اتوماسیون صنعتی PLC / هوشمند سازی صنایع

اتوماسیون plc چیست ؟

پیشرفت روزافزون فنآوری در عصر صنعت و اینترنت اشیاء ، انجام کارهای پیچیده ، نظارت از راه دور و جمع آوری داده ها را امکان پذیر می سازد . نیاز کسب و کارهای سخت و پیچیده برای دسترسی به دانش اتوماسیون روز به روز در حال افزایش است .

در قلب حرکت به سمت اتوماسیون صنعتی سخت و پیچیده ، plc به عنوان یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی قرار دارد .

PLC در اصل یک کامپیوتر صنعتی با یک سری دستورات برنامه ریزی شده است تا طیف وسیعی از کاربردهای تجاری و صنعتی را بدون نیاز به مداخله دستی کنترل کند . تفاوت plc با یک کامپیوتر خانگی در انجام طیف متنوعی از وظایف است که با سرعت فوق العاده سریع آنها را کنترل و اجرا کند . به این ترتیب مزایای اتوماسیون plc  مشخص میشود . اتوماسیون plc اجازه می دهد تا وظایف را به صورت کارآمدتر ، مقرون به صرفه تر و با خطر کمتر خطای انسانی اجرا کرد .

سیستم های کنترل plc اشکال مختلف عملیات را به سطح بعدی کارایی و تولید ارتقاء می دهند . محبوبیت سیستم های کنترل کننده منطقی plc در حال افزایش است . در سال 2020 ، ارزش بازار جهانی plc بیش از 11 میلیار دلار با نرخ رشد سالانه بیش از 5 درصد رقم خورده است . این رقم قرار است تا سال 2026 به 15.5 میلیارد دلار برسد . plc با قابلیت های عملیاتی رو به گسترش خود برای کسب و کارهای پیچیده در سراسر جهان سودمند است .

با این حال برای اینکه شرکت ها بازده سرمایه گذاری سالمی داشته باشند ، کیفیت سیستم کنترل plc و برنامه نویسی ، باید بالا و متناسب با تولیدات و عملیات خاص باشد .

مزایای کامل اتوماسیون و هوشمند سازی با plc تنها زمانی محقق میشود که از طریق ترکیب یک راه حل مناسب طراحی شده ، نصب تجهیزات مناسب و اطمینان از برنامه نویسی صحیح مطابق با الزامات خاص ، برنامه ریزی شده باشد . تاسیسات تجاری یا صنعتی بدون برنامه ریزی صحیح plc ، مزایای اتوماسیون plc  را از بین میبرد و این خطر وجود دارد که تولید تجاری و صنعتی دچار ضرر و زیان شود یا به طور کامل متوقف گردد .

سیستم کنترل plc به عنوان یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی ، ماشین های برنامه نویسی یا کل خطوط تولید را برای کار به صورت همزمان و خودکار برنامه ریزی میکند . 

هوشمند سازی و اتوماسیون با plc عموما در زمینه های معرفی شده زیر بهترین استفاده را دارد :

_ برنامه های کاربردی طراحی شده برای انجام مجموعه ای از وظایف

_ برنامه هایی که نیاز به کنترل تعداد زیادی سنسور و محرک دارند

_ تولیدات پتروشیمی و پالیشگاهی و پزشکی

_ سیستم های کنترل بر اساس زمان و شمارش

_ محیط های با دما و رطوبت بسیار بالا

_سیستم های پر کردن مایعات

_ محیط های صنعتی خشن

_ بسته بندی و برچسب گذاری

_ سیستم های تسمه نقاله

_ سیستم های شبکه هوشمند

_ تشخیص و عیب یابی

_ بخش های انرژی

علاوه بر زمینه های ذکر شده این سیستم ها برای اهداف مختلف دیگری ، از جمله خطوط مونتاژ کارخانه تا کنترل ترن هوایی نیز کار می کنند .

اجزای تشکیل دهنده ی PLC

سه جزء اصلی و اساسی یک سیستم plc عبارتند از:

CPU/ پردازنده

واحد پردازش مرکزی PLC یا پردازنده ، بخش اصلی هر سیستم کنترل دیجیتال است . CPU PLC یک سیستم مبتنی بر ریزپردازنده است که کل PLC را با یک سری از دستورات مشخص شده از طریق تجزیه و تحلیل دستگاه های ورودی کنترل می کند .

بخش I/O ( ورودی و خروجی )

این ویژگی PLC ، داده ها را به و از CPU منتقل می کند . ماژول های I/O مربوط به کنترلر به عنوان رابط بین CPU و دستگاه های خروجی کار می کنند و آنها را به وسیله ی کارت های I/O کنترل می کنند .

برنامه نویسی PLC

یک پورت برنامه نویسی در CPU ، کارت های CPU و دستگاه ها را به هم پیوند می دهد . برنامه نویسی PLC راه حل های ورودی و خروجی را طراحی و تعریف می کند تا به PLC اجازه دهد که به صورت موثر عمل کند .

برنامه منطقی نوشته شده برای PLC به وسیله ی یک مانیتور HMI از طریق رابط پورت LAN به PLC داده می شود .

