صنایع مختلف با ابزارها و وسایل مختلفی اداره می‌شوند که هر کدام وظیفه و عملکرد خاصی را بر عهده دارند. PLC یا کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی قطعه بسیار مهمی در صنایع به شمار می‌رود که به کمک آن می‌توان برنامه خاصی را اجرا کرد. این قطعه ورودی را از ماژول ورودی دریافت و به کمک CPU برنامه نوشته شده را اجرا می‌کند. سپس خروجی مناسب را در ماژول خروجی نمایش می‌دهد. PLC قطعه‌ای بسیار مهم است که اختراع آن تحول عظیمی در صنایع گوناگون ایجاد کرد. در ادامه با این قطعه بیشتر آشنا می‌شویم.
Plc مخفف عبارت programmable logic controller است. این عبارت به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی است. در واقع قطعه‌ای است که می‌توان آن را برای انجام فعالیت‌های مختلف برنامه ریزی کرد. این کار با نوشتن برنامه‌های کنترلی مختلف بر روی آن صورت می‌گیرد.
از plc به عنوان یک کامپیوتر خاص یاد می‌شود که در شرایط و کارکردهای صنعتی خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از فعالیت‌های صنعتی به کمک پی ال سی‌ها به صورت کاملا اتوماتیک صورت می‌گیرد. این قطعه در شرایط خاص مانند دمای بالا، رطوبت، گرد و خاک، خشکی و … نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ساخت این قطعه ایده فردی به نام ریچارد دیک مورلی بود. مورلی فردی در دانشگاه MIT بود که تحصیل خود را رها کرده و در مسیر جدیدی قدم گذاشت. پس از ترک تحصیل، شرکت خود را راه اندازی کرد تا با شناسایی مهمترین چالشی که در صنعت وجود دارد، در پی رفع آن تلاش کند.
پس از اختراع این قطعه توسط مورلی، اولین بار توسط آلمانی‌ها به دنیای صنعت وارد شده و مورد استفاده قرار گرفت. این قطعه میکروپروسسوری دارد که قابل برنامه نویسی است. برنامه موردنظر توسط کامپیوتر نوشته شده و از طریق کابل به PLC منتقل می‌شود.
در دهه‌های اخیر، با پیشرفت فناوری اینترنت اشیاء (IoT)، PLC نیز تحولات جدیدی را تجربه کرده است. ادغام PLC با فناوری‌های نوین مانند ابر، تحلیل داده و ارتباطات بیشتر، عملکرد و امکانات آن را بهبود بخشیده و به صنایع این امکان را داده است که فرآیندها را به صورت هوشمندانه‌تر و کارآمدتر انجام دهند. این توسعه‌ها به شرکت‌ها این امکان را می‌دهد تا از داده‌های به دست آمده از PLC برای بهینه‌سازی تصمیم‌گیری‌ها و افزایش بهره‌وری استفاده کنند.
از این قطعه در تعداد زیادی از صنایع مختلف ازجمله نیروگاه‌های برق، خودرو، نفت و گاز، کاغذ، صنایع شیمیایی، شیشه و … استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای بسیار مهم آن در ادامه آورده شده‌اند.
این قطعه در صنعت حمل و نقل کاربردهای زیادی دارد. انواع مختلفی از تجهیزات حمل و نقل جرثقیل‌ها و نوار نقاله‌ها وجود دانرد که از این قطعه برای کارکرد بهتر و کنترل بیشتر استفاده می‌کنند.
در صنعت تبدیل انرژی از PLCهای مختلفی استفاده می‌شود. ایستگاه‌های تولید نیرو، سیستم‌های تصفیه آب، ایستگاه‌های تقویت فشار گاز، بازیافت تصفیه، بازیافت گاز، کنترل پمپ‌های آب و … همگی از مواردی هستند که در آنها از این قطعه کنترل منطقی کاربردی استفاده می‌شود.
