مقدمه
محلی که من کار آموزی ام را درآن گذراندم شرکت تولیدی به نام مینا پلاست می باشد . محصولات این شرکت تولید طناب نخهای مختلف پلاستیکی برای استفاده های متفاوت مثلا استفاده در کمباین ها و..... می باشد .
این شرکت از یک سوله 100 متری برای واحد تولیدی ، یک اتاق برای استراحت، یک سالن کوچک غذاخوری و یک انبار تشکیل شده است . شیفت کاری این شرکت بصورت سه شیفت کاری 8 ساعته می باشد .
نحوه تولید محصول در این شرکت به این صورت است که در ابتدا مواد را در یک مخزن بزرگ می ریزند. این مواد ( مواد اولیه ) بنا به نوع تولید محصولات متفاوت است . از جمله موادی که در این شرکت استفاده می شد و ضایعات مواد پلاستیکی می باشد .
همچنین بنا به حجم مواد رنگ دلخواه را به داخل همزن اضافه می کنند که این مخزن توسط دستگاه مادر که المنتهای زیادی در آن بکار رفته است هدایت می شود . با استفاده از این المنت که حرارت ایجاد کرده و موجب ذوب شدن مواد اولیه می شود این مواد ذوب شده از یک محلی به نام برجک عبور داده شده و بصورت بادکنک در آورده می شود که در بالای برجک چند غلتک وجود دارد که این بادکنک ها را له می کند و به صورت نواری پلاستیکی پهن در می آورد . این نوارهای پهن پلاستیکی توسط غلتکها حرکت کرده و در ماشین برجک توده ها به چند نوار پلاستیکی تبدیل می شود .
نکته قابل توجه در این قسمت این است که با استفاده از تیغه های دلخواه نوارهای پلاستیکی دلخواه خواهیم داشت . یعنی اینکه اگر از 3 تیغه استفاده کنیم 3 نوار پلاستیکی خواهیم داشت و.....
این نوارها توسط غلتک های پائین برجک حرکت کرده و از روی یک سینی بزرگ که زیر آن المنتهای زیادی بکار رفته و توسط یک ترموستات حرارت آن تنظیم می شود ، حرکت کرده و توسط سه غلتک نسبتا بزرگی کشیده می شوند و به صورت نوارهای نازکتر در می آید .
این نوارها توسط دستگاهی به نام پیچنده پیچیده می شود و به صورت کلافهایی در می آید که در این کلافها پس از رسیدن به حالت استاندارد داده شده به دستگاه ( وزن مخصوص) از حرکت ایستاده و توسط اپراتور از دستگاه جدا شده و در یک دستگاهی دیگر به نام تابنده تاب داده شده و به صورت طناب یا نوارهای پلاستیکی یا تک لایه در می آید .
لازم به توضیح است اگر می خواهیم نوار پلاستیک تک لایه داشته باشیم باید برای هر کدام از نوارها از یک پیچنده به صورت جداگانه استفاده نمائیم و بعد از تابیده شدن در این دستگاه بصورت بسته بندی منظم با نشان و علامت مخصوص روانه بازار می گردند .
لازم به ذکر است دستگاههای مورد استفاده در این شرکت بصورت می باشند .
ساختار
از عبارت به معنای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی گرفته شده است . ، کنترل کننده ای نرم افزاری است که در قسمت ورودی ، اطلاعاتی را بصورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ارسال می کند .
به عبارت دیگر عبارت از یک کنترل کننده منطقی است که می توان منطق کنترل را توسط برنامه برای آن تعریف نمود و در صورت نیاز ، به راحتی آن را تغییر داد .
وظیفه قبلا بر عهده مدارهای فرمان رله ای بود که استفاده از آنها در محیط های صنعتی جدید منسوخ گردیده است . اولین اشکالی که در این مدارها ظاهر می شود آن است که با افزایش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان ، بسیار بزرگ شده ، همچنین موجب افزایش قیمت آن می گردد . برای رفع این اشکال ، مدارهای فرمان الکترونیک ساخته شدند ولی با وجود این ، هنگامی که تغییری در روند یا عملکرد ماشین صورت می گیرد مثلا در یک دستگاه پرس ، ابعاد ، وزن ، سختی و زمان قرار گرفتن قطعه زیر بازوی پرس تغییر می کند ، لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم کنترل داده شود . به عبارت دیگر اتصالات و عناصر مدارفرمان باید تغییر کند .
با استفاده از تغییر در روند تولید یا عملکرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم کشی ها و سخت افزار سیستم کنترل تغییر کند و تنها کافی است چند سطر برنامه نوشت و به ارسال کرد تا کنترل مورد نظر تحقق یابد .
از طرف دیگر قدرت در انجام عملیات منطقی ، محاسباتی ، مقایسه ای و نگهداری اطلاعات به مراتب بیشتر از تابلوهای فرمان معمولی است . به طراحان سیستم های کنترل این امکان را می دهد که آنچه را در ذهن دارند . در اسرع وقت بیازمایند و به ارتقای محصول خود بیندیشند ، کاری که در سیستم های قدیمی مستلزم صرف هزینه و به خصوص زمان است و نیاز به زمان ، گاهی باعث می شود که ایده مورد نظر هیچ گاه به مرحله عمل در نیاید .
