آموزش تخصصی پی ال سی

بر اساس گزارش Markets Insider، انتظار می رود ارزش بازار جهانی اتوماسیون صنعتی تا سال 2024 حدود 20 درصد افزایش یابد و به بیش از 5 میلیون دلار برسد. با رشد مداوم و سریعی که در صنعت اتوماسیون و تولید شاهد هستیم، جای تعجبی نیست که کارفرمایان به دنبال استخدام نیروی کار ماهر و آموزش دیده برای ادامه فعالیت در صنعت هستند. امروزه، کنترل‌کننده‌های منطقی با قابلیت برنامه‌ریزی (PLC) به بخش جدایی ناپذیری از اتوماسیون و تولید تبدیل شده‌اند.

برای استفاده از این ابزارها، لازم است در ابتدای کار، در یک دوره آموزش plc شرکت کنید. زیرا برای اینکه بتوانید این سیستم‌ها را تعمیر، نگهداری و برنامه‌نویسی کنید، به آموزشی صحیح و کامل نیاز دارید. در ادامه و با مطالعه این مقاله با مبحث آموزش plc، نحوه کار این دستگاه ها، مزیت های پی ال سی و … بیشتر آشنا خواهید شد.

 یک کنترل‌کننده منطقی با قابلیت برنامه‌ریزی (plc)، رایانه‌ای صنعتی و کوچک است که برای کنترل فرآیندهای مختلف تولید به کار می رود. مورد استفاده در فعالیت های مربوط به بخش های مختلف مثل خطوط مونتاژ، ماشین‌ آلات، دستگاه‌ های رباتیک یا هر فعالیت دیگری که برای انجام نیاز به قابلیت اطمینان بالا و سهولت در برنامه‌نویسی داشته باشد. همچنین پی ال سی ها در کارخانه ها و محیط های مختلف صنعتی برای کنترل موتور ها، انواع پمپ ها، چراغ ها، فن ها و … استفاده می شوند. اکثر افراد دیک مورلی را به عنوان پدر کنترل کننده های پی ال سی می شناسند زیرا او اولین پی ال سی را برای شرکت جنرال موتورز در سال 1968 اختراع کرد. برای آشنایی بیشتر با این ابزار ها نگاهی به تاریخچه طراحی و ساخت PLC ها می اندازیم.

تاریخچه Programmable Logic Controller (PLC):

بحث اتوماسیون صنعتی خیلی قبل تر از مقوله PLC ها مطرح شد. در اوایل تا اواسط دهه  1900 میلادی، فرایند اتوماسیون معمولاً با استفاده از مدارهای رله الکترومکانیکی پیچیده صورت می گرفت. با این حال، تعیین مقدار دقیق رله، سیم و فضای مورد نیاز برای ایجاد یک اتوماسیون ساده و … نیز هنوز مشکل ساز بود. جالب است بدانید هزاران رله ممکن است برای خودکارسازی یک فرآیند ساده در کارخانه لازم باشد. 

نقص کار زمانی پر رنگ تر می شود که مجبور به تغییر مدار منطقی شویم.  اولین کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی PLC به منظور جایگزینی مدار رله پیچیده در کارخانه های صنعتی طراحی و ساخته شد. پی ال سی به گونه ای طراحی شده بود تا مهندسان و تکنسین های حاضر در کارخانه های مختلف که از قبل با منطق رله و شماتیک های کنترل آشنا بودند، بتوانند به راحتی آن را تنظیم و برنامه ریزی کنند.

از همان ابتدا پی ال سی ها با استفاده از منطق نردبانی که به منظور تقلید از شماتیک مدار های کنترلی طراحی شده بود، قابل برنامه ریزی بودند. نمودارهای نردبانی منطقی مشابه با مدارهای کنترلی دارند و در آن نیرو از چپ به راست از طریق کنتاکت های بسته برای انرژی دادن به سیم پیچ رله حرکت می کند. گفتنی است یکی از نخستین موارد استفاده از PLC ها در صنعت خودروسازی بود.

