاب مطلوب تبدیل می کند. شرکت‌های نفت و گاز، شرکت‌های خدمات آب، تولید مواد غذایی و نوشیدنی، و استفاده از کارهای عمومی تنها چند نمونه از صنایعی هستند که به فرصت‌هایی که PLCها ارائه می‌دهند، وابسته هستند.
1) برنامه نویسی PLC ها آسان است
وقتی کسی انعطاف‌پذیری یک سیستم PLC را به عنوان مزیت آن مطرح می‌کند، در مورد این صحبت می‌کند که چگونه این سیستم‌ها می‌توانند توسط افرادی با حتی سطحی‌ترین سطح دانش، برنامه‌ریزی شوند.
این بدان معناست که کار با تکنسین ها به اندازه یک مصرف کننده آسان است. همچنین می‌توانید یک سیستم PLC را با برنامه‌ریزی برای پیروی از مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها در صورت درست بودن شرایط خاص، گسترش دهید.
با چنین طیف گسترده ای از کاربردها در صنایع، کارگران هر شرکت مهارت های خاص خود را خواهند داشت. هنگام استفاده از PLC، آسان بودن منطق کنترل برنامه نویسی در سیستم به این معنی است که شما نیازی به فردی مسلط در تفاوت های ظریف زبان های کامپیوتری ندارید تا برنامه ها را هنگام تغییر یک کار یا برنامه تغییر دهد.
2) PLC ها می توانند یک محیط برنامه نویسی یکپارچه ارائه دهند
PLC ها روشی ارجح برای کنترل، اندازه گیری و انجام وظایف در کاربردهای پیچیده تولیدی و صنعتی هستند، زیرا به خوبی با سیستم های دیگر عمل می کنند. PLC ها با رایانه های شخصی، PAC (کنترل کننده های اتوماسیون قابل برنامه ریزی)، دستگاه های کنترل حرکت و HMI به خوبی کار می کنند.
با این حال، برای موثر بودن، محیط یکپارچه باید به خوبی برنامه ریزی شود و کارکرد آن برای کاربر نباید خیلی سخت باشد. البته قابل ذکر است که PLCهایی که در یک محیط برنامه‌نویسی بزرگتر قرار دارند، به کاربران با سطح دانش اولیه اجازه می‌دهند تا به عملکردهای متعددی دسترسی داشته باشند که با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، داده‌های یکدیگر را تغذیه کرده و وظایف پیچیده را انجام می‌دهند.
3) PLC ها داده های قوی را جمع آوری می کنند
تعداد ورودی هایی که در یک سیستم PLC تنظیم می کنید به خود کاربر بستگی دارد. این بدان معناست که هیچ محدودیتی برای تعداد منابع داده و میزان جریان داده وجود ندارد. دستگاه‌های اندازه‌گیری، حسگرها و کنترل‌های حرکتی می‌توانند پارامترهای مختلفی را تشخیص دهند، بنابراین تعیین نحوه جمع‌آوری این داده‌ها به عهده کاربر است. و نحوه نمایش خروجی
4) PLC ها را می توان برای تعمیر و نگهداری پیش بینی استفاده کرد
از آنجایی که امروزه PLC ها به حافظه و ظرفیت پردازش بیشتری مجهز شده اند، می توان آنها را برای انجام کارهای پیچیده و سنگین برنامه ریزی کرد. یکی از این وظایف تعمیر و نگهداری پیش‌بینی است. قدرت نگهداری پیش‌بینی‌کننده، به‌ویژه در شروع Industry 4.0، قابل اغراق نیست.
در یک کارخانه پیوسته که صف تا صد کار تولید را انجام می دهد و این، یکی از ویژگی های انقلاب صنعتی چهارم است، ممکن است یک قطعه از تجهیزات به چندین فرآیند دیگر متصل شده و مسئول عملیات آن باشد. بنابراین، تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده، می‌تواند کارایی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و زمان خرابی را به یک رویداد کمتر و فاجعه‌آمیز تبدیل کند.
تعمیر و نگهداری پیش بینی با نگهداری پیشگیرانه شروع می شود. اگر تجهیزات خاصی به آستانه از پیش برنامه ریزی شده برسد، سنسوری خاموش می شود که به تکنسین می گوید که تجهیزات نیاز به تعمیر و نگهداری یا تعویض دارد. سپس به اندازه کافی از این گزارش‌ها جمع‌آوری می‌شوند، زیرا داده‌ها برای ارتباط با سیستم در مورد عواملی که فرسودگی و پارگی یا یک مشکل قریب‌الوقوع را پیش‌بینی می‌کنند، جمع‌آوری می‌شوند. PLC ها با SCADA برای نمایش برنامه های تعمیر پی ال سی یا اجازه پیکربندی انعطاف پذیر قوانین نگهداری جدید را در تعامل خواهند داشت.
