تکنولوژی - نقش plc در اتوماسیون صنعتی
مقدمه :
امروزه در بين كشورهاي صنعتي ، رقابت فشرده و شديدي در ارائه راهكارهايي براي كنترل بهتر فرآيندهاي توليد ، وجود دارد كه مديران و مسئولان صنايع در اين كشورها را بر آن داشته است تا تجهيزاتي مورد استفاده قرار دهند كه سرعت و دقت عمل بالايي داشته باشند. بيشتر اين تجهيزات شامل سيستم‌هاي استوار بر كنترلرهاي قابل برنامه‌ريزي (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضي موارد كه لازم باشد مي‌توان PLCها را با هم شبكه كرده و با يك كامپيوتر مركزي مديريت نمود تا بتوان كار كنترل سيستم‌هاي بسيار پيچيده را نيز با سرعت و دقت بسيار بالا و بدون نقص انجام داد.
قابليت‌هايي از قبيل توانايي خواندن انواع ورودي‌ها (ديجيتال ، آنالوگ ، فركانس بالا...) ، توانايي انتقال فرمان به سيستم‌ها و قطعات خروجي ( نظير مانيتورهاي صنعتي ، موتور، شيربرقي ، ... ) و همچنين امكانات اتصال به شبكه ، ابعاد بسيار كوچك ، سرعت پاسخگويي بسيار بالا، ايمني ، دقت و انعطاف پذيري زياد اين سيستم‌ها باعث شده كه بتوان كنترل سيستم‌ها را در محدوده وسيعي انجام داد.
مفهوم كنترلرهاي قابل برنامه‌ريزي PLC :
در سيستم‌هاي اتوماسيون وظيفه اصلي كنترل بر عهده PLC است كه با گرفتن اطلاعات از طريق ترمينالهاي ورودي، وضعيت ماشين را حس كرده و نسبت به آن پاسخ مناسبي براي ماشين فراهم مي‌كند. امكان تعريف مدهاي مختلف براي ترمينالهاي ورودي/خروجي يك PLC، اين امكان را فراهم كرده تا بتوان PLC را مستقيما به المانهاي ديگر وصل كرد. علاوه بر اين PLC شامل يك واحد پردازشگر مركزي( CPU) نيز هست، كه برنامه كنترلي مورد نظر را اجرا مي‌كند. اين كنترلر آنقدر قدرتمند است كه مي‌تواند هزارها I/O را در مدهاي مختلف آنالوگ يا ديجيتال و همچنين هزارها تايمر/ كانتر را كنترل نمايد. همين امر باعث شده بتوان هر سيستمي، از سيستم كنترل ماشين‌هايي با چند I/O كه كار ساده‌اي مثل تكرار يك سيكل كاري كوچك انجام مي‌دهند گرفته تا سيستم‌هاي بسيار پيچيده تعيين موقعيت و مكان‌يابي را كنترل نمود. اين سيستم مي‌تواند بدون نياز به سيم‌بندي و قطعات جانبي و فقط از طريق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تايمر را در آن واحد كنترل و استفاده نمايد.
زمان پاسخگويي Scan Time :
اين زمان بستگي به سرعت پردازش CPU مدل انتخاب شده PLC و طول برنامه كاربر دارد. از يك ميكرو‌ثانيه تا ده ميلي ثانيه مي‌باشد. مثلا در مواقعي كه I/O از سيستم اصلي دور باشد، چون مجبور به نقل و انتقال سيگنالها به سيستم دورتري هستيم در نتيجه زمان اسكن زياد مي‌شود. همچنين مانيتور كردن برنامه كنترلي اغلب به زمان اسكن مي‌افزايد چرا كه CPU كنترلر مجبور است وضعيت كنتاكتها، رله‌ها ، تايمر‌ها و... را روي CRT يا هر وسيله نمايشگر ديگري بفرستد.
قطعات ورودي :
هوشمند بودن سيستم اتوماسيون بيشتر مربوط به توانايي PLC در خواندن سيگنالهاي ارسالي از انواع ورودي‌ها، دستي، اتوماتيك و حس‌گرهاي خودكار مي‌باشد. قطعات ورودي نظير شستي‌هاي استارت/ استوپ ، سوييچ‌ها، ميكرو‌سوييچ‌ها، سنسورهاي فتوالكتريك، proximity ، level sensor ، ترموكوپل، PT100 و... PLC از اين سنسورها براي انجام عملياتي نظير تشخيص قطعه روي نوار نقاله حامل قطعات، تشخيص رنگ، تشخيص سطح مايعات داخل مخزن، آگاهي داشتن از مكانيزم حركت و موقعيت جسم، تست كردن فشار مخازن و بسياري موارد ديگر، استفاده مي‌كند.
سيگنالهاي ورودي يا ديجيتال هستند و يا آنالوگ، كه در هر صورت ورودي‌هاي PLC را توان در مدهاي مختلف تنظيم و مورد استفاده قرار داد.