هر کس که با مدارهای فرمان الکتریکی رله ای کارکرده باشد بخوبی می داند که پس از طراحی یک تابلوی فرمان ، چنانچه نکته ای از قلم افتاده باشد ، مشکلات منطقی ظهور نموده ، هزینه ها و اتلاف وقت بسیاری را به دنبال خواهد داشت . به علاوه گاهی اقزایش و کاهش چند قطعه در تابلوی فرمان به دلایل مختلف مانند محدودیت فضا ، عملا غیر ممکن و یا مستلزم انجام سیم کشی های مجدد و پرهزینه می باشد .
اکنون برای توجه بیشتر به تفاوتها و مزایای نسبت به مدارات فرمان رله ایت ، مزایای مهم را نسبت به مدارات یاد شده بر می شماریم .
1 استفاده از موجب کاهش حجم تابلوی فرمان می گردد .
2 استفاده از مخصوصا در فرایندهای عظیم موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ، لوازم و قطعات می گردد .
3 ها استهلاک مکانیکی ندارند ، بنابراین علاوه بر عمر بیشتر ، نیازی به تعمیرات و سرویسهای دوره ای نخواهند داشت .
4 ها انرژی کمتری مصرف می کنند .
5 ها بر خلاف مدرات رله کنتاکتوری ، نویزهای الکتریکی و صوتی ایجاد نمی کنند .
6 استفاده از منحصر به پروسه و فرآیند خاصی نیست و با تغییر نامه می توان به آسانی از آن برای کنترل پروس های دیگر استفاده نمود .
7 طراحی و اجرای مدارهای کنترل و فرمان با استفاده از ها بسیار سریع و آسان است .
8 برای عیب یابی مدارات فرمان الکترومکانیکی ، الگوریتم و منطق خاصی از نمی توان پیشنهاد نمود . این امر بیشتر تجربی بوده ، بستگی به سابقه آشنایی فرد تعمیر کار با سیستم دارد . در صورتی که عیب یابی در مدارات فرمان کنترل شده توسط به آسانی و با سرعت بیشتری انجام می گیرد .
9 ها می توانند با استفاده از برنامه های مخصوص ، وجود نقص و اشکال در پروسه تحت کنترل را به سرعت تعیین و اعلام نمایند .
در جدول 2-1 مزایای نسبت به مدارات فرمان رله ای و همچنین مدارهای منطقی الکترونیکی و کامپیوتر بر شمرده شده است .
رشته: برق صنعتی
جدول مزاياي نسبت به كنترل كننده هاي ديگر
تفاوت با كامپيوتر
استفاده از كامپيوتر معمولي مستلزم آموزش هاي نسبتا" طولاني ، صرف وقت و هزينه هاي بسيار است . چنانچه كنترل فرآيندي مورد نظر باشد استفاده از كامپيوتر معمولي به مراتب پيچيده تر و در اغلب موارد عملا" ناممكن مي شود ، علاوه بر ان براي انطباق كامپيوتر با فرآيند مورد نظر ، طراحي ، ساخت و يا لااقل بررسي و خريد تجهيزات خاص براي انطباق ف كاري طاقت فرسا است .
بسياري از صنعتگران نياز به كاگيري سيستم هاي اتوماتيك را عملا" احساس نموده و دريافته اند كه توليد بدون به كارگيري اتوماسيون ، اقتصادي نمي باشد . از طرف ديگر ، صنعتگران آموزش هاي مبسوط به اين شاخه از صنعت را در محدوده وظايف خود نمي دانند .
وسيله اي است كه درست به همين دلايل ساخته شده و اتوماسيون را با كمترين هزينه و به بهترين شكل ممكن در اختيار قرار مي دهد . استفاده از بسيار ساده بوده ، نياز به آموزش هاي مفصل ، طولاني و پر هزينه ندارد .
از آنجايي كه اين وسيله به منظور پاسخگويي به كاربردهاي صنعتي طراحي شده است ، تمامي مسائل مربوط به ان حل شده ، هيچ مشكلي در راه استفاده از آن وجود ندارد . طراحان خطوط توليد با بهره گيري از اين وسيله قابل انعطاف به سرعت مي توانند نيازمنديهاي مصرف كنندگان خود را تامين و در اسرع وقت تواناييهاي خود را با نيازمنديهاي بازار هماهنگ نمايند .
از شركت هاي سازنده مي توان:
و ... را نام برد . گرچه از عرضه توسط سازندگان مختلف چند ده سالي مي گذرد و در ماشين آلات و خطوط توليد خريداري شده از خارج كشور نيز به وفور مشاهده مي شود استفاده از اين وسيله بسيار قابل انعطاف توسط طراحان و ماشين سازان داخلي كمتر به چشم مي خورد . از جمله عواملي كه موجب تاخير در بهره برداري از توسط طراحان داخلي گرديده است عبارتند از :
1ـ ارتباط مشكل با منابع تامين كننده خارجي .