 از این دستگاه برای ارائه کنترل کننده های انعطاف پذیر و با قابلیت برنامه ریزی آسان، برای جایگزینی سیستم های منطقی رله سیمی استفاده می شد. از آن زمان، آنها به طور گسترده ای به عنوان کنترل کننده های اتوماسیون با قابلیت اطمینان بالا به کار می رفتند. همچنین طراحی آنها به نحوی بود تا مناسب برای استفاده در محیط های خشن باشند.یک PLC نمونه ای از سیستمی است که پردازش خود را در کمترین زمان ممکن انجام می دهد. زیرا نتایج خروجی باید در پاسخ به شرایط ورودی در مدت زمان محدود تولید شوند.

PLC چیست؟

بیایید کمی بیشتر با این محصولات و جزئیات آنها آشنا شویم تا دریابیم که PLC دقیقا چیست و چگونه در زندگی روزمره ما استفاده می شود. کنترل‌کننده با قابلیت برنامه‌ریزی یا کنترل‌کننده با منطق برنامه‌ریزی (PLC) دستگاهی است که به منظور خودکار کردن فرایند های مختلف در صنعت برنامه‌ریزی می شود. یک PLC به طور مداوم وضعیت دستگاه های ورودی را نظارت می کند و تصمیمات مبتنی بر منطق را بر اساس برنامه های وارد شده توسط اتخاذ می کند. آسانسورها نمونه ای از سیستم مکانیکی هستند که توسط یک PLC مخصوص کنترل می شوند. 

در پی ال سی های موجود در آسانسور ها، یک برنامه به خصوص در حال اجراست که بر اساس آن طبقه مورد درخواست را تشخیص می دهد و آسانسور را به طبقه درخواستی منتقل می کند. اکثر آسانسورها توسط پی ال سی ها برنامه ریزی و کنترل می شوند تا فقط با تماس یک دکمه، بهینه ترین مسیر را طی کنند و تصمیم جهت گیری و جابه جایی خود را بر اساس آن اتخاذ کنند.

 دستگاه های کنترل کننده قابل برنامه ریزی به راحتی متصل و برنامه ریزی می شوند. اکثر PLC ها از طریق اتصالات پیچی ساده به سیستم نصب می شوند. ویژگی های دستگاه پی ال سی این امکان را به وجود آورده تا تغییرات برنامه، اصلاحات و مراحل بارگذاری در اکثر موارد در چند ثانیه انجام شوند. سیستم‌های پی ال سی ماژولار هستند.

 ماژولار بودن به این معنی است که می‌توانیم دستگاه‌های ورودی و خروجی را در صورت نیاز ترکیب کرده و با هم مطابقت دهیم.تمامی کنترل کننده های قابل برنامه ریزی دارای رابط ورودی و خروجی، حافظه، روش برنامه نویسی به خصوص، واحد پردازش مرکزی (CPU) و منبع تغذیه هستند. این توابع در بلوک دیاگرام عملکردی یک پی ال سی نشان داده شده است.

منظور منطق نردبانی چیست؟ 

همانطور که در بخش قبلی گفتیم، منطق نردبانی شبیه شماتیک های مدار کنترل ساده است که در آن منابع ورودی مانند سوئیچ ها، دکمه های فشاری، سنسورهای مجاورت و غیره در سمت چپ و منابع خروجی در سمت راست قرار گرفته اند. قابلیت برنامه‌ریزی فرآیندهای خودکار پیچیده با یک رابط بصری مانند منطق نردبان، انتقال از منطق رله به PLC را برای بسیاری از افراد فعال در صنعت ساده‌تر کرد.اگرچه اولین PLC ها از نظر حافظه و سرعت پردازش داده، بسیار محدود بودند، اما در طول سال ها به سرعت پیشرفت کردند. وجود پی ال سی ها به ساده سازی طراحی و اجرای اتوماسیون صنعتی کمک شایان و منحصر به فردی کرد.