قطعات خروجي :
همانطوري كه مي‌دانيد يك سيستم اتوماسيون شده بدون داشتن قابليت اتصال به قطعات خروجي از قبيل سيم‌پيچ، موتور، اينورتر، شيربرقي ، هيتر و ... كامل نخواهد بود. قطعت خروجي نحوه عملكرد سيستم را نشان مي‌دهند و مستقيما تحت تاثير اجراي برنامه كنترلي سيستم هستند در خروجي‌هاي PLC نيز مدهاي مختلفي براي اعمال سيگنال به المانهاي خروجي وجود دارد.
نقش كنترلرهاي قابل برنامه‌ريزي (PLC) در اتوماسيون صنعتي :
در يك سيستم اتوماسيون، PLC بعنوان قلب سيستم كنترلي عمل مي‌كند. هنگام اجراي يك برنامه كنترلي كه در حافظه آن ذخيره شده است، PLC همواره وضعيت سيستم را بررسي مي‌كند. اين كار را با گرفتن فيدبك از قطعات ورودي و سنسورها انجام مي‌دهد. سپس اين اطلاعات را به برنامه كنترلي خود منتقل مي‌كند و نسبت به آن در مورد نحوه عملكرد ماشين تصميم‌گيري مي‌كند و در نهايت فرمانهاي لازم را به قطعات و دستگاههاي مربوطه ارسال مي‌كند.
مقايسه تابلوهاي كنترل معمولي با تابلوهاي كنترلي مبتني بر PLC :
امروزه تابلوهاي كنترل معمولي ( رله‌اي ) خيلي كمتر مورد استفاده قرار مي‌گيرند. چرا كه معايب زيادي دارند. از آنجا كه اين نوع تابلوها با رله‌هاي الكترو‌مكانيكي كنترل مي‌شوند، وزن بيشتري پيدا مي‌كنند، سيم‌كشي تابلو كار بسيار زيادي مي‌طلبد و سيستم را بسيار پيچيده مي‌كند. در نتيجه عيب‌يابي و رفع مشكل آن بسيار پرزحمت بوده و براي اعمال تغييرات لازم در هر سال و يا بروز كردن سيستم بايستي ماشين را بمدت طولاني متوقف نمود كه اين امر مقرون به صرفه نخواهد بود. ضمنا توان مصرفي اين تابلوها بسيار زياد است.
با بوجود آمدن PLC، مفهوم كنترل و طراحي سيستم‌هاي كنترلي بطور بسيار چشمگيري پيشرفت كرده است و استفاده از اين كنترلر‌ها مزاياي بسيار زيادي دارد. كه به برخي از اين موارد در زير اشاره كرده‌ايم. كه با مطالعه آن مي‌توان به وجه تمايز PLC با ساير سيستم‌هاي كنترلي پي برد:
سيم بندي سيستم‌هاي جديد در مقايسه با سيستم‌هاي كنترل رله‌اي تا 80٪ كاهش مي‌يابد.
از آنجاييكه PLC توان بسيار كمي مصرف مي‌كند، توان مصرفي بشدت كاهش پيدا خواهد كرد.
توابع عيب ياب داخلي سيستم PLC ، تشخيص و عيب‌يابي سيستم را بسيار سريع و راحت مي‌كند.
برعكس سيستم‌هاي قديمي در سيستم‌هاي كنترلي جديد اگر نياز به تغيير در نحوه كنترل يا ترتيب مراحل آن داشته باشيم، بدون نياز به تغيير سيم‌بندي و تنها با نوشتن چند خط برنامه اين كار را انجام مي‌دهيم. در نتيجه وقت و هزينه بسيار بسيار اندكي صرف انجام اينكار خواهد شد.
در مقايسه با تابلوهاي قديمي در سيستم‌هاي مبتني بر PLC نياز به قطعات كمكي از قبيل رله ، كانتر، تايمر، مبدل‌هاي A/D و D/A و... بسيار كمتر شده است. همين امر نيز باعث شده در سيستم‌هاي جديد از سيم‌بندي، پيچيدگي و وزن تابلوها به نحو چشمگيري كاسته شود.
از آنجاييكه سرعت عملكرد و پاسخ‌دهي PLC در حدود ميكرو‌ثانيه و نهايتا ميلي ثانيه است، لذا زمان لازم براي انجام هر سيكل كاري ماشين بطور قابل ملاحظه‌اي كاهش يافته و اين امر باعث افزايش ميزان توليد و بالا رفتن بازدهي دستگاه مي‌شود.
ضريب اطمينان و درجه حفاظت اين سيستم‌ها بسيار بالا تر از ماشين‌هاي رله‌اي است.
وقتي توابع كنترل پيچيده‌تر و تعداد I/O ها خيلي زياد باشد، جايگزين كردن PLC بسيار كم هزينه‌تر و راحت‌تر خواهد بود.
منبع :
كد - لینک:
mojrooz.mihanblog.com
:104:
گردآونده:طه-Borna66__________________
