PLC و تفاوت آن با کامپیوتر

بخشی از مقاله

مقدمه:

در اینجا بحثي را در مورد ساختار PLCو تفاوت آن با
كامپيوتر ذکر می کنیم.پس از آن به این موضوع می پردازیم که امروزه PLC در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی چه کاربردهایی خواهد داشت.
پس از آن سخت افزار PLC را مورد مطالعه قرار می دهیم و در آنجا به شرح جزئیات این سخت افزارها در PLC می پردازیم.

فصل اول
انواع حافظه های خواندنی

حافظه های فقط خواندنی
حافظه‌هاي فقط خواندني به دو گروه تقسيم مي‌شوند:
1- (Read Only Memory) ROM
2- (Programmed Read Only Memory) PROM
در صورتي كه محتواي اين نوع حافظه در موقع ساخت توسط سازنده برنامه‌ريزي شود به آن ROM گفته مي‌شود. ولي اگر به گونه‌اي باشد كه توسط مصرف‌كننده و تنها براي يكبار قابل برنامه‌ريزي باشد به آن PROM مي‌گويند.

حافظه‌هاي اغلب خواندني (RMM)
اين نوع حافظه نيز مانند ROM بوده از آن جهت نگهداري اطلاعات مختلف استفاده مي‌شود. اگردر ثبت بيت‌هاي اطلاعاتي حافظه‌هاي PROM , ROM كه فقط براي يكبار قابل برنامه‌ريزي هستند اشتباهي رخ دهد راهي جز دور انداختن حافظه وجود ندارد. اما اين گروه از حافظه‌ها كه مي‌توان محتويات آنها را پاك كرد اين ضعف را برطرف مي‌كند و مي‌توان از آنها چندين بار استفاده نمود و برنامه‌هاي مختلف را در آنها ضبط و پس از اتمام كار آنها را پاك كرد. اين نوع حافظه‌ها بر اساس نوع پاك‌شدن اطلاعات به دو گروه تقسيم‌بندي مي‌شوند. (البته خاصيت پاك‌شدن آنها مربوط به تكنولوژي ساخت آنها است.)
1- (Erasable Programmed Read Only Memory) EPROM
2- (Electrically Erasable Programmed ROM) EEPROM

فصل دوم
انواع سيستم‌هاي كنترل

سيستم‌هاي كنترل را مي‌توان بنا به روش كنترل آنها به دودسته تقسيم نمود:
1- سيستم‌هاي كنترل سخت‌افزاري
2- سيستم‌هاي كنترل نرم‌افزاري

سيستم‌هاي كنترل سخت‌افزاري
اين سيستم‌ها شامل مداراتي هستند كه با استفاده از رله‌ها و عناصر الكترونيكي مانند ديودها و ترانزيستورها ساخته مي‌شوند. برنامه كنترل در اين سيستم‌ها نتيجه روابط بين عناصر مدار الكتريكي است و به راحتي قابل تغيير نمي‌باشد. به عبارت ديگر تغيير در برنامه كنترل به معني تغيير در سخت‌افزار سيستم است البته در برخي از اين كنترل كننده‌ها كه با استفاده از كليدهاي انتخاب‌كننده (Selectors) ، يا شبكه ديودي (Diode Matrix) ساخته مي‌شوند، برنامه كنترل را مي‌توان تا اندازه‌اي تغيير داد. اگرچه اعمال اين تغييرات، محدود و در برخي موارد بسيار مشكل است.

سيستم‌هاي كنترل نرم‌افزاري
اين كنترل كننده‌ها داراي حافظه‌اي هستند كه برنامه كنترل در آن ذخيره مي‌شود. مهمترين مزيت اين سيستم‌ها در آن است كه نحوه كنترل را با تغيير برنامه و بدون نياز به تغيير در سخت‌افزار سيستم مي‌توان عوض كرد، زيرا نحوه كنترل سيستم توسط سخت‌افزار سيستم تعيين نمي‌شود بلكه برنامه‌اي كه در حافظه ذخيره شده يعني نرم‌افزار سيستم، نحوه كنترل را مشخص مي‌كند لذا اين سيستم‌ها بسيار قابل انعطاف بوده، كاربردهاي فراواني دارند. بسته به نوع حافظه اين سيستم‌ها، شيوه تغيير در برنامه‌ها متفاوت است. اگرازحافظه RAM استفاده شود، بدون دخالت فيزيكي و تنها با اضافه يا كم‌نمودن چند سطر برنامه مي‌توان برنامه جديد را به اجرا در آورد.
در صورتي كه از حافظه ROM استفاده شود به اجرا درآوردن برنامه جديد تنها با تعويض حافظه ROM امكان‌پذير است.

