طراحی PLC در کاربردهای اتوماسیون و کنترل صنعتی

کنترل‌کننده‌های خرید اینورتر هایتک f100 منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی و کنترل فرآیند صنعتی یکپارچه شده‌اند. PLC‌ها محرک‌های مختلف، حسگرهای آنالوگ و دیجیتال را کنترل می‌کنند و رابط‌های پیچیده را برای تغییر پروتکل‌ها ارتباط برقرار می‌کنند.

علاوه بر عملکردهای کنترلی، PLC ها تبدیل داده ها و پردازش سیگنال را انجام می دهند. PLC ها با پیشرفت های درون اینترنت صنعتی اشیاء (IIoT)، راه حل های ایمن و مقیاس پذیر، کارایی بالا، قدرت کم و ردپای کوچک ارائه می دهند.

امروزه PLC ها به طور گسترده در کاربردهای دنیای دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرند.عملیات متوالی و مکرر در صنایع معمولاً با PLC ها انجام می شود.آنها برای صنعت 4.0 آماده هستند.این مقاله طراحی PLC و چالش های آن در کاربردهای صنعتی را برجسته می کند.

یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) چیست؟

یک کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی که معمولاً به عنوان PLC شناخته می‌شود، یک کامپیوتر دیجیتالی و صنعتی حالت جامد است که از مدارهای مجتمع به جای دستگاه‌های الکترومکانیکی برای اجرای عملکردهای کنترلی استفاده می‌کند.

طبق تعریف NEMA، PLC ها به دستگاه های الکترونیکی دیجیتالی گفته می شود که از حافظه قابل برنامه ریزی برای اجرای عملکردهای خاص و ذخیره دستورالعمل ها استفاده می کنند.لیست توابع خاص شامل منطق، توالی حسابی، زمان بندی و شمارش و همچنین کنترل فرآیندها و ماشین ها می باشد.

PLC ها در طول سال ها دستخوش تغییرات قابل توجهی در فاکتورهای شکلی شدند - از رایانه های صنعتی و کنترل کننده های اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC "Programmable Automation Controllers") در فاکتورهای شکلی شبیه به PC تا محفظه های فشرده و مینی PLC. عملکرد PLC نیز توسعه یافته است. علاوه بر عملکردهای کنترل گسسته، PLC ها اکنون دارای عملکردهایی مانند رابط ماشین انسانی (HMI)، اترنت صنعتی بلادرنگ، کنترل حرکت و پورت های ارتباط داده هستند. چندین صنعت معاصر در حال پیاده سازی تولید هوشمند هستند، جایی که سیستم های متصل برای تجارت و تعامل M2M بین ماشین ها استفاده می شود. و ماشین. PPLCها برای کار مطمئن، بدون خطا و مصونیت در برابر محیط های متخاصم، پر سر و صدا، گرد و غبار و همچنین برای مقاوم بودن در برابر آب طراحی شده اند. در دسترس بودن و عملکرد در زمان واقعی در محدوده وسیع محیطی نیز مورد نیاز است. Element14 با بسیاری از افراد همکاری کرده است. تامین کنندگان مختلف که سبد گسترده ای از محصولات PLC را ارائه می دهند. (برای اطلاعات بیشتر در مورد محصولات PLC، لطفا اینجا را کلیک کنید)

طبقه بندی PLC

PLC ها بر اساس خروجی به سه نوع طبقه بندی می شوند: خروجی ترانزیستور، خروجی تریاک و خروجی رله PLC نوع خروجی رله برای هر دو دستگاه خروجی AC و DC ایده آل است. نوع خروجی ترانزیستور PLC از عملیات سوئیچینگ استفاده می کند و در ریزپردازنده ها استفاده می شود.

PLC ها به گونه ای طراحی شده اند که مقاوم باشند، در برابر دماهای شدید، نویزهای الکتریکی، رطوبت و ارتعاشات مقاومت کنند. کنترل کننده های منطقی جمعیت عظیمی از محرک ها و حسگرها را کنترل و نظارت می کنند و بنابراین با سایر سیستم های کامپیوتری در نمایش ورودی/خروجی قابل توجه (I/O) متفاوت هستند.

آناتومی PLC

PLC ها واحدهای ماژولار فشرده با چندین ورودی و خروجی (I/O) در یک محفظه است که در پردازنده گنجانده شده است. محدوده می تواند در واحدهای ماژولار نصب شده روی رک که هزاران ورودی/خروجی به سیستم SCADA شبکه شده اند، به اوج خود برسد. کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC)، در سیستم کنترل صنعتی (ICS)، به عنوان یک پل مفید بین پروتکل‌های ارتباطی فیزیکی و سلولی مانند PROFIBUS، BACnet، DNP3، OPC، EtherCAT و CIP عمل می‌کنند.

هر سیستم PLC را سه ماژول تشکیل می‌دهند: ماژول CPU، بسیاری از ماژول‌های ورودی/خروجی (I/O) و ماژول منبع تغذیه.

بلوک دیاگرام برای ماژول PLC

شکل 1: بلوک دیاگرام برای ماژول PLC

ماژول CPU: این ماژول شامل یک پردازنده مرکزی به همراه قسمت حافظه خود می باشد.این پردازنده با دریافت ورودی های مناسب و تولید خروجی های مربوطه تمامی پردازش ها و محاسبات لازم را انجام می دهد.

ماژول منبع تغذیه: یک خروجی 5 ولت DC برای راه اندازی مدارهای کامپیوتری PLC مورد نیاز است که به درستی توسط ماژول منبع تغذیه تامین می شود. این ماژول اساساً مسئول راه اندازی سیستم است. جریان متناوب را می پذیرد و سپس آن را به جریان DC به عنوان جریان باقیمانده تبدیل می کند. استفاده از دو ماژول (ورودی/خروجی و ماژول های CPU).

ماژول های ورودی/خروجی: ماژول های ورودی/خروجی حسگرها و اتصال محرک به سیستم PLC را برای تشخیص پارامترهای مختلف مانند فشار، جریان و دما نظارت می کنند.ماژول های ورودی/خروجی یا آنالوگ یا دیجیتال هستند.

برنامه نویسی PLC به کاربر این امکان را می دهد که سیستم کنترل را با یک نحو تعیین شده پیکربندی کند. Ladder، Boolean و Grafcet انواع مختلفی از زبان های برنامه نویسی هستند که مورد استفاده قرار می گیرند. زبان های Ladder و Boolean عملیات را به یک روش اجرا می کنند اما در نحوه کار با یکدیگر متفاوت هستند. دستورالعمل ها نمایش داده می شوند و چگونه به PLC وارد می شوند. زبان گرافیک بسته به اقدامات و مراحل در یک برنامه گرافیکی گرا دستورالعمل ها را به روش های مختلفی کنترل می کند. امروزه از چندین زبان برنامه نویسی مختلف استفاده می شود و هر کدام یک PLC را با برنامه نویسی خود عرضه می کنند. مشخصاتی که بر اساس استاندارد IEC 61131-3 است. برای اطلاعات بیشتر در مورد محصولات برنامه نویس PLC اینجا را کلیک کنید.

PLC ها در کاربردهای صنعتی

PLC ها