دهه‌هاست که از این قطعه کنترلی در صنعت شیشه استفاده می‌شود. همان‌طور که می‌دانید تولید شیشه فرآیندی بسیار مهم و پپیچیده است و به کمک Plcها می‌توان این فرآیند را به صورت اتوماتیک انجام داد. از پی ال سی برای بررسی نسبت مواد در تولید شیشه‌های مختلف استفاده می‌شود. این تکنولوژی در صنعت تولید شیشه بسیار پر استفاده و پرتقاضا است.
صنعت کاغذ نیز یکی دیگر از بخش‌هایی است که در آن از پی ال سی به صورت گسترده استفاده می‌شود. ماشین آلات مختلفی در این حوزه وجود دارند که برای تولید انواع محصولات کاغذی استفاده می‌شوند. این قطعه برای کنترل کار دستگاه‌های گفته شده کاربرد دارد.
صنایع پلاستیک سازی، خدمات ساختمانی، اتومبیل سازی، صنعت ماشینی، صنایع غذایی و … همگی از مواردی هستند که قطعه PLC در آنها کاربرد داشته و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عملکرد پی ال سی در ابتدا با پیکره بندی آن شروع می‌شود. فعالیت‌های مختلفی که به صورت نرم افزاری صورت می‌گیرند شامل نوع پی ال سی مورد استفاده به همراه شرکت سازنده، تعیین پورت‌های ورودی و خروجی و … هستند.
ابتدا سیستم عامل وارد چرخه کار شده و رصد زمانی را شروع می‌کند. سپس داده‌ها را از ماژول ورودی دریافت کرده و وضعیت‌های مختلف را بررسی می‌کند. پس از بررسی ورودی‌ها باید برنامه نوشته شده توسط کاربر اجرا شود. برنامه نیز ممکن است به زبان‌های برنامه نویسی مختلفی طراحی و نوشته شده باشد.
پس از بررسی و انجام وظایف توسط cpu داده‌ها در ماژول خروجی نوشته شده و وضعیت آنها به روز می‌شود. تا زمانی که پی ال سی در شرایط اجرایی قرار داشته باشد، مراحل فرآیند اجرا می‌شوند.
Plc نسبت به سیستم‌های کنترلی قدیمی مزایای زیادی دارد که می‌تواند تأثیر زیادی در فعالیت‌های صنعتی داشته باشد. از مهمترین و کاربردی‌ترین مزیت‌های Plc این است که می‌توانید طرح و برنامه‌های نوشته شده بر روی آن را تغییر داده و از برنامه ریزی جدیدی استفاده کنید. این موضوع می‌تواند نسبت به سیستم‌های قدیمی، باعث صرفه جویی مهمی در هزینه‌ها شود.
علاوه بر آن مزیت‌های دیگری نیز برای این قطعه بسیار کاربردی و مهم وجود دارد که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.
در کنار تمام مزیت‌های گفته شده، استفاده از این قطعه می‌تواند معایبی نیز به همراه داشته باشد. برخی از آنها در ادامه ذکر شده‌اند.
برنامه کنترلی که قصد طراحی و پیاده سازی آن را در قطعه plc داشته باشید، به کمک زبان برنامه نویسی طراحی می‌شود. یک برنامه نوشته شده در پی ال سی، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها است که به صورت‌های مختلفی متنی یا گرافیکی نوشته شده و شامل منطقی است که برای برنامه‌های صنعتی خاص اجرا می‌شود.
رایج‌ترین و کاربردی‌ترین زبان برنامه نویسی که برای طراحی plc به کار می‌رود، ladder logic است. علاوه بر آن از نمونه‌های دیگری مانند Instruction list، function block diagram، structured text و sequential function charts نیز استفاده می‌شود. انتخاب زبان برنامه نویسی بر اساس کاربرد موردنظر انتخاب شده و هر کدام در جایگاه خود مفید هستند.
افرادی که در این حوزه فعالیت می‌کنند، سیستم کنترل و نظارت را در صنایع مختلفی طراحی و برنامه نویسی می‌کنند. از این رو می‌توان از آن به عنوان شغلی بسیار مهم و کاربردی در صنایع مختلف نام برد.
