آموزش پی ال سی های زیمنس و انواع پی ال سی زیمنس

آموزش پی ال سی های زیمنس و انواع پی ال سی زیمنس

پی ال سی ها یک کنترل کننده منطقی برنامه پذیر می باشند به عبارتی دیگر می توان گفت که پی ال سی ها یک نوع کامپیوتر خاص می باشند که در شرایط صنعتی خاص برای کارکرد قابل اطمینان طراحی شده اند.

شرایطی مانند رطوبت ، خشک و گرد و غبار ، دماهای بالا و… پی ال سی ها طراحی شده اند که فرآیند های صنعتی را اتوماتیک کنند.کارهایی از قبیل فرآیند های کارخانجات پشتروشیمی ، فولاد ، کارخانه های سنگ معدن ، تسویه خانه های فاضلاب و ….

آموزش پی ال سی های زیمنس و انواع پی ال سی زیمنس

سیستم های کنترل قبل از ورود plc به صنعت

سیستم های کنترلی قبل از پی ال سی عمدتا به صورت رله ها و بانک  رله ها بود بطوری که مجموعه از رله ها وظیفه قطع و وصل کردن و خاموش روشن کردن دستگاه های خروجی را بر عهده دارند.در برخی از سیستم های بزرگ بقدری تعداد رله ها بسیار بالا بود که یک محفظه از رله ها و بانک رله را تشکیل میداد.

به دلیل مکانیکی بودن رله ها مشکلات بزرگی در این سیستم ها به وجود می آمد بصورتی که بر اثر استهلاک در طول زمان بر اثر کلیدزنی های فراوان باعث خرابی رله ها می شود.

یکی از بزرگ ترین مشکلات این سیستم ها در زمان بروز خطا و نقص دردستگاه بود بطوری که برای تشخیص خرابی باید زمان قابل توجهی از بین می رفت تا مشکل مشخص شود.

از این رو متخصصان از شرکت های مختلفی مدتها روی سیستمی کار کردند که بتوانند این مشکلات را حل کنند تا در نهایت پی ال سی به عنوان جایگزین این سیستم ارئه شد.

پی ال سی PLC حاصل ایده فردی معمولی از دانشگاه MIT بود بنام ریچارد دیک مورلی.او تصمیم گرفت درس خود را نیمه کاره تمام کند تا شرکت خود را تاسیس کند و قدم به تولید و پیشنهاد سیستمی برای جایگزینی سیستم های قدیمی بگذارد.

مهم ترین و بهترین مزیت های پی ال سی (PLC)

یکی از مهم ترین نقاط قوت پی ال سی ها نسبت به کنترل کننده های قدیمی (رله ها) این می باشد که شما می توانید بعد از برنامه دادن به پی ال سی ها بعد از مدتی کار کردن می توانید دوباره برگردید و دوباره برنامه و طرح خود را عوض کنید.

این کار با هزینه کم و فقط با هزینه ای که برنامه نویس صرف اینکار میکند انجام پذیر می باشد.

 

توضیح کوتاه درباره کاربرد و نحوه کارکرد پی ال سی

دستگاهی را در نظر بگیرید که با یک سیم به برق متصل می باشد.این دستگاه دو حالت بیشتر ندارد یا روشن یا خاموش می باشد.

فرض کنید به شما گفته می شود این دستگاه را در حالتی که به برق متصل می باشد و در حالت on می باشد با 20 ثانیه تاخیر شروع به کار کند و روشن شود.مسلما در این نوع سیم کشی و سیستم مداری همچین کاری بسیار سخت و دشوار می باشد.

شاید بتوانید با زیاد کردن و پیچیده کردن سیم کشی مدار خود تا حدودی به تاخیر مد نظر خود برسید اما چنین کاری پیشنهاد نمیشود چون باید برای کوچکترین تغیرات به دردسرهای بسیار بزرگی برخورد کنید.

با در نظر گرفتن این مثال ساده شما می توانید به کاربرد های اصلی و بسیار با ارزش پی ال سی پی ببرید و اینجاست که نقش پی ال سی ها در صنعت بسیار پر رنگ می شوند.