2ـ عدم دسترسي به موقع به اطلاعات سيستم ها .
3ـ عدم پشتيباني موثر سازندگان از تجهيزات فروخته شده خود .
4ـ هزينه بالاي تجهيزات خارجي .
5ـ هزينه بالاي آموزش در خارج از كشور .
شركت هاي داخلي نيز با توجه به مشكلات ياد شده و براي پر كردم خلاء موجود اقدام به طراحي و ساخت چند نمونه نموده اند . هاي مذكور ، كليه امكانات استاندارد هاي متداول را داشته ، از نمونه هاي خارجي با قابليت هاي مشابه ارزانترند . اين ها به خوبي آزمايش گرديده ، از پشتيباني كامل آموزش و خدمات پس از فروش برخوردار مي باشند .
از شركت هاي داخلي توليد كننده و سيستم هاي اتوماسيون مي توان شركت كنترونيك را نام برد . اين شركت با به كارگيري دانش متخصصين داخلي اقدام به توليد چندين سيستم با قابليت هاي متفاوت جهت استفاده در صنايع مختلف و كاربردهاي متنوع نموده است .
اين شركت همچنين مبتكر زبان برنامه نويسي خاصي جهت سيستم هاي توليد شده ، مي باشد كه بسيار شبيه به زبان برنامه نويسي ابداع شده توسط شركت يعني است . ياد شده با نمونه هاي خارجي مشابه خود به خوبي رقابت مي كند .لازم به ذكر است كه اصول كلي زبانهاي برنامه نويسي مختلف تقريبا" يكسان بوده ، خواننده مي تواند با يادگيري يكي از زبانهاي مذكور ، ساير زبانها را به آساني درك و از آنها استفاده نمايد .
سازندگان سيستم هاي براي برنامه نويسي سيستم هاي خود ، هر يك از زبان منحصر به فردي استفاده مي نمايد كه از نظر اصولي همگي تابع يك سري قوانين منطقي و كلي بوده ، تنها تفاوت آنها در ساختار برنامه نويسي و نمادهاي استفاده شده است .
از زبان ها ابداع شده توسط سازندگان مي توان SS ، FST ، OMRON ، CSTL ، ALLEN BRADLEY و ... را نام برد .
كاربرد صنايع مختلف
امروزه كاربرد در صنايع و پروسه هاي مختلف صنعتي به وفور به چشم مي خورد . در زير تعدادي از اين كاربردها آورده شده است .
ـ صنايع اتومبيل سازي شامل : عمليات سوراخ كاري اتوماتيك ، اتصال قطعات و همچنين تست قطعات و تجهيزات اتومبيل ، سيستم هاي رنگ پاش ، شكل دادن بدنه به وسيله پرس هاي اتوماتيك و ...
ـ صنايع پلاستيك سازي شامل : ماشين هاي ذوب و قالب گيري تزريقي ، دمش هوا و سيستم هاي توليد و آناليز پلاستيك و ...
ـ صنايع سنگين شامل : كوره هاي صنعتي ، سيستم هاي سانتريفوژ ، سيستم هاي عصاره گيري و بسته بندي و ...
صنايع ماشيني شامل : صنايع بسته بندي ، صنايع چوب ، سيستم هاي سوراخ كاري ، سيستم هاي اعلام خطر و هشدار دهنده ، سيستم هاي استفاده شده در جوش فلزات و ...
ـ خدمات ساختماني شامل : تكنولوژي بالابري ( آسانسور ) ، كنترل هوا و تهويه مطبوع سيستم هاي روشنايي و خودكار و ...
ـ سيستم هاي حمل و نقل شامل : جزثقيل ، سيستم هاي نوار نقاله ، تجهيزات حمل و نقل و ...
ـ صنايع تبديل انرژي ( برق ، گاز و آب ) شامل : ايستگاه هاي تقويت فشار گاز ، ايستگاه هاي توليد نيرو ، كنترل پمپ هاي آب ، سيستم هاي تصفيه آب و هواي صنعتي ، سيستم هاي تصفيه و بازيافت گاز و ...
سخت افزار PLC
از لحاظ سخت افزاري مي توان قسمت هاي تشكيل دهنده يك سيستم PLC را به صورت زير تقسيم نمود :
1ـ واحد منبع تغذيه PS (Power supply )
2ـ واحد پردازش مركزي ( Central processing Unit ) CPU
3ـ حافظه (Memory )
4ـ ترمينال هاي ورودي (Input Module )
5ـ ترمينال هاي خروجي Output module ) (
6ـ مدول ارتباط پروسسوري CP (Communication Processor )
7ـ مدول رابط IM ( Interface module )
مدول منبع تغذيه (PS)
منبع تغذيه ولتاژهاي مورد نياز PLC را تامين مي كند . اين منبع معمولا" از ولتاژ هاي 24 ولت DC و 110 يا 220 ولت AC ، ولتاژ 5 ولت DC را ايجاد مي كند . ماكزيمم جريان قابل دسترسي منطبق با تعداد مدول هاي خروجي مصرفي است . لازم به ذكر است كه ولتاژ منبع تغذيه بايد كاملا" تنظيم شده ( رگوله ) باشد ، جهت دستيابي به راندمان بالا معمولا" از منابع تغذيه سوئيچينگ استفاده مي شود .
