کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی: ستون فقرات اتوماسیون صنعتی

الف کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی ( PLC ) یک کامپیوتر دیجیتال صنعتی است که برای کنترل فرآیندهای تولید، مانند خطوط مونتاژ، دستگاه‌های روباتیک یا هر فعالیتی که به قابلیت اطمینان بالا، سهولت برنامه‌نویسی و تشخیص عیب نیاز دارد، مقاوم و سازگار شده است. آنها اجزای ضروری تقریباً در تمام عملیات صنعتی خودکار مدرن هستند و به عنوان مغز برای فرآیندهای الکترومکانیکی عمل می کنند.

عملکرد اصلی و معماری

الفt its heart, a کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی برای نظارت بر ورودی‌های حسگرها و سایر دستگاه‌های میدانی، اجرای منطق تعریف‌شده توسط کاربر، و متعاقباً کنترل خروجی‌ها برای فعال کردن دستگاه‌هایی مانند موتورها، سوپاپ‌ها و چراغ‌ها طراحی شده است. این عملیات در یک چرخه پیوسته و با سرعت بالا که به نام زمان اسکن .

معماری اصلی یک PLC معمولی شامل چهار جزء اصلی است:

1. پردازنده (CPU): این واحد هسته ای است که برنامه کنترل را ذخیره و اجرا می کند، عملیات منطقی، ارتباطات و حسابی را انجام می دهد.
2. حافظه: برنامه کنترل، وضعیت I/O و داده ها را ذخیره می کند.
3. منبع تغذیه: برق DC لازم را برای قطعات داخلی فراهم می کند.
4. ماژول های ورودی/خروجی (I/O): این ماژول ها رابط بین PLC و دنیای واقعی را تشکیل می دهند. ماژول های ورودی تبدیل سیگنال های دنیای واقعی (به عنوان مثال، از سوئیچ های محدود، سنسورهای دما) به سیگنال های منطقی که CPU می تواند درک کند. ماژول های خروجی سیگنال‌های منطقی CPU را به سیگنال‌های واقعی تبدیل کنید تا محرک‌ها را هدایت کنند.

برنامه نویسی و منطق

رایج ترین زبان برنامه نویسی برای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی است نمودار نردبانی (LD) ، که مبتنی بر منطق سنتی رله الکتریکی است و برای مهندسان و تکنسین های برق بسیار شهودی است. However، modern PLCs also support other standardized languages defined by IEC 61131-3 ، از جمله:

• متن ساختاریافته (ST): الف high-level, textual language similar to Pascal.
• نمودار بلوک تابع (FBD): الف graphical language that uses connected blocks to represent logic functions.
• فهرست دستورالعمل (IL): الف low-level, assembly-like language.
• نمودار توابع متوالی (SFC): الف graphical method for structuring programs for sequential control processes.

منطق کنترل ایجاد شده در این زبان‌ها به شما دیکته می‌کند کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی به شرایط ورودی خاص پاسخ می دهد و کنترل دقیق لازم برای ماشین آلات پیچیده و جریان های تولید را فراهم می کند.

تکامل و قابلیت های مدرن

اوایل کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی جایگزینی سیستم های رله سیمی سخت، ارائه انعطاف پذیری و کاهش زمان خرابی. PLC های امروزی به طور قابل توجهی تکامل یافته اند و اکنون دارای ویژگی های پیشرفته ای مانند:

• ارتباطات یکپارچه: آنها از پروتکل های صنعتی استاندارد مانند اترنت/IP , PROFINET ، و مدباس ، تسهیل یکپارچه سازی یکپارچه در شبکه های سازمانی گسترده تر و اینترنت صنعتی اشیا (IIoT).
• پردازش با سرعت بالا: قدرت پردازش پیشرفته امکان زمان‌های اسکن بسیار سریع را فراهم می‌کند که برای کاربردهای با دقت بالا و کنترل حرکت بسیار مهم است.
• مقیاس پذیری: سیستم‌های مدرن اغلب دارای طرح‌های مدولار و مبتنی بر قفسه هستند که به کاربران اجازه می‌دهند تا با افزایش نیازهای صنعتی، تعداد نقاط ورودی/خروجی و قدرت پردازش را به راحتی افزایش دهند.
• توابع ایمنی یکپارچه: بسیاری از PLC‌های معاصر اکنون سخت‌افزار و نرم‌افزار دارای رتبه ایمنی را در خود جای داده‌اند که استانداردهای ایمنی سخت‌گیرانه بین‌المللی (مانند SIL/PL) را برای کاربردهای ایمنی ماشین رعایت می‌کنند.

قابلیت های مدرن کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی اطمینان از عملکرد قابل اعتماد، کارآمد، و به طور فزاینده ای هوشمند در تمام بخش های تولید و کنترل فرآیند، تقویت نقش آن به عنوان یک فناوری اساسی در عصر صنعت 4.0.