میدانید اگر PLC نبود، حتی آب برای خوردن در خانه نداشتید؟ اصلاً این PLC چیست که نقش حیاتی آن، نهتنها در صنعت، بلکه در زندگی روزمره همه ما هم غیرقابل انکار است؟ با ما همراه باشید تا با کاربرد PLC و مزایای آن بیشتر آشنا شوید.
PLC مخفف چیست؟
PLC مخفف Programmable Logic Controller و بهمعنی کنترلکننده منطقی قابل برنامهنویسی است. یعنی PLC تجهیزی است که میتوانید برنامههای دلخواه خود را از طریق برنامهنویسی به آن منتقل کنید.
PLC چیست؟
PLCها یکی از مشهورترین کنترلرهای صنعتی هستند که:
۱. ورودیهای خود را رصد میکنند.
۲. بر اساس دادههای ورودی و با توجه به منطق کنترلی که روی آنها برنامهنویسی شده است، تصمیمگیری میکنند.
۳. تصمیمهای خود را از طریق خروجی به عملگرها میرسانند. از این راه، فرایندهای مختلف را در صنعت کنترل میکنند.
بیشتر بدانید
مهمترین کنترلکنندههای صنعتی عبارتند از:
CNC
PLC
DAQ
تاریخچه PLC
تا اواسط دهه ۱۹۰۰، استفاده از مدارهای رلهتکنیک (رله-کنتاکتوری) رایج بود؛ اما معایب زیر باعث شد که PLCها بهعنوان جایگزینی مناسب مطرح شوند.
- عیبیابی دشوار تابلوهای رله کنتاکتوری
- وقتگیر بودن عیبیابی
- نیاز به فضای زیاد برای نصب
- نیاز به عیبیابی مداوم
ریچارد دیک مورلی در سال ۱۹۶۸، اولین PLC را بهعنوان جایگزینی برای مدارهای پیچیده رله کنتاکتوری ارائه داد. ریچارد در دانشگاه MIT تحصیل میکرد؛ اما تصمیم گرفت تحصیل خود را نیمهکاره رها کند.
PLC بهگونهای طراحی شد که توسط مهندسان و تکنسینهایی که قبلاً با منطق رله آشنا بودند، بهراحتی قابلِ برنامهریزی باشد. صنعت خودروسازی، اولین صنعتی بود که PLC را در تولید خود به کار گرفت. از آن زمان، PLCها بهطور گسترده در صنایع مختلف بهکار گرفته شدند.
کاربردهای PLC
راستش را بخواهید نوشتن این قسمت از مقاله سختترین بخشی است که اینجانب (نویسنده!) میخواهم بنویسم. میدانید چرا؟ چون نوشتن کاربردهای PLC در چند خط کار بسیار دشواری است. بنابراین تصمیم گرفتم که ابتدا اهمیت این تجهیز را در زندگی روزمره با یک مثال ملموس توصیف کنم.
یک مثال از کاربرد PLC در زندگی روزمره
بیایید تا سَفَرِ آب از قعر چاه تا لولهکشی خانههایمان را بررسی کنیم و با مغزِ متفکرِ شبکه آبرسانی شهری (PLC) بیشتر آشنا شویم.
آب آشامیدنی مورد نیاز شهر خود را در نظر بگیرید:
- چاهها (یا سایر منابع) منبع تامینکننده آب شهر هستند. آب از منبع (چاه) پمپاژ شده و داخل مخازن بزرگی ذخیره میشود.
- آب مخازن بهوسیله ایستگاههای پمپاژ به تصفیه خانهها انتقال داده میشود.
- در تصفیه خانه، نوبت مرحله کلرزنی، اوزونزنی و ضدعفونی کردن آب است.
- در مرحله پایانی آب تصفیه شده در شبکه توزیع آب پمپاژ میشود و در نهایت بهدست مصرفکننده میرسد.