ولتاژي كه در اكثر PLC ها استفاده مي گردد ولتاژ 5 يا 2/5 ولت DC است . ( در برخي موارد ، منبع تغذيه و واحد كنترل شونده در فاصله زيادي نسبت به يكديگر قرار دارند بنابراين ولتاژ منبع 2/5 ولت انتخاب مي شود تا افت ولتاژ حاصل از بعد مسافت بين دو واحد مذكور جبران گردد ).
براي تغذيه رله ها و محرك ها (A ctuator) معمولا" از ولتاژ 24 ولت DC به صورت مستقيم ( بدون استفاده از هيچ كارت ارتباطي ) استفاده مي شود . در برخي موارد نيز از ولتاژهاي 110 يا 220 ولت AC با استفاده از يك كارت رابط به نام Relay Board استفاده مي گردد . ( در مورد تغذيه رله ها احتياج به رگولاسيون دقيق نيست )
در برخي شرايط كنترلي لازم است تا در صورت قطع جريان منبع تغذيه اطلاعات موجود در حافظ و همچنين محتويات شمارنده ها ، تايمرها و فلگ هاي پايدار بدون تغيير بافي بمانند . در اين موارد از يك باطري جنس Lithium جهت حفط برنامه در حافطه استفاده مي گردد . به اين باطري Battery Back up مي گويند . ولتاژ اين نوع باطري ها معمولا" 8/2 ولت تا 6/3 ولت مي باشد .
از آنجايي كه اين باطري نقش مهمي در حفظ اطلاعات موجود در حافظه دارد در اكثر plc ها يك چراغ نشان دهنده تعبيه شده و در صورتي كه ولتاژ باطري به سطحي پائين تر از مقدار مجاز 8/2 ولت برسد اين نشان دهنده روشن مي گردد . اين نشان دهنده به Battery Low LED معروف است . در صورت مشاهده روشن شدن اين نشان دهنده لازم است كه باطري مذكور تعويض گردد . براي تعويض باطري ابتدا بايد به وسيله يك منبع تغذيه ، ولتاژ مدول مورد نظر را تامين و سپس اقدام به تعويض باطري نمود .
واحد پردازش مركزي (CPU)
CPU يا واحد پردازش مركزي در حقيقت قلب PLC است . وظيفه اين واحد دريافت اطلاعات از ورودي ها ، پردازش اين اطلاعات مطابق دستورات برنامه و صدور فرمانهايي است كه به صورت فعال يا غير فعال نمودن خروجي ها ظاهر مي شود . واضح است كه هر چه سرعت پردازش CPU بالاتر باشد زمان اجراي يك برنامه كمتر خواهد بود .
حافظه (Memory)
همان گونه كه در فصل اول اشاره شد ، حافظه محلي است كه اطلاعات و برنامه كنترل در ان ذخيره مي شوند . علاوه بر اين سيستم عامل كه عهده دار مديريت كلي بر plc است در حافظه قرار داد . تمايز در عملكرد plc ها ، عمدتا" به دليل برنامه سيستم عامل و طراحي خاص cpu آنهاست . در حالت كلي در plc ها دو نوع حافظه وجود دارد :
1ـ حافظه موقت (ram ) كه محل نگهداري فلگ ها ، تايمرها ف شمارنده ها و برنامه هاي كاربر است .
2ـ حافظه دائم (EPROM , EEPROM ) كه جهت نگهداري و ذخيره هميشگي برنامه كاربرد استفاده مي گردد .
ترمينال ورودي ( Input Module )
اين واحد ، محل دريافت اطلاعات از فرآيند يا پروسه تحت كنترل مي باشد . تعداد ورودي ها در plc ها مختلف ، متفاوت است . ورودي هايي كه در سيستم هاي plc مورد استفاده قرار ميگيرند در حالت كلي به صورت زير مي باشند :
الف ) ورودي هاي ديجيتال (Digital Input )
ب ) ورودي هاي آنالوگ (Analog Input )
الف ) ورودي هاي ديجيتال يا گسسته
اين ورودي ها كه معمولا" به صورت سيگنال صفر يا 24 ولت DC مي باشند ، گاهي براي پردازش توسط CPU به تغيير سطح ولتاژ نياز دارند . معمولا" براي انجام اين عمل مدول هايي خاص در PLC در نظر گرفته مي شود . جهت حفاظت مدارات داخلي PLC از خطرات ناشي از اشكالات بوجود آمده در مدار يا براي جلوگيري از ورود نويزهاي موجود در محيط هاي صنعتي ارتباط ورودي ها با مدارت داخلي PLC توسط كوپل كننده هاي نوري(Option coupler)انجام مي گيرد.به دليل ايزوله شدن ورودي ها ازبقيه اجزاي مدارداخلي PLC،هرگونه اتصال كوتاه ويااضافه ولتاژنمي تواندآسيبي به واحدهاي داخلي PLC واردآورد.