شما برای انجام این کار و رسیدن به تاخیر مورد نظر خود کافیت چند خط کد ساذه را به برنامه پی ال سی اضافه کنید و با انجام این کار ساده به تاخییر مد نظر خود برسید.این تنها یکی از کاربرد های پی ال سی (PLC) می باشد.

اکنون با استفاده از پی ال سی ها شما می توانید چند ورودی مختلف را دریافت کنید و در سمت خروجی چند دستگاه را کنترل نمایید.

ساختار پی ال سی (PLC) چگونه است؟

به طور کلی ساختار پی ال سی ها از دو قسمت اصلی تشکیل می شوند:

• اجزای ظاهری
• اجزای داخلی

اجزای داخلی پی ال سی (PLC) عبارت اند از:

ماژول ورودی:

در پی ال سی ها ماژول CPU تنها منطقی که میشناسد منطق دیجیتال است و هر چیز دیگر را نمیتواند درک کند به همین دلیل اعمال سیگنالهای فیزیکی از قبیل فشار ، ارتعاش ، دما و … به پردازنده به دلیل غیر دیجیتال بودن این سیگنال ها امکان پذیر نمی باشد.

به همین دلیل ماژول های ورودی و ماژول های خروجی طراحی شدند تا بتوانند منطق ها و اعمال سیگنال های خروجی را به پردازشگر پی ال سی بفهمانند.

پس می توان اینگونه گفت که مهم ترین کاربرد ماژول های ورودی و خروجی تطبیق دادن سیگنال های دستگاه های ورودی با پی ال سی می باشد.

یکی از مهمترین مزایای استفاده از ماژول‌های ورودی و خروجی ایجاد ایزولاسیون بین پی ال سی و دنیای بیرون است.

به عبارتی ماژول ورودی PLC، چهار وظیفه اصلی دارد:

1. دریافت سیگنالها از دستگاههای ورودی در سطح ولتاژ 220 ولت AC
2. تبدیل سیگنالهای ورودی به سطح 5 ولت DC که قابل استفاده برای ماژول CPU باشد.
3. ایزوله کردن PLC از نوسانات دستگاههای ورودی
4. ارسال سیگنال نهایی با سطح ولتاژ 5 ولت DC به خروجی (ماژول پردازشگر)

ماژول خروجی :

ماژول های خروجی نیز عملکردی مشابه به ماژول های ورودی دارند و نحوه عملکرد آن ها برعکس ورودی ها می باشد.خروجی ها را در محل ترمینال های خروجی با حرف Q نمایش میدهند و یک شمارنده مانند Q1 و Q2 و… دارند.

محل تغذیه :

وظیفه تغذیه و تامین برق مورد نیاز در تمام بخش های سیستم به عهده ماژول منبع تغذیه می باشد.نحوه کارکرد این ماژول به اینصورت می باشد که برق ورودی متناوب (AC) را به برق جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند.این جریان مورد نیاز بخش هایی مانند ماژول ورودی ،ماژول خروجی و CPU می باشد.

در اکثر پی ال سی ها تغذیه اصلی و مورد نیاز 24 ولت دی سی می باشد و پی ال سی های بسیار کمی هستند که نیاز به جریانی غیر از این مقدار را داشته باشند.

نمایشگر یا ال سی دی LCD:

نمایشگر ها وسیله ای برای نمایش پیام و یا مشاهده برنامه ریزی های دستی می باشند.

کلید های معمولی و جهت دار :

کاربرد این کلید ها برنامه ریزی دستی پی ال سی ها می باشد.

محل اتصال کابل :

یک سر کابل ارتباطی RS232 یا USB را به رله و سمت دیگر را به کامپیوتر اتصال می دهد. در نمونه های جدید از كابل شبكه LAN RG45  برای ارتباط با رله استفاده می شود.

ماژول CPU و حافظه :

ماژول پردازشگر مرکزی یا همان سی پی یو (CPU) به نوعی مغز پی ال سی می باشد.وظیفه ماژول سی پی یو وظیفه اجرای برنامه ها و مدیریت وظایف داده شده به پی ال سی را دارد.

