زبان برنامه نویسی PLC در دنیای اتوماسیون صنعتی، به گونهای طراحی شده است که پیچیدگیهای کنترل ماشینآلات و فرآیندها را به سادگی مدیریت کند. این فناوری با ارائه راهحلهای منسجم و قابل اعتماد، جایگزین سیستمهای کنترلی قدیمی شده و توانسته است تحولی اساسی در نحوه کنترل و نظارت بر فرآیندهای تولید ایجاد کند. در این مقاله قصد داریم به معرفی انواع زبان برنامه نویسی پی ال سی بپردازیم و بهترین آن را توضیح دهیم. پس تا پایان مقاله با ما همراه باشید.
درباره PLC
در پاسخ به سوال PLC چیست، میتوان گفت که نوعی کامپیوتر ویژه برای عملکرد قابل اعتماد در شرایط صنعتی است. این دستگاهها قادر به اتوماسیون فرآیندهای صنعتی از طریق اجرای برنامههای کنترلی منطقی هستند. برنامهنویسی PLC شامل دستورالعملهایی است که به شکل متنی یا گرافیکی ارائه میشوند و برای کنترل سیستمهای مختلف در محیطهای صنعتی بهکار میروند. انواع PLC براساس ویژگیهایی مانند تعداد ورودی و خروجی، توان پردازش و قابلیتهای ارتباطی دستهبندی میشوند.
تاریخچه برنامه نویسی PLC
تاریخچه برنامهنویسی PLC به اواخر دهه ۱۹۶۰ بازمیگردد. در آن زمان صنعت خودروسازی نخستین حوزهای بود که از پیالسیها با هدف جایگزینی رلهها و تایمرهای سنتی که سیستمهای کنترلی پیچیده و سختی داشتند، استفاده کرد. پیالسیها به سرعت به عنوان سیستمهای کنترل اصلی برای اتوماسیون صنعتی مورد پذیرش قرار گرفتند. امروزه، پیالسیها با بهبودهای چشمگیر در طراحی، کوچکتر و سریعتر شدند.
شغل برنامه نویسی پی ال سی
با توجه به وابستگی شدید تأسیسات تولیدی در سطح جهانی به پیالسیها و پیشرفت مداوم این فناوری، تقاضا برای متخصصان توانمند در توسعه، پشتیبانی و مدیریت این سیستمها درحال افزایش است.
برنامه نویسی PLC در مشاغل زیر کاربرد دارند:
- اپراتورهای خطی: اپراتورهای خطی در تولید، بیشتر نگران عملکرد کلی خط هستند و از جزئیات سیستمهای پیچیده اطلاعی ندارند. ورود به این شغل آسان است و معمولا نیاز به تحصیلات خاصی ندارد، اما حقوق اغلب پایینتر است. با این حال، اپراتورها نقش کلیدی در عملیات تولید دارند.
- مکانیک: مکانیکها در تولید برای رفع مشکلات مکانیکی و نگهداری پیشگیرانه نقش حیاتی دارند. آنها از طریق مواجهه با سیستمهای الکتریکی و برنامهنویسی PLC، مهارتهای الکتریکی را یاد میگیرند. مکانیکها باید تحصیلات رسمی یا کارآموزی مرتبط داشته باشند.
- برق کار: برقکارها در مراکز تولید نقش مهمی ایفا میکنند و نیاز به آموزش رسمی و مجوز دارند. آنها با سیستمهای الکتریکی، برنامهنویسی PLC و ابزارهایی مانند مولتیمتر و اسیلوسکوپ آشنا هستند.
- مهندسین سیستم های کنترل: مهندسان سیستمهای کنترل بر روی طراحی و پیادهسازی پروژههای بلندمدت تمرکز دارند و در برنامهنویسی PLC خبره هستند. آنها میتوانند برنامههای PLC را ایجاد کرده،سیستمهای موجود را عیبیابی و اصلاح کنند.
