کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یا همان PLC، یک کامپیوتر صنعتی کوچک و محکم است که برای کنترل فرآیندهای صنعتی اتوماسیون شده و ماشین آلات و تجهیزات آن طراحی شده است. برای اطلاعات دقیقتر در مورد PLC حتما مقاله زیر از ایران اتوماسیون را که هر ماه بیش از 2000 نفر آن را می‌خوانند ببینید:
PLCها همه جا هستند و کاربرد دارند. از آنها به شکل گسترده در کارخانجات و مراکز صنعتی برای کنترل پمپها، موتورها، چراغها، دستگاهها و تجهیزات صنعتی، فن ها و سایر ماشین آلات استفاده میشود.
در این مقاله میخواهیم به پارامترهای مهم در هنگام انتخاب PLC بپردازیم. اما قبل از آن بهتر است ساختار PLC و عملکرد اولیه آن را با هم مرور کنیم.
مروری بر ساختار PLC
یک پی ال سی به شکل رایج دارای چهار بخش عمده زیر است:
بخش ورودی-خروجی IO: از طریق ماژول ورودی، ارتباط با سنسورها، سوییچ‌ها، پنلهای کنترلی و سایر منابع ورودی برقرار میشود. ماژول خروجی نیز اتصال مورد نیاز برای کنترل تجهیزات نظیر موتورها، پمپها و تجهیزات را فراهم می‌کند.
ماژول پردازشی CPU: مغز سیستم یک PLC در این ماژول قرار دارد. وظیفه آن نگهداری و اجرای دستورات مورد نیاز برای عملکرد تعیین شده PLC است. در حقیقت برنامه کنترلی مورد نظر در این بخش قرار میگیرد و اجرا میشود. پردازش سیگنالهای ورودی و اتخاذ تصمیم مناسب برای کنترل خروجی ها توسط این ماژول صورت میگیرد.
ماژول تغذیه: بخشی است که تغذیه مورد نیاز کل بخشها را تامین می‌کند.
دیوایس برنامه ریز: پلتفرمی است که برنامه مورد نیاز PLC در آن نوشته میشود و سپس برای پروگرام به پی ال سی ارسال میشود. معمولاً یک لبتاب یا PC است.
مروری ساده بر عملکرد PLC
از آنجایی که یک PLC در واقع یک کامپیوتر کوچک است، از همان مراحل ساده برای پردازش اطلاعات مشابه کامپیوترهای دستکاپ و لپ تاپ‌ها استفاده می‌کند. از نقطه نظر عملکردی، بخشهای اصلی آن عبارتند از:
- CPU
- ورودی ها
- خروجی ها
یک پی ال سی، اطلاعات را به شکل ورودی دریافت کرده، منطق یا برنامه نوشته شده را بر روی ورودی‌های CPU انجام داده و اعمال کرده و سپس خروجی‌ها را بر اساس همان منطق برنامه، روشن یا خاموش می‌کند.
اما به سراغ بحث اصلی این مقاله برگردیم؟ برای انتخاب بهترین پی ال سی چه معیارهایی در نظر بگیریم؟
معیارهای انتخاب PLC
اکنون به سراغ 5 معیار و پارامتر مهمی می‌رویم که در هنگام انتخاب PLC باید به آنها توجه دقیق داشته باشیم. این معیارها به شکل خلاصه عبارتند از : نیازمندی‌های سیستمی، نیازمندی‌های محیطی، وضعیت ورودی-خروجی ها (I/Oها)، سرعت CPU و انواع پروتکلهای ارتباطی
1- نیازمندی های سیستمی
وظایف و عملیاتی که سیستم شما بایستی آنرا انجام داده و مدیریت کند، تعیین کننده نوع PLC مورد نیاز شما خواهد بود. فاکتور کلیدی بعدی که حتما باید در نظر داشته باشید این است که سیستم شما آیا از پایه طراحی و ساخته شده یا از سیستمها و محصولات آماده موجود در بازار استفاده خواهد کرد؟
این معیارها بسیار مهم هستند، به علت اینکه شما می‌خواهید عملکرد PLC را متناسب با تسکها و وظایفی که در سیستم شما باید انجام شود، انتخاب کنید.
2- شرایط محیطی
اگرچه اکثر PLCها برای محیطهای سخت و مقاوم صنعتی مقاوم هستند، اما شرایط محیطی خاص نظیر گرد و غبار، لرزش و شوک، افزایش و کاهش دما و شرایط خاص یک محیط صنعتی ممکن است روی عملکرد PLC شما و حتی اجرای برنامه آن تاثیر بگذارد.