ماژول سی پی یو از سه بخش پردازنده اصلی و حافظه RAM و حافظه ROM می باشد.

حافظه فقط خواندنی یا همان ROM شامل سیستم عامل درایوهای مورد نیاز و برنامه های کاربردی است.

حافظه دسترسی تصادفی یا همان حافظه RAM به منظور ذخیره برنامه ها و داده ها بر روی خود استفاده می شود.

به عبارتی اگر این ماژول را جایگزین واحد های سخت افزاری کنیم می‌توانیم آن را معادل مجموعه‌ای از رله‌ها، تایمرها و شمارنده‌های متصل به همدیگر در نظر بگیریم.

در پی ال سی ها معمولا دو نوع پردازنده موجود می باشد:

پردازنده یک بیتی:

برای کاربردهای ساده و منطی از پردازنده های یک بیتی استفاده می شود.در قسمت هایی که داده برای پردازش یک بیت کافی باشد.

پردازنده کلمه ای:

برای کاربردهای پیچیده مانند داده های محاسباتی ، کنترلی و پردازش متن و …. از پردازنده های کلمه ای استفاده می شود.

وظیفه سی پی یو مانیتور کردن مقادیر ورودی از دستگاه های بیرونی می باشد.سی پی یو این مقادیر را توسط ماژول های ورودی دریافت میکند و سپس توسط منطقی که از قبل نوشته شده و برنامه داده شده به پی ال سی توسط ماژول های خروجی به بیرون ارسال میکند.

کاربردهای پی ال سی (PLC) در صنعت

امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی کاربردهای پی ال سی در صنعت بسیار زیاد شده به طوری که در اکثر صنایع استفاده از پی ال سی ها انکار ناپذیر است.

برخی از صنایعی که در آن از پی ال سی ها استفاده می شود

• صنعت فولاد
• صنعت پتروشیمی
• صنایع تولید شیشه
• صنعت خودرو
• صنعت تولید سیمان
• صنعت نفت و گاز
• صنعت انرژی و بهینه سازی مصرف
• صنعت شیشه
• نیروگاه های برق
• صنایع شیمیایی
• صنعت کاغذ
• صنعت سیمان
• صنایع هوایی و مسافرتی
• خدمات ساختمانی
• صنایع حمل و نقل

مزایای پی ال سی PLC

• زمان اسکن بالا
• برنامه نویسی آسان
• کاربردهای کنترلی بسیار بالا
• آموزش راحت و کوتاه
• توان محاسباتی بسیار بالا
• قابلیت اتصال به کامپیوتر در کل کارخانه
• قابلیت کنترل نظارتی
• ابعاد کوچک
• قابلیت پاک کردن برنامه و برنامه نویسی مجدد
• برآورد کردن دقیق هزینه های پروژه
• برطرف کردن آسان مشکلات آن
• دارای شمارنده هایی با سرعت بسیار بالا
• برخورداری در اطمینان بالا

معایب پی ال سی PLC

• در هنگام قطعی برق، برنامه مجدداً از جایی که متوقف شده بود، شروع به اجرا می‌کند و این اصلاً مناسب نیست! (ممکن است قبل از قطعی برق دستگاهی روشن شده باشد، و اکنون بلافاصله پس از وصل شدن برق روشن شدن آن دستگاه خطرآفرین باشد)
• در هنگام بروز مشکل برای پی ال سی زمان بازیابی و اصلاح آن مشخص نیست
• در هر پی ال سی بطور همزمان فقط یک برنامه قابل اجرا می باشد
• محدودیت کاری پی ال سی در دمای بالا(بجز مدل های خاص)
• از نرم ازار و قطعات پی ال سی برند دیگر نمیتوان در پی ال سی برند دیگر استفاده کرد

پی ال سی ها (PLC) از لحاظ سخت افزاری به دو نوع در دسترس می باشند:

۱- یک تکه (Compact):

این نوع PLC ها دارای تعدادی ورودی و خروجی همراه با CPU به صورت متصل (On board) می باشند و در صورت نیاز به ورودی و خروجی های بیشتر از کارت های مرتبط استفاده می شود.