بهترین برندها در برنامه نویسی PLC کدامند؟
بهترین برندها در برنامهنویسی پی ال سی عبارتند از:
آلن بردالی
آلن بردلی، برند معروف در حوزه PLC است که محصولات خود را در چندین رنج قیمتی عرضه میکند. خانواده پیالسیهای آلن بردلی راکول به سه خط اصلی تقسیم میشوند:
- ControlLogix
- CompactLogix
- MicroLogix
سیماتیکِ زیمنس
زیمنس یکی از برترین برندها در زمینه برنامهنویسی PLC است که در اروپا و آسیا بهعنوان استاندارد شناخته میشود. PLC زیمنس به خاطر قابلیت اطمینان و تنوع در تنظیمات، محبوبیت زیادی دارد. این پیالسیها از طریق نرمافزار TIA Portal برنامهریزی شده و به چهار خانواده اصلی تقسیم میشوند:
- Simatic S7-1200
- Simatic S7-1500
- Simatic S7-300
- Simatic S7-400 زیمنس
ABB AC500
ABB از دیگر برندهای معتبر در زمینه PLC است و به عنوان سومین برند شناخته شده در این حوزه مطرح میشود. ABB ادعا میکند که کنترلکنندههای این برند قادر به برقراری ارتباط بین خود و سایر ماژولهای ABB هستند. خطوط PLC ABB به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
- AC500-eCo
- AC500-S
- AC500-XC
PLC دلتا و نرم افزار ISPSoft
برند دلتا و نرمافزار ISPSoft به عنوان یکی دیگر از پرطرفدارترین و پرفروشترین برندهای PLC در ایران شناخته میشود. این موفقیت به دلیل قیمت مناسب محصولات دلتا نسبت به رقبا و تنوع بالای آنها است. پیالسیهای دلتا قابلیت اتصال به انواع مختلف ماژولهای خارجی را دارند.
آموزش PLC را از کجا شروع کنیم؟
برای شروع آموزش برنامهنویسی PLC، پیشنهاد میشود که با یکی از دو سیستمعامل اصلی موجود در بازار آشنا شوید:
۱. Allen Bradley (Rockwell Automation)
۲. Siemens
برای Allen Bradley، بهتر است با نرمافزار RSLogix 500 شروع کنید. این نرمافزار پایهای برای یادگیری و کار با سیستمهای این برند است. درمورد Siemens، توصیه میشود به سراغ نرمافزارTIA Portal یا Simatic Manager بروید که ابزارهای اصلی برای برنامهنویسی PLC در این برند هستند. فرقی نمیکند که کدام سیستم را انتخاب کنید، باید در زمینه سختافزار PLC، برنامهنویسی، عیبیابی و طراحی دورههایی را بگذرانید. با توجه به پیچیدگی سیستمهای PLC، مسیر یادگیری ممکن است برای تازهواردان دشوار باشد. برنامهریزی صحیح و تمرین منظم میتواند به شما کمک کند تا به یک مهندس اتوماسیون ماهر تبدیل شوید.
۹ مرحله رایگان و کاربردی برای یادگیری برنامه نویسی پی ال سی (PLC)
• گام اول: پیکربندی و کانفیگ سخت افزار در محیط برنامه نویسی
قبل از شروع برنامهنویسی باید مطمئن شوید که نرمافزار قادر به شناسایی PLC شما است. بنابراین، نخست باید به پیکربندی سختافزاری بپردازید. در این بخش مراحل کامل پیکربندی سختافزار ازجمله افزودن کارتهای SM و CM و سایر تجهیزات به طور جامع توضیح داده میشود.
• گام دوم: محیط نرم افزار simatic manager
در این بخش با اجزای مختلف محیط نرمافزار مانند کانتکتها، کویلها و نتورکها آشنا خواهید شد. همچنین، نحوه عملکرد کلی بلوکها و بخشهای مختلف محیط نرمافزار توضیح داده شده است. تسلط بر استفاده صحیح از این محیط و شناسایی اجزای مورد نیاز برای هر برنامهنویس PLC ضروری است.
