کاربردهای PLC و بررسی آن

بخشی از فهرست مطالب پروژه کاربردهای PLC و بررسی آن

مقدمه

PLC و کاربردهای آن

1- كنترل كننده منطقی برنامه پذیر

2- ساختمان داخلی  PLC

3- روش و زبان برنامه نویسی PLC

3- كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر امروزی

4- نحوه كار PLC

5- واحدهای تشكیل دهنده PLC

6- پردازنده

7- (ماژول ها ی ورودی و خروجی  Input / Output )

8- انواع سیستم های PLC

بیشتر از 128 / بیشتر از

9- PLC ها با كاربرد محلی

10- PLC های بزرگ با كاربرد گسترده

معرفی روش برنامه‌نویسی LAD

معرفی خانواده‌ی S7 –

تعریف پروژه

شرح  و توضیحات برنامه

S7200 Manual

وقفه ها

مفهوم وقفه

برنامه نویسی وقفه در S7-

دستورات وقفه در S7-

نکات مهم در برنامه نویسی وقفه

انواع وقفه ها

وقفه های سخت افزاری

MAIN

MAIN

INT

INT

MAIN

INT

ضمیمه

الف برنامه‌ی پروژه به زبان LAD

ب: متن لاتین

ج: نمای کلی از سیستم تفاله خشک کن

مراجع

کنترل کننده‌های منطقی برنامه پذیر
1- كنترل كننده منطقی برنامه پذیر :
پیشرفت های چشمگیر فن آوری نیمه هادی در زمینه ساخت ریزپردازنده و حافظه های با حجم بالا امكان ساخت كنترل كننده های منطقی الكترونیكی برنامه پذیر را فراهم آورد . در این كنترل كننده ها بر خلاف كنترل كننده های مبتنی بر قسمت های الكترومكانیكی ، برای تغییر منطق كنترل كافی است بدون تغییری در سیم كشی یا قطعات ،  فقط برنامه كنترل را تغییر دهیم ، در این صورت می توانیم از یك كنترل كننده منطقی برنامه پذیر هر جا كه خواسته باشیم استفاده نماییم . شكل 1-1  یك كنترل كننده منطقی برنامه پذیر را بگونه نمایشی تعریف      می نماید .


شكل 1- 1 : شمای كلی یك كنترل كننده منطقی برنامه پذیر
 

مزایای استفاده از كنترل كننده های منطقی :
1-    استفاده از  PLC  حجم تابلوهای فرمان را كاهش می دهد .
2-     استفاده از  PLC  مخصوصاً در فرآیندهای پیچیده موجب صرفه جویی فراوان در هزینه می گردد .
3-     PLC  استهلاك مكانیكی ندارد ، بنابراین علاوه بر طول عمر بیشتر نیازی به سرویس و تعمیرات دوره ای ندارد .
4-    مصرف انرژی    PLC بسیار كمتر از مدارهای رله ای است .
5-     PLC  نویزهای صوتی و الكتریكی ایجاد نمی كند .
6-     طراحی و اجرای مدارهای كنترل منطقی با PLC  آسان و سریع است .
7-     ایجاد تغییرات ( Modifications  )  و تنظیمات در  PLC  آسان و سریع است .
8-     عیب یابی مدارات كنترل و فرمان با PLC  سریع و آسان است و معمولاً  PLC  خود دارای برنامه عیب یابی می باشد .
2- ساختمان داخلی  PLC
ساختمان داخلی یك PLC  كم و بیش مانند ساختمان داخلی هر سیستم ریزپردازنده دیگر است . شكل  1-2 حالت كلی مربوط به ساختمان داخلی یك  PLC را بیان می نماید .


شكل 1-2 : ساختمان داخلی PLC

3- روش و زبان برنامه نویسی PLC
هر PLC دارای زبان برنامه نویسی خاص خود بوده كه رابط مابین كاربر و سخت افزار PLC می باشد . بوسیله برنامه كنترل است كه یك PLC پروسه مورد نظر را كنترل می نماید . از آنجا كه مهمترین گروه علمی _ شغلی مرتبط با PLC  گروههای مرتبط با مهندسی برق می باشند لذا سازندگان PLC اقدام به طراحی زبانهای برنامه نویسی خاصی نمودند كه به دانسته های قبلی این گروه كاری نزدیكتر باشد . مهمترین روشهای برنامه نویسی عبارتند از :
برنامه نویسی به روش فلوچارتی CSF  ( Control System Flowchart )
یا نمایش جعبه ای تابع FBD  ( Function Block Diagram )
در این روش برنامه بصورت بلوكی نوشته شده كه در آن هر بلوك بیانگر یك عملگر ( Operation ) می باشد .بدین ترتیب برنامه های نوشته شده به روش FBD  عبارتند از یك سری جعبه كه به یكدیگر متصل گردیده اند .
روشهای فوق الذكر معمولاً بطور مستقل كاربرد چندانی ندارد و اغلب برای عیب یابی و یا شناخت منطق كنترل سیستم ناشناخته بسیار مفید است . شكل پایین یك نمونه برنامه نوشته شده به روش CSF را نمایش می دهد .