۲- قابل توسعه (Modular):

در این نوع PLC ها، CPU به تنهایی می باشد و بر اساس نیاز می توان کارت های ورودی و خروجی به آن اضافه نمود.

معرفی انواع پی ال سی های زیمنس SIEMENS

پی ال سی سری SIMATIC S5 :

در اوایل سالهایی که پی ال سی ها تولید شدند تنها پی ال سی های شرکت زیمنس بود که در رطوبت ، گرد و خاک و محیط های صنعتی عملکرد مناسب و خوبی را داشت و جواب گوی کاربران را داشت.

امروزه به دلیل قدیمی بودن این سری از محصولات شرکت زیمنس دیگر تولید و پشتیبانی نمی شود.

پی ال سی سری SIMATIC S7 200 :

این سری از پی ال سی ها که به میکرو پی ال سی ها معروف می باشد از مدل کامپکت می باشد.این سری از پی ال سی ها برای کاربرد های کوچک مناسب می باشد.از ویژگی های این پی ال سی سرعت پردازش بالا ، سازگار بودن با انواع شبکه های صنعتی می باشد.

S7 Simatic – 200 توانایی ارتباط با PLC های دیگر و ماشین آلات را از طریق شبکه دارد هم چنین برنامه نویسی با زبان های STL ،FBD ،LAD  و زبان های استاندارد IEC1131 از خصوصیات این نوع PLC می باشد. ارتباط این PLC با کامپیوتر از طریق کابل PPI که دارای ارتباط نقطه به نقطه با نرخ سرعت 5/187 کیلو بیت در ثانیه می باشد.

پی ال سی سری SIMATIC S7-300 :

یکی از پر کاربردترین محصولات برند زیمنس پی ال سی ها S7-300 می باشد که بخاطر داشتن ماژول های متعدد در بسیاری از صنایع از قبیل پتروشیمی ، خودروسازی ، هسته ای و … مورد استفاده قرار میگیرد.

یکی از مهم ترین قابلیت های این پی ال سی داشتن شبیه ساز می باشد که این امر وجود خطاها را به حداقل می رساند.

مزایای استفاده از S7 – 300 قابلیت پردازش CPU بالا، اتصال به شبکۀ پروفی باس و پروفی نت، توانایی شبکه شدن با دیگر CPU ها و اتصال تا 32 ماژول و از همه مهم تر تنوع ماژول هاست.

پی ال سی سری SIMATIC S7-400 :

پی ال سی سری 400 از سری پی ال سی های قدرتمند و نسل پیشرفته پی ال سی های شرکت زیمنس می باشند.تعداد ورودی و خروجی های پی ال سی سری 400 در حالت تئوری نامحدود می باشد از این رو به راحتی قادر به اتصال به شبکه های صنعتی می باشد.

از ویژگی های مهم و اصلی پی ال سی سری 400 زیمنس می توان به سیکل زمانی کوتاه و سرعت بالا ، قابلیت پردازش پیشرفته صنعت و همچنین عملکرد عالی و مطمعن حتی در محیط هایی با شرایط خاص اشاره کرد.

مهم ترین قابلیت آن Multicomputiry است که بر طبق این قابلیت امکان تقسیم یک برنامۀ سنگین و پیچیده روی چند CPU وجود دارد.

پی ال سی سری SIMATIC S7-1200 :

این سری از پی ال سی ها یکی از پی ال سی های جدید شرکت زیمنس می باشند که از سال 2009 روانه بازار شده اند.

در این سری PLC از CPU های قدرتمند تر نسبت به S7–200 استفاده شده است و قابليت هاي جالبي براي برنامه نويسي و قابليت ارتباط بين انسان و ماشين (HMI) در آن پيش بيني شده است که ارتباط با HMI در این مدل از طریق پورت LAN است.

S7 Simatic – 1200 زیمنس قابلیت اضافه شدن 8 ماژول را داراست. نرم افزار برنامه نویسی آن TIAPORTAL است که کار را برای کاربران و مصرف کنندگان ساده کرده است. این سری به 4 دسته 212 و 214 و 215 و 217 تقسیم شده است.