• گام سوم: آشنایی با بلوک بیتهای منطقی
این مرحله یکی از کلیدیترین بلوکهای برنامهنویسی است. این بلوکها شامل اجزای مهمی مانند کانتکتهای بازوبسته، کویل و بلوکهای SR و RS هستند که در اکثر برنامهها مورد استفاده قرار میگیرند.
• گام چهارم: آشنایی با بلوک های مقایسه
مقایسه دو مقدار، از عملیاتهای رایج در صنعت است و برای انجام اینکار در مقیاسهای بزرگ، پیالسیها بلوکهای مقایسهگر را ارائه میدهند. این بلوکها امکان مقایسه مقادیر با مقیاسهای بزرگ را فراهم میکنند و به سادگی با وارد کردن مقادیر و دریافت نتایج خروجی، کار را انجام میدهند.
• گام پنجم: آشنایی با بلوک های تبدیل کننده
در این بخش به بلوکهای تبدیلکننده پرداخته میشود. این بلوکها قادرند فرمتهای مختلف داده را تغییر دهند؛ برای مثال مقدار Integer ورودی را به Double Integer تبدیل کنند.
• گام ششم: آشنایی با بلوک های کانتر
همانطور که از نام این بلوک پیداست، وظیفه اصلی آن شمارش است. شمارندهها یا کانترها در PLC، بلوکهای تابعی هستند که میتوانند شمارش را به صورت صعودی یا نزولی تا رسیدن به مقدار پیشتنظیمشده انجام دهند. پس از رسیدن شمارش به این مقدار، خروجی بلوک فعال میشود.
• گام هفتم: آشنایی با بلوک عملیات ریاضی ساده
از بلوکهای کاربردی در PLC، بلوکهای عملیات ریاضی ساده روی اعداد صحیح هستند. این بلوکها قادرند عملیاتهای جمع، ضرب، تفریق و تقسیم را روی مقادیر integer انجام دهند. به طور مثال، این بلوکها دو ورودی عدد صحیح را گرفته و حاصل جمع را به عنوان خروجی ارائه میدهند.
• گام هشتم: آشنایی با بلوک عملیات ریاضی پیچیده
این بلوکها قادر به انجام انواع عملیاتهای ریاضی از ساده تا پیچیده هستند. علاوهبر عملیاتهای پایهای مانند جمع و ضرب، این بلوکها میتوانند محاسباتی مانند سینوس، کسینوس و جذر را نیز انجام دهند. در استفاده از این بلوکها توجه داشته باشید که اعداد اعشاری باید به فرمت مشخصی وارد شوند تا توسط PLC به درستی مورد شناسایی قرار بگیرند.
• گام نهم: آشنایی با بلوک های تایمر
بلوکی که به طور گسترده در برنامهنویسی PLC استفاده میشود، بلوک تایمر است. این بلوک برای تنظیم تأخیر زمانی در عملیاتها بسیار مهم به حساب میآید؛ به عنوان مثال اگر بخواهید موتوری را از حالت راستگرد به چپگرد تغییر دهید، میتوانید به تایمر بگویید که پس از ۵ ثانیه این تغییر وضعیت را اعمال کند.
برنامه نویسی مقدماتی و ابتدایی پی ال سی
برای شروع برنامهنویسی PLC، ابتدا باید با مفاهیم پایه و دستورالعملهای اساسی آشنا شوید. این شامل تایمرها و عملیات ریاضی مانند ADD، MUL، SUB و DIV است. منطق نردبان به دلیل سادگی و کاربرد گسترده باید اولین زبانی باشد که یاد میگیرید. این زبان از دستورالعملهای کلیدی مانند XIC (بررسی بسته بودن)، XIO (بررسی باز بودن) و OTE (خروجی انرژی) استفاده میکند. با پیادهسازی روتینهای منطقی ساده و آزمایش ساختارهای مختلف، میتوانید تواناییهای خود را تقویت کنید. شروع با پروژههای ساده مانند سوئیچ دو طرفه یا سیستم پشتیبان به درک بهتر مفاهیم کمک خواهد کرد.
برنامه نویسی متوسط PLC
پس از تسلط بر مفاهیم پایه و منطق نردبان، مرحله بعدی یادگیری دستورالعملهای پیشرفتهتر است. توصیه میشود که بر تایمرها و عملیات ریاضی مانند TON، TOF ADD، MUL، SUB و DIV تمرکز کنید. این دستورالعملها برای برنامهنویسی متوسط ضروری هستند و به شما امکان میدهند وظایف پیچیدهتری را پیادهسازی کنید. همچنین، با آشنایی با انواع دادههای جدید و ساختارهای خاص در پلتفرمهای PLC مانند RSLogix، درک عمیقتری از نحوه عملکرد سیستمها پیدا خواهید کرد. مثلا دستورالعملهای تایمر ممکن است نیاز به استفاده از ساختارهای COUNTER داشته باشند.
برنامه نویسی پیشرفته پی ال سی (PLC)
این مرحله شامل یادگیری دستورالعملهای پیشرفته، استفاده از برچسبهای دادههای تعریف شده توسط کاربر و برنامهنویسی مقاوم به خطا است. همچنین، کار با سختافزارهای خارجی و تکنیکهای پیشرفته برای ایجاد کدهای قوی و طراحی سیستمهای پیچیده اهمیت زیادی دارد. در این مرحله شما باید قادر به کار با اکثر دستورالعملهای پیشرفته باشید و توانایی طراحی و پیادهسازی برنامههای پیچیده مانند کنترل فرآیند، اتوماسیون کارخانه و توسعه کامل ماشینآلات داشته باشید.
۵ تا از بهترین زبان های برنامه نویسی PLC
۵ نمونه از بهترین زبانهای برنامهنویسی پی ال سی را در ادامه نام برده ایم که عبارتند از:
۱- زبان برنامه نویسی پی ال سی (LD) Ladder Diagram
نمودار نردبان براساس مدل رله منطقی طراحی شده است که از سوئیچها و رلههای مکانیکی برای کنترل استفاده میکرد. در این زبان منطق و ارتباطات داخلی جایگزین دستگاههای فیزیکی میشود. با استفاده از این ساختار، میتوانید شرایط ورودی لازم برای تاثیرگذاری بر خروجیها را به دقت برنامهریزی کنید.
مزایا | معایب |
---|---|
ساختار پلهای سازمان یافته | کمبود برخی دستورات (مثلاً دستور NAND) |
ذخیرهسازی دستورات | |
پشتیبانی قوی از ویرایش آنلاین |
۲- زبان برنامه نویسی پی ال سی (SFC) Sequential Function Charts
زبان SFC شبیه فلوچارت است و برای برنامهنویسی PLC استفاده میشود. در این زبان، برنامه به مراحل مختلفی تقسیم میشود که هر مرحله عملکرد خاصی نشان میدهد. با استفاده از دستورالعملهای انتقالی، میتوانید از یک مرحله به مرحله دیگر بروید و مسیرهای مختلف را تعریف کنید.
مزایا | معایب |
---|---|
تقسیم فرآیندها به مراحل عمده | عدم تطابق با همه برنامهها |
دسترسی مستقیم به قطعات برای بررسی عملکرد | |
طراحی و نوشتن سریعتر به دلیل استفاده از قطعات منطقی |
۳- زبان برنامه نویسی پی ال سی (FBD) Function Block Diagram
زبان FBD به صورت گرافیکی ورودیها و خروجیها را از طریق بلوکهای متصل توصیف میکند. این زبان برای تعریف توابعی مثل شمارندهها، تایمرها و حلقههای PID استفاده میشود. در این روش، بلوکها در محیط برنامهنویسی چیده میشوند و PLC به ترتیب عددی یا از طریق اتصالات بین بلوکها، برنامه را اجرا میکند.
