کنترل کننده های برنامه پذیر PLC (قسمت دوم)

شماتيك كلي PLC ها ساختمان داخلي يك PLC كم و 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 يك جا 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 يك جا به خروجي ها ارسال مي دارد. خواندن يك جاي ورودي ها و ارسال يك جاي خروجي ها ،‌ صرفه جويي قابل توجهي در زمان به دنبال دارد زيرا خواندن يا نوشتن با آدرس دهي يك به يك زمان زيادي را به خود اختصاص مي دهد . از جمله مزاياي دسترسي به مكان هاي 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 به نام زمان پاسخ دهي برنامه را به وجود مي آورد . زمان پاسخ دهي مدت زماني است كه طول مي كشد تا PLC تمام برنامه كاربر را scan نمايد و در اين مدت تغييرات به وجود آمده در ورودي ها وارد مكان تصوير ورودي نمي گردد و خروجي ها نيز به حالتي كه در scan قبلي بودند باقي مي مانند. اين امر در فرآيندهايي 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 گنجانده شده است. با توجه به سرعت بالاي PLC هاي امروزي وكندي فرآيند 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 سیگنال های ارسالی از انواع ورودی‌های دستی، اتوماتیك و حس‌گرهای خودكار می‌باشد. قطعات ورودي نظیر شستی‌های استارت/ استاپ ، سوئیچ‌ها، میكرو‌سوئیچ‌ها، 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. سیگنال های 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. قطعات 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 المان های خروجی وجود دارد. که در این میان رله ها به عنوان نقش واسط بین PLC و المان های خروجی عمل می کنند. 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 سیستم ها در صنایع مختلف به خصوص صنایع مادر مانند: نفت ، گاز و پتروشیمی می شود. و به جرات می توان گفت کنترل کننده ها جزء لاینفک صنایع موفق کشور به حساب می آیند. تاثیری که PLC ها بر کیفیت ، کمیت و مدیریت تولیدات می گذارند ، در سال های اخیر اکثر کارخانجات و صنایع مهم کشور را وارد یک رقابت گسترده برای مجهز شدن به این سیستم ها کرده است . در حال حاضر صنعت کشور نیازمند نگرشی نوین در امر کنترل است. روش های قدیمی باعث کاهش بهره وری و افت کیفیت شده است .به همین دلیل برای رشد کیفیت و سرعت و دقت در تولید، نیاز به سیستم های جدیدی است که به صورت مکانیزه امر کنترل را به عهده بگیرد.یکی از این سیستم ها 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 حمایت های مالی مناسب برای تغییر سیستم ها ، تحریم های اقتصادی و... باعث شده است تا فاصله زیادی با کشورهای صنعتی دنیا داشته باشیم. اما آنچه مهم است اینکه امروزه اهمیت یادگیری و به کارگیری این سیستم ها در بین دانشجویان و مهندسان برق بیش از پیش گردیده است و فرصت های آموزشی مناسبی نیز ایجاد گردیده است. تولید کنندگان بزرگ PLC در جهان ازمهمترین شرکت های تولید کننده PLC می توان شرکت MITSUBISHI,AEG,OMRON,SIEMENS را نام برد. یکی از قویترین این شرکت ها که در صنعت کشور ما نیز حرف اول را می زند شرکت SIEMENS است که محصولات بسیار متنوعی را در دهه اخیر به بازار عرضه کرده است. در این مقاله سعی شده است اندکی راجع به سیستم های نام آشنای SIEMENS نگاشته شود. در طبقه بندي محصولات زيمنس، PLC ها در زير مجموعه محصولات SIMATIC قرار مي گيرند. برخي از آنها به صورت COMPACT طراحي و ساخته شده اند، به اين معنا که مبنع تغذيه و CPU و مدولهاي ورودي و خروجي به صورت يکپارچه در کنار هم به يکديگر متصل هستند و يک واحد تلقي مي شوند. برخي ديگر به صورت مدولار(MODULAR) هستند که بر خلاف نوع COMPACT کاربر مي تواند مدولهاي دلخواه از آن خانواده را بسته به نياز خود انتخاب و در کنار هم گردآورد. PLCهاي زيمنس به طور کلی در 5 گروه تقسيم مي شوند:

1- simatic S5

2- Simatic S7

3- LOGO

4- Simatic C7

5- Simatic 505

IMATIC S5 کنترل کننده SIMATIC S7 که یکی از کنترل کننده های نسبتا قدیمی است در انواع مختلف مثل S5-90U یا S5-95U به صورت (COMPACT) بوده و حوزه عملکرد مخصوص دارند، اما انواع دیگری مثل S5-100U یا S5-115U به صورت مدولار بوده و برای کنترل های وسیع تر استفاده می شود که ورودی و خروجی های بیشتری دارند و می توانند عملیات منطقی بیشتری را انجام بدهند. در S5 می توان PLC هایی را استفاده کرد مثل S5-135U یا S5-155U که بتوانند حوزه عملکرد بسیار وسیعی داشته باشند. نوع PLC S5 در تمام انواع آن را که ذکر شد می توان توسط نرم افزار STEP 5 برنامه نویسی یا PROGRAM کرد. SIMATIC S7 اين PLC ها بعد از S5 عرضه شده اند و خود به سه خانواده مختلف تقسيم مي شود : S7-200 :كه به صورت COMPACT است و براي سيستم هاي کنترلي کوچک به کار مي رود. S7-300: که خود به سه نوع S7-300C , S7-300Fو S7-300 تقسیم می شود، به صورت MODULAR است و عملکرد متوسط دارد. S7-400 :که خود به سه نوع S7-400 , S7-400H , S7-400FHتقسیم می شود، MODULAR است ولي مي تواند حوزه عملکرد وسيع داشته باشد. اين PLC ها با نرم افزار STEP7 برنامه نويسي و پيکر بندي مي شوند. LOGO LOGO کنترل کننده ساده وارزان قیمتی است که برای کنترل های کوچک مثل ساختمان و دستگاه های کوچک و دربرخی موارد آموزشی کاربرد دارد.این PLC هم COMPACT است و برنامه ريزي آن توسط کليد هاي روي آن انجام مي شود. البته می توان برای ورودی یا خروجی های بیشتر از اسلات های اضافی که در بازار وجود دارد استفاده کرد. برای برنامه نویسی این PLC از نرم افزار logo!soft comfort استفاده می شود. Simatic c7 ترکيبي از S7-300 وoperator control است و علاوه بر اينکه کار کنترلي را انجام مي دهد بر روي نمايشگر آن مي توان پيغام ها و رخداد ها و مقادير مربوط به فرآيند را ديد و اعمال را نيز مي توان توسط صفحه کليد روي آن اعمال نمود. C7 به صورت compact بوده و انواع مختلفي دارد که توانايي هاي متفاوتي دارند. براي برنامه نويسي اين PLC بايد علاوه بر نرم افزار STEP7 نرم افزار PROTOOL نيز روي کامپيوتر نصب شود. Simatic 505 سري 505 که خود انواع مختلفي دارد، براي کاربرد در حوزه هاي کوچک و متوسط طراحي شده است و همه اعضاي اين خانواده به صورت COMPACT عرضه مي شوند و برنامه نويسي آنها با نرم افزار TISOFT انجام مي گيرد . SIMATIC MANAGER نرم افزار قدرتمند کنترل کننده های SIEMENS آنچه مسلم است همیشه در کنار یک سخت افزار قوی وجود نرم افزاری قدرتمند و منحصر به فرد الزامی است، واین از دید طراحان شرکت زیمنس دور نمانده است. وجود رقبای بزرگ و مصرف کننده های قدرتمند این شرکت را بر آن داشته است که روز به روز بر تعداد تولیدات متنوع خود بیفزاید و برای تثبیت جایگاه خود در این صنعت ، نرم افزاری را روانه بازار کند که بی شک در نوع خود بی نظیر است. نرم افزار SIMATIC MANAGER برای برنامه ریزی PLC های خانوادهSIMATIC طراحی شده است. در نگاه اول این نرم افزار را به دو دسته تقسیم می کنیم:

1- STEP7-MICROWIN که برای PLC های S7-200 به کار می رود.

2 - STEP7 که برای S7-400 , S7-300 و همچنین C7 به کار می رود. مورد دوم یعنی STEP7 نسخه های مختلفی دارد که آخرین آنها نسخه STEP7 V5.4 است که اخیرا عرضه شده است. به طور کلی این نرم افزار قادر به انجام امور زیر روی کنترل کننده ها و متعلقات آنها می باشد:

پیکر بندی سخت افزار و و تنظیم پارامترهای آن ( عملیات پیکر بندی سخت افزار حتی در مد کاری RUN نیز امکان پذیر است).

پیکر بندی و تنظیم ارتباطات شبکه

برنامه نویسی

• تست ، راه اندازی و عیب یابی STEP7 MINI , STEP7 LITE این دو، نسخه هایی از STEP7 هستند که نسبت به STEP7 پایه V5.3) یا (V5.4 امکانات کمتری در آنها وجود دارد و برای کارهای نسبتا ساده تر طراحی شده اند. به عنوان مثال نسخه LITE : فقط برای S7-300 و C7 قابل استفاده است. برنامه نویسی فقط به سه زبان LAD , STL وFBD امکان پذیر است. ارتباط با شبکه را پشتیبانی نمی کند. STEP7 PROFFESIONAL در این نسخه علاوه بر STEP7 V5.4 پکیج های دیگری که قبلا به صورت OPTIONAL عرضه می شدند یک جا ارائه شده اند که عبارتند از:

S7-PLCSIM سیمولاتور نرم افزاری است.

S7-PDIAG برای تشخیص عیب به کار می رود.

S7-GRAPH برای برنامه نویسی به صورت SFC به کار می رود.

• S7-SCL برای برنامه نویسی به صورت ST به کار می رود.

نظر

افزودن جدید

جستجو