PLC ها چگونه کار می کنند؟ 

PLC ها را در اصل کامپیوتر های صنعتی کوچکی هستند که از اجزای مدولار تشکیل شده اند. واژه مدول، معمولا به چیزی که از قبل طراحی و تعیین شده گفته می شود و دارای استانداردهای خاصی نیز می باشد. اگر بخواهیم عامیانه تر بگوییم، منظور از اجزای مدولار، اجزایی است که از قبل و بر اساس یک فرم خاص طراحی و تولید شده و در جهت هدفی خاص مورد استفاده قرار می گیرند.

PLC ها معمولا از اجزای زیاد و متفاوتی تشکیل شده اند، اما صورت کلی، می توان اجزای پی ال سی ها را در سه دسته زیر قرار داد:

• پردازنده (CPU)
• ورودی ها
• خروجی ها

PLC ها کامپیوترهای صنعتی پیچیده و قدرتمندی هستند. در عین حال ما می توانیم عملکرد یک پی ال سی را به زبان ساده توصیف کنیم. پی ال سی ورودی ها را دریافت می کند، منطق و برنامه تعیین شده را روی ورودی های CPU اعمال کرده و سپس بر اساس آن، خروجی ها (دستگاه های دیگر) را روشن یا خاموش می کند. بعداً به جزئیات بیشتری خواهیم پرداخت، اما در حال حاضر، به این شکل فکر کنید:  Cpu یا پردازنده چه وظایفی دارد؟

CPU وضعیت ورودی ها را کنترل می کند. (مثلاً سوئیچ روشن، سنسور مجاورت خاموش، شیر  باز بسته کردن و …) CPU اطلاعاتی که از ورودی ها به دست می آورد را دریافت می کند و برنامه تعیین شده را روی ورودی ها اعمال می کند. CPU منطق و نوع فعالیت خروجی ها را اجرا و تعیین می کند. (مثلاً خاموش کردن موتور، باز کردن شیر و …)

کجا و به چه طریقی از سیستم های PLC استفاده می شود؟ همانطور که گفته شد سیستم‌های PLC بسیار رایج هستند و در کارخانه های گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله صنایع تولیدی، غذایی و خدماتی مانند بسته‌بندی محصول، کارواش های خودکار، آسانسور، چراغ‌های راهنمایی و غیره.

 نمودار جریان عملکرد PLC

بیایید از یک مثال ساده و آشنا برای توضیح نحوه عملکرد PLC ها بهره ببریم. ماشین ظرفشویی خود را در نظر بگیرید. بسیاری از ماشین های ظرفشویی دارای ریزپردازنده هایی هستند که عملکرد آنها مشابه با پی ال سی ها می باشد. ماشین ظرفشویی نیز دارای ورودی، خروجی و صد البته CPU است. برخی از ورودی های کنترل کننده ماشین ظرفشویی عبارتند از دکمه های فرمان جلو، سنسورهای آب و سوئیچ درب؛ برخی از خروجی های ماشین ظرفشویی دریچه های آب، عناصر حرارتی و پمپ ها می باشند. حالا بیایید به نحوه استفاده ماشین ظرفشویی از این اجزای مختلف بیاندیشیم.توجه: همیشه به یاد داشته باشید، CPU پردازنده ای در ماشین ظرفشویی است که برای گرفتن تمام تصمیماتی که در زیر خواهیم گفت برنامه ریزی می شود. این فرایند، دقیقاً مشابه عملکرد پردازنده به کار رفته در پی ال سی است که بر اساس وضعیت ورودی تصمیمات منطقی می گیرد.

