دانلود مقاله در مورد PLC

بخشی از مقاله

.در ايران بيشتر از PLCهاي ساخت شركت زيمنس در صنعت استفاده ميشود.ما هم به توضيح اين نوع PLCها ميپردازيم.البته ناگفته نماند كه PLCهاي شركت كنترونيك كه يك PLC ايراني است هم در صنعت كاربرد بسيار زيادي دارد.اما به دليل نزديكي زبان برنامه نويسي كه PLCهاي اين شركت با PLCهاي زيمنس دارد صرفا به معرفي PLCهاي زيمنس بسنده ميكنيم.PLCهاي زيمنس خود بر دو ن

وع هستند.1-STEP5 و 2-STEP7 كه هر كدام خود بر گونه هاي مختلف تقسيم مي شوند.در حال حاضر استفاده از نوع STEP5 رو به كاهش است و به سبب قابليت و امكانات بيشتر از نوع STEP7 استفاده ميكنند.STEP7 خود از 3 مدل تشكيل شده است.مدل اول STEP7-200 كه براي پروسه هاي كوچك استفاده ميشود.مدل دوم STEP7-300 است كه براي پروسه هاي متوسط به كار ميرود و نوع سوم STEP7-400 است كه براي پروسه هاي كاري بزرگ در صنعت اتوماسيون استفاده ميشود.نوع STEP7-200 به صورت Compact يا فشرده است يعني تمامي سخت افزاري كه قبلا

درباره آن صحبت كرديم يك جا است.اما در نوع STEP7-300 و STEP7-400 اينطور نبوده و اين نوع PLCها به صورت ماژولار مي باشند.يعني هر بخش از سخت افزار به صورت جداگانه قرار رارد.بيشترين مزيت اين نوع آن است كه ميتوان ورودي و خروجي ها را بسته به نوع پروسه كاريمان كم يا زياد كنيم و همچنين CPU و منبع تغذيه قابل تغيير است.

توضیح مختصری در مورد PLC چیست ؟
PLC
عبارت PLC از سر کلمه های Programmable Logic Controller به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی .این وسیله شباهت بسیاری با میکروکنترلرها دارد با این تفاوت که PLC کاملا صنعتی می باشد و از لحاظ عملیاتی از میکروکنترلر قوی تر می باشد .PLC :PLC :PLC انجام شود . به عبارت دیگر توسط این برنامه میتوان عملیات کنترل را سازماندهی کرد . این برنامه در حافظه اصلی بارگزاری میشود و قطع تغذیه هم آسیبی به اطلاعات آن نمی رساند .PLC :PLC این مشکلات پایان یافت . یکی از مزایای PLC این است که به علت اینکه تمامی کار به برنامه مربوط است بنابراین به راحتی میتوان آن را شبیه سازی نمود و از صحت برنامه آن قبل از کار آگاهی یافت . در زیر برخی دیگر از مزیت های PLC نسبت به دیگر کنترلرها آمده است :
برنامه
این برنامه که مشخص کننده کاری است که باید توسط
مزیت استفاده از
در گذشته برای کنترل کردن از مدارات فرمان استفاده می شد که به وسیله رله ها و کنتاکتورها و ... طراحی میشدند و دارای پیچیدگی و همچنین حجم فیزیکی زیاد بودند . اما با آمدن

PLC مدارهای رله ای مدارهای منطقی الکترونیکی کامپیوتر ویژگی
ارزان نسبتا ارزان ارزان گران قیمت قیمت با توجه به عملکرد

خیلی کوچک بزرگ و حجیم خیلی کوچک نسباتا کوچک حجم و ابعاد
خیلی سریع کند نسباتا سریع خیلی سریع سرعت کنترل
خوب عالی خوب کاملا خوب نویز الکتریکی
نصب و برنامه نویسی ساده است طراحی و نصب مشکل است طراحی مشکل است برنامه نویسی مشکل است نصب و بهره برداری
آری خیر خیر آری توانایی محاسبات پیچیده
بسیار آسان خیلی مشکل مشکل آسان تغییر نحوه کنترل و ایجاد تغییرات

مهمترين مزاياي استفاده از PLC :
• استفاده از PLC حجم تابلوهاي فرمان را كاهش ميدهد.
• استفاده از PLC مخصوصا در فرايندهاي پيچيده موجب صرفه جويي در وقت و هزينه مي گردد.
• PLC استهلاك مكانيكي ندارد، بنابر اين علاوه بر طول عمر بيشتر نيازي به سرويس و تعميرات دوره اي ندارد.
• مصرف انرِژي PLC بسيار كمتر از مدارهاي رله اي است.
• PLC نويزهاي صوتي و الكتريكي ايجاد نمي كند.
• طراحي و اجراي مدارهاي منطقي با PLC بسيار آسان و سريع است.
• ايجاد تغييرات و تنظيمات در PLCآسان و سريع است.
• عيب يابي مدارت كنترل و فرمان با PLC به سهولت انحام مي شود و معمولا PLCخود داراي برنامه عيب يابي مي باشد.
• اتصالات ورودي – خروجي و سطوح سيگنال استاندارد دارند.

معمولا يك ولتاژ 24 ولت از ورودي اصلي برق PLC ايجاد گرديده و براي اتصال الكتريكي ورودي ها استفاده مي شود . سويئچها يا سنسورهاي باينري خارجي مي تواند به ورودي هاي PLC متصل گرديده و همانطور كه بيان شد اين سوئيچ ها مي تواند به صورت باز يا بسته باشند .
در صورتي كه PLC روشن باشد خروجيهاي PLC براساس منطق برنامه پذيري شده در PLC و وضعيت وروديهاي آن روشن يا خاموش مي گردند. بارهاي خارجي توسط رله ،‌ ترانزيستور يا تراياك با توجه به قدرت مورد نياز توسط بورد هايي كه در داخل PLC تعيين شده اند روشن يا خاموش مي گردند . براي بارهائي كه قدرت زيادي لازم دارند از يك طبقه مدار قدرت به علاوه مدار فران PLC استفاده مي گردد. ورودي و خروجي هاي PLC توسط شماره هائي كه موقعيت پورت آن را نمايش مي دهد مشخص مي شوند .
سازنده هاي مختلف شماره گذاريهاي مختلفي به كار مي برند البته ويژگي هاي مشتركي نيز در آنها وجود دارد معمولا شماره ها بصورت باينري و با ضرايب چهار يا پنج بيتي مي باشند .
مثلاً شركتهاي (TI) Texas Instrumentsو شركت ميتسوبيوشي (Mitsubishi) از سمبل X براي وردي و از Y براي نمايش خروجي استفاده مي كنند.
منطق برنامه ريزي در PLC به معناي آنست كه فرايندهايي كه توسط PLC كنترل مي شوند داراي سنسورها و عملگرهايي هستند كه داراي دوضعيت ،‌ خاموش يا روشن مي باشند.
شماتيك كلي PLC ها
ساختمان داخلي يك PLC كم بيش مانند ساختمان داخلي هر سيستم ريز پردازنده ديگر است نحوه كار PLC در ابتداي راه اندازي ، مانند هر سيستم مبتني بر پردازنده ، ‌در PLC نيز برنامه سيستمي اجرا مي گردد . پس از اجراي برنامه سيستمي و چك شدن سخت افزار، ‌در صورتي كه شرايط لازم براي ورود به حالت اجرا (RUN) فراهم باشد ،‌برنامه كاربر فراخوانده مي شود و براي

اجراي برنامه كاربر ابتدا تمام ورودي هاي PLC بطور يكجا فرا خوانده مي شود و وضعيت آنها (صفر-يك) در مكاني به نام تصوير ورودي (Input-image-Area) نوشته مي شود. PLC در خلال اولين scan برنامه ، از داده هاي تصوير ورودي استفاده مي نمايد توجه كنيد در صورتي كه در طول اولين scan ، ‌تغييراتي در ورودي ها حاصل شود،‌اين تغييرات تا scan بعدي به مكان تصوير ورودي ها انتقال نمي يابد. PLC ضمن scan برنامه كاربر نتايج حاصل را در مكاني به نام تصوير خروجي (Output-image-

Area) مي نويسد و بعد از اجراي كامل برنامه و در پايان،‌نتايج را بطور يكجا به خروجي ها ارسال مي دارد. خواندن يكجاي ورودي ها و ارسال يكجاي خروجي ها ،‌ صرفه جويي قابل توجه اي در زمان بدنبال دارد زيرا خواندن يا نوشتن با آدرس دهي يك به يك زمان زيادي را به خود اختصاص مي دهد . از جمله مزاياي دسترسي به مكانهاي تصوير خروجي يا ورودي آن است كه امكان Set يا

Reset نمودن هر يك از بيت هاي ورودي يا خروجي را مستقل از وضعيت فيزيكي آنها فراهم مي نمايد و اين كار مزيت بزرگي به هنگام عيب يابي يك برنامه نوشته شده محسوب مي شود. روش فوق در عين مزايايي كه ذكر گرديد ،‌ مسئله اي بنام زمان پاسخ دهي برنامه را بوجود مي آمورد . زمان پاسخ دهي مدت زماني است كه طول مي كشد تا PLC تمام برنامه كاربر را scan نمايد و در اين مدت تغييرات بوجود آمده در ورودي ها وارد مكان تصوير ورودي نمي گردد و خروجي ها نيز به حالتي كه در scan قبلي بودند باقي مي ماند اين امر در فرايندهايي با سرعت تغييرات بالا مشكل آفرين خواهد بود مخصوصاً زماني كه برنامه كاربر طولاني باشد مدت زمان زيادي صرف scan برنامه مي گردد همچنين گاهي ملاحظات ايمني لازم مي دارد كه تغييرات آني بعضي از ورودي ها همواره مورد توجه قرار گيرد كه در اين صورت زمان پاسخ دهي ممكن است مانع از ثبت به موقع اين تغييرات شود . براي حل اين مشكل در زبان هاي برنامه نويسي دستورات خاصي گنجاده شده است. با توجه به سرعت بالاي PLC هاي امروزي وكندي فرآِيند هايي كه توسط آن كنترل مي گردند زمان پاسخ دهي در شرايط عادي معمولاً مشكلي ايجاد نمي كند.البته ناگفته نماند مانیتور كردن برنامه كنترلی اغلب به زمان اسكن می‌افزاید چرا كه CPU كنترلر مجبور است وضعیت كنتاكتها، رله‌ها ، تایمر‌ها و... را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.
. این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد كنترل و استفاده نماید

قطعات ورودی
هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌های دستی، اتوماتیك و حس‌گرهای خودكار می‌باشد. قطعات ورودي نظیر شستی‌های استارت/ استاپ ، سوییچ‌ها، میكرو‌سوییچ‌ها، سنسورهای فتوالكتریك، proximity ، level sensor ، ترموكوپل، PT100 و... PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار

نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مكانیزم حركت و موقعیت جسم، تست كردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌كند.سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، كه در هر صورت ورودی‌های PLC را می توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.
قطعات خروجی
همانطوری كه می‌دانید یك سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به قطعات خروجی از قبیل سیم‌پیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی ، هیتر و ... كامل نخواهد بود.
قطعت خروجی نحوه عملكرد سیستم را نشان می‌دهند و مستقیما تحت تاثیر اجرای برنامه كنترلی سیستم هستند در خروجی‌های PLC نیز مدهای مختلفی برای اعمال سیگنال به المانهای خروجی وجود دارد. که در این میان رله ها به عنوان نقش واسط بین PLC و المانهای خروجی عمل میکنند.
جایگاه کنترل کننده های برنامه پذیر در صنعت
امروزه در بین كشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهكارهایی برای كنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد كه مدیران و مسئولان صنایع در این كشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند كه سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند.
بیشتر این تجهیزات شامل سیستم‌های استوار بر كنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد كه لازم باشد می‌توان PLCها را با هم شبكه كرده و با یك كامپیوتر مركزی مدیریت نمود تا بتوان كار كنترل سیستم‌های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد. قابلیت‌هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی‌ها (دیجیتال ، آنالوگ ، فركانس بالا...) ، توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ... ) و همچنین امكانات اتصال به شبكه ، ابعاد بسیار كوچك ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم‌ها باعث شده كه بتوان كنترل سیستم‌ها را در محدوده وسیعی انجام داد.

در کشور ما نیز به دلیل وجود پتانسیل های بزرگ صنعتی استفاده گسترده ای از این سیستمها در صنایع مختلف به خصوص صنایع مادر مانند: نفت ، گاز و پتروشیمی می شود. وبه جرات می توان گفت کنترل کننده ها جز لاینفک صنایع موفق کشور به حساب می آیند. تاثیری که PLC ها بر کیفیت ، کمیت و مدیریت تولیدات می گذارند ، در سالهای اخیر اکثر کارخانجات و صنایع مهم کشور را وارد یک رقابت گسترده برای مجهز شدن به این سیستمها کرده است .
در حال حاضر صنعت کشور نیازمند نگرشی نوین در امر کنترل است.روشهای قدیمی باعث کاهش بهره وری و افت کیفیت شده است به همین دلیل برای رشد کیفیت و سرعت و دقت در تولید نیاز به سیستمهای جدیدی است که بصورت مکانیزه امر کنترل را بعهده بگیرد.یکی از این سیستمها کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا PLC می باشد.
نبود هماهنگی مناسب بین صنعت و دانشگاه ، کمبود فضاها و امکانات آموزشی ، سنتی بودن صنایع و نداشتن حمایتهای مالی مناسب برای تغییر سیستمها ، تحریمهای اقتصادی و... باعث
اما آنچه مهم است اینکه امروزه اهمیت یادگیری و به کارگیری این سیستمها در بین دانشجویان و مهندسان برق بیش از پیش گردیده است. و فرصتهای آموزشی مناسبی نیز ایجاد گردیده است.
امکانات جانبی: برخی از کارت های گرافیک دارای امکانات جانبی اضافه ای بوده که امکان استفاده از آنان توسط سخت افزار و یا نرم افزارهای مربوطه در اختیار کاربران قرار می گیرد. در ادامه به برخی از این امکانات ، اشاره می گردد :