پی ال سی سری SIMATIC S7-1500 :

جدید ترین پی ال سی های شرکت زیمنس پی ال سی سری 1500 می باشد که از سال 2013 بعنوان مکملی برای پی ال سی های سری 300 و 400 روانه بازار شد.

در سال های آینده پی ال سی سری 1500 جایگزینی برای پی ال سی های سری 300 و 400 می شوند اما تامین قطعات این سری ها تا 10 سال ادامه خواهد داشت.

پی ال سی های سری 1500 زیمنس در مقایسه با سری S7-300/400  دارای مزایایی همچون:

• سرعت بالاتر (تا حدود ۴۰ برابر)
• کارایی و کیفیت بالاتر
• برخورداری از پورت ارتباطی پروفی نت
• نرم افزار برنامه نویسی با قابلیت های بیشتر
• دارای نمایشگر و خطایابی ساده تر

مینی پی ال سی های LOGO :

کنترل کننده اي ساده و ارزان قيمت است که براي کارهاي کنترلي کوچک مانند ساختمان ها يا ماشين هاي کوچک کاربرد دارد. اين کنترل کنندۀ منطقي قابل برنامه ريزي به صورت Compact بوده و برنامه نويسي آن توسط کليدهاي روي آن انجام مي شود.

در بعضي از دستگاه هاي صنعتي، تعداد ورودي و خروجي مورد نياز محدود است؛ به گونه اي که به کمک مدارهاي ساده مي توان کار کنترل را انجام داد. شرکت زيمنس در اين مواقع به منظور کاهش هزينه ها، يک سري رلۀ هوشمند در سال 1966 به نام لوگو (LOGO!) وارد بازار کار نمود که به دليل مديريت ساده و کاربردي بودن آن، پيشرفت چشم گيري در مهندسي برق و اتوماسيون صنعتي به وجود آورد.

لوگو کوچکترین PLC زیمنس از خانوادۀ اتوماسیون صنعتی زیمنس می باشد که در صنایع کوچک و ساختمان کاربرد زیادی دارد. در این مینی پی ال سی به تعداد 24 ورودی و 16 خروجی می توان استفاده کرد که در سری 8 قابلیت اترنت به آن اضافه شده است که با توجه به تکنولوژی این محصول زیمنس قابلیت شبکه شدن با 9 لوگو دیگر را دارد. از دیگر قابلیت ها می توان به صفحه نمایش 3 رنگ اشاره کرد که با توجه به عملکرد های متفاوت تغییر رنگ می دهد.

لوگو راه حل هايي جهت کنترل منطقي تأسيسات خانگي مثل سيستم روشنايي راه پله، سيستم روشنايي خارجي و داخلي و هم چنين براي تأسيسات صنعتي مثل سيستم تهويۀ هوا، کنترل ماشين هايي مثل موتورها، تسمه نقاله ها و… ارائه مي دهد.

کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر جایگزین های خوبی برای مدارات رلۀ کنتاکتوری می باشند. PLC ها بر اساس ورودی هایی که توسط ترمینال ها دریافت می کنند اطلاعات را پردازش کرده و آن را برای اجرا به خروجی ارسال می کنند. PLC های بزرگ برای کارهایی که نیاز به پردازش قوی و به ورودی خروجی بیشتری نیاز دارند استفاده می شود و برای کار های کوچک به دلیل قیمت بالا صرفۀ اقتصادی ندارد؛ به همین دلیل شرکت های سازندۀ PLC؛ برای رفع این مشکل رله های هوشمند را با ورودی خروجی کمتر با همان روال کاری تولید و به بازار عرضه کرده اند که برای کارهای کوچک و کاربردی استفاده بیشتری دارد

اتوماسیون صنعتی پی ال سی PLC

به مجموعه ای از تکنولوژی ها که ماشین آلات و فرآیندهای صنعتی را خودکار می کند اتوماسیون صنعتی گفته می شود.در اتوماسیون صنعتی کارها و فرآیندها بدون نیاز به اپراتور انسانی انجام می شود.