زبان‌های بسیار زیادی برای برنامه‌نویسی PLC وجود دارد، اما یکی از متداول‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای PLC زبان بلوک‌های منطقی (Ladder Logic) است. این زبان به شکل نمادین و شبه تابعی از بلوک‌ها و واحدهای منطقی توصیف می‌شود که برای برنامه‌ریزی کنترل کننده‌های PLC از آن استفاده می‌شود. بلوک‌ها به شکل نمادهای منطقی مانند کلیدها، رله‌ها، اندیکاتورها و عملگرها نمایش داده می‌شوند و با اتصال آنها در یک شبکه مانند شماتیک الکتریکی، منطق کنترلی مورد نظر برنامه‌ریزی می‌شود.
با استفاده از Ladder Logic، برنامه‌نویسان و مهندسان می‌توانند شرایط و منطق کنترلی برای کنترل فرآیندها و تجهیزات را تعریف کرده و به صورت شبه-نموداری تصویرسازی کنند. این زبان به دلیل سادگی و شباهت به شماتیک‌های الکتریکی و الکترونیکی، برای برنامه‌ریزی و تشخیص مشکلات در سیستم‌های کنترلی بسیار مفهومی است و برای کنترل کننده‌های صنعتی و PLCها به عنوان یکی از ابزارهای اصلی برنامه‌ریزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بالا با متداول‌ترین زبان برنامه‌نویسی برای PLC آشنا شدید، اما بجز Ladder Logic چه زبان‌هایی برای این منظور وجود دارد؟
از جمله مهمترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای پی ال سی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
زبان برنامه‌نویسی Instruction List (IL) یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی مورد استفاده در کنترل کننده‌های منطقی برنامه‌ریزی شده یا همان PLC است. این زبان به صورت متنی و معمولا با استفاده از کدهای مختصر توصیف عملیات کنترلی و منطقی را بیان می‌کند. در واقع، IL شبیه به زبان‌های معمولی برنامه‌نویسی با دستورهای کوتاه و مستقل از یکدیگر است. در Instruction List، هر دستور یک عملیات کنترلی خاص را انجام می‌دهد. این دستورها به صورت سریالی اجرا می‌شوند، به این معنی که یک دستور بعد از اجرای دستور قبلی آن اجرا می‌شود. از طریق دستورها می‌توان شرایط و تغییرات مختلف را در PLC تعیین کرد.
Instruction List به عنوان یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی PLC مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما برخلاف زبان‌های گرافیکی مانند Ladder Logic و Function Block Diagram، IL به صورت متنی و با استفاده از کدها و سینتکس معمولی برنامه‌نویسی عمل می‌کند. این زبان معمولا برای برنامه‌نویسی پیچیده‌تر و متخصصی مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیاز به دقت بیشتر در نوشتن و مدیریت کدها دارد.
یکی دیگر از زبان‌های برنامه نویسی برای پی ال سی‌ها Function Block Diagram (FBD) است. این زبان به شکل نمودارهای گرافیکی توصیف عملیات کنترلی و منطقی را بیان می‌کند. در واقع، FBD مانند نمودار بلوک‌های تابعی با ارتباط‌های معنایی بین آنها است. در FBD، هر بلوک نمایانگر یک واحد عملیاتی یا تابعی است و از خروجی‌ها به عنوان ورودی‌ها برای بلوک‌های دیگر استفاده می‌شود. ارتباطات بین بلوک‌ها توسط خطوط یا شبه-خطوط نمایش داده می‌شوند و نشان‌دهنده جریان داده و اطلاعات بین بلوک‌ها هستند.
زبان برنامه نویسی Structured Text به شکل متنی و با استفاده از سینتکس و قوانین معمولی برنامه‌نویسی توصیف عملیات کنترلی و منطقی را بیان می‌کند. ST برخلاف زبان‌های گرافیکی مانند Ladder Logic و Function Block Diagram، به شکل متنی است. این زبان امکان استفاده از توابع، شرایط، حلقه‌ها و متغیرهای مختلف را فراهم می‌کند. Structured Text به برنامه‌نویسان امکان می‌دهد تا عملیات کنترلی و منطقی را به شکل دقیق و پیچیده‌تری نسبت به زبان‌های گرافیکی تعریف کرده و کدهای مخصوص به پروژه‌های خاص خود ایجاد کنند. این زبان به ویژه برای برنامه‌نویسی پروژه‌های پیچیده و نیازمند پایداری و عملکرد بالا در PLCها مناسب است.