شرکت آب و فاضلاب وظیفه دارد که با مانیتورینگِ وضعیت منابع و مخازن، جریان و فشار خطِ شبکه توزیع را مدیریت کند. یعنی در ساعتهای پیک مصرف، آبرسانی را افزایش دهد و در زمان کاهش مصرف، میزان آبرسانی را کم کند. بگذارید اصلیترین اطلاعات این سیستم آبرسانی را اینگونه دستهبندی کنیم:
- اطلاعات مربوط به میزان آب موجود در چاه (اطلاعات دریافتی از فلوسوئیچ و سوئیچهای سطح آب چاه)
- اطلاعات مربوط به ایستگاههای پمپاژ
- اطلاعات فشار و دبیِ انتقال آب از چاه به مخازن
- اطلاعات مربوط به میزان آب موجود در مخازن (اطلاعات دریافتی از سنسورهای اندازهگیری سطح)
- اطلاعات فشار و دبیِ انتقال آب از مخازن به تصفیه خانه
- اطلاعات مربوط به میزان و کیفیت آبِ تصفیه شده موجود در تصفیه خانه (اطلاعات دریافتی آنالایزرهای کلر و اوزون و سایر سنسورهای تصفیه خانه)
- اطلاعات فشار و دبیِ انتقال آب از تصفیه خانه به شبکه توزیع آب
- اطلاعات آماری حجم مصرف آب
- و …
فقط ۱۰ ثانیه به مدیریت این حجم عظیم از اطلاعات فکر کنید! به نظر شما این کار بهصورت دستی و ذهنی قابل انجام است؟ قطعاً نه!
فقط PLCها میتوانند این حجم از اطلاعات را دریافت کرده و پردازش کنند. پس از آن، با دیتای پردازششده، مدیریت سیستم را در دست بگیرند.
حالا فرض کنید که آقای ریچارد دیک مورلی، PLC را اختراع نکرده بود؛ امروزه آبی هم برای خوردن نداشتیم و باید با کوزه به سمت چاهها روانه میشدیم! بنابراین از این به بعد، هر وقت آب خوردید، به یاد کاربرد PLC و البته آقای ریچارد باشید.
اما کاربرد PLC به سیستم آبرسانی محدود نمیشود. در اکثر صنایع هم شما ردپای از PLC را خواهید یافت.
- صنعت خودروسازی
- صنعت فولاد
- سیستمهای اتوماسیون رباتیک
- صنعت شیشه
- صنایع غذایی
- صنعت کاغذ
- صنعت پارچه و …
بعضی از کاربردهای PLC در صنعت هستند.
مزایای PLC نسبت به تابلوهای رله کنتاکتوری
۷ مزیت زیر، از مهمترین مزایای PLC نسبت به تابلوهای رلهکنتاکتوری هستند:
- نیاز به سیمکشی کمتر: PLCها به سیمکشی کمتری نسبت به تابلوهای رله کنتاکتوری نیاز دارند.
- انعطافپذیری بالاتر: اگر در پروژه به تغییر نیاز باشد، در PLC تغییرات بهصورت نرمافزاری اعمال میشوند. این موضوع میزان انعطافپذیری سیستم را نسبت به تابلوهای رلهکنتاکتوری چند برابر میکند.
- عیبیابی ارزانتر: عیبیابی یک تابلو رلهکنتاکتوری (در صورت وجود نقشه) به چندین روز کاری، نیاز خواهد داشت. اگر نقشه وجود نداشته باشد، این زمان ممکن است چندین برابر افزایش داشته باشد؛ اما در PLC کافی است عیب را از طریق نرمافزار پیدا کنید، این امر زمان عیبیابی را بهصورت چشمگیری کاهش میدهد.
- امکان مانیتورینگ آنلاین: با وجود PLC، در هر لحظه میتوانید تکتک جزئیات سیستم را مانیتور کنید، اما این امکان درباره تابلوهای رلهکنتاکتوری وجود ندارد.
- امکان تهیه گزارش روزانه: در تابلوهای PLC میتوانید از فرایند، گزارش روزانه تهیه کنید. در حالی که، این امکان درباره تابلوهای رلهکنتاکتوری وجود ندارد.
- امکان شبکهسازی بین سیستمها: با وجود PLC، ایجاد ارتباط و شبکهسازی بین سیستمها، خطوط تولید و PLCهای مختلف ممکن میشود؛ اما یک تابلو رله کنتاکتوری با هیچ سیستم و شبکهای ارتباط نخواهد داشت.
- توانایی انجام محاسبات ریاضی: PLC بر خلاف تابلوهای رلهکنتاکتوری، میتواند با برنامههایی که در پردازنده خود دریافت میکند، محاسبات پیچیده ریاضی را انجام دهد.
دو بخش اصلی PLC
PLCها از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
۱. سختافزار PLC
ارتباط PLC با دنیای بیرون از طریق سختافزار صورت میگیرد. در ادامه اجزای سختافزار را بررسی میکنیم.
۲. نرمافزار PLC
فلسفه کنترلی یک فرایند در قالب دستورات برنامهنویسی و در نرمافزار PLC پیادهسازی میشوند.