مزایا | معایب |
---|---|
سازگاری با کنترلهای حرکتی | بینظمی کدها |
روش بصری و گرافیکی آسانتر برای برخی کاربران | دشواری در عیبیابی |
امکان برنامهنویسی چندین خط و قرار دادن آنها در بلوکهای عملکردی |
۴- زبان برنامه نویسی پی ال سی Structured Text
زبان متن ساختاری، مشابه زبانهای سطح بالا است و برای برنامهنویسی پیچیده و الگوریتمیک استفاده میشود. این زبان از دستورات متنی و توابع ریاضی برای انجام کارهای پیچیده بهره میبرد. کدها با استفاده از دستوراتی مانند FOR، WHILE، IF، ELSE نوشته میشوند.
مزایا | معایب |
---|---|
پوشش دستورالعملهای موجود در برخی زبانها مانند لدر | سختی درک برخی از برنامهها |
منظم بودن در محاسبات بزرگ ریاضی | دشواری در رفع مشکل برنامهها |
ویرایش و اصلاح دشوار درحالت آنلاین |
۵- زبان برنامه نویسی پی ال سی Instruction List
زبان لیست دستورالعمل، یک زبان متنی مشابه زبان اسمبلی است. در این زبان از کدهای mnemonics مانند LD ، AND و OR برای برنامهنویسی مورد استفاده قرار میگیرد. هر دستور در یک خط نوشته میشود و میتوان یادداشتهایی در انتهای هر خط اضافه کرد.
مزایا | معایب |
---|---|
مناسب برای برنامههای زمان حیاتی و کدهای فشرده | کمبود دستورات ساختاری مهم و کاربردی (مانند Go to) |
خطاهای متعدد و دشواری در مقابله و اصلاح آنها نسبت به زبانهای دیگر |
در برنامه نویسی PLC چه نکاتی را رعایت کنیم؟
در برنامهنویسی PLC نکات زیر را رعایت کنید:
۱. اصول را درک کنید و برنامههای خود را بر پایه آنها قرار دهید.
۲. با انجام پروژهها و تمرینات مختلف، تجربه فنی خود را افزایش دهید.
۳. سوالات بسیاری بپرسید.
۴. برنامههای بزرگتر را به زیر برنامههای کوچکتر تقسیم کنید.
۵. برنامهها را بسیار ساده بنویسید.
۶. کامنتهای مفید و توضیحی بنویسید.
۷. استانداردها و قراردادهای نامگذاری را رعایت کنید.
۸. منتظر غیرمنتظرهها باشید.
۹. از دیگران کمک بگیرید و از تجربیات آنها استفاده کنید.
پیشرفت و استراتژی موفقیت در PLC
برنامهنویسی PLC نقش کلیدی در بهینهسازی فرآیندهای صنعتی دارد. با پیشرفت سریع این فناوری، تقاضا برای متخصصان PLC افزایش یافته است. برای موفقیت در این حوزه اصول پایهای را درک کنید، پروژهها و تمرینات مختلف انجام دهید و از ابزارهای معتبر مانند آلن بردلی و زیمنس استفاده کنید. برنامهنویسی PLC نیازمند حل مسئله و پیشبینی مشکلات است. با تمرین مداوم و همکاری با دیگران، میتوانید به یک مهندس اتوماسیون ماهر تبدیل شوید.
سوالات متداول
- آیا برنامه نویسی پی ال سی ساده است؟
بله، به طور کلی سادهتر از بسیاری از زبانهای برنامهنویسی مدرن است، چون ساختارهای پیچیدهای مانند کلاسها و چندشکلی در آن وجود ندارد؛ اما دامنه کار و چالشهای آن میتواند سخت باشد، زیرا نیازمند درک عمیق مهندسی و توانایی تحلیل سیستمهای فیزیکی است.
- انواع زبان برنامه نویسی plc چیست؟
- Ladder Diagram(LD)
- Function Block Diagram(FBD)
- Structured Text(ST)
- Instruction List(IL)
- Sequential Function Chart(SFC)