برترین برند های تولید کننده PLC
برخی از تولید کنندگان معروف و خوشنام انواع PLC ها در زیر آورده شده است:
- آلن بردلی PLC (AB)
- PLC های ABB (Asea Brown Boveri)
- PLC های زیمنس
- PLC های Omron
- PLC های میتسوبیشی
- پی ال سی های هیتاچی
- PLC های دلتا
- PLC های جنرال الکتریک (GE).
- پی ال سی های هانیول
- PLC های Modicon
- PLC های اشنایدر الکتریک
- PLC های بوش
تفاوت بین PLC و PC
PLC ها از دهه 70 وجود داشته اند. PLC های اصلی دستگاه های تک ریزپردازنده بودند. آنها برای جایگزینی تصمیم‌گیری، رله‌های سیمی سخت و تایمرها با یک برنامه نرم‌افزاری ساخته‌شده توسط کاربر که تصمیمات مورد نیاز را انجام می‌دهد، طراحی شده‌اند. تمام دستگاه های میدانی نظارت و کنترلd مانند سوئیچ ها، حسگرها و موتورها به ماژول های اضافی متصل به ماژول ریزپردازنده متصل شدند. طولی نکشید که PLC تکامل یافت و شامل ماژول هایی با قابلیت کنترل آنالوگ و فرآیندهای کنترل شده با PID شد.
PC نیز برای مدت طولانی در دسترس بوده است. اصطلاح رایانه شخصی در دهه 80 ابداع شد زیرا این دستگاه برای یک رایانه رومیزی تک کاربره در نظر گرفته شده بود. سپس کامپیوتر لپ‌تاپ، تبلت و حالا گوشی هوشمندی که هرکدام قادر به انجام عملکردهای کامپیوتری هستند، آمدند.
رایانه شخصی در ابتدا برای استفاده در اتوماسیون و کنترل در نظر گرفته نشده بود. خوب… پس برخی از تفاوت های تعیین کننده بین PLC و PC چیست؟
- رایانه شخصی دارای یک سیستم عامل مانند Microsoft Windows، Mac OS یا Chrome OS است. از نظر فنی، ممکن است کسی استدلال کند که رایانه ای با سیستم عامل MAC یا سیستم عامل Chrome یک رایانه شخصی نیست.
- PLC با استفاده از نرم افزارهای برنامه نویسی اختصاصی مانند Rockwell Studio 5000 یا Siemens TIA Portal برنامه ریزی می شود. این نرم افزار اختصاصی برای توسعه برنامه هایی با استفاده از یکی از زبان های استاندارد IEC 61131-3 برای PLC ها استفاده می شود. جالب اینجاست که این نرم افزار اختصاصی روی کامپیوتر شخصی قرار دارد. برنامه کنترلی به دست آمده بر روی رایانه شخصی نوشته می شود و سپس برای اجرا در PLC دانلود می شود.
- برنامه نویسی رایانه شخصی معمولاً با استفاده از متن ساختاریافته و زبان های برنامه نویسی سطح بالاتر مانند ++C انجام می شود.
- استفاده متداول‌تر از رایانه شخصی میزبانی برای انواع نرم‌افزارهای تجاری موجود مانند Microsoft Office برای پردازش کلمه یا حسابداری است.
- تفاوت عمده بین PLC و PC در نحوه اجرای برنامه است. یک PLC معمولاً از اجرای برنامه مبتنی بر اسکن پیروی می کند در حالی که برنامه های نرم افزار رایانه شخصی رویداد محور هستند.
دیگر تفاوت های کامپیوتر شخصی با پی ال سی (PLC)
PLC:
- در محیط صنعتی کار می کند
- PLC در relay ladder logic برنامه ریزی شده است
- فاقد صفحه کلید، درایو سی دی، مانیتور یا درایو دیسک است
- دارای پورت های ارتباطی و پایانه های دستگاه های ورودی و خروجی
مشاهده قیمت و خرید کارت PLC
PC:
- قابلیت اجرای چندین برنامه به طور همزمان و به هر ترتیبی.
- برخی از تولیدکنندگان نرم افزار و کارت رابط را در دسترس دارند تا رایانه شخصی بتواند کار PLC را انجام دهد.
- پردازش سریع اطلاعات
- سفارشی سازی آسان
- تبادل مستقیم داده با سیستم های دیگر
- یک PLC دارای یک ریزپردازنده اختصاصی و یک سیستم عامل منحصر به فرد است.