Sequential Function Charts نیز یکی از زبان‌های برنامه نویسی بسیار کاربردی برای پی ال سی‌ها است. در SFC، برنامه‌ها به صورت نمودارهای گرافیکی توصیف می‌شوند که شامل وضعیت‌ها (States)، انتقال‌ها (Transitions) و عملیات‌ها (Actions) می‌شوند. وضعیت‌ها نمایانگر وضعیت‌های مختلف سیستم یا فرآیند هستند. انتقال‌ها نمایانگر تغییرات وضعیت‌ها هستند و عملیات‌ها نمایانگر عملکردهای انجام شده در هر وضعیت هستند.
SFC به برنامه‌نویسان امکان می‌دهد تا عملیات کنترلی را به صورت گرافیکی و مرحله به مرحله توصیف کرده و منطق کنترلی مختلف را به صورت سلسله مراتبی و ساختارمند ترکیب کنند. این زبان برای پروژه‌هایی که نیازمند مدیریت و کنترل پیچیده‌تری هستند، مناسب است و به توسعه و نگهداری سیستم‌های کنترلی کمک می‌کند.
ساختار داخلی plc همانند ساختار کامپیوترها دارای بخش‌های درونی مختلفی است که در ادامه معرفی شده‌اند.
بخش‌های مختلفی از این قطعه مانند cpu و ماژول‌های ورودی و خروجی به جریان برق برای کارکرد نیاز دارند. منبع تغذیه نیز وظیفه تأمین برق و تبدیل برق ورودی متناوب به مستقیم را بر عهده دارد. میزان تغذیه اصلی بیشتر برندهای plc در اندازه 24 ولت است.
Cpu مهمترین بخش هر plc است که تمام برنامه‌ها را اجرا کرده و وظایف مختلف plc را مدیریت می‌کند. cpu در پی ال سی همانند سی پی یو کامپیوتر دارای حافظه‌های ram و rom است. این دو دارای درایورهای موردنیاز، برنامه‌های کاربردی و فضایی برای ذخیره داده‌ها هستند. در تمام plcها از دو نوع پردازنده یک بیتی و پردازنده کلمه‌ای استفاده می‌شود. معمولا پردازنده یک بیتی برای فعالیت‌های ساده‌تر در اندازه یک بیت داده و از پردازنده کلمه‌ای برای کاربردهای مهم‌تر مانند پردازش متن و … استفاده می‌شود.
اصلی‌ترین وظیفه در plc یعنی خواندن داده‌های ورودی، انجام فعالیت موردنظر بر اساس منطق نوشته شده و ارسال داده‌ها به ماژول خروجی توسط cpu صورت می‌گیرد.
ماژول cpu تنها منطق دیجیتال را می‌فهمد و نمی‌تواند از سیگنال‌های غیر دیجیتالی مانند دما، فشار، ارتعاش و … برای آن استفاده نمود. به همین دلیل ماژول‌های ورودی و خروجی برای این قطعه طراحی شده‌اند تا منطق دنیای بیرون را برای cpu ترجمه کنند. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال در این ماژول قرار داده شده تا سیگنال‌های ورودی را برای cpu قابل فهم کند. این مازول‌ها از تأثیر مواردی مانند نویز و سیگنال‌های ناخواسته بر روی cpu نیز جلوگیری می‌کنند.
ماژول خروجی نیز دقیقا مشابه با مازول ورودی است با این تفاوت که به صورت برعکس خورجی را به دیجیتال به سینگال‌های آنالوگ تبدیل می‌کند. مهمترین ارتباط این ماژول با پردازنده و بار خروجی است.
همان‌طور که گفته شد PLCها توسط شرکت‌های مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند، به همین دلیل انواع مختلفی داشته و در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند. انواع پی ال سی‌ها در ادامه معرفی شده‌اند.