ب)ورودي هاي آنالوگ ياپيوسته
اين گونه ورودي ها درحالت استانداردV DC 10-0،MA20-4وياMA20-0بوده مستقيما"به مدول هاي آنالوگ متصل مي شوند.مدول هاي ورودي آنالوگ،سيگنال هاي دريافتي پيوسته (آنالوگ)رابه مقاديرديجيتال تبديل نموده،سپس مقاديرديجيتال حاصل توسطCPUپردازش مي شوند.
ترمينال خروجي (output module)
اين واحد،محل صدورفرمان هاي PLC به پروسه تحت كنترل مي باشد.تعداداين خروجي هادرplcهاي مختلف متفاوت است .خروجي هاي استفاده شده در PLCهابه دوصورت زيروجوددارند:
الف)خروجي هاي ديجيتال (digital output)
ب)خروجي هاي آنالوگ(analog output)
الف)خروجي هاي ديجيتال ياگسسته
اين فرمان هاي خروجي به صورت سيگنال هاي 0يا24ولت DCبودهكه درخروجي ظاهرمي شوند،بنابراين هرخروجي ازلحاظ منطقي مي تواندمقادير"0"(غيرفعال)يا"1"(فعال)راداشته باشد.اين سيگنال هابه تقويت كننده هاي قدرت يامبدل هاي الكتريكي ارسال مي شوندتامثلا"ماشيني رابه حركت درآورده (فعال نمايند)باآن راازحركت باز دارد(غيرفعال نمايند).دربرخي موارداستفاده ازمدول هاي خروجي ديجيتال جهت رسانيدن سطوح سيگنال ها ي داخلي PLCبه سطح 0يا24ولت الزامي است.
ب)خروجي هاي آنالوگ ياپيوسته
سطوح ولتاژوجريان استانداردخروجي مي توانديكي ازمقاديرVDC10-0،mA20-4وياma,وياma20-0باشد.معمولا"مدول هاي خروجي آنالوگ ،مقاديرديجيتال پردازش شده توسط cpuرابه سيگنال هاي پيوسته (آنالوگ)موردنيازجهت پروسه تحت كنترل تبديل مي نمايند.اين خروجي هابه وسيله واحدي به نام isolatorازسايرقسمت هاي داخلي PLC ايزوله مي شوند.بدين ترتيب مدارات حساس داخلي PLC ازخطرات ناشي ازامكان بروزاتصالات ناخواسته محافظت مي گردند.
مدول هاي ارتباط پروسسوري((CP
اين مدول،ارتباط بين cpuمركزي راباcpuهاي جانبي برقرارمي سازد.
مدول هاي رابط(IM)
درصورت نيازبه اضافه نمودن واحدهاي ديگرورودي وخروجي بهياجهت اتصال پانل اپراتوري وپروگرامربه PLCازاين مدول ارتباطي استفاده مي شود.درصورتي كه چندين PLCبه صورت شبكه به يكديگرمتصل مي شوندازواحدIMجهت ارتباط آ نهاستفاده مي گردد.
تصويرورودي ها(PII)
قبل ازاجراي برنامه ،CPUوضعيت تمام ورودي هارابررسي ودرقسمتي ازحافظه به نام PIIنگهداري مي نمايند.جزدرموارداستثنايي وتنهادربعضي ازانواع PLC،غالبا" درحين اجراي برنامه ،CPUبه ورودي هامراجعه نمي كند بلكه براي اطلاع ازوضعيت هرورودي به سلول موردنظردرPIIرجوع مي كند.دربرخي موارداين قسمت ازحافظه ،IIT(input imag table)نيزخوانده مي شود.
تصويرخروجي ها(PIO)
هرگاه درحين اجراي برنامه يك مقدارخروجي بدست آيد،دراين قسمت ازحافظه نگهداري مي شود.جزدرموارداستثنايي وتنهادربرخي ازانواع PLC،غالبا"درحين اجراي برنامه ،cpuبه خروجي هامراجعه نمي كندبلكه براي ثبت آخرين وضعيت هرخروجي به سلول موردنظردرploرجوع مي كندودرپايان اجراي برنامه ،آخرين وضعيت خروجي هاازploبه خروجي هاي فيزيكي منتقل مي گردند.دربرخي موارداين قسمت از حافظه راOIT(output image tableنيزمي گويند.
فلگ ها،تايمرهاوشمارنده ها
هرcpuجهت اجراي برنامه هاي كنترلي ازتعدادي تايمر ،فلگ وشمارنده استفاده مي كند.فلگ هامحل هايي ازحافظه اند كه جهت نگهداري وضعيت برخي نتايج وخروجي هااستفاده مي شوند.جهت شمارش ازشمارنده وبراي زمان سنجي از تايمراستفاده مي گردد.فلگ هافتايمرها وشمارنده هارا ازلحاظ پايداري وحفظ اطلاعات ذخيره شده مي توان به دودسته كلي تقسيم نمود.
