پروژه کارآموزی کار با دستگاه Plc :

بخشی از این پروژه:

پیشگفتار :
در طول دوره کارآموزی در زمینه های مختلف فعالیت نمودم و با تجارت ارزنده ای آشنا شدم ، آشنایی با برخی از دستگاههای Plc را می توان به عنوان شاخص ترین فعالیت انجام شده در طول این دوره معرفی نمود ، در این پروژه به بررسی آموخته های اینجانب در طول دوره کاراموزی می پردازیم .

مقدمه :
پی‌ال‌سی :در دنیای برق دو فناوری مهم با نام PLC شناخته میشوند یکی کنترلر های منطقی برنامه پذیر و دیگری حامل خطوط قدرت در این مقاله کنترلر های خطی برنامه پذیر برسی شده اند: مخفف (به انگلیسی: Programmable Logic Controller) که معادل فارسی «کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر» است، رایانهٔ کنترل‌گر تک منظوره‌ای است که به دلیل ویژگی‌های خاصّش بیشتر برای کنترل فرآیندهای مکانیکی یا صنعتی مانند خطوط تولید استفاده می‌شود.

مفهوم PLC
PLC یا کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر:
برنامه پذیر است. یعنی رایانه است. اما یک رایانهٔ ویژه برای منظوری ویژه
PLC ست. یعنی با دانستن اصول ساده و پایهٔ منطق که پیش‌نیازی هم ندارد، می‌توان اساس کار آن را درک و تحلیل کرد.
PLC کنترل‌گر است. مانند مدار فرمان الکتریکی.
PLC منطقی ست. برخلاف مدار فرمان الکتریکی.
مزیت PLC نسبت به رایانه

PLC برخلاف یک رایانهٔ عادی غیر صنعتی:
برای کار در شرایط سخت ساخته می‌شود. شامل:
غبار

رطوبت
گرما و سرما
نویز الکتریکی و نوسان برق
و..
برنامه‌های داده شده به PLC در حافظهٔ آن ذخیره می‌شوند. PLC دو نوع حافظه دارد :موقّت (که یا با یک باتری پشتیبانی شود) و دائم.
برای انجام وظیفهٔ ویژه اش، امکان اتصال و کنترل ورودی‌ها و خروجی‌های زیادی را برای حسگرها و محرکهای متعدد و گوناگون دارد.

قابلیت خواندن و پردازش مقادیر و متغیّرها. شامل:
مقادیر لیمیت سوییچ‌ها
متغییرهای آنالوگ (مانند مقادیر حس‌گرهای گرما و فشار)
موقعیت‌ها در سیستم‌های موقعیت‌یاب را دارد.

قابلیت فعّال نمودن دستگاه‌های خاص. شامل:
موتورهای الکتریکی
سیلندرهای پنوماتیکی یا هیدرولیکی
رله‌های مغناطیسی و سیم‌پیچها

خروجی‌های آنالوگ را فعال کند.
مزیت PLC نسبت به مدار فرمان
PLC جایگزین مناسب مدار فرمان الکتریکی ست. اما چون منطقی ست، بهتر است.
کنترل منطقی از کنترلی ست که در آن صدور فرمانها نیازمند برآورده شدن تعدادی توابع و خواست‌های منطقی باشد

ساختار
ساختار PLC مشابه ساختار رایانه‌است. شامل:
پردازنده و حافظهٔ نیمه‌هادی
قسمت پردازنده دارای ارتباطاتی با قسمت‌های مختلف داخ

ل و خارج خود می‌باشد.
حافظهٔ را توضیح خواهیم داد
ماژل‌های I/O
منبع تغذیه
در PLCهای کوچک همهٔ موارد (پردازنده، I/O، منبع تغذیه در یک واحد و در PLCهای بزرگتر هر یک در واحدی مجزّا جای داده شده‌اند.