کوچک‌ترین نوع PLC که در بازار موجود است، نوع مینی آن است. وظایف و نحوه عملکرد این قطعه مشابه با سایر PLCهاست اما تعداد ورودی و خروجی‌های آن کمتر است. با توجه به شرکت سازنده نیز نام‌های مختلفی برای این قطعه در نظر گرفته می‌شود. در بیشتر آنها بدون استفاده از کامپیوتر برنامه نویسی انجام شده و برای پروژه‌های کوچک به کار می‌رود.
این نوع پی ال سی به صورت سه بخش مجزا است که در یک باکس در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. این بخش‌ها شامل واحدهای تغذیه، پردازندهف ورودی و خروجی هستند و علت این نامگذاری نیز همین موضوع است. ظرفیت ورودی و خروجی آنها را سازنده تعیین می‌کند و کاربر نقشی در این زمینه ندارد. در برخی از مدل‌های آن نیز این امکان به کاربر داده شده که ورودی و خروجی بیشتری اضافه کنند. تعداد ورودی و خروجی بیشتری داشته و نسبت به نوع مینی برای پروژه‌های متوسطی به کار می‌روند.
در پی ال سی‌های ماژولار واحدهای اصلی به صورت جدا از هم کار می‌کنند. منبع تغذیه، پردازنده و ماژول ورودی و خروجی به صورت جداگانه درون یک رک قرار می‌گیرند و یک پی ال سی کامل تشکیل می‌دهند. از ویژگی‌های این نوع PLC می‌توان به امکان افزایش ظرفیت ورودی و خروجی آنها اشاره کرد. تعداد ورودی‌ها و خروجی‌های اضافه شده نیز به قدرت CPU بستگی دارد. این این نوع در پروژه‌های بزرگ استفاده می‌شود.
رک‌ها به قطعاتی گفته می‌شود که تمام بخش‌های یک کنترل کننده منطقی را در کنار یکدیگر قرار می‌دهند. اندازه آنها متفاوت است و بر اساس نیاز کنترلر از آنها استفاده می‌شود. این نوع PLC دقیقا مشابه با نوع ماژولار است و تفاوت آنها در نحوه نصب و قرارگیری یک ماژول مرکزی است که تمام ماژول‌ها را به یکدیگر پیوند می‌دهد. در نوع ماژولار واحد مرکزی وجود ندارد.
پرفروش‌ترین PLC موجود در بازار نوع دلتا است که در حوزه‌های بسیار گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شود. این نوع PLC داراری قیمتی ارزان و رقابتی است و همین موضوع آن را به قطعه‌ای کاربردی تبدیل کرده است.
نوع زیمنس از معروف‌ترین و شناخته شده‌ترین نوع پی ال سی موجود در بازار هستند که دارای انواع مختلفی بوده و برای کاربردهای متنوعی تولید می‌شوند. انواعی از PLCهای ماژولار و کامپکت زیمنس موجود است که برای کاربردهای ساده تا پیچیده استفاده می‌شوند.
در صنایع مختلف قطعات کاربردی زیادی وجود دارند که برای موارد مختلفی به کار می‌روند. یکی از مهمترین قطعات که تقریبا در هر صنعتی کاربرد دارد، PLC یا کنترل کننده منطقی است. این قطعه قابلیت برنامه نویسی داشته و می‌توانید هر نوع دستوری را در آن پیاده سازی و اجرا کنید. در این مقاله به طور مفصل درباره این قطعه، نحوه کارکرد آن و مهمترین کاربردهای آن صحبت شد. برای خرید این محصول می‌توانید از طریق صنایع تولید دیتا اقدام نمایید. این مجموعه نمایندگی زیمنس در تهران است.
صنایع تولید دیتا (صنایع تولید گرما) فعالیت خود را در سال ۱۳۴۹ آغاز کرد. در سال ۱۳۷۰ با حضور مهندس نخعی کارگاه تولید الکترو المنت آزادگان در راستای طراحی و تولید کلیه المنت‌های صنعتی، کوره و آون‌های برقی، تابلو برق، انواع ترموکوپل، المنت‌های تنش زدایی، ارایه خدمات فنی و مهندسی و توزیع محصولات صنعتی زیمنس آلمان را افتتاح کردند.