به عنوان مثال افزایش دما احتمال دارد عملکرد سیستمی شما را مختل کند. محدوده عملیاتی رایج برای PLCها در رنج 55-0 درجه سانتیگراد (130-32 درجه فارنهایت) است؛ اما اگر دمای محیط تاسیسات شما خارج از این محدوده باشد یا الزامات خاص و غیرمعمول دیگری داشته باشید، باید حتما تک تک شرایط را با مشخصات ارائه شده برای PLCها چک کنید و گزینه‌های مختلفی را در لیست خرید و انتخاب خود قرار دهید.
3- وضعیت و تعداد ورودی – خروجی ها (IOها)
قطعا شما هم تایید می‌کنید که ورودی خروجی ها برای عملکرد یک PLC بسیار مهم هستند. دو فاکتور کلیدی به همین منظور در انتخاب PLC باید در نظر گرفته شود، اول تعداد ورودی خروجی (IO)ها و دوم هم مکان آنها است.
از آنجایی که یک PLC بخش قابل توجهی از یک فرآیند و رویه را کنترل می‌کند، باید مطمئن شوید که میتوانید چندین I/O و نوعهای مختلفی از آن را مدیریت کنید. تعداد دستگاههای آنالوگ و دیجیتال و تعداد سیگنالهای آنها از این نوع که قرار است به PLC متصل شود در این تصمیم تاثیرگذار است. به یاد داشته باشید که هر چه تعداد ورودی-خروجی های مورد نیاز شما بیشتر شود، احتمالا PLC بزرگتری را باید تهیه کنید.
مکان I/Oها نیز در انتخاب شما تفاوت ایجاد می‌کند. منظور از مکان I/Oها تعیین استفاده از ماژولهای ورودی-خروجی محلی و یا استفاده از ماژولهای ریموت (Remote I/Os) است. ماژولهای ریموت ورودی-خروجی معمولاً در یک مکان دیگر قرار دارند و با استفاده از اتصال شبکه اطلاعات خود را به سیستم مرکزی و یا پردازشگر و کنترل کننده PLC ارسال می‌کنند.
معمولاً زمانی که بخشی از سیستم یا زیرسیستمها در یک فاصله دورتری از CPU باشند، نیاز به استفاده از ماژول IO ریموت میشود. شما همچنین باید سرعت انتقال داده ها به CPU و میزان فاصله موجود بین زیرسیستمها و پردازشگر اصلی PLC را بررسی کنید.
پس همه این عوامل در انتخاب PLC مد نظر شما تاثیرگذار هستند که باید به دقت آنها را زیر نظر داشته باشید.
4- سرعت CPU در PLC
پردازش CPU یک پی ال سی باید به قدری سریع باشد که بتواند چندین I/O و همچنین انواع مختلف جمع آوری داده از ورودیها را در کاربرد مورد نیاز شما به خوبی مدیریت کند.
البته داشتن میزان حافظه کافی را نیز به آن اضافه کنید؛ که این مورد نیز به تعداد دستگاهها، ماشین آلات، موتورها و سنسورهای سیستم شما نیز بستگی دارد. میزان حافظه مورد نیاز به نوع برنامه و حجم دستوراتی که آن برنامه نیاز دارد، وابسته خواهد بود.
مورد مهم بعدی که باید در نظر بگیرید، زمان اسکن (Scan Time) است. زمان اسکن، میزان زمانی است که برای CPU مورد نیاز است تا یک سیکل از داده‌های ورودی را جمع آوری، برنامه را اجرا و خروجی ها را به روز رسانی کند.
5- نوع پروتکل های ارتباطی
قطعا مشخصه و نوع پروتکل ارتباطی که شما در سیستم خود نیاز دارید، برای انتخاب PLC تعیین کننده است. اینکه دستگاههای موجود در سیستم شما به چه صورت و با چه شبکه ارتباطی با PLC ارتباط خواهند گرفت، موضوعی مهم است که باید به آن توجه کنید.
برخی از PLCها بر روی خود پورتهای ارتباطی مشخصی دارند که از طریق آن میتوانید سایر دستگاهها را از طریق آنها متصل کنید. اما گاهی اوقات نیز برخی PLCهای دیگر برای ارتباط گیری نیاز به ماژولهای ارتباطی مجزا هستند. پس این موضوع را به دقت تحت نظر داشته باشید.
یک راه دیگر نیز ارتباط گرفتن به شکل ریموت از طریق Ethernet یا ساختن پروتکل ارتباطی سفارشی است که البته کار چندان ساده ای نیست و بیشتر مناسب پروژه‌های نسبتاً بزرگ است.