حافظهٔ PLC دو نوع است:
ROM یا حافظهٔ دائم (Read only memory)تراشه‌ایست خاص؛ حاوی برنامه‌ای که:
توسط کارخانه سازنده تعبیه شده‌است.
وظیفه‌ای مشابه سیستم‌عامل DOS در رایانه‌های شخصی دارد

در حین عملیات CPU نمی‌تواند تغییر یابد یا پاک شود. حتّی به هنگام فطع تغذیه CPU
RAM یا حافظهٔ موقّت (Random Access memory) تراشه‌ایست نیمه‌هادی که می‌توان در آن برنامه نوشت.
ابزار برنامه نویسی، که معمولاً یک واحد پردازنده با صفحه نمایش و صفحه کلید می‌باشد (بعنوان مثال یک کامپیوتر شخصی، یک PLC در خانواده زیمنس) به‌عنوان یک واحد مجزا از طریق سیم به واحد اصلی متصل است.
برنامه در این حافظه ذخیره می‌شود
امکان برنامه‌ریزی، تغییر و پاک کردن آنها توسط برنامه‌ریز وجود دارد.
حافظهٔ موقّت می‌تواند از نوعی غیر از RAM انتخاب شود.
اطلاعات موجود در حافظه‌های RAM با قطع تغذیه، پاک می‌گردند.
اغلب CPUها مجهز به یک باتری پشتیبان هستند. بنابراین اگر تغذیه ورودی فطع شود و درپی‌آن منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تامین کند، باتریِ پشتیبان، برنامهٔ ذخیره شده در RAM را حفظ می‌کند.

انواع PLCها
در صنعت PLC بیش از یکصد کارخانه با تنوع بسیار در طراحی و ساخت انواع مختلف PLC فعالیت می‌کنند. PLCها را می‌توان از نظر اندازه، حافظه، تعداد ورودی/خروجی، وسعت عملیات (محلی یا وسیع) و … دسته‌بندی نمود. باید توجه داشت که برای ارزیابی قابلیت یک PLC باید ویژگی‌های دیگری مانند پردازنده، زمان اجرای یک سیکل، سادگی زبان برنامه نویسی، قابلیت توسعه و … را در نظر گرفت.

از نظر اندازه، حافظه، تعداد ورودی/خروجی
اندازه PLC تعداد خطوط ورودی و خروجی اندازه حافظه به کیلو
کوچک ۴۰/۴۰ ۱
متوسّط ۱۲۸/۱۲۸ ۴
بزرگ بیش از ۱۲۸/بیش از ۱۲۸ بیش از ۴

از نظر وسعت عملیات
PLCها با کاربرد محلی
کاربرد: کنترل سیستم‌هایی با حجم کوچک (تعداد ورودی و خروجی‌های محدود) و برای کنترل همزمان تعداد کمتری از پروسه‌ها یا کنترل دستگاه‌های مجزای صنعتی (به علت قابلیت محدودتر) ارائه: اغلب شرکت‌های سازنده، این نوع PLCها را همراه دیگر PLCها به بازار ارائه می‌دهند ولی برخی از شرکت‌های سازنده آنرا با نام میکرو PLC ارائه می‌نمایند. از جمله این نوع PLCها می‌توان به نمونه‌های زیر اشاره کرد:
LOGO ساخت شرکت زیمنس آلمان
Zelio ساخت شرکت تله مکانیک فرانسه
مولر آلمان
LG کره