فصل سوم
ساختار PLC

“ PLC “ از عبارت Programmable Logic Controller به معناي كنترل‌كننده منطقي قابل برنامه‌ريزي گرفته شده است. به عبارت ديگر PLC عبارت از يك كنترل‌كننده منطقي است كه مي‌توان منطق كنترل را توسط برنامه براي آن تعريف نمود و در صورت نياز، به راحتي آن را تغيير داد.
وظيفه PLC قبلاً بر عهده مدارهاي فرمان رله‌اي بود كه استفاده از آنها در محيط‌هاي صنعتي جديد منسوخ گرديده است. اولين اشكالي كه در اين مدارها ظاهر مي‌شود آن است كه با افزايش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسياربزرگ شده ، هم چنين موجب افزايش قيمت آن مي گردد. براي رفع اين اشكال، مدارهاي فرمان الكترونيكي ساخته شدند ولي با وجود اين، هنگامي كه تغييري در روند يا عملكرد ماشين صورت مي‌گيرد مثلاً در يك دستگاه پرس، ابعاد وزن، سختي و زمان قرار‌گرفتن قطعه زير بازوي پرس تغيير مي‌كند، لازم است تغييرات بسياري در سخت‌افزار سيستم كنترل داده شود، به عبارت ديگر اتصالات و عناصر مدار فرمان بايد تغيير كند.
با استفاده از PLC تغيير در روند توليد يا عملكرد ماشين به آساني صورت مي‌پذيرد، زيرا ديگر لازم نيست سيم‌كشي‌ها (Wiring) و سخت‌افزار سيستم كنترل تغيير كند و تنها كافي است چند سطر برنامه نوشت و به PLC ارسال كرد تا كنترل مورد نظر تحقق يابد.

هركس كه با مدارهاي فرمان الكتريكي رله‌اي كاركرده باشد به خوبي مي‌داند كه پس از طراحي يك تابلوي فرمان، چنانچه نكته‌اي از قلم افتاده باشد، مشكلات مختلفي ظهور نموده، هزينه‌ها و اتلاف وقت بسياري را به دنبال خواهد داشت. به علاوه گاهي افزايش و كاهش چندقطعه در تابلوي فرمان به دلايل مختلف مانند محدوديت فضا، عملاً غيرممكن و يا مستلزم انجام سيم‌كشي‌هاي مجدد و پرهزينه مي‌باشد.
اكنون براي توجه بيشتر به تفاوت‌ها و مزاياي PLC نسبت به مدارات فرمان رله‌اي، مزاياي مهم PLC را نسبت به مدارات يادشده بر مي‌شماريم.
1- استفاده از PLC موجب كاهش حجم تابلوي فرمان مي‌گردد.
2- استفاده از PLC مخصوصاً در فرآيندهاي عظيم موجب صرفه‌جويي قابل توجهي در هزينه، لوازم و قطعات مي‌گردد.
3- PLCها استهلاك مكانيكي ندارند، بنابراين علاوه بر عمر بيشتر، نيازي به تعميرات و سرويس‌هاي دوره‌اي نخواهند داشت.
4- PLCها انرژي كمتري مصرف مي‌كنند.
5- PLCها بر خلاف مدارات كنتاكتوري، نويزهاي الكتريكي و صوتي ايجاد نمي‌كنند.
6- استفاده از يك PLC منحصر به پروسه و فرآيند خاصي نيست و با تغيير برنامه مي‌توان به آساني از آن براي كنترل پروسه‌هاي ديگر استفاده نمود.
7- طراحي و اجراي مدارهاي كنترل و فرمان با استفاده از PLCها بسيار سريع و آسان است.
8- براي عيب‌يابي مدارات فرمان الكترومكانيكي، الگوريتم و منطق خاصي را نمي‌توان پيشنهاد نمود. اين امر بيشتر تجربي بوده، بستگي به سابقه آشنايي فرد تعميركار با سيستم دارد. در صورتي كه عيب‌يابي در مدارات فرمان كنترل شده توسط PLC به آساني و با سرعت بيشتري انجام مي‌گيرد.
9- PLCها مي‌توانند با استفاده از برنامه‌هاي مخصوص، وجود نقص و اشكال در پروسه تحت كنترل را به سرعت تعيين و اعلام نمايند.

فصل چهارم
تفاوت PLC با كامپيوتر

استفاده از كامپيوتر معمولي مستلزم آموزش‌هاي نسبتاً طولاني، صرف وقت و هزينه‌هاي بسيار است. چنانچه كنترل فرآيندي مورد نظر باشد استفاده از كامپيوتر معمولي به مراتب پيچيده‌تر و در اغلب موارد عملاً ناممكن مي‌شود. علاوه بر آن براي انطباق كامپيوتر با فرآيند موردنظر، طراحي، ساخت و يا لااقل بررسي و خريد تجهيزات خاص براي انطباق، كاري طاقت‌فرسا است.