- خروجی DVI: از کارت های گرافیک که دارای اینترفیس ویژوال دیجیتال می باشند ، بمنظور اتصال به مانیتورهای دیجیتال استفاده می گردد. با استفاده از اینترفیس DVI و پورت خروجی DVI، امکان اتصال کارت های گرافیک به انواع مانیتورهای دیجیتال و آنالوگ ، فراهم می گردد .
- ورودی / خروجی S-Video: پورت خروجی S-Video ، امکان ارسال سیگنالهای ویدئویی را به تلویزیون، VCR و سایر دستگاههای مشابه فراهم می نماید. با استفاده از پورت ورودی S-Video ، می توان تصاویر ویدئویی را از وسایلی نظیر VCR، دوربین های فیلمبرداری به کامپیوترتان تغذیه نمود.

- ورودی/ خروجی مرکب: پورت های مرکب دارای عملکردی مشابه پورت های S-Video بوده با این تفاوت که امکان اتصال به تجهیزات قدیمی که دارای پتانسیل لازم بمنظور ارتباط و استفاده از پورت S-Video نمی باشند را فراهم می نماید .اکثر کارت های گرافیک که دارای پورت های S-Video می باشند ، دارای یک کابل لازم بمنظور تبدیل پورت فوق به پورت های مرکب می باشند .

- نمایش دو تصویر: بمنظور اتصال کامپیوتر به یک مانیتور دیگر و یا تلویزیون ( مشاهده دو و یا حتی سه تصویر جداگانه ) ، می بایست از یک کارت گرافیک که دارای پورت های اضافه و RAMDAC (تراشه هائی که تصاویر دیجیتال را به سیگنالهای آنالوگ تبدیل می کنند) اضافی ، استفاده گردد
- Overclocking: اجرای پردازنده موجود بر روی یک کارت گرافیک سریعتر از سرعت مشخص شد

ه توسط تولید کننده ، به امری متداول توسط برخی بازی های کامپیوتری تبدیل شده است . وضعیت فوق ، باعث فشار بیش از حد مجاز به کارت گرافیکی در ارتباط با تولید خروجی شده و در نهایت می تواند سوختن کارت گرافیکی را بدنبال داشته باشد .برخی از تولید کنندگان نظیر Gainward ، کارت هایی را ارائه نموده اند که دارای ویژگی Overclocking می باشند . برخی دیگر از تولید کنندگان نرم افزارهای Overlocking را بهمراه کارت گرافیکی خود عرضه نموده و تعدادی دیگر از تولید کنندگان نظیر ATI از ویژگی فوق حمایت نمی نمایند . قبل از فعال نمودن ویژگی Overlocking می بایست دستورالعمل های ارائه شده توسط تولیدکنندگان مربوطه به دقت مطالعه 
-Anti-aliasing ، در گرافیک کامپیوتری به هموار نمودن ( صاف و یکدست ) ظاهر ناهموار و پلکانی

اشکالی چون خطوط مورب،‌منحنی ها و دوایر اطلاق می گردد . استفاده از ویژگی فوق در مواردیکه دارای یک Resolution پائین می باشیم ، مفید خواهد بود. علت بروز این ناصافی ها ، به دلیل پایین بودن کیفیت تفکیک پذیری بوده و می توان بمنظور برخورد با مشکل فوق ، از امکانات سخت افزاری و یا نرم افزاری خاصی استفاده نمود . برخی از کارت های گرافیک جدید از ویژگی فوق حمایت می نمایند.در صورت فعال نمودن ویژگی فوق ، سرعت نمایش فریم ها در یک ثانیه کاهش خواهد یافت .بنابراین استفاده کنندگان بازی های کامپیوتری ، می بایست بین نمایش سریعتر و استفاده از تصاویر هموار، یکی را انتخاب نمایند .
قطعات ورودی