پايدار(retentive) به آن دسته ازفلگ ها،تايمرهاوشمارنده هايي اطلاق مي گرددكه درصورت قطع جريان الكتريكي (منبع تغذيه )اطلاعات خودراازدست ندهند .
ناپايدار(Non-Retentive)اين دسته برخلاف عناصرپايدار،درصورت قطع جريان الكتريكي تغذيه ، اطلاعات خودراازدست مي دهند.
تعدادفلگ ها،تايمرهاوشمارنده هادر PLCهاي مختلف متفاوت مي باشداماتقريبا"درتمامي مواردقاعده اي كلي درجهت تشخيص عناصرپايداروناپايداروجوددارد.
فرض كنيدكه دريك نوع PLCخاص تعدادفلگ ها،تايمرهاوشمارنده هابه ترتيبp,n,m باشد.تعادعناصرپايداروناپايداربايكديگربرابراست .بنابراين تعداد اين عناصر به ترتيب p,n,m مي باشد.المان هايي كه شمارنده آن ها ازمقاديرنصف يعني كوچكترباشدپايداروبقيه ،عناصرناپايدارهستند .به طوركلي مي توان گفت كه نيمه اول اين عناصر،پايدارونيمه دوم ناپايدارمي باشند.
فرض كنيدكه دريك نوع PLC،16شمارنده (c0-c15) تعريف شده باشد بنابرقاعده مذكورشمارنده c0-c7همگي پايداروشمارنده هاي c8-c15ناپايدارمي باشند.
انبارك ياآكومولاتور(ACCUM)
انبارك ياآكومولاتور يك ثبات منطقي است كه جهت بارگذاري يا به عبارت ديگرلودنمودن اطلاعات استفاده مي گردد .ازاين ثبات جهت بارگذاري اعدادثابت در تايمرها،شمارنده ها،مقايسه گرهاو... اسسستفاده مي شود.
گذرگاه عمومي ورودي/خروجي(I/O bus)
همان گونه كه قبلا"ذكرشد وظيفه پردازش اطلاعات در PLCبرعهدهcpu است.بنابراين براي اجراي برنامه بايستي cpuبا،ورودي ها،خروجي ها و ساير قسمتهاي PLC در ارتباط بوده، با آنها تبادل اطلاعات داشته باشد.سيستمي كه مرتبط كننده CPU با قسمتهاي ديگر است bus ناميده مي شود. اين سيستم توسط CPU اداره مي شود و در حقيقت علت كاهش چشمگير اتصالات در PLC به دليل وجود همين سيستم مي باشد. سيستم bus از سه بخش تشكيل شده است.
1 ـ باس داده (Data bus)
2ـ باس آدرس (Address bus)
3ـ باس كنترلي(Control bus)
مشخصات سيستم باس بستگي به نوع CPUمورد استفاده دارد و حجم كلي حافظه دارد . مثلاً براي پردازشگر Z80 باس داده داراي 8 خط ارتباطي است كه ارسال و دريافت هشت بيت يا يك بايت اطلاعات را امكان پذير مي سازد. بنابر اين ورودي ها، خروجي ها و حافظه ها بايستي در دسته هاي هشت بيتي يا يك بايتي سازماندهي شوند.
هر بايت اطلاعات بايستي آدرس منحصر به فردي داشته باشد، هر گاه CPU بخواهد اطلاعاتي را با بايت بخصوصي رد و بدل نمايد با استفاده از آدرس منحصر به فرد آن بايت تبادل اطلاعات امكان پذير مي گردد. وقتي تمام امكانات CPU با بايت مورد نظر از لحاظ آدرس و خط ارتباطي فراهم شد CPUتوسط باس كنترلي ، جهت حركت و زمان رد وبدل اطلاعات را سازماندهي مي كند.
روشهاي مختلف آدرس دهي
جهت آدرس دهي معمولاً از سه روش زير استفاده مي شود.
1ـ Fixed Address: در اين روش تمام ورودي ها و خروجي ها داراي آدرس ثابتي مي باشند. نضير اين نوع آدرس دهي را در ميني PLC هاي الكترونيك مي توان يافت.
2ـ Slot Address:در اين روش، آدرس دهي قابل تغيير مي باشد و اين تغيير آدرس توسط شيارهاي مورد نظر و فيش هاي زائده دار انجام مي گيرد.
3ـ Flexible Address : در اين روش آدرس دهي كه قابل تغيير نيز مي باشد سوئيچ هايي (ديپ سوئيچ ) در نضر گرفته شده كه با استفاده ازآنها مي توان آدرس دهي را تغيير داد. حال كه با سخت افزار سيستمهاي PLC آشنا شديم به بررسي نرم افزار مي پردازيم .
نرم افزار PLC
در PLC ها سه نوع نرم افزار قابل تعريف است:
1ـ نرم افزاري كه كارخانه سازنده با توجه به توان سخت افزاي سيستم تعريف مي كند كه به آن Operating system يا به اختصار OS گويند. مثلاً در PLC زيمنس مدل 100U تعداد 16 تايمر (T0-T15) تعريف شده است و اگر در برنامه نويسي از تايمر شماره 18 يعنيT18 استفاده شود سيستم عامل دستور مذكور را به عنوان يك دستور اشتباه قلمداد كرده، برنامه اجرا نخواهد شد.
