آشنایی با اجزا و قسمت های مختلف PLC نقش مهمی در شناخت و کاربرد پی ال سی دارد. سخت افزار PLC در واقع، اجزای فیزیکی تشکیل دهنده آن را شامل می شود. هر یک از قطعات سخت افزاری PLC عملکرد معینی دارند و اجرای هماهنگ این قطعات باعث کارکرد صحیح سیستم می شود. در ادامه قطعات سخت افزاری PLC را به طور دقیق بررسی کرده ایم.
آموزش plc در کرج یکی از دوره های پرطرفدار در آموزشگاه فنی البرز است که علاقه مندان می توانند برای یادگیری مباحث مربوطه، در این دوره ثبت نام کنند. آشنایی و شناخت کامل پی ال سی و نحوه کار کردن با آن و حتی برنامه نویسی کنترل های هوشمند، از مزایای شرکت در این دوره می باشد.
اجزای سخت افزار PLC
به طور کلی، بخش سخت افزاری PLC از 6 جزء اصلی تشکیل شده است. این اجزاء عبارتند از:
- پردازش
- منبع تغذیه
- سیستم نصب
- رابط ورودی و خروجی
- رابط ارتباطی
- دستگاه برنامه نویسی
پردازش (CPU)
مهم ترین جزء سخت افزاری PLC سی پی یو است. پردازش PLC اطلاعات ورودی را دریافت می کند و آنها را بر طبق دستورات برنامه پردازش می کند. سپس، فرمان فعال یا غیرفعال کردن خروجی را صادر می کند. زمان اجرای برنامه ها در سیستم PLC رابطه مستقیمی با سرعت پردازش داده ها دارد. هر چه سرعت پردازش CPU بالاتر باشد، برنامه در مدت زمان کوتاهتری اجرا می شود.
پردازش در سیستم PLC می تواند 3 حالت مختلف داشته باشد.
- حالت اجرا (Run mode)
در حالت اجرا، برنامه اجرا می شود و اپراتور یا رابط برنامه نویس نمی تواند حالت پردازنده را تغییر دهد.
- حالت از راه دور (Remote mode)
در این حالت، اپراتور یا رابط برنامه نویس می تواند حالت پردازنده را تغییر دهد.
- حالت برنامه (Program mode)
در حالت برنامه، امکان تغییر حالت پردازنده توسط اپراتور یا رابط برنامه نویس وجود ندارد. اما ویرایش و ورود برنامه در این حالت امکان پذیر می باشد.
پردازنده PLC از سه قطعه اصلی به نام های واحد پردازش مرکزی، حافظه و پورت برنامه نویسی تشکیل شده است.
واحد پردازش مرکزی: واحد پردازش PLC نوعی ریزپردازنده است که کارهای تخصصی مانند اسکن برنامه، اجرای برنامه ، مدیریت و ذخیره سازی اطلاعات، انتقال جریان داده و کنترل ارتباطات بین رابط های مختلف را انجام می دهد. معمولا در سیستم های PLC از یک ریزپردازنده واحد استفاده می شود. با این حال، برای PLCهای باقدرت نیاز به ریزپردازنده های متعدد است تا هر کدام وظیفه مختلفی را عهده دار شوند و سرعت عملکرد اصلی بهبود پیدا کند.
حافظه PLC: این قطعه از سه قسمت حافظه برنامه، حافظه اطلاعات و سیستم عامل تشکیل شده است. حافظه PLC، برنامه و داده هایی که قرار است توسط سی پی یو پردازش شوند در واحد حافظه ذخیره می شوند. ظرفیت حافظه با توجه به قدرت پردازش CPU متفاوت است. در CPUهای پرقدرت از حافظه با ظرفیت بالاتر استفاده می شود.
پورت برنامه نویسی PLC: این قطعه ارتباط PLC به دستگاه های برنامه نویسی مانند لپ تاپ را فراهم می کند. هر یک از شرکت های سازنده پی ال سی پورت های برنامه نویسی مختلفی را ارائه می دهند. با این حال، درگاه RS485 و RS232 و اترنت از متداول ترین پورت های برنامه نویسی PLC می باشند.
منبع تغذیه (PS)
ولتاژ مورد نیاز پی ال سی توسط منبع تغذیه تامین می شود. منبع تغذیه بر اساس PLC و برنامه های مختلف می تواند در اندازه و درجه بندی های مختلف ارائه شود. برای اجرای صحیح مدار منطقی پردازنده و واحدهای ورودی و خروجی، منبع تغذیه اغلب ولتاژهای 5 ولت DC، 24 ولت DC، 110 یا 220 ولت AC را تولید می کند. حداکثر ولتاژ قابل دسترس با توجه به تعداد مدول های خروجی مصرفی مشخص می شود.
تقریبا در تمامی سیستم های PLC از ولتاژ 5 یا 5.2 ولت DC استفاده می شود. با این حال، چنانچه فاصله منبع تغذیه و واحد کنترل شونده از یکدیگر زیاد باشد، بایستی از ولتاژ 2.5 ولت استفاده کرد تا افت ولتاژ حاصل از مسافت زیاد جبران شود.
رله و محرک ها معمولا از ولتاژ 24 ولت جریان مستقیم DC استفاده می کنند. در سیستم هایی که از ولتاژهای 110 یا 220 ولت استفاده می شود، نیاز به کارت رابط relay board می باشد.
سیستم نصب سخت افزار PLC
سیستم نصب سخت افزاری ابزار مورد نیاز برای اتصال فیزیکی قطعات سخت افزاری مختلف سیستم را فراهم می کند. این سیستم می تواند بر اساس شرکت سازنده و نوع کاربرد متفاوت باشد.
سیستم های نصب سخت افزاری PLC در پروژه های صنعتی به 3 نوع کلی دسته بندی می شوند.
PLC نصب شده بر روی رک : در این نوع PLC از یک سیستم نصب مکانیکی جهت متصل کردن فیزیکی پردازنده و قطعات سخت افزاری دیگر استفاده می شود. PLC نصب شده بر روی رک معمولا در سیستم های مدولار و توزیع شده کاربرد دارد.
PLC نصب شده روی ریل : این نوع نصب که به ریل DIN نیز شناخته می شود، از جنس فلز است و در یک محفظه پیچ می شود. سپس قطعات سخت افزاری با پیچ یا گیره در کنار یکدیگر نصب می شوند. در این نوع نصب، ایمنی اجزای سخت افزاری به خوبی فراهم می شود.
PLC پانل نصب شده : در نصب پانل PLC، اجزای سخت افزاری سیستم مستقیما نصب می شوند و نیاز به ریل یا قفسه نیست. PLC های ثابت معمولا برای نصب پنل طراحی می شوند.
ماژول های ورودی و خروجی
ماژول های ورودی و خروجی رابط مشترک بین دستگاه های فیلد و پردازنده هستند. این قطعات اغلب توسط یک نوار ترمینال به دستگاه های فیلد وصل می شوند.
ماژول های ورودی به کار رفته در PLC به دو صورت ورودی های دیجیتالی و ورودی های آنالوگ می باشند.
ورودی های دیجیتال: ورودی های دیجیتال به صورت سیگنال های 0 یا 24 ولت DC است. برای حفظ ایمنی مدارهای داخلی PLC در برابر خطرات ناشی از اتصال کوتاه یا اضافه ولتاژ و جلوگیری از نویزهای موجود در محیط های صنعتی اغلب از کوپل کننده های نوری جهت ارتباط ورودی ها با مدار داخلی استفاده می شود.
ورودی های آنالوگ: ورودی های آنالوگ به صورت mA 20-4 یا mA20-0 هستند و مستقیما به ماژول آنالوگ وصل می شوند. این نوع ورودی ها، سیگانل های دریافتی را به مقادیر دیجیتال تبدیل می کنند و سپس برای پردازش به CPU انتقال می دهند.
ماژول های خروجی PLC نیز به دو صورت خروجی های دیجیتال و خروجی های آنالوگ می باشند.
خروجی های دیجیتال: این نوع خروجی ها به صورت سیگنال های 24-0 ولت جریان مستقیم DC هستند که در خروجی ظاهر می شوند. هر خروجی می تواند مقادیر 0 یا 1 را داشته باشد. سیگنال های خروجی به تقویت کننده های قدرت هدایت می شوند و باعث فعال یا غیرفعال شدن دستگاه می شوند.
خروجی های آنالوگ: ماژول های خروجی آنالوگ مقادیر دیجیتال پردازش شده توسط پردازش CPU را به سیگنال های آنالوگ تبدیل می کنند. خروجی های آنالوگ برای حفظ ایمنی مدار داخلی PLC در برابر خطرات ناشی از اتصالات خارجی، از بخش های خروجی دیگر ایزوله می شوند.
در یک PLC، ورودی ها به دستگاه های ورودی نظیر سوئیچ های محدود، دکمه های فشاری، سنسورهای مجاورت، انکودرها، ترانسمیتر سطح، ترانسمیتر فشار، ترانسمیتر دما و … وصل می شوند. همچنین، خروجی ها به دستگاه های خروجی مانند رله ها، کنتاکتورهای موتور، چراغ های نشانگر، آژیرها، شیربرقی، شیرهای تناسبی و رادوهای فرکانس متغیر (VFD) متصل می شوند.
ماژول ارتباطی PLC
ماژول ارتباطی امکان ارتباط PLC با چند دستگاه را فراهم می کند. این مدل ماژول دارای درگاه های ارتباطی است که می تواند کابل را به دستگاه های دیگر مانند دستگاه فیلدباکس، صفحه نمایش لمسی، کامپیوترهای شخصی برنامه نویسی و سرورها متصل کند. چنانچه برنامه های PLC بزرگ و پیچیده باشند بایستی از چندین ماژول ارتباطی استفاده کرد.
ماژول های ارتباطی به صورت پورت های ارتباطی تعبیه شده روی پردازنده یا به شکل ماژول های ارتباطی موجود هستند. در PLC هایی که از چندین ماژول ارتباطی استفاده می کنند، معمولا از هر دو شکل ماژول ارتباطی ( پورت تعبیه شده در پردازنده و ماژول ارتباطی اضافی نصب شده روی رک) استفاده می شود.
ماژول های ارتباطی معمولا یا به صورت سریالی یا اترنت متصل می شوند. برای پورت های ارتباطی اترنت اغلب از کانکتورهای RJ45 و درگاه های ارتباطی سریال از کانکتورهای D-SUB یا کانکتورهای ترمینال استفاده می شود.
ماژول های ارتباطی که دارای پروتکل سریال هستند غالبا سرعت کندی دارند. با این حال، به راحتی در دسترس قرار دارند و ارزان تر هستند.
دستگاه برنامه نویسی PLC
دستگاه های برنامه نویسی PLC در دو نوع دستگاه های برنامه نویسی دستی و کامپیوترهای شخصی موجود هستند. از دستگاه های برنامه نویسی برای برنامه ریزی کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی، توسعه برنامه و انتقال آن به حافظه استفاده می شود. این دستگاه ها از طریق کابل به PLC متصل می شوند و برنامه پی ال سی را با استفاده از پروتکل ارتباطی اترنت یا سریال هدایت می کنند.
امروزه از دستگاه های برنامه نویسی دستی کمتر استفاده می شود زیرا ظرفیت حافظه آنها محدود است. همچنین نمایشگر و صفحه کلید ساده و ابتدایی دارند. از این نوع دستگاه ها اغلب برای برنامه نویسی برنامه های کوچک با تعداد ورودی/ خروجی کم استفاده می شود.
در مقابل، دستگاه های برنامه نویسی PC به دلیل استفاده از درایو جامد یا هارد دیسک می توانند مقدار زیادی حافظه برنامه نویسی را فراهم کنند. آنها همچنین مانیتور، صفحه کلید و ماوس تقریبا کاملتری دارند و برنامه نویسی را آسان تر و سریع تر می کنند. از این رو، برای برنامه نویسی های پیچیده با مقادیر زیاد I/O از دستگاه های برنامه نویسی رایانه شخصی استفاده می شود.
فنی البرز مجری بزگرای سایر رشته های کابردی در رشته برق مانند آموزش تابلو برق صنعتی در کرج ، آموزش برق ساختمان در کرج و آموزش هوشمند سازی ساختمان در کرج می باشد. با شرکت در این دوره تمامی اصول و تکنیک های لازم برای کار کردن با plc ها و همچنین برنامه نویسی آن ها را فرا خواهید گرفت. این دوره ها به صورت تخصصی و ویژه بازارکار طراحی شده اند.
