مقاله کامل در مورد كنترل كننده هاي برنامه پذير PLC پروژه درس‌آزمایشگاه مدار منطقی

دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد
دانشکده فنی مهندسی
كنترل كننده هاي برنامه پذير
PLC
پروژه درس
آزمایشگاه مدارهای منطقی
طاهره تقیزاده
زیر نظر
سرکار خانم مهندس کاظمی

1. مقدمه
PLC از عبارت Programmable Logic Controller به معناي كنترل كننده قابل برنامه ريزي گرفته شده است. PLC كنترل كننده اي است نرم افزاري كه در قسمت ورودي، اطلاعات را
بصورت باينري دريافت و آنها را طبق برنامه اي كه در حافظه اش ذخيره شده پردازش مي نمايد و نتيجه عمليات را نيز از قسمت خروجي به صورت فرمانهايي به گيرنده ها و اجرا كننده هاي فرمان ، ارسال مي كند.
وظيفه PLC قبلا بر عهده مدارهاي فرمان رله اي بود كه استفاده ازآنها در محيط هاي صنعتي جديد منسوخ گرديده است.اولين اشكالي كه در اين مدارها ظاهر مي شودآن است كه با افزايش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسيار بزرگ شده، همچنين موجب افزايش قيمت آن مي گردد . براي رفع اين اشكال مدارهاي فرمان الكترونيكي ساخته شد ، ولي با وجود اين هنگامي كه تغييري در روند يا عملكرد ماشين صورت مي گيرد لازم است تغييرات بسياري در سخت افزار سيستم كنترل داده شود .
با استفاده از PLC تغيير در روند يا عملكرد ماشين به آساني صورت مي پذيرد، زيرا ديگر لازم نيست سيم كشي ها و سخت افزار سيستم كنترل تغيير كند و تنها كافي است چند سطر برنامه نوشت و به PLCارسال كرد تا كنترل مورد نظر تحقق يابد.
PLC ها سخت افزاري شبيه كامپيوتر دارند، البته با ويژگيهاي خاصي كه مناسب كنترل صنعتي است:
• در مقابل نويز حفاظت شده اند.
• ساختار مدولار دارند كه تعويض بخشهاي مختلف آنرا ساده مي سازد.
• اتصالات ورودي- خروجي وسطوح سيگنال استاندارد دارند.
• زبان برنامه نويسي آنها ساده و سطح بالاست.
• تغيير برنامه در هنگام كارآسان است.
2. مقايسه سيستمهاي كنترلي مختلف
به طور كلي چهار سيستم كنترلي وجود دارد:
1. سيستمهاي رله اي از قديمي ترين سيستم كنترلي هستند. در اين سيستمها كليه عمليات كنترلي با استفاده از رله ها انجام مي پذيرد.
2. سيستمهاي كنترلي مبني بر مدارهاي منطقي. در اين سيستم ها از دروازه هاي منطقي و تراشه هاي كوچك براي پياده سازي عمليات منطقي استفاده مي شود.
3. كنترل با كامپيو تر شخصي.
4. کنترل مبني بر PLC.
در جدول زير انواع سيستمهاي كنترل كننده از جنبه هاي مختلف مقايسه شده اند:
برخي از معايب يا توجهات خاص در بكارگيري سيستمهاي PLC
1. كاربردهايي با برنامه ثابت: شايد استفاده از PLC كه قابليت هاي برنامه ريزي زيادي دارد،در صورت نياز نداشتن به آنها مقرون به صرفه نباشد مانند كنترل كننده هاي غلتكي/دنبالگر.برخي از سازندگان تجهيزات براي كاهش هزينه ها، هنوز از سيستمهاي غلتكي مكانيكي استفاده مي كنند.تغيير كارها غلتك ها بندرت تغيير مي كند بنابراين قابليت تغيير برنامه ريزي PLCها در اينجا جندان اهميت ندارد.
2. ملاحظات محل كار: برخي پارامترهاي محيط مانند: دماي بالا،ارتعاشات، تداخلات الكترو مغناطيسي ، عواملي هستند كه كاربرد PLCها را محدود مي كنند.
3. عملكرد ايمن در برابر اشتباه : در سيستمهاي رله اي فشردن كليد توقف، برق مدار را قطع مي كند و همينطور قطع منبع برق، باعث خاموش شدن سيستم مي شود. بعلاوه سيستهاي رله اي هنگام وصل مجدد برق بطور خودكار روشن نمي شوند. البته اين موضوع از طريق برنامه نويسي در مورد PLC نيز قابل اعمال است. اما در بعضي از برنامه هاي PLCممكن است براي متوقف ساختن يك وسيله نياز به اعمال ولتاژ ورودي باشد ، اين گونه سيستمهادر مقابل اشتباه ايمن نيستندالبته اين نقص با افزودن رله هاي حفاظتي به سيستم PLC رفع مي شود.
4. عملكرد مدار ثابت: اگر سيستم مورد نظر هرگز نياز به تغيير نداشته باشد ، يك سيستم كنترل ثابت (مانند غلتك مكانيكي) هزينه كمتري نسبت به PLCخواهد داشت. PLC ها در جايي كه بطور دوره ايي در عمليات تغيير ايجاد مي شود، از كارايي بيشتري بر خوردارند.
برخي ازشركت هاي سازنده PLC
Siemens, AEG, Smar, ABB, Allen Bradly, Bosch, General Electric, Mitsubishi…
3. سخت افزار PLC
قسمتهاي تشكيل دهنده يك سيستم PLCبه صورت زير تقسيم مي شود(شكل1)
• واحد منبع تغذيه PS(Power Supply)
• واحد پردازش مركزي CPU
• حافظه
• ماژولهاي ورودي
• ماژولهاي خروجي
• ماژولهاي تغيير شكل سيگنال
• ماژول ارتباط پروسسوري (Communication Processor(CP))
• ماژول رابط (Interface Module(IM))
• بدنه و قفسه ها (Racks and Chassis)