از جمله دستگاه های ورودی به یک PLC :

سوئیچ ها و دکمه ها

حسگرهای مجاورت ، حسگرهای فوتو الکتریک و سنسورهای وضعیت

سوئیچ های لیمیت ، سوئیچ های خلاء ، سوئیچ های دما ، سوئیچ های سطح و سوئیچ های فشار دستگاه های حسگر

از جمله دستگاه های خروجی به یک PLC :

شیرآلات

آلارم ها

پمپ ها

چاپگرها

رله های کنترل

استارت موتور

کنترل کننده منطقی PLC به صورت یکپارچه در یک سیستم قرار دارد مانند یک خط تولید در کارخانه که به فرآیندهای مکانیکی اجازه می دهد تا عملیات را تغییر دهند یا در حین جمع آوری و انتقال اطلاعات ، عملیات را تکرار کنند . داده های جمع آوری شده توسط PLC به روند رسیدگی تاثیر می گذارند و برای کارکرد موثرتر سیستم مورد استفاده قرار می گیرند .

چهار ویژگی اصلی برای راه اندازی PLC :

- یک اسکن ورودی وضعیت همه دستگاه های ورودی متصل به سیستم را تشخیص می دهد .

- سپس اسکن برنامه می تواند اهداف عملیاتی تنظیم شده توسط کنترل کننده را آغاز کند .

- بعد از آن یک اسکن خروجی می تواند هر دستگاه خروجی را برنامه ریزی کند .

- تشخیص ، تعمیر و نگهداری مداوم از طریق پایانه های برنامه نویسی مختلف ، عملکرد PLC را حفظ می کند .

با ارائه چنین تطبیق پذیری ، انعطاف پذیری و کارایی برای تولید و سایر اشکال تولید و عملیات ، یکپارچه سازی یک سیستم کنترل PLC برای مشاغل سخت بسیار سودمند است .

حال این سوال پیش می آید که آیا PLC برای هوشمند سازی ساختمان ، اتوماسیون نیمه صنعتی ، خانگی ، کشاورزی و هوشمند سازی در ابعاد کوچکتر نیز گزینه ی مناسبی است یا خیر ؟

به طور کلی PLC را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:

MINI PLC

COMPACT PLC

MODULAR PLC

RACK PLC

هر کدام از این دسته ها برای اتوماسیون و پروژه های هوشمند سازی خاص خود در مقیاس بزرگ و کوچک کاربرد دارند .

ظرفیت حافظه آنها بر اساس ظرفیت ورودی و خروجیشان متغییر است و می توان از دسته MINI PLC برای هوشمند سازی در مقیاس کوچکتر نام برد و بدون شک یکی از محبوبترین پی ال سی های در این دسته PLC LOGO ساخته شرکت زیمنس آلمان است . شرکت زیمنس از بزرگترین شرکت های تولیدی صنعتی در اروپا به شمار می آید و PLC LOGO از کوچکترین و محبوبترین کنترل کننده های این شرکت برای اتوماسیون نیمه صنعتی و در مقیاس کوچکتر محسوب میشود .

PLC LOGO

لوگو توسط شرکت زیمنس آلمان به عنوان یک ماژول منطق جهانی در نظر گرفته شده است . برخی از افراد آن را یک PLC فشرده با هدف خاص می نامند . PLC LOGO برای کنترل و مدیریت فرآیند های ساده و کوچک بسیار کاربردی است و به حل وظایف اتوماسیون در زمینه نصب و راه اندازی می پردازد و برای پشتیبانی از منطق قدیمی رله ها و کنتاکتورهای موجود قبل از ظهور PLC طراحی شده است . لوگو دارای یک ثبت داخلی از توابع اساسی و ویژه است که با آن می توان بسیاری از راه حل های اتوماسیون را پیاده سازی کرد .

از لوگو می توان برای کنترل های ویژه در مقیاس کوچک هوشمند سازی ساختمان و نما ، سردخانه ، اتاق های سرور ، آبیاری کشاورزی ، گلخانه ، باغ ، مرغداری ، کاربردهای ماشین سازی کوچک ، کارخانه های کوچک ، ساخت لوازم خانگی ، موزه و ... استفاده کرد . اندازه جمع و جور لوگو برای سیم کشی ساده و نصب بر روی ریل های DIN در تابلوهای کم حجم بسیار مناسب است .

مزایای سیستم کنترل PLC LOGO

در گذشته کنترل های الکتریکی بر روی رله های دستی کار می کردند و این خود با مشکلات فراوانی روبه رو بود . فنآوری پی ال سی از همان اصولی استفاده می کند که در معماری کامپیوتر استفاده می شود . این روش می تواند وظایف سوئیچینگ رله ، زمانبندی ، شمارش ، محاسبه ، عیب یابی ، سرعت و ضریب اطمینان ، امکان رمز گذاری و پردازش سیگنال های آنالوگ را به راحتی انجام دهد .

معایب سیستم کنترل PLC LOGO

در حالی که پی ال سی و در ابعاد کوچکتر آن لوگو از مزایای بیشماری بهره مند است ولی نمی توان از معایب آنها چشم پوشی کرد .

هزینه های بالا و کمیاب بودن برخی لوازم جانبی ، نیاز به نیروی متخصص و آموزش دیده ، عملکرد مدار ثابت ، محدودیت در سخت افزار ، سازگاری نداشتن با انواع نرم افزار، هزینه های تعمیر و نگهداری ، محدودیت در کنترل ، از جمله معایبی هستند که مصرف کننده را به فکر جایگزینی مناسب در زمینه ی اتوماسیون نیمه صنعتی می اندازد .

جایگزینی که بتواند با توجه به مزایای پی ال سی لوگو به خوبی عمل کند و معایب لوگو را نیز پوشش دهد .

در مقالات بعدی به بررسی کنترلر هوشمند همه کاره به عنوان جایگزین پی ال سی لوگو در زمینه هوشمند سازی و اتوماسیون نیمه صنعتی در مقیاس کوچک پرداخته خواهد شد .

جایگزین پی ال سی لوگو در هوشمند سازی....