مفهوم پی ال سی

• کاربر دکمه فرمان چرخه را فشار می دهد (ورودی شناسایی شد)
• کاربر دکمه شروع به کار را فشار می دهد (ورودی شناسایی و دریافت شد)
• CPU تأیید می کند که درب ماشین بسته است (ورودی شناسایی شده است)
• دریچه آب باز می شود و ماشین ظرفشویی شروع به پر شدن با آب می کند (خروجی فعال می شود)
• CPU منتظر می ماند تا سطح آب به مقدار مناسب برسد (ورودی شناسایی شد)
• دریچه آب بسته می شود و جریان ورودی آب متوقف می شود (خروجی فعال/غیرفعال می شود)
• المنت گرمایش روشن می شود (خروجی فعال است)
• CPU منتظر می ماند تا دمای آب به مقدار مناسب برسد (ورودی شناسایی شد)
• مخزن صابون (شوینده) باز می شود (خروجی فعال می شود)
• پمپ آب روشن می شود تا آب را وارد قسمت شستشو کند (خروجی فعال می شود)
• CPU بسته به نوع و درجه چرخه زمان بندی را شروع می کند (تایمر منطقی فعال است)
• پمپ آب خاموش می شود (خروجی غیرفعال می شود)
• المنت گرمایش خاموش است (خروجی غیرفعال است)
• دریچه تخلیه ماشین باز می شود و ماشین ظرفشویی اقدام به تخلیه آب کثیف می کند (خروجی فعال می شود)
• CPU منتظر می ماند تا سطح آب به مقدار تعیین شده پایین بیاید (ورودی فعال/غیرفعال شده است)
• دریچه تخلیه آب بسته می شود (خروجی فعال/غیرفعال می شود)

همانطور که در قسمت بالا مشاهده کردید، چندین فرایند مختلف، تنها با فشردن یک یا دو دکمه و به صورت کاملا خودکار صورت گرفت. مفهوم پی ال سی ها دقیقا همین است.

زبان برنامه نویسی که برای برنامه نویسی PLC استفاده می شود

یک برنامه PLC توسط کاربر آموزش دیده نوشته می شود. در نهایت این برنامه در حافظه پی ال سی ذخیره می شود تا سیگنال های کنترل خروجی صحیح را برای یک فعالیت مشخص ایجاد کند. برنامه نویسی PLC به وسیله زبان PLC صورت می گیرد.. مانند همه زبان‌ها، زبان پی ال سی دارای گرامر، اصول و واژگان مخصوص به خود است. بر اساس برنامه های نوشته شده در PLC، به کاربر این اجازه داده می شود تا برنامه‌ای بنویسد که در آن مشخص شده، CPU چه وظیفه ای را باید در سیستم انجام دهد.

 البته در کنار سادگی این زبان باید گفت هر سازنده پی ال سی معمولا از زبانی برای برنامه نویسی استفاده می کند که مقداری متفاوت با سایر دستگاه ها باشد. پیش تر گفتیم که زبان برنامه نویسی مورد استفاده برای برنامه ریزی plc، منطق نردبانی است که شکل پیشرفته ای از منطق رله ها است. منطق نردبانی، یک برنامه را به وسیله یک نمودار گرافیکی و بر اساس نمودارهای سخت افزاری رله نمایش می دهد.

آینده plc

 انسان ها روز به روز بیشتر در حال ورود به دنیای اتوماسیون هستند. اکثر دستگاه ها و وسایلی که در اطراف ما وجود دارند یا سال ها پیش به صورت اتوماسیون طراحی شدند و یا در آینده قرار است خودکار سازی شوند. اگر عمیق تر نگاه کنیم متوجه می شویم اتوماسیون همه جا در اطراف ما وجود دارد، از جمله ماشین های بدون راننده، قطارهای خودکار و…  نتیجه گیری  دستگاه های کنترل کننده منطقی با قابلیت برنامه ریزی، بخشی جدایی ناپذیر از اتوماسیون هستند. این ابزار ها در انواع برنامه های اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع می توان گفت مفهوم خودکار کردن فرایند ها بدون در نظر گرفتن پی ال سی کاملا بی معنی خواهد بود. همه ما می دانیم اتوماسیون آینده است و آموزش PLC به شما کمک می کند تا همواره خود را به روز نگه دارید.