شكل1 قسمتهاي يك PLC
ماژول منبع تغذيه(PS)- منبع تغذيه ولتاژهاي مورد نياز PLC را تامين مي كند. اين منبع معمولاً ولتاژهاي 24Vdc و 110Vacيا 220Vac، ولتاژ 5Vdc را ايجاد مي كند. ماكزيمم جريان قابل دسترسي منطبق با تعداد ماژولها ي خروجي مصرفي است. جهت دستيابي به راندمان بالا معمولا از منابع تغذيه سوئيچينگ استفاده مي شود. براي تغذيه رله ها و محركها (Actuator) معمولا از ولتاژ 24Vdc بصورت مستقيم و بدون هيچ كارت ارتباطي استفاده مي شود.
واحد پردازش مركزي يا CPU- وظيفه اين واحد، دريافت اطلاعات از وروديها، پردازش اين اطلاعات مطابق دستورات برنامه و صدور فرمانهايي است كه به صورت فعال يا غير فعال كردن خروجي ها ظاهر مي شود.
حافظه:در حالت كلي در PLC ها دو نوع حافظه وجود دارد:
• حافظه موقت يا RAM: كه محل نگهداري فلگ ها، تايمر ها، شمارنده ها و برنامه هاي كاربردي كاربر است.
• حافظه دائم (EEPROM , EPROM): كه جهت نگهداري و ذخيره هميشگي برنامه كاربر استفاده مي شود.
در مواردي از RAM هاي CMOSكه باتري پشتيبان دارند استفاده مي شود،بدين ترتيب در صورت قطع برق اطلاعات انها حفظ مي گردد.
ماژولهاي ورودي:ورودي هايي كه در سيستم هاي PLC مورد استفاده قرار مي گيرند در حالت كلي به صورت زير مي باشند:
الف) وروديهاي ديجيتال(Digital Input)
ب) ورودي هاي آنالوگ(Analog Input)
الف) وروديهاي ديجيتال:اين وروديها معمولا بصورت سيگنالهاي 0يا 24ولتdc مي باشند . گاهي براي پردازش به تغيير سطح ولتاژ نياز دارند. معمولا براي انجام اين عمل ماژولهايي خاص در PLC در نظر گرفته مي شود.
جهت حفاظت مدارهاي داخلي PLC از خطرات ناشي از اشكالات بوجود آمده در مدار يا براي جلوگيري از ورود نويزهاي موجود در محيط هاي صنعتي،ارتباط وروديها با مدارت داخلي PLC توسط كوپل كننده هاي نوري انجام مي گيرد. بدليل ايزوله شدن ورودي ها از بقيه اجزاي مدار داخلي PLC ، هرگونه اتصال كوتاه و يا اضافه ولتاژ نمي تواندآسيبي به واحدهاي داخلي PLC وارد آ ورد.
ب)ورودي هاي آنالوگ:اين گونه وروديها در حالت استاندارد
4-20 mA و يا 0-20mA بوده، مستقيما به ماژول آنا لوگ متصل مي شوند. ماژولهاي ورودي آنالوگ، سيگنالهاي دريافتي پيوسته رابه مقادير ديجيتال تبديل نموده و سپس مقادير ديجيتال حاصل توسطCPU پردازش مي شود.
ماژولهاي خروجي: خروجي هاي استفاده شده در PLCها به دو صورت زيرمي باشند:

فایل : 28 صفحه

فرمت : Word