نکته: فلسفه کنترلی همان خواستههای کارفرما است که با دستورات برنامهنویسی و ازطریق نرمافزار به زبان قابل فهم PLC تبدیل میکنیم.
اجزای سختافزار PLC
اصلیترین اجزای PLC عبارتند از:
واحد پردازنده مرکزی یا CPU
عملکرد این بخش مانند عملکرد مغز برای انسان بوده و محلی برای انجام محاسبات و اتخاذ تصمیمهای کنترلی است. این واحد پس از پردازش اطلاعات دریافتی، دستورهای کنترلی لازم را بهسمت عملگرها ارسال میکند.
واحد ورودی
وظیفه واحد ورودی، دریافت اطلاعات از سنسورها است. ورودیها به دو دسته دیجیتال (برای دریافت اطلاعات سنسورهای دیجیتال) و آنالوگ (برای دریافت اطلاعات سنسورهای آنالوگ) تقسیم میشوند.
واحد خروجی
ارسال اطلاعات و دستورهای کنترلی به عملگرها برعهده واحد خروجی است.
حافظه
حافظههای PLC سه دسته هستند:
- حافظه بارگذاری: محل ذخیره دستورات برنامهنویسی
- حافظه کاری: محل ذخیره اطلاعات جاری فرایند
- حافظه سیستم: محل ذخیره توابع
منبع تغذیه
منبع تغذیه تامینکننده برق PLC است و با توجه به برند سازنده در سایزهای گوناگون تولید میشود.
ماژول ارتباط پروسسوری CP یا Communication Port
این ماژول برای ارتباط بین CPU مرکزی و CPUهای جانبی استفاده میشود.
ماژول رابط IM یا Interface Module
زمانی که به گسترش قطعات PLC نیاز دارید (اضافه کردن کارتهای ورودی و خروجی به PLC)، از این ماژول برای اتصال و ارتباط قطعه جدید با PLC استفاده میکنید.
رک Rack
ریل یا رک بخشی است که PLC و سایر قطعات روی آن سوار میشود. رک برای ساختار PLC مانند ستون و اسکلت ساختمانی عمل میکند و بخشهای دیگر روی آن قرار میگیرند.
انواع PLC
مینی PLC
این PLCها از دسته PLCهای کوچک هستند. ورودیها و خروجیهای کمتری (نسبت به سایر انواع PLC) دارند و بهدلیل همین محدودیت، قابل استفاده در پروژههای بزرگ نیستند.
PLC کامپکت (Compact PLCs)
PLCهای کامپکت مجموعهای از تعداد محدودی ورودی و خروجی است بههمراه یک پردازنده، یک واحد تغذیه و حافظه. همه این اجزا در یک بسته بهصورت کامپکت (فشرده) قرار میگیرند. این نوع PLC تعداد ورودی و خروجی بیشتری نسبت به دسته اول (مینی PLCها) دارد و تا حدود ۳۰۰ ورودی و خروجی را پشتیبانی میکند. استفاده از PLCهای کامپکت در پروژههای بسیار بزرگ مرسوم نیست.
PLC ماژولار یا مدولار (Modular PLCs)
در این نوع PLC، اجزا سختافزار بهصورت کارتهای جداگانه روی ریل نصب میشوند و این امر باعث میشود که قابلیت گسترش بالایی داشته باشد. برای داشتن یک PLC مدولار، میتوانید یک CPU، هر تعداد ورودی خروجی (تا ۲ هزار ورودی و خروجی)، حافظه و تغذیه را بهصورت جداگانه تهیه کنید و در کنار هم قرار دهید. PLC مدولار برای صنایع بزرگ مانند صنعت فولاد مناسب است.
نکته: به برخی از PLCهای کامپکت هم میتوانید کارتهای ورودی و خروجی اضافه کنید و PLC را گسترش دهید. سوال اینجا است که با این امکان، چه تفاوتی بین PLCهای کامپکت و مدولار وجود دارد؟
در جواب به این سوال باید بگوییم که گاهی استفاده از یک PLC کامپکت با تعداد ورودی و خروجی مشخص و کافی میتواند بسیار بهصرفهتر از PLC ماژولار باشد؛ اما وقتی تعداد ورودی و خروجی بسیار بالا است، استفاده از PLCهای ماژولار پیشنهاد میشود.
انتخاب PLC مناسب
برای انتخاب پیالسی مناسب باید به عوامل زیادی توجه کنید. موارد زیر از مهمترین عوامل تاثیرگذار در انتخاب PLC هستند:
- شرایط محیطی (مانند میزان دما، رطوبت کندانس و …)
- تعداد ورودی و خروجی مورد نیاز پروژه
- نیاز پروژه به وجود قابلیت شبکه
- سرعت پردازنده مرکزی
- قیمت
- و …
برای آشنایی بیشتر با چگونگی انتخاب PLC، مقاله انتخاب PLC مناسب و معرفی ۸ عامل موثر بر انتخاب آن را بخوانید.
