PLC

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER از زمان ورود کنترل کننده های منطقی هوشمند به صنعت، کمتر ازنیم قرن می گذرد اما مزایای این سیستم ها به حدی قابل توجه بوده است که به سرعت جایگزین مدارات کنترلی قدیمی شده و جایگاه خود را در صنایع مختلف بدست آورده اند. در سال های دور، از سیستم های مکانیکی، هیدرولیکی، رله ای و … به منظور پیاده سازی سیستم کنترل در صنایع استفاده می شد. ولی در سال های اخیر استقبال از سیستم های کنترل الکترونیکی از قبیل PLC به شدت افزایش یافته و در اکثر صنایع، این سیستم های نوین جایگزین سیستم های قدیمی تر شده اند.
آشنایی با انواع سیستم های کنترل: در هر فرایند صنعتی (در صنایع و کارخانه های مختلف)، نیاز به سیستمی است که بتواند بخش های مختلف فرایند را تحت کنترل قرار دهد تا محصول نهایی تولید شود. به این سیستم، سیستم کنترل، گفته می شود. بدیهی است که هیچ کارخانه ای را نمی توان بدون سیستم کنترل راه اندازی نمود، لذا در همۀ کارخانجات و صنایع، سیستم کنترل وجود دارد. اما آنچه از دیرباز تاکنون در صنایع مختلف تغییر نموده است، نوع سیستم کنترل است.

انواع سیستم های کنترلی:

سیستم های مکانیکی: از قدیمی ترین سیستم های به کار رفته به منظور کنترل صنعتی، می توان به سیستم های مکانیکی اشاره نمود. در این سیستم ها با استفاده از تجهیزات کاملاً مکانیکی و بدون استفاده از تجهیزات هوشمند، سیستم کنترل پیاده سازی می شده است. از جمله این سیستم ها می توان به سیستم کنترل موتورهای بخار اشاره نمود، البته لازم به ذکر است که به دلیل معایب فراوان این سیستم ها، استفاده از آنها تقریباً منسوخ شده است. برخی از معایب سیستم های کنترل مکانیکی عبارتست از:
– غیر هوشمند بودن
– عدم امکان کنترل از راه دور
– استهلاک زیاد
– هزینه زیاد
– امکانات کنترلی کم
– حجیم بودن

سیستم های نیوماتیکی:

این سیستم ها با تغذیه فشار هوای ابزار دقیق کار می کردند و مجهز به تجهیزات خاصی از قبیل شستی ها و پوش باتون های مخصوص و در برخی از موارد کنترل کننده های PID نیوماتیکی بودند. در این سیستم، فشار هوا از تجهیزاتی مشابه شستی ها و پوش باتون های مخصوص عبور داده شده و به عملگرهای خاصی اعمال می شد.عملگر نیز به نوبۀ خود عمل خاصی را انجام می داد. ساختار و طراحی این نوع سیستم ها، مشابه مدارات فرمان رله ای است، با این تفاوت که در مدارات رله ای جریان الکتریکی از شستی ها و پوش باتون ها عبور نموده و باعث ایجاد یک عمل خاص می شود. اما در سیستم های نیوماتیکی فشار هوا از تجهیزات عبور داده شده و باعث انجام عملیات حاصی می گردد سیستم های نیوماتیکی نیز دارای معایبی بودند که برخی از آنها عبارتند از:
– به دلیل استفاده از فشار هوا، استفاده از این سیستم در هر جایی ممکن نبوده و باید از کمپرسور به منظور تولید فشار هوا استفاده نمود.
– باید در همۀ بخش های کارخانه لوله کشی مناسب برای انتقال هوا صورت پذیرد.
– به لحاظ اقتصادی هزینۀ سیستم بالاست.
– سیستم به صورت غیر هوشمند می باشد.
– نیاز به تعمیرات و نگهداری دارد.مدارات رله ای: در این مدارات از تجهیزات الکترومکانیکی از فبیل رله، کنتاکتور، تایمر و … به منظور پیاده سازی سیستم کنترل استفاده می شود. تا قبل از اختراع PLC استفاده از این مدارات در صنعت بسیار زیاد بود ولی با ورود PLC به صنعت، استفاده از این مدارات بسیار کاهش یافته است. مدارات رله ای دارای اشکالات فراوانی می باشند که برخی از آنها عبارتند از:
– حجیم بودن
– غیر هوشمند بودن
– نیاز به انجام سیم کشی فراوان بین تجهیزات
– طراحی و پیاده سازی مشکل
– مشکل بودن ایجاد تغییرات در آنها
– کم بودن قابلیت توسعه در آنها
– نیاز داشتن به سرویس مداوم
– داشتن استهلاک

سیستم های الکترونیکی:

بعد از اختراع ترانزیستور در سال ۱۹۴۷ میلادی، صنعت الکترونیک با سرعت زیادی رشد نمود. در این زمان سیستم های کنترل الکترونیکی عرضه شدند. مدارات آنالوگ با استفاده از عناصر الکترونیکی ساخته شده و به جای سیستم های کنترل مکانیکی و نیوماتیکی به کار گرفته شدند. این سیستم ها سرعت و دقت بیشتری نسبت به سیستم های نیوماتیکی داشتند و به لحاظ اقتصادی نیز ارزان تر بودند.سیستم های کنترل کامپیوتری: اولین سیستم های کنترل کامپیوتری در سال ۱۹۶۲ با نام DDC مخفف DIRECT DIGITAL CONTROL عرضه شد که برای مانیتور کردن و کنترل فرایند از آنها استفاده گردید. در این سیستم، کنترل فرایند بر عهده کامپیوتر مرکزی قرار داشت و این کامپیوتر اطلاعات را از سنسورها و ترانسمیترها دریافت نموده و پس از پردازش، فرمان های لازم را به تجهیزات عملگر (مانند ولو، کنترل ولو و …) ارسال می نمود. سیستم DDC نیز پس از مدتی منسوخ، و سیستم DCS جایگزین آن شد. البته امروزه سیستم های نوین کنترلی بر مبنای کامپیوتر تحت کنترل سیستم های PC BASE ارائه شده اند که در آنها وظیفۀ کنترل بر عهدۀ CPU کامپیوتر قرار داشته و توسط نرم افزارهای خاصی طراحی می شوند. در حال حاضر از این سیستم ها در برخی موارد برای کنترل فرایند استفاده می شود.سیستم کنترل PLC :PLC مخفف PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER به معنی کنترل کنندۀ منطقی قابل برنامه ریزی می باشد. هدف اولیه از طراحی PLC، جایگزینی پردازشگر میکروپروسسور به جای سیستم های رله کنتاکتور بود. در واقع PLC یک سیستم کنترل هوشمند است که در آن معایب سیستم های رله ای برطرف شده است. PLC دارای پردازشگری به نام CPU است که می تواند برنامه های پیچیده را نیز اجرا نموده و توسط نرم افزارهای خاص می توان به راحتی آن را برنامه ریزی نمود.

برخی از مزایای PLC نسبت به مدارات رله ای عبارتست از:
– هوشمند بودن
– امکان برنامه نویسی در محیط نرم افزاری (به جای سیم کشی)
– سهولت طراحی و پیاده سازی
– امکان توسعه
– عدم نیاز به سرویس و نگهداری
– امکان ارتباط با سیستم های مانیتورینگ
– امکان ارتباط با PLC های دیگر از طریق شبکه های صنعتی