در هر بخش از تکنولوژی در دنیای صنعتی امروزه هر وسیله، قطعه و دستگاه میتواند بر اساس پارامترهای خاصی مقیاسدهی شده یا اینکه برای کاربردهای خاصی بازطراحی و تغییر داده شود. به طور مثال بر اساس بزرگ یا کوچک بودن ابعاد، آنالوگ یا دیجیتال بودن، DC یا AC بودن و… کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC) نیز از این موضوع مستنثی نیست. بر همین اساس نیز میتوان انواع PLC را نیز مشخص نمود.
حتما بخوانید: PLC چیست؟ راهنمای جامع
پی ال سیها بر اساس کاربرد و کارایی خود، در انواع مختلفی به عنوان جزیی از فرآیند اتوماسیون صنعتی طراحی و تولید شدهاند. این تنوع باعث شده تا آنها بتوانند کاربردهای خاص را هم پوشش داده و البته بهرهوری اقتصادی بالایی را برای مشتریان خود ایجاد کند.
حتما بخوانید: اتوماسیون صنعتی چیست؟ (راهنمای جامع)
تقسیمبندی پی ال سی به انواع مختلف میتواند بر اساس برخی از پارامترها صورت پذیرد. با این حال، ممکن است برخی همپوشانیها در این زمینه داشته باشیم مخصوصاً وقتی که پای تولیدکنندگان مختلف در میان باشد.
انواع PLC بر اساس ثابت یا ماژولار بودن
معمولاً وقتی که صحبت از انواع پی ال سی میشود، این دو دسته بیشترین پاسخ رایجی است که در صنعت خواهید شنید.
PLC ثابت، یکپارچه و مجتمع
این نوع از پی ال سیها را اغلب به نام پی ال سی ورودی-خروجی ثابت (Fixed I/O) میشناسند. این مدل از PLCها به گونهای طراحی شدهاند که بخشهای ورودی و خروجی آن با بخش پردازنده پی ال سی به صورت یکپارچه تجمیع شدهاند. به عبارت دیگر، تعداد و نوع ورودی و خروجیهای این مدل پی ال سیها ثابت بوده و توسط سازنده آن مشخص میشوند. در این نوع PLCها شما قادر به توسعه دادن و تغییر ورودی و خروجیها نمیباشید.
PLC ماژولار
پی ال سیهای ماژولار اجازه گسترشهای مختلف را در ساختار و سیستم PLC خود میدهند. این کار از طریق ماژولهای مختلف انجام میشود. ماژولها به کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی ویژگیهایی نظیر افزایش تعداد واحدهای I/O (ورودی-خروجی) اضافه میکنند. البته ویژگی مهم دیگر آنها، مجزا و مستقل بودن هر بخش و ماژول از بخشهای دیگر است؛ به همین دلیل استفاده از آنها نیز بسیار راحتتر میباشد.
برخی از ماژولهای مهم این ساختار به شرح زیر است:
- منبع تغذیه
- ارتباطات
- ورودی و خروجیها
تمام این ماژولها از هسته اصلی پردازنده پی ال سی، مجزا هستند و به همین علت شما میتوانید به سادگی آنها را به یکدیگر متصل کرده و سیستم کنترلی PLC خود را ایجاد کنید.
مدل خاصی از plcهای ماژولار تحت عنوان پی ال سیهای جانمایی شده در رک (rack-mount) شناخته میشوند. در مدل رک مونت، ماژول ارتباطات در خود رک (در قسمت انتهایی) تعبیه میشود و قرار است تمام اتصالات را مدیریت و پیاده کند.
مزایای استفاده از پی ال سی ماژولار
پی ال سی ماژولار به خاطر سهولت استفاده و ساختار ماژولار خود، از پرطرفدارترین نوع کنترلکنندههای منطقی برنامهپذیر در صنایع بزرگ است؛ جایی که نیاز به کنترل تعداد زیادی دستگاه وجود دارد. برخی از مهمترین مزایای این نوع پی ال سی ها را در ادامه بررسی میکنیم.
مقیاسپذیری
شما در این نوع کنترلرها میتوانید ماژولهای مورد نظر خود را هر بار که نیاز داشتید، اضافه کنید. به همین علت، سیستم کنترلر شما میتواند بزرگ و بزرگتر شود. این موضوع فقط در مورد اندازه سیستم کنترلی نیست؛ بلکه کمک خواهد کرد تا دست شرکتهایی که از این کنترلرها استفاده میکنند، بازتر شده، اعمال پیچیدهتر انجام داده و تعداد وسایل بیشتری را کنترل کنند.
با این نوع پی ال سی ها، فرآیند پردازشها متمرکزتر خواهد بود، چرا که تمامی ماژولها تنها به 1 کنترلرکننده منطقی برنامهپذیر اضافه میشوند.