زبانهای برنامهنویسی PLC
استاندارد IEC61131، پنج زبان زیر را به عنوان زبانهای برنامهنویس PLC معرفی میکند:
- IL (Instruction List)
- LD (Ladder Diagram)
- FBD (Function Block Diagram)
- SFC (Sequential Function Chart)
- ST (Structured Text)
برای آشنایی بیشتر با این زبانهای برنامهنویسی مقاله انواع زبانهای برنامهنویسی PLC را بخوانید.
برندهای سازنده PLC
برندهای زیر از مشهورترین برندهای PLC هستند.
- زیمنس (Siemens)
- آلن بردلی (Allen Bradley)
- میتسوبیشی (Mitsubishi)
- اشنایدر (Schneider)
- امرون (Omron)
- فانوک (Fanuc)
- مولر (Muller)
- فتک (Fatek)
- دلتا (Delta)
طبق آمار، نزدیک به ۳۰ درصد از PLCهای جهان را برند زیمنس تامین میکند.
نکته:
چند جمله زیر را درباره برندها و زبان برنامهنویسی آنها به خاطر بسپارید:
- هر PLC از هر کمپانی، نرمافزار مخصوص خود را دارد. یعنی از نرمافزار مخصوص برند زیمنس نمیتوان برای PLCهای فتک استفاده کرد.
- برند زیمنس از همه زبانهای برنامهنویسی پشتیبانی میکند.
- برند فتک فقط یک زبان برنامهنویسی دارد.
- ۹۵ درصد از PLCهای دنیا، زبان LD را پشتیبانی میکنند.
یک سوال مهم
به نظر شما برند فتک از کدام یک از زبانهای برنامهنویسی پشتیبانی میکند؟
حتما جواب های خودتون را برای ما کامنت کنید
قیمت PLC
قیمت PLC به عوامل زیادی مانند برندِ سازنده، مدل و ویژگیهای آن وابسته است. در تاریخ نگارش این مقاله (۱۲ اردیبهشت ۱۴۰۲) بازه قیمت پیالسی از ۱ میلیون تا ۱ میلیارد تومان در بازار ایران موجود است. برای مثال قیمت PLC از برند Siemens مدل S7 300 از ۷.۵ میلیون تومان تا ۱۰۱ میلیون تومان در دسترس است.
جمعبندی
در این مقاله با مغز متفکر صنعت آشنا شدید.
اکنون میدانید:
- PLC چیست؟
- PLC را چه کسی اختراع کرد؟
- PLC کجا کاربرد دارد؟
- PLC چه مزایایی نسبت به تابلوهای رلهکنتاکتوری دارد؟
- سختافزار و نرمافزار PLC چیست؟
- انواع و اجزای PLC کداماند؟
- چگونه PLC مناسب انتخاب کنیم؟
- چه زبانهایی برای برنامهنویسی PLC وجود دارد؟
- چه برندهایی معروفترین برندهای سازنده PLC هستند؟
- بازه قیمت PLC در بازار چقدر است؟
سوالات متداول
PLC مخفف Programmable Logic Controller و بهمعنی کنترلکننده منطقی قابل برنامهنویسی است.
PLCها یکی از مشهورترین کنترلرهای صنعتی هستند که:
۱. ورودیهای خود را رصد میکنند.
۲. بر اساس دادههای ورودی و با توجه به منطق کنترلی که روی آنها برنامهنویسی شده است، تصمیمگیری میکنند.
۳. تصمیمهای خود را از طریق خروجی به عملگرها میرسانند. از این راه، فرایندهای مختلف را در صنعت کنترل میکنند.
سیمکشی کمتر، انعطاف پذیری بالاتر، سرویس و نگهداری ارزانتر، امکان مانیتورینگ آنلاین و امکان تهیه گزارش از مزایای PLC است؛ اما توجه به قیمت و نیاز کارفرما هم در مورد انتخاب بین این دو گزینه تاثیرگذار است.
مقالهای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش اتوماسیون کار ماهر است.
برای یادگیری 0 تا 100 این دوره کلیک کن.
اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه اتوماسیون صنعتی هستید،
برای دریافت آموزشهای رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.
اوه! نتوانستیم جای گذاری فرمت را انجام بدیم.