Siemens
برنامه نویسی به روش لیست جملات  STL ( Statement List )
در این روش هر عمل منطقی توسط یك جمله یا عبارت مناسب نوشته می شود . مثال ارائه شده در شكل پایین نمونه ای از برنامه نوشته شده به روش STL را نمایش می دهد . در این مثال حرف A بیانگر دستور AND می باشد . نكته قابل توجه در این روش برنامه نویسی آن است كه هر PLC دارای كد دستورات منحصر بفردی می باشد كه این دستورات به نوع CPU بكار رفته بستگی دارد .روش STL نیازهای گرافیكی بسیار كمتری نسبت به دو روش قبل دارد ، لذا نوع و تعداد دستورات قابل درك واجرا در این روش بسیار از روش های LAD و FBD  می باشد . به همین دلیل برنامه هایی كه به روش LAD یا FBD نوشته می شود معمولاً  قابل تبدیل به STL می باشد در حالیكه عكس این قضیه همواره امكان پذیر نیست .


             نمونه برنامه نوشته شده به روش STL  و برنامه معادل آن به روش CSF

3- كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر امروزی
از اولین سالهای تولد PLC تاكنون بیش از سه دهه می گذرد . در این مدت شاهد تغییرات بسیار در ساختار PLC ها بوده ایم . از جمله این تغییرات می توان به افزایش سرعت عملكرد ، توانایی كار با سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال و همچنین برخوردار شدن از امكانات ارتباطی ( Communication  ) سریع  و … اشاره نمود .
برای برنامه نویسی  PLC های قدیمی نیاز به یك  Programmer  مخصوص بود كه این امر قیمت تمام شده یك سیستم كنترل منطقی با PLC را افزایش می داد . در حال حاضر امكان برنامه ریزی PLC ها با استفاده از كامپیوترهای شخصی فراهم گردیده است و این امر سهولت و صرفه جویی قابل ملاحظه ای را ایجاد نموده است .

4- نحوه كار PLC
در ابتدای راه اندازی ، مانند هر سیستم مبتنی بر پردازنده  ، در PLC   نیز برنامه سیستمی اجرا  می گردد . پس از اجرای برنامه سیستمی و چك شدن سخت افزار، در صورتی كه شرایط لازم برای ورود به حالت اجرا ( RUN ) فراهم باشد ، برنامه كاربر فرا خوانده می شود .برای اجرای برنامه كاربر ابتدا تمام ورودی های PLC  بطور یكجا فرا خوانده می شود و وضعیت آنها ( صفر یا یك ) در مكانی بنام تصویر ورودی ( Input – Image – Area ) نوشته می شود . PLC  در خلال اولین Scan برنامه ، از داده های تصویر ورودی استفاده می نماید . توجه نمایید در صورتی كه در طول اولین Scan  ، تغییراتی در ورودی ها حاصل شود ، این تغییرات تا Scan بعدی به مكان تصویر ورودی ها منتقل نمی گردد .PLC ضمن  Scan برنامه كاربر نتایج حاصل را درمكانی بنام تصویر خروجی   ( Output – Image – Area ) می نویسد و بعد از اجرای كامل برنامه و در پایان ، نتایج را بطور یكجا به  خروجی ها ارسال می دارد .خواندن یكجای ورودی ها و ارسال یكجای خروجی ها ، صرفه جویی قابل توجه ای در زمان بدنبال دارد ، زیرا خواندن یا نوشتن با آدرس دهی یك به یك زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد .از جمله مزایای دسترسی به مكانهای تصویر خروجی یا ورودی آن است كه امكان Set یا Reset نمودن هر یك از بیت های ورودی  یا خروجی را مستقل از وضعیت فیزیكی آنها فراهم می نماید و این كار مزیت بزرگی به هنگام عیب یابی یا آزمایش یك برنامه نوشته شده محسوب می شود . روش فوق در عین مزایایی كه ذكر گردید ، مسئله ای بنام زمان پاسخ دهی برنامه ( Program Response Time) را بوجود می آورد . زمان پاسخ دهی مدت زمانی است كه طول می كشد تا PLC تمام برنامه كاربر را Scan  نماید و در این مدت تغییرات بوجود آمده در ورودی ها وارد مكان تصویر ورودی نمی گردد و خروجی ها نیز به حالتی كه در Scan قبلی بودند باقی می ماند این امر در فرآیندهایی با سرعت تغییرات زیاد ، مشكل ساز است مخصوصاً زمانی كه برنامه كاربر طولانی بوده و مدت زمان زیادی صرف Scan برنامه می گردد .همچنین گاهی  ملاحظات ایمنی لازم می دارد كه تغییرات آنی بعضی از ورودی ها همواره مورد توجه قرار گیرد كه در این صورت زمان پاسخ دهی ممكن است مانع از ثبت به موقع این تغییرات شود .برای حل این مشكل در زبانهای برنامه نویسی دستورات خاصی گنجانده شده است .   
   با توجه به سرعت بالای PLC های امروزی و كندی فرآیندهایی كه توسط آن كنترل می گردند
 ( سیستم های الكترو مكانیكی ) زمان پاسخ دهی در شرایط عادی ، معمولاً مشكلی ایجاد نمی نماید . شكل پایین طرز كار PLC را بیان می دارد .


ضمایم
الف: برنامه‌ی پروژه به زبان LAD
ب: متن لاتین
ج: نمای کلی از سیستم تفاله خشک کن


بخشی از منابع و مراجع پروژه کاربردهای PLC و بررسی آن

کتاب مرجع کامل PLC نوشته ی مهندس فربد قابوسی
زبان برنامه‌نویسی LAD تالیف محمد نبوی .
PLCS 7200 : شرکت مهندسی برق و الکترونیک قشم ولتاژ.
شرکت اندیشه سازان صنعت برق.
مرجع کامل اتوماسیون با PLC: مهندس مهدی توانا.