بسياري از صنعتگران نياز به كارگيري سيستم‌هاي اتوماتيك را عملاً احساس نموده و دريافته‌اند كه توليد بدون به كارگيري اتوماسيون اقتصادي نمي‌باشد. از طرف ديگر، صنعتگران آموزش‌هاي مبسوط به اين شاخه از صنعت را در محدوده وظايف خود نمي‌دانند.
PLC وسيله‌اي است كه درست به همين دلايل ساخته شده و اتوماسيون را با كمترين هزينه و به بهترين شكل ممكن در اختيار قرار مي‌دهد. استفاده از PLC بسيار ساده بوده، نياز به آموزش‌هاي مفصل، طولاني و پرهزينه ندارد.

از آنجايي كه اين وسيله به منظور پاسخگويي به كاربردهاي صنعتي طراحي شده است، تمامي مسائل مربوط به آن حل شده، هيچ مشكلي در راه استفاده از آن وجود ندارد. طراحان خطوط توليد با بهره‌گيري از اين وسيله قابل انعطاف به سرعت مي‌توانند نيازمند بهاي مصرف‌كنندگان خود را تأمين و در اسرع وقت تواناييهاي خود را با نيازمنديهاي بازار هماهنگ نمايند.
از شركت‌هاي سازنده PLC مي‌توان SIEMENS،AEG ،ALLEN BRADLEY ،OMRON ،
MITSUBISHI و … را نام برد. گرچه از عرضه PLC توسط سازندگان مختلف چند ده سالي مي‌گذرد و در ماشين آلات و خطوط توليد خريداري شده از خارج كشور نيز به وفور مشاهده مي‌شود استفاده از اين وسيله بسيار قابل انعطاف توسط طراحان و ماشين سازان داخلي كمتر به چشم مي‌خورد. از جمله عواملي كه موجب تأخير در بهره‌برداري از PLC توسط طراحان داخلي گرديده است عبارتند از:
1- ارتباط مشكل با منابع تأمين كننده خارجي.
2- عدم دسترسي به موقع به اطلاعات سيستم‌ها.
3- عدم پشتيباني مؤثر سازندگان از تجهيزات فروخته شده خود.
4- هزينه بالاي تجهيزات خارجي.
5- هزينه بالاي آموزش در خارج از كشور.
شركت‌هاي داخلي نيز با توجه به مشكلات يادشده و براي پركردن خلاء موجود اقدام به طراحي و ساخت چندنوع PLC نموده‌اند. PLCهاي مذكور، كليه امكانات استاندارد PLCهاي متداول را داشته، از نمونه‌هاي خارجي با قابليت‌هاي مشابه ارزانترند. اين PLCها به خوبي آزمايش گرديده، از پشتيباني كامل آموزش و خدمات پس از فروش برخوردار مي‌باشند.

از شركت‌هاي داخلي توليدكننده PLC و سيستم‌هاي اتوماسيون مي‌توان شركت كنترونيك را نام برد. اين شركت با به كارگيري دانش متخصصين داخلي اقدام به توليد چندين سيستم PLC با قابليت‌هاي متفاوت جهت استفاده در صنايع و كاربردهاي متنوع نموده است.
اين شركت همچنين مبتكر زبان برنامه‌نويسي خاصي جهت سيستم‌هاي PLC توليد شده مي‌باشد كه بسيار شبيه به زبان برنامه‌نويسي ابداع شده توسط شركت SIEMENS يعني STEP 5 است. PLC يادشده با نمونه‌هاي خارجي مشابه خود به خوبي رقابت مي‌كند.
زبان ابداع شده توسط شركت كنترونيك CSTL بوده، و تفاوت اين دو زبان برنامه‌نويسي تنها در چند مورد جزئي است.
سازندگان سيستم‌هاي PLC براي برنامه‌نويسي سيستم‌هاي خود، هريك از زبان منحصر به فردي استفاده مي‌نمايند كه از نظر اصولي همگي تابع يك سري قوانين منطقي و كلي بوده، تنها تفاوت آنها در ساختار برنامه‌نويسي و نمادهاي استفاده شده است.
از زبانهاي ابداع شده توسط سازندگان PLC مي‌توان S5 ، FST ، OMRON ، CSTL ، ALLEN BRADLEY و … را نام برد.

فصل پنجم
كاربردهاي PLC در صنايع مختلف

امروزه كاربرد PLC در صنايع و پروسه‌هاي مختلف صنعتي به وفور به چشم مي‌خورد، در زير تعدادي از اين كاربردها آورده شده است.
- صنايع اتومبيل‌سازي- شامل: عمليات سوراخ‌كاري اتوماتيك، اتصال قطعات و همچنين تست قطعات و تجهيزات اتومبيل، سيستم‌هاي رنگ پاش، شكل دادن بدنه به وسيله پرس‌هاي اتوماتيك و …
- صنايع پلاستيك‌سازي- شامل: ماشين‌هاي ذوب و قالب‌گيري تزريقي، دمش‌هوا و سيستم‌هاي توليد و آناليز پلاستيك و …
- صنايع سنگين- شامل: كوره‌هاي صنعتي، سيستم‌هاي كنترل دماي اتوماتيك، وسايل و تجهيزاتي كه در ذوب فلزات استفاده مي‌شوند و …