به منظور انجام این فرایند از ابزارهای کنترلی و رباتیک استفاده می شود.این عمل در تکنولوژی باعث می شود هزینه ها کم تر شود ، خطاهای انسانی از بین برود و سرعت انجام کارها بالاتر برود و در نهایت به عملکرد بالاتری دست پیدا کنیم.

ابزارهای مختلفی که مورد نیاز هستند تا اتوماسیون صنعتی شکل بگیرند عبارت اند از:

• کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا همان پی ال سی (PLC)
• سامانه سرپرستی و جمع آوری داده یا همان اسکادا (SCADA)
• رابط بین ماشین و انسان یا همان اچ ام ای (HMI)
• شبکه عصبی مصنوعی (ANN)
• سیستم کنترل توزیع شده (DCS)
• رباتیک

پی ال سی ها به کامپیوترهای صنعتی شباهت بسیار بالایی دارند و می توان اینگونه گفت اصلی ترین این ابزارها پی ال سی (PLC) می باشد.پی ال سی ها میتوانند بصورت مجزا کار کند و سیستم ها و فرایندهای صنعتی را مانیتور و کنترل کنند.

پی ال سی ها در صنعت استفاده می شوند تا اطمینان را به سیستم ها اضافه کنند.پی ال سی به راحتی می تواند شبکه شود و براحتی یک خط تولید را کنترل کند.پی ال سی ها ( کنترل کننده منطقی برنامه پذیر ) می توانند سنسورها و محرک های زیادی را مانیتور کنند.

پی ال سی ها به این منظور در صنعت استفاده می شوند که عملکرد سیستم را بالاتر ببرند ، اطمینان سیستم را بالاتر ببرند و نیاز به اپراتور های انسانی و هرگونه بروز خطاهای انسانی را به حداقل برسانند.

تابلو پی ال سی (PLC) چیست و مزایای استفاده از تابلو پی ال سی

تابلو برق ها یک محفظه فلزی یا پلاستیکی می باشند که از اجزایی شامل تجهیزات قطع و صل کردن مثل کلید ها ، رله ها ، تجهیزات کنترل و حفاظت و … تشکیل شده اند.وقتی به تابلو برق ها پی ال سی ها یا همان کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر اضافه شوند تابلو برق پی ال سی تشکیل می شود.

تابلو های پی ال سی برنامه ریزی می شوند تا در هر کجا و هر زمان که شما بخواهید بتوانید هر فرآیندی را نظارت و کنترل کنید.

مزایای تابلو های پی ال سی (PLC) :

• قابلیت مدیریت عملیات منطقی بسیار پیچیده در نرم‌افزار
• سهولت تعامل و ارتباط با رایانه‌های پردازشی در آن
• کنترل سیگنال آنالوگ و برنامه‌نویسی کنترل حلقه بسته
• شمارنده تایمر و مقایسه‌کننده را می‌توان به راحتی در آن برنامه‌نویسی کرد.
• سرعت بالا در عملکرد
• انعطاف‌پذیری در تغییر منطق برنامه به دلیل نرم‌افزاری بودن ساختار
• قابلیت اطمینان بالاتر به دلیل عدم وجود قطعات متحرک
• مصرف برق پایین
• وجود امکاناتی در یافتن و تشخیص خطا

 

ارتباط HMI با PLC چیست

واسط بین ماشین و انسان یا به اختصار HMI،  است. یکی از بخش‌های اصلی هر سیستم کنترل در صنعت، نحوه نمایش اطلاعات پروسه در حال اجرا برای اپراتورها یا به اصطلاح سیستم HMI است. به عبارت دیگر این سیستم دستگاهی است که به اپراتور انسانی اجازه می‌دهد تا دستورالعمل‌ها و بازخوردها را از PLC (که کنترل کننده اصلی روندها است)، دریافت کند.

میتوان گفت این دستگاه وسیله‌ای برای اعمال کردن دستورات به ماشین آلات و دریافت بازخورد در مورد وضعیت آنها است.