به خاطر این نوع طراحی ماژولار، شرکتها قادر به توسعه خط مونتاژ خود خواهند بود. برای مثال آنها میتوانند وسایل خروجی مشابه بیشتری را به سیستم کنترلی خود اضافه کنند.
هیچکدام از این ویژگیها در مدل ورودی خروجی ثابت (Fixed I/O) وجود ندارد. در مدلهای ثابت، شما کاملاً محدود به ظرفیت تعریف شده همان کنترلر هستید!
البته این موضوع را نیز باید اشاره کرد که گاهی نیز صرفه با استفاده از مدل ثابت است! در شرایطی که سیستم کنترلی شما به گونهای باشد که چندین وسیله بتوانند توسط همان شرایط تعریف شده آن پی ال سی، به خوبی کنترل شوند؛ و البته قرار نباشد که در آینده وسایل جدیدی تحت کنترل آن سیستم قرار بگیرند.
تعداد ورودی-خروجیهای بیشتر
به دلیل ماهیت ماژولار بودن این مدلها، تعداد دستگاههای ورودی که قرار هست توسط پی ال سی اسکن شوند، میتواند بیشتر از تعداد مشابه آن در مدل ورودی-خروجی ثابت باشد. این موضوع در مورد تعداد دستگاههای خروجی متصل به سیستم نیز صدق میکند.
سهولت تشخیص نقص و عیبیابی
در مدلهای ماژولار مشخصاً تشخیص هر گونه خطا نسبت به مدل ثابت، بسیار سادهتر انجام میشود. علت آن نیز احتمالاً برای شما تاکنون واضح شده باشد. بله، به دلیل اینکه هر عملکرد در سیستم توسط ماژول مخصوص به خود از بقیه بخشها مجزا میشود.
در پی ال سیهای مدل ورودی-خروجی ثابت، عیبیابی آن نیاز به دانش مدارهای داخلی و بخشهای داخلی آن کنترلر خاص است.
زمان از کار افتادگی کمتر
این موضوع کاملاً از مورد قبلی نشات میگیرد. به دلیل اینکه فرآیند تشخیص و برطرف کردن عیب و نقص در کنترلرهای ماژولار سادهتر است، در زمان سریعتری نیز مشکل برطرف میشود؛ و طبیعتاً در زمان کمتری سیستم از کار افتاده باقی میماند.
دلیل بسیار مهم دیگر اینکه، به دلیل همین ساختار ماژولار در صورتی که تشخیص داده شود یک ماژول خاص مشکل دارد، شما میتوانید به سادگی آن را با ماژولهای پشتیبان (که از قبل تدارک و آماده کردهاید) جایگزین کنید. در حالیکه در مدل ثابت، شما ناچار خواهید بود کل کنترلر PLC را جایگزین نمایید.
ترکیب ماژولار
ماژولار بودن به شما کمک خواهد کرد تا به سادگی بخشها و ماژولهای متنوع و مختلف را با یکدیگر تجمیع یا ترکیب کنید تا به هدف مورد نظر خود در سیستم دست پیدا کنید.
اساساً PLC ماژولار امکانات سفارشیسازی بیشتری در اختیارتان قرار میدهد؛ شما میتوانید سیستمهای بسیار پیچیدهتری را که عملکردهای خاصی انجام میدهند، با این مدل پی ال سیها پیادهسازی کنید.
حافظه بیشتر
دقیقاً مشابه با کامپیوترهای دسکتاپ که قابلیت ارتقای حافظههای خود را دارند، پی ال سیهای ماژولار نیز چنین قابلیتی را در خصوص توسعه دادن میزان حافظه سیستم دارند. این موضوع در شرایطی که نیاز به پیچیدهتر شدن سیستم و طبیعتاً نرمافزار برنامهنویسی شده است، خودش را بیشتر نشان میدهد.
انواع PLC بر اساس خروجی
عملیات سوویچینگ در اولین مراحل شکلگیری پی ال سیها، توسط رله انجام میشد. به این معنی که یک سوویچ الکترومغناطیس وجود داشت که توسط واحد کنترلر PLC کنترل میشد تا وسایل خروجی را خاموش و روشن کند.
در طول سالهای مختلف در توسعه این تکنولوژی، مهندسان و محققان به دنبال سایر روشها بودند تا بتوانند خروجی را کنترل کنند و مزیتهای بیشتری از این طریق بدست آوردند. این روشها استفاده از ترایاک و ترانزیستور به جای رله بود.
نکته مهم این است که قبل از انتخاب نوع قطعه کنترلکننده خروجی، باید نوع بار و نوع خروجی که قرار است در سیستم کنترل شود را در نظر گرفت.
خروجی رله
استفاده از رله هم برای دستگاههای با نوع تغذیه AC و هم برای دستگاههای DC مناسب است. در خروجی این مدل پی ال سیها، از رله استفاده میشود تا plc بتواند با اعمال جریان به سیمپیچی آن رله، و در نتیجه با کلیدزنی آن خروجی را کنترل کند.
عبور جریان از سیمپیچی رله، باعث میشود تا یک میدان مغناطیسی در میان سیمپیچی ایجاد شده که کنتاکتهای فلزی رله را به خود وصل میکند و در عمل باعث کلیدزنی میشود.
البته یکی از مشکلات اصلی رلهها، ساییدگی و نقص مکانیکی آنها به علت کلیدزنیهای متعدد در طول زمان است. با این حال شما میتوانید از خروجی نوع رله، در شرایطی که نیاز به کلیدزنیهای کمتر است استفاده کنید. مثلاً جایی که قرار است یک وسیله را کنترل کنید که در طول زمان نیاز به فعالیت و روشن بودن دارد (مثل موتور).
خروجی ترانزیستور
ترانزیستورها قطعات نیمههادی هستند که برای عملیات سوئیچینگ استفاده میشوند و کاربرد وسیعی در ریزپردازندهها و در ابعاد میکرو و نانو دارند. در ترانزیستورها هیچ قطعه مکانیکی استفاده نشده است و به همین دلیل سرعت کلیدزنی بالاتری دارند.
یک قطعه سوویچینگ که در آن از هیچ بخش مکانیکی (یا در حال حرکت) استفاده نشده است را قطعه حالت جامد (Solid State) مینامند. البته تنها میتوان دستگاههایی که تغذیه DC دارند را با خروجی ترانزیستور کنترل نمود چرا که ساختار ترانزیستورها به گونهای طراحی شده که تنها با برق DC کار میکند. آنها تنها میتوانند اجازه عبور جریان را در جهتی که سوویچزنی انجام شده به بیرون بدهند.
مزیت دیگر استفاده از این نوع خروجی علاوه بر سرعت بالاتر، ایزوله شدن PLC از بیرونِ بخش خروجی است.
خروجی ترایاک
ترایاک هم یک قطعه حالت جامد است که در اصل معادل 2 عدد ترانزیستور است که به صورت متقارنِ یکدیگر قرار گرفته اند. در ترایاک جریان قادر به عبور در دو جهت است و به همین علت از این نوع خروجی می توان در کنترل دستگاههایی که با برق متناوب کار میکنند، استفاده نمود.
خروجی آنالوگ
3 مورد قبلی که تاکنون به آنها اشاره شد (رله، ترانزیستور و ترایاک) همگی برای عملیات سوویچینگ کاربرد دارند. به این معنی که ماهیت خروجی در این شرایط دیجیتال است، زیرا قرار است تنها یک دستور روشن یا خاموش شدن وسیله خروجی را به خروجی ارسال کنند.
اما خروجیهای آنالوگ در دنیای دیگری قرار میگیرند! معمولاً پی ال سیهای خروجی آنالوگ، سرعت وسایلی را کنترل میکنند که پیوسته روشن هستند، مثل موتورها یا توربینها.
انواع PLC بر اساس ابعاد
معمولاً پی ال سیها در ابعاد بزرگتر طراحی شدهاند تا وسایل بیشتری را کنترل و مدیریت کنند. و به همین دلیل آنها را میتوان بر اساس تعداد ورودی-خروجیهای تحت پوشش نیز تقسیمبندی کرد.
تولیدکنندگان همواره تلاش کردهاند تا پی ال سیهای کوچکتری را طراحی و تولید کنند که بتوانند کاربردهای بیشتری را نیز تحت پوشش خود قرار دهند. خصوصاً در مورد PLCهای از نوع ورودی-خروجی ثابت، این موضوع اهمیت بیشتری پیدا میکند. چرا که این نوع PLCها در کاربردهای با مقیاس کوچکتر و عدم نیاز به گسترش در آینده استفاده فراوانی دارند.
مینی PLC
مینی پی ال سیها تعدادی بین 128 تا 512 ورودی-خروجی را پشتیبانی میکنند که البته باز هم برای یک سیستم کنترلی میزان قابل توجهی است.
میکرو PLC
میکرو پی ال سیها معمولاً بین 15 تا 128 ورودی-خروجی دارند. آنها اغلب در سیستمهای کنترلی یا اتوماسیونهای کوچک نظیر شهربازیها استفاده میشوند. در شهربازی نیاز است تا کنترل هر دستگاه در کنار همان دستگاه قرار داشته باشد و همین موضوع باعث میشود تا به یک کنترلر مجتمع مرکزی نیاز نباشد. و در نتیجه بتوان از تعداد متعدد پی ال سیهای کوچکتر در آن استفاده کرد.
پیکو/نانو PLC
این نوع PLCها، کمتر از 15 ورودی-خروجی دارند. اغلب در سیستمهای آموزشی PLC استفاده میشوند، چون استفاده از آنها ساده است و اغلب نیز دارای پنل نمایشگر هستند. این مدل از کنترلکنندههای منطقی برنامهپذیر، برای مبتدیانی که تازه میخواهند اصول PLC را یاد بگیرند مناسب است و برای آنها ترسناک به نظر نمیرسد.