PLCها با کاربرد وسیع
کاربرد: کنترل سایت کارخانه‌ها.
معمولا در صنایع بزرگ، PLCها یا پروزت‌های ورودی – خروجی در قسمت‌های مختلف سایت کارخانه وجود داشته و کنترل محلی بر قسمت‌های تحت پوشش خود انجام می‌دهند. سپس اطلاعات مورد نیاز با استفاده از روشهای مختلف انتقال داده‌ها به اتاق کنترل مرکزی منتقل شده و که در آن محل با استفاده از روش‌های مختلف مونیتورینگ صنعتی، اطلاعات به را شکل گرافیکی تبدیل کرده و بر روی صفحه مانیتور نمایش می‌دهند. در این حال اپراتور تنها با دانستن روش کار با رایانه و بدون نیاز به اطلاعات تخصصی می‌تواند سیستم را کنترل کند.
ارائه: از جمله معروف ترین PLCها از این خانواده را که می‌توان نام برد عارتند از:
S۷ و S۵ شرکت زیمنس
شرکت OMRON ژاپن
شرکت تله مکانیک فرانسه
شرکت میتسوبیشی ژاپن
شرکت LG کره
شرکت آلن برادلی آمریکا
از سایر نظرگاه‌ها
داشتن دیدگاه کاملی نسبت به تنوّع PLCها مهمترین موضوع در انتخاب یک PLC مناسب است. لذا باید به این جنبه‌های تنوّع توجّه داشت
تعداد ورودی‌ها
تعداد خروجی‌ها
تعداد فلگ‌ها

تعداد شمارندگان(کانترها)
تعداد تایمرها
نوع فلگ‌ها و تایمرها
اندازه حافظه
سرعت اجرای برنامه SCAN TIME
نوع برنامه کاری دستگاه
از طرفی امروزه عموماً از PLCهای «زیمنس S۵» استفاده می‌شود. از طرفی هم بیشتر خط تولیدهای جدید رو به استفاده از نسخه جدید PLCهای «زیمنس S۷» رفته‌اند که در آن خیلی از مشکات نسخه قبلی رفع شده و کنترل‌ها بسیار ساده تر گردیده‌است.

مقیاس و نوع دستگاه
یک PLC کوچک تنها دارای تعداد محدودی از ورودی/خروجی‌هاست و معمولا امکان گسترش ورودی/خروجی‌ها تا تعداد بیشتری هم در صورت نیاز وجود دارد.
PLCهای ماژولار دارای یک اسکلت (یا رک) هستند که واحدهای مختلف PLC با توجه به نیاز بر روی آن سوار می‌شوند. در این PLCها پردازنده و ماژول‌های ورودی/خروجی می‌توانند با توجه به کاربرد سیستم انتخاب شوند. همچنین این امکان وجود دارد که چندین رک (Rack) یا تعداد خیلی زیادی از ورودی/خروجی‌ها به وسیله یک پردازنده کنترل شوند.

برنامه نویسی PLC
برای نمایش برنامهٔ PLC از سه روش استفاده می‌شود:
در روش نردبانی برنامه به صورت نماد اتصال و سیستم پیچهای مدار فرمان رله‌ای نشان داده می‌شود. لذا ساختار برنامه شبیه مدارهای فرمان رله‌ای می‌باشد.
در نمایش فلوچارتی از نمادهای مستطیلی استفاده می‌شود؛ و در هر مستطیل عمل منطقه‌ای نمایش داده می‌شود.
در روش نمایش نوشتاری از دستورات و جملات کلیدی برای نوشتن برنامه استفاده می‌شود که در آن هر عبارت دارای دو بخش عملگرها و عملوندها می‌باشد.

این روش‌ها ابتکاری نیستند. نمایش مدار در موهندسی برق معمول است و الگوریتم و فلوچارت در مهندسی رایانه

اهمیّت روش نمایش در برنامه نویسی
اصطلاحات فرم یا طرز نمایش، و فرمول بندی یا شکل دهی در ریاضیات کابرد زیادی یافته‌اند. علّت در اینجا بارز تر می‌شود: برنامه یک نظم دهی ست، و نظم برای انسان حتماً نیازمند شکل است. پس نمی‌توان گفت روش‌های نمایش فرع برنامه‌اند و تعریف برنامه اصل آن. زیرا نوشتن یک برنامه چیزی جز نمایش دستورات در جای صحیح نیست.

آموزش شکل‌دهی برنامهٔ PLC به روش نمایش نوشتاری یا الگوریتم
الگو:جابجایی
به هر دستور یک رشته خط برنامه گفته می‌شود هر خظ برنامