plc چیست؟
ممکن است برای شما هم این سوال پیش آمده باشد که پی ال سی چیست ؟ ساده ترین نوع مینی plc می‌باشد که در این مقاله از نمایندگی زیمنس با آن آشنا خواهیم شد.
PLC یا کنترلر منطقی برنامه‌پذیر یک کامپیوتر صنعتی مقاوم و تخصصی است که برای کنترل خودکار ماشین‌آلات و فرآیندهای صنعتی طراحی شده است. این دستگاه می‌تواند ورودی‌های مختلف (مثل سنسورها، کلیدها و سیگنالهای دیجیتال یا آنالوگ) را دریافت کند، طبق برنامه‌ای که توسط کاربر نوشته شده (معمولاً به زبان‌های برنامه‌نویسی صنعتی مانند Ladder Diagram یا Structured Text)، آنها را پردازش کند و دستورات کنترلی لازم را به تجهیزات خروجی (مثل موتورها، شیرهای برقی یا چراغ‌ها) ارسال نماید.
PLCها به دلیل مقاومت بالا در برابر شرایط سخت محیطی (مانند گرما، رطوبت، گردوغبار و نویز الکتریکی)، قابلیت اطمینان بسیار بالا و انعطاف در تغییر برنامه‌ها، به یکی از اجزای کلیدی در خطوط تولید، اتوماسیون کارخانه‌ها، صنایع نفت و گاز، حمل‌ونقل و بسیاری حوزه‌های دیگر تبدیل شده‌اند.
plc مخفف چیست؟
پی ال سی “PLC” مخفف 3 کلمه Programmable Logic Controller می‌باشد یعنی کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر.
معنی plc چیست؟
پس از آنکه با مخفف کلمه plc آشنا شدید، حال زمان آن رسیده است که با معنی آن نیز آشنا شوید؛ PLC به معنای کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ريزی هستند.
به دنبال حافظه، عملکرد و کارایی‌های بیشتر در اتوماسیون صنعتی هستید؟ سری به پی ال سی 1200 زیمنس بنزنید تا از قابلت های آن استفاده کنید.
چنانچه قصد دارید قیمت پی ال سی زیمنس را مشاهده کنید، کلیک کنید.
تاریخچه PLC چیست؟
تاریخچه PLC به دهه ۱۹۶۰ میلادی برمی‌گردد، زمانی که صنایع خودروسازی، به‌خصوص شرکت جنرال موتورز (GM)، به دنبال راهی برای جایگزینی سیستم‌های رله‌ای پیچیده با روشی ساده‌تر، سریع‌تر و قابل‌برنامه‌ریزی بودند. سیستم‌های رله‌ای آن زمان، به‌دلیل سیم‌کشی‌های زیاد و سختی در تغییرات، هزینه‌بر و وقت‌گیر شده بودند.
در سال ۱۹۶۸، بخش تجهیزات اتومبیل جنرال موتورز پروژه‌ای برای توسعه یک کنترلر جدید تعریف کرد. نتیجه این پروژه، توسعه اولین PLC توسط شرکت Bedford Associates به رهبری مهندس Dick Morley بود. اولین PLC که تولید شد، با نام Modicon 084 معرفی شد (Modicon مخفف “MOdular DIgital CONtroller” بود). این اختراع انقلابی باعث شد تا صنایع مختلف بتوانند با برنامه‌نویسی ساده، خطوط تولید خود را کنترل و تغییر دهند بدون اینکه نیاز به تغییرات سخت‌افزاری عمده داشته باشند. از آن زمان، PLCها به سرعت رشد کردند و امروزه بخش جدانشدنی اتوماسیون صنعتی شده‌اند.
مزايای پی ال سی چیست ؟ (مدارات فرمان)
مزایای PLC بسیار زیاد و چشمگیر است. مهم‌ترین آنها عبارتند از:
- سرعت و دقت بالا: PLC می‌تواند ورودی‌ها را با سرعت زیاد پردازش کرده و واکنش‌های دقیق و سریع به تغییرات سیستم نشان دهد.
- انعطاف‌پذیری در برنامه‌ریزی: تغییر در فرآیندها فقط با تغییر نرم‌افزاری انجام می‌شود، بدون نیاز به تغییر سیم‌کشی‌های فیزیکی.
- کاهش هزینه تعمیر و نگهداری: به دلیل طراحی مقاوم و طول عمر بالای PLC، هزینه‌های تعمیرات و قطعات یدکی بسیار کمتر از سیستم‌های رله‌ای قدیمی است.
- قابلیت اطمینان بالا: PLCها در شرایط سخت محیطی (گردوغبار، گرما، رطوبت، نویز الکترومغناطیسی) به خوبی کار می‌کنند و خطاهایشان بسیار کم است.
- صرفه‌جویی در فضا و سیم‌کشی: با جایگزینی انبوهی از رله‌ها و تایمرها تنها با یک PLC کوچک، فضای زیادی آزاد شده و سیم‌کشی‌ها بسیار ساده‌تر می‌شود.
- امکان عیب‌یابی آسان: بسیاری از PLCها دارای سیستم‌های داخلی برای شناسایی خطاها و نمایش آنها هستند، که سرعت تعمیر و رفع ایراد را بالا می‌برد.
- قابلیت اتصال به شبکه: PLC می‌تواند به سیستم‌های مانیتورینگ، SCADA، HMI و سایر تجهیزات شبکه متصل شود و مدیریت متمرکز را ممکن کند.
- کاهش حجم مدار فرمان: با استفاده از PLC، دیگر نیازی به استفاده از حجم زیادی از رله‌ها، تایمرها و سیم‌کشی‌های پیچیده نیست. برنامه‌نویسی جایگزین اتصالات فیزیکی شده و تمام فرمان‌ها به صورت نرم‌افزاری انجام می‌شود. این موضوع باعث می‌شود که تابلوهای فرمان بسیار کوچک‌تر، مرتب‌تر و کارآمدتر باشند.
- کاهش مصرف انرژی: از آنجایی که تعداد زیادی رله، کنتاکتور و تجهیزات الکترومکانیکی در مدار حذف می‌شود، مصرف انرژی کل سیستم به طور محسوسی کاهش پیدا می‌کند. PLCها نسبت به تجهیزات مکانیکی، توان مصرفی بسیار کمتری دارند و همین موضوع به کاهش هزینه‌های برق در طولانی‌مدت کمک می‌کند.
- کاهش خرابی‌های مکانيکی: در سیستم‌های سنتی، رله‌ها و کنتاکتورها قطعات متحرک دارند که با گذشت زمان دچار فرسایش، کثیفی یا آسیب مکانیکی می‌شوند. با جایگزینی آنها با PLC که کاملاً الکترونیکی است، قطعات مکانیکی کمتر شده و در نتیجه خرابی‌ها و نیاز به تعمیرات کاهش می‌یابد.
معایب PLC چیست؟
هرچند PLC مزایای زیادی دارد، اما معایبی هم دارد که باید به آن توجه کرد:
- هزینه اولیه بالا: خرید و نصب اولیه PLC (به خصوص مدل‌های پیشرفته) می‌تواند نسبت به سیستم‌های ساده‌تر گران‌تر باشد.
- نیاز به آموزش تخصصی: کار با PLC و برنامه‌نویسی آن نیاز به دانش فنی دارد، بنابراین باید نیروی انسانی آموزش‌دیده در اختیار داشت.
- محدودیت در پردازش‌های بسیار پیچیده: برای پروژه‌های بسیار سنگین و پردازش‌های فوق‌العاده پیچیده، PLCهای استاندارد ممکن است پاسخگو نباشند و نیاز به سیستم‌های کنترلی پیشرفته‌تر باشد.
- وابستگی به برند و نرم‌افزار خاص: هر برند PLC (مثل زیمنس، اشنایدر، امرن و…) نرم‌افزار و استاندارد خاص خودش را دارد که می‌تواند هنگام تغییر یا ارتقا مشکلاتی ایجاد کند.
- مشکلات در صورت خرابی سخت‌افزاری: هرچند PLCها مقاوم‌اند، اما اگر آسیب ببینند، تعمیر یا تعویض آنها ممکن است زمان‌بر و پرهزینه باشد.
مزیت PLC نسبت به رایانه چیست؟
مزیت‌های PLC نسبت به رایانه‌های معمولی در کنترل فرآیندهای صنعتی بسیار مهم و قابل توجه است. در ادامه دقیق‌تر توضیح می‌دهم:
- مقاومت در برابر شرایط سخت صنعتی:
PLCها طوری طراحی شده‌اند که در برابر گردوغبار، رطوبت، حرارت بالا، لرزش و نویزهای الکترومغناطیسی مقاوم باشند. درحالی‌که رایانه‌های معمولی در این محیط‌ها به راحتی دچار اختلال یا آسیب می‌شوند. - پایداری و اطمینان بالا
PLC برای کارکرد ۲۴ ساعته و بدون توقف ساخته شده است. در پروژه‌های صنعتی که توقف یعنی ضرر مالی، این ویژگی بسیار حیاتی است. در مقابل، کامپیوترهای شخصی برای کاربری پیوسته در محیط‌های خشن طراحی نشده‌اند. - سرعت و دقت در پاسخ به ورودی‌ها
PLC می‌تواند سیگنالهای ورودی را در کسری از ثانیه پردازش کند و دستورات دقیق و فوری صادر کند. درحالی‌که سیستم‌های رایانه‌ای عادی به دلیل ساختار پیچیده‌تر سیستم‌عامل‌ها (مثل ویندوز) ممکن است تأخیرهایی ایجاد کنند. - ساختار ساده و قابل فهم برای کنترل صنعتی
PLCها با زبان‌های برنامه‌نویسی مخصوص اتوماسیون مثل Ladder Diagram برنامه‌ریزی می‌شوند که برای مهندسان برق و تکنسین‌ها بسیار ساده‌تر و ملموس‌تر از زبان‌های برنامه‌نویسی کامپیوتری است. - عیب‌یابی و نگهداری آسان‌تر
PLCها ابزارهای داخلی برای عیب‌یابی دارند که کار تعمیر و خطایابی را سریع‌تر و آسان‌تر می‌کند. در رایانه‌های سنتی، پیدا کردن خطاها پیچیده‌تر و وابسته به نرم‌افزارهای متعدد است. - طراحی مخصوص کنترل فرآیندهای منطقی
در حالی که رایانه‌ها برای کارهای متنوع طراحی شده‌اند، PLC به طور خاص برای اجرای منطق‌های کنترلی دقیق و تکراری در کارخانه‌ها و خطوط تولید ساخته شده است.
پس از اختراع ترانزيستور و با پيشرفت سريع علم الكترونيک و كامپيوتر اين قابليت ايجاد شده كه يک مدار الكترونیكی پر از طراحی و پياده سازي سخت افزاری به صورت نرم افزار قابل برنامه ريزی تبديل شده و عمل دلخواه هر شخصی در زمينه مدار مربوطه را انجام دهد به تدريج اين مدارات حالت استاندارد به خود گرفت و نام پی ال سی “PLC” را به خود اختصاص داد.
مزیت PLC نسبت به مدار فرمان چیست؟
مزیت‌های PLC نسبت به مدار فرمان سنتی (رله‌ای) بسیار چشمگیر هستند و باعث شده‌اند که در صنایع مدرن به شدت جایگزین روش‌های قدیمی شود. این مزایا عبارتند از:
- کاهش حجم تابلو و سیم‌کشی
در مدار فرمان سنتی برای هر فرمان باید از رله‌ها، کنتاکتورها و سیم‌کشی‌های زیاد استفاده شود، اما در PLC همه این فرمان‌ها به صورت نرم‌افزاری برنامه‌ریزی می‌شود. این موضوع باعث می‌شود تابلوها کوچک‌تر و بسیار مرتب‌تر باشند. - سرعت و دقت بیشتر
PLC می‌تواند در زمان بسیار کوتاه تصمیم بگیرد و فرمان صادر کند، در حالی که مدارهای فرمان رله‌ای به دلیل ماهیت مکانیکی‌شان کندتر هستند و امکان بروز تاخیر وجود دارد. - انعطاف‌پذیری بالا
اگر در مدار فرمان بخواهید تغییراتی ایجاد کنید (مثلاً ترتیب کارکرد تجهیزات را عوض کنید)، باید سیم‌کشی‌ها را تغییر دهید. اما در PLC فقط کافی است برنامه را تغییر دهید؛ نیازی به دستکاری سخت‌افزار نیست. - قابلیت انجام منطق‌های پیچیده
پیاده‌سازی منطق‌های پیچیده (مثل تایمینگ‌های خاص، شمارنده‌ها، ارتباطات شبکه‌ای) در مدار فرمان سنتی سخت یا غیرممکن است، اما PLC این کارها را خیلی راحت و دقیق انجام می‌دهد. - کاهش خطا و افزایش اطمینان
به دلیل حذف قطعات مکانیکی متعدد (مثل کنتاکت‌های متحرک)، خطاهای مکانیکی کمتر شده و سیستم پایدارتر و قابل اطمینان‌تر می‌شود. - عیب‌یابی سریع و آسان
PLCها با داشتن سیستم‌های داخلی برای نمایش خطا، کمک می‌کنند ایرادها سریع تشخیص داده شود. در مدار فرمان سنتی باید سیم به سیم و قطعه به قطعه عیب‌یابی کنید که بسیار زمان‌بر است. - صرفه‌جویی در هزینه‌های بلندمدت
اگرچه هزینه اولیه خرید PLC بیشتر است، اما با توجه به کاهش هزینه تعمیرات، نگهداری و تغییرات آینده، در درازمدت بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از مدار فرمان سنتی خواهد بود.
بنابراین پی ال سی “PLC” ابزاری‌ست كه با درک نسبی محیط كار از طریق سیگنالهای ورودی یا همان ماژول ورودی آنالوگ PLC و پردازش سیگنالها مطابق برنامه داده شده به فرمانهای لازم خروجی های مناسب را صادر می‌كند به عبارتی دیگر پی ال سی مغز سیستم و كنترل در صنعت امروز می‌باشد به مرور تابلوهای قدیمی كه پر رله و كنتاكتور و تایمر و كانتر بود، جای خود را به پی ال سی “PLC” داده و نظم جدیدی را پذیرفته است اصلی ترین مزیت پی ال سی “PLC” برنامه پذیر بودن آن است و همین امر سبب انعطاف پذیری برای پی ال سی “PLC” می‌گردد.
بنابراین در صنایع مختلف از پی ال سی “PLC” استفاده می‌گردد و در هر صنعتی متناسب با آن صنعت برنامه لازم برای پی ال سی “PLC” نوشته و روی آن نصب می‌گردد.
انواع مختلف plc چیست؟
در جدول زیر انواع مختلف plc را به طور کامل و جامع با تمام ویژگی ها و مصارف اصلی آنها و قابلیت های مختلف هر کدام به طور جداگانه بیان کردیم :
| نوع PLC | ویژگی‌ها | مصارف اصلی | قابلیت‌های کلیدی |
|---|---|---|---|
| کامپکت (Compact PLC) | اجزای ثابت در یک بدنه – ورودی/خروجی محدود – غیرقابل توسعه یا توسعه محدود | ماشین‌آلات کوچک، سیستم‌های تهویه، خطوط تولید ساده | نصب سریع، قیمت اقتصادی، مناسب برای پروژه‌های کم‌حجم |
| ماژولار (Modular PLC) | اجزا جداگانه (CPU، I/O، تغذیه) – قابلیت افزودن ماژول‌های جدید – توسعه‌پذیر | کارخانه‌های صنعتی بزرگ، خطوط تولید پیچیده، صنایع نفت و گاز | انعطاف بالا، ارتقا آسان، مدیریت فرآیندهای سنگین |
| رک-مانت (Rack-mounted PLC) | ساختار رک – نصب ماژول‌ها روی شاسی – تعداد بالای ورودی/خروجی | نیروگاه‌ها، سیستم‌های حمل‌ونقل ریلی، پروژه‌های عظیم صنعتی | پشتیبانی از کنترل همزمان چندین فرآیند، قابلیت Redundancy پیشرفته |
| نرم‌افزاری (Soft PLC) | نرم‌افزار نصب‌شده روی رایانه صنعتی – بدون نیاز به سخت‌افزار PLC مستقل | اتوماسیون پیشرفته، پروژه‌های نرم‌افزاری، شبیه‌سازی فرآیندها | هزینه پایین‌تر، قدرت پردازشی بالا، مناسب پردازش‌های سنگین |
| ایمنی (Safety PLC) | طراحی شده برای فرآیندهای حساس – دارای استانداردهای ایمنی (SIL3، PL-e) | صنایع خودروسازی، رباتیک، صنایع هسته‌ای، ماشین‌آلات سنگین | محافظت از انسان و تجهیزات، کنترل ایمن حرکات، تشخیص سریع خطر |
| نانو و میکرو (Nano/Micro PLC) | اندازه کوچک – ورودی/خروجی محدود – مصرف انرژی پایین | کنترل پمپ‌ها، کنترل سطح آب، سیستم‌های خانگی و پروژه‌های ساده | قیمت اقتصادی، نصب سریع، مناسب پروژه‌های سبک و کوچک |
ساختار اصلی PLC چیست؟
یک PLC به طور کلی از ۵ بخش اصلی تشکیل شده است:
- واحد منبع تغذیه (Power Supply)
وظیفه: برق موردنیاز مدار داخلی PLC را تامین می‌کند. معمولاً ولتاژ ورودی ۲۲۰ ولت AC یا ۲۴ ولت DC را به ولتاژهای پایین‌تر و ایمن‌تر تبدیل می‌کند (مثلاً ۵ ولت DC یا ۲۴ ولت DC). قابلیت: محافظت در برابر نوسانات برق، قطعی ناگهانی و نویزهای الکتریکی. - واحد پردازش مرکزی (CPU – Central Processing Unit)
وظیفه: قلب PLC است. تمام عملیات منطقی، پردازش دستورات برنامه و مدیریت ورودی/خروجی‌ها توسط CPU انجام می‌شود. قابلیت‌ها:پردازش سریع داده‌ها و اجرای برنامه‌های کاربر.کنترل و هماهنگی بخش‌های مختلف PLC.برقراری ارتباط با سیستم‌های خارجی (مثل HMI یا SCADA).دارای حافظه‌های مختلف (RAM برای اجرای برنامه موقت، ROM یا FLASH برای ذخیره دائمی برنامه). - واحد حافظه (Memory Unit)
وظیفه: ذخیره برنامه کاربر، داده‌های ورودی و خروجی، تایمرها، شمارنده‌ها و متغیرهای داخلی.قابلیت‌ها:ذخیره دائمی برنامه (حتی بعد از قطع برق). ذخیره موقت مقادیر سنسورها و خروجی‌ها هنگام اجرای برنامه.ثبت خطاها و تاریخچه عملکرد برای عیب‌یابی. - واحد ورودی/خروجی (I/O Module)
وظیفه: پل ارتباطی بین دنیای واقعی (ماشین‌آلات، سنسورها، موتورها و…) و PLC.قابلیت‌ها:ماژول ورودی (Input): دریافت سیگنال از سنسورها، سوئیچ‌ها، کلیدها و تبدیل آن به داده قابل فهم برای CPU.(مثلاً دریافت سیگنال ON/OFF یا مقدار ولتاژ آنالوگ از یک سنسور فشار)ماژول خروجی (Output): ارسال فرمان از PLC به تجهیزات اجرایی مانند رله‌ها، موتورها، شیرهای برقی.(مثلاً روشن کردن یک موتور یا باز کردن یک شیر برقی)ماژول‌ها می‌توانند دیجیتال (0 یا 1) یا آنالوگ (مقادیر پیوسته مثل 0 تا 10 ولت) باشند. - واحد برنامه‌نویسی (Programming Device)
وظیفه: برای نوشتن، ویرایش و بارگذاری برنامه به PLC استفاده می‌شود. این دستگاه معمولاً یک لپ‌تاپ یا کامپیوتر به همراه نرم‌افزار مخصوص برند PLC است. قابلیت‌ها:نوشتن برنامه به زبان‌های استاندارد صنعتی مثل Ladder Diagram، Structured Text، Function Block Diagram و غیره.مانیتور کردن وضعیت ورودی‌ها و خروجی‌ها به صورت آنلاین.دیباگ کردن برنامه (اشکال‌زدایی) و مشاهده خطاهای احتمالی.تغییر سریع برنامه‌ها بدون نیاز به تغییر سیم‌کشی.
پی ال سی “PLC” لوگو كوچكترین پی ال سی “PLC” ساخت شركت زیمنس می‌باشد و یکی از اصلی ترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی می‌باشد که با كارایی بالا و وزن بسیار كم در صنایع و ماشین آلات بسته بندی، پله برقی و غیره كاربرد دارد. نوعی از این پی ال سی “PLC” دارای صفحه نمایش بوده و توسط كلیدهای روی آن یا با كامپیوتر قابل برنامه ریزی می‌باشد. جهت خدمات تعمیرplc با ما تماس بگیرید.
برنامه‌نویسی PLC چگونه است؟
برنامه‌نویسی PLC به فرآیند نوشتن دستوراتی گفته می‌شود که تعیین می‌کنند PLC چگونه ورودی‌ها را پردازش کرده و خروجی‌ها را کنترل کند. این برنامه‌ها معمولاً با استفاده از زبان‌های استاندارد صنعتی مثل Ladder Diagram (نمودار نردبانی)، Structured Text (متن ساختاریافته)، Function Block Diagram (نمودار بلوکی) و Instruction List (لیست دستورات) نوشته می‌شوند. در برنامه‌نویسی PLC، کاربر به جای اتصال فیزیکی سیم‌ها، با دستورات منطقی مشخص می‌کند که در چه شرایطی چه عملی انجام شود. برنامه ابتدا در کامپیوتر و با نرم‌افزار مخصوص برند PLC (مثل TIA Portal برای زیمنس یا CX-Programmer برای امرن) نوشته شده، سپس به حافظه PLC منتقل می‌شود. این فرآیند امکان کنترل دقیق، تغییرات سریع و توسعه آسان خطوط تولید یا ماشین‌آلات را فراهم می‌کند.