لازم به ذكر است كه اين نرم افزار ثابت بوده، قابل تغيير نمي باشد بنابراين از نوع فقط خواندني است و معمولاً در EPROM ياE2PRPM ذخيره مي شود.
2ـ نرم افزاري كه برنامه نوشته شده توسط استفاده كننده(User) را به زبان قابل فهم ماشين تبديل ميكند . اين برنامه منحصر به كارخانه سازنده بوده، نام خاصي نيز دارد. معروف ترين و پركاربردترين اين نرم افزار ها،نرم افزار S5 مي باشد كه توسط شركت زيمنس ابداع گرديده است. اين نرم افزار هم مانندOS قابل تغيير نيست و بايستي درROM ذخيره و براي اجرا به RAM پروگرامر ارسال گردد.
3ـ نرم افزار يا برنامه اي كه توسط استفاده كننده نوشته مي شود و به آن User Programگويند. اين نرم افزار در هر لحظه قابل تغيير بوده، خواندني/ نوشتني است. اين نرم افزار در RAM ويا در EPROMويادرE2PROM ذخيره و در صورت ايجاد هر گونه اشكال درRAM از مدول ذكر شده مجدداً در RAM كپي شده اجرا مي گردد.
همان گونه كه ذكر شد هر PLC شامل سخت افزار و نرم افزار مي باشد . در صفحات گذشته بطور اجمال به توضيح در مورد سيسنم هاي سخت افزاري و نرم افزاري و همچنين نرم افزار PLC پرداختيم واضح است كه براي وارد كردن برنامه كنترلي يا نرو افزار كنترلي به سخت افزار، نياز به يك واحد برنامه نويسي يا پروگرامر مي باشد درادامه بحث به تشريح واحد برنامه نويسي(Programming Unit) مي پردازيم.
واحد برنامه نويسي(PG)
در استفاده و به كارگيري PLC علاوه بر آشنايي با نحوه كار، آشنايي با واحد برنامه نويسي آن نيز ضروري است زيرا توسط اين واحد قادر خواهيم بود با PLC ارتباط برقرار نماييم. به اين ترتيب كه برنامه كترلي دستگاه را نوشته، آن را در حافظه PLC قرار داده، اجراي آن را از PLC مي خواهيم. اين واحد بسيار شبيه به كامپيوترهاي معمولي است، يعني داراي يك صفحه نشان دهنده( مونيتور) وصفحه كليد مي باشد. تفاوت اين واحد با كامپيوتر هاي معمولي، تك منظوره بودن آن مي باشد بدين معني كه از PG تنها مي توان جهت ارتباط برقرار نمودن با PLC مربوطه استفاده كرد .
با استفاده از PG مي توان از وضعيت و چگونگي اجراي برنامه مطلع شد. صفحه نمايش واحد برنامه نويسي به ما نشان مي دهد كه كدام ورودي روشن يا خاموش است، PLC توسط خروجي ها دستور فعال شدن و يا توقف كار كدام ماشين هارا مي دهد و در حقيقت نحوه اجراي برنامه در صفحه نمايش ظاهر مي شود . بنابر اين در صورتيكه اشكالي در برنامه و جود داشته باشد يا ايرادي در اجراي برنامه پيدا شود، از اين طريق مي توان به آن پي برد. پس مي توان گفت كه واحد برنامه نويسي در عيب يابي برنامه ي كنترل دستگاه ها و سيستمهاي تحت كنترل و بررسي علت توقف آنها نقش بسزايي دارد. بوسيله PG مي توان تغييرات عملوند ها يعني ورودي ها، خروجي ها و همچنين تايمر ها شمارنده هاي برنامه در حال اجرا بصورتReal time ملاحضه مي شود. در اكثر PLC ها و به كمك PG مي توان دستور خاصي نظيرSTATUS وضعيت عملوند را در حين اجراي برنامه ملاحظه نمود.
روشهاي برنامه نويسي در PLC
1ـ نردباني ( Ladder ) LAB
2ـ فلو چارتي ( Control System Flowchart ) cff
3ـ عبارتي ( Statement List ) STL
روش نمايش نردباني (LAD)
در نمايش نردباني هر دستور ويا هر خط برنامه بصورت نماد اتصال و سيم پيچ مدارهاي فرمان رله اي نشان داده مي شود ودر نتيجه ساختار برنامه در اين روش تقريباً‌شبيه به شكل مدارهاي فرمان رله اي مي باشد.
روش نمايش فلور چارتي( csf)
در نمايش فلو چارتي برنامه بصورت مجموعه اي از نمادهاي مستطيل نشان داده مي شود.
در اين روش در هر بلوك نوع عمل منطقي نشان داده مي شود و در ورودي و خروجي هاي هر بلوك نيز مشخص مي گردند.
نمايش عبارتي( stl)
هر برنامه نوشته شده به روشstl سطري از برنامه است كه معمولاً داراي در بخش زير مي باشد
الف)عملكرد : به عمل منطقي كه در عبارت صورت مي گيرد عملكرد گفته مي شود مانندAnd و or و....
ب)عملوند: به قسمتي از عبارت گفته مي شود كه قرار است يك عمل منطقي در مورد آن اجرا شود مانند ورودي ها و خروجي هاو....
فيلپ فلاپ:
نوع خاص فلك ها را فيلپ فلاپ مي گويند
1ـ فيلپ فلاپ SR S:Set
2ـ فيلپ فلاپ RS R:Raset
دستورLوT
دستور L: واژه Load به معني بار گذاري مي باشد كه به كمك اين دستور عدد موجود در يك بايت كلمه و عدد ثابت توسط PLC خوانه شده در انبارك قرار داده مي شود. L LB4 , L KD….
دستورT : اين دستور به معني انتقال است و به كمك آن اطلاعتي كه انبارك قرار دارد توسط PLC به خروجي يا فلك مورد نظر منتقل مي گردد.
TQW8
مقايسه كننده ها:
يكي ديگر از موارد استفاده فبارك در مقايسه كننده است يك مقايسه كننده مقدار در ورودي را دريافت نموده با توجه به نوع و نتيجه مقايسه خروجي مقايسه كننده را فعال يا غير فعال مي كند.
بالا شمارup count
شمارنده ها (Counters)
پايين شمارdown count
يكي از مواردي كه در كنترل فرايندهاي صفتي كار برد فراوان دارد شمارنده ها هستند ر برخي از پروسه ها و خطوط توليد نياز به شمارش به وفور ديده مي شود مثلاً شمارش قطعات گذشته از خط توليدو ....اگر يك شمارنده را بخواهيم بصورتLAD نمايش دهيم به صورت زير خواهد شد.
CL
Cu:شمارش بطرف بالا Count up
Cp: شمارش بطرف پايين Count down
(Set)S: به مقداري كه در ورودي Cu قرار دارد را به شمارنده بار مي كند.
(Reset)R : زماني كه فعال شود بدون توجه به ساير وروديها خروجي صفر خواهد شد.
(Binery) BI:عدد شمارش شده را بصورت باينري نمايش مي دهد.
(Desimel)DE :عدد شمارش شده را بصورت اسمال نمايش مي دهد.
(Out put)Q : در صورتي كه شمارنده عدد غير صفري را نمايش دهد و مقدارQ يك خواهد بود زماني كه خروجي شمارنده صفر شود خروجي Q نيز صفر خواهد بود.
تايمرها(Timers) :
تايمرها نقش بسيار مهمي در كنترل اكثر فرايندها بر عهده دارند از كنترل چراغ راهنمايي بر چهارراها گرفته تا كنترل فرايندهاي پيچيده ، صفتي همگي نياز به زمان سنجي دارند بنا به كاربرد تايمرها مي توان از انواع مختلف آن استفاده كرد بنابراين در مورد استفاده از تايمرها بايد مشخص گردد كه از چه نوع تايمري استفاده مي شود به طور كلي 5 نوع تايمر به شرح ذيل وجود دارد:
1ـ تايمرپله اي sp
2ـ تايمرپله اي گسترده SE
3ـ تايمرباتأخيرروشن SD
3ـ تايمرياتأخيرخاموش SF
4ـ تايمرتأخيرماندگاري SS
كه مادراين قسمت تايمر پله اي راموردبررسي قرار مي دهيم .
به صورت LAD:
QW2
Q Q.1
( )
1.ـ خروجي تايمرهم به لبه بالارونده وهم به لبه پايين رونده حساس است.
2ـ باديدن لبه بالارونده خروجي تايمربه مدت tv ثانيه روشن مي شود.
3ـ درطول مدت زمان تايمربايدوردي فعال باشد.
نصب وراه اندازي ،رفع عيب plc
براي يك متخصص تنهايادگيري نحوه برنامه ريزي مهم نيست بلكه يك متخصص خوب كسي است كه سيستم راخوب بشناسد.وبه خوبي از آن استفاده نمايد وبه بهترين نحوازآن نگهداري ودرشرايط ععيب آن رارفع عيب نمايد.
نصب plc
Plcهمانندديگروسايل صنعتي بايدبه درستي نصب وراه اندازي شود.دراين صورت كارخويش رابه خوبي انجام خواهدداد.تمامي سازندگان يكسري اطلاعات درموردچگونگي نصب ونحوه استفاده محصول به ما مي دهندكه دراين جابه نكاتي چنداشاره مي شود.
حفاظت فيزيكي
يك plcبايددرمقابل رطوبت ،گردوغبار،روغن وحلال ها محافظت شود.اين خطرها براي تمام وسايل الكترونيكي مضرهستند.روش معمولي براي محافظت پوشاندن آن هاست.براي مثال قراردادن كنترل كننده دريك كابينت مناسب روش مناسبي است .بايدتوجه داشت كه محدوديت بيشتر،جابجايي هواي كمتري رادرپي داردوتهويه كمترانجام مي شود.واين امرباعث گرم شدن plcوايجاداختلال دركار مي شود.