مزایای PLC نسبت به PC چیست؟
- PLC برای کاهش هزینه ها و افزایش بازدهی در محیط های صنعتی و خطوط تولید ساخته شد. یک PLC برای عملکرد قابل اعتماد در محیط های صنعتی بسیار خشن ساخته شده است. می تواند گرما، سرما، گرد و غبار و سایر شرایط محیطی نامطلوب را تحمل کند.
- رایانه شخصی برای نشستن روی میز یا پای شما در محیطی سازگار با محیط زیست ساخته شده است.
- یک PLC با سهولت برنامه نویسی و عیب یابی سریع در خطوط متعدد و پیچیده صنعتی طراحی شده است. یک PLC ذاتاً در برابر ویروس ها و حملات سایبری مقاوم است زیرا سیستم عامل اختصاصی است. (عیب یابی پی ال سی)
- رایانه شخصی در برابر ویروس ها و حملات سایبری بسیار حساس است.
- یک PLC طوری طراحی شده است که به راحتی توسعه را می پذیرد. ماژول های ورودی/خروجی را می توان برای کار با دستگاه های میدانی بیشتر اضافه کرد. به هنگام صحبت از ماژول های توسعه، PLC ها به راحتی می توانند ماژول هایی را بپذیرند که پروتکل های ارتباطی صنعتی مانند Profibus، CAN bus، Modbus، Ethernet/IP و غیره را تسهیل می کنند.
- رایانه شخصی قادر به گسترش است، اما انجام آن آسان نیست.
آینده PLC ها
صنعت همچنان شاهد ورود محصولات جدید به بازار است، از دستگاه‌هایی مانند کنترل‌کننده‌های اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی (PAC)، که عملکرد PLCها را با عملکرد سطح بالاتر رایانه شخصی ترکیب می‌کنند، تا سخت‌افزار تعبیه‌شده صنعتی. حتی با وجود این محصولات جدید، PLC ها به دلیل سادگی، مقرون به صرفه بودن و مفید بودن، محبوب هستند.
جمع بندی
از آنجایی که کسب‌وکارهای صنعتی و تولیدی و مبتنی بر کارخانه، تحول دیجیتالی را که جایگاه‌هایشان اقتضا می‌کنند، پذیرفته‌اند، PLCها اکنون بیش از هر زمان دیگری ارزش خود را ثابت می‌کنند. سهولت و سادگی اساسی آنها در مواجهه با پیچیدگی فزاینده در حین صنعت و تولید، آنها را به یک راه حل منعطف و آشنا تبدیل می کند.
حرفه ای ها سیستم PLC را هنگام استفاده از سایر برنامه های IoT یا در کنار سیستم های کنترلی مانند SCADA ترجیح می دهند. به عنوان یک سیستم کنترل منطقی، PLC ها برای تمایلات Industry 4.0 برای پیش بینی داده ها، پیش بینی وضعیت خطا، یافتن همبستگی بین دو یا چند جریان مستقل از داده های PLC و بهینه سازی سیستم مناسب هستند.
سیستم های کنترل به ویژه به عنوان کنترل کننده های اتوماسیون در کار کارخانه رباتیک عالی هستند. علاوه بر این، آنها یک راه حل محاسباتی مرتب تر از رله ها و تایمرهای بی پایان هستند و ردیابی خطاها را برای سازندگان آسان تر می کنند. PLC ها تعدادی از مزایای کلیدی را برای صنایع ارائه می دهند.
سوالات متداول در مورد PLC ها (FAQ):
- چه چیزی یک PLC را از یک کامپیوتر معمولی متمایز می کند؟
پیکربندی گسترده I/O (ورودی/خروجی)، ویژگی هایی مانند محافظت در برابر گرما، گرد و غبار و سرما. در نهایت، هزینه پایین آنها در مقایسه با یک سیستم میکروکنترلر. این همان چیزی است که آنها را از سیستم های کامپیوتری معمولی متمایز می کند.
- یک PLC چه ویژگی های پیشرفته ای دارد؟
اینترنت اشیا (IoT) و کنترل‌کننده‌های قابل برنامه‌ریزی Industry 4.0 برای ارسال داده‌ها از طریق مرورگر وب، اتصال به پایگاه‌های داده از طریق SQL و حتی ارسال داده‌ها به ابر از طریق MQTT مورد نیاز هستند.
- چه زمانی PLC ها اختراع شدند؟
PLC ها در سال 1968 اختراع شدند و از آن زمان تاکنون نقش عمده ای در عملیات تولید ایفا کرده اند.
- آیا PLC های صنعتی قرار است جایگزین شوند؟
PLC ها برای بسیاری از شرکت ها برای افزایش کارایی، اتوماسیون و فروش بدون رقابت به یک ضرورت تبدیل شده اند. بنابراین، PLC ها همچنان نقش مهمی در فرآیند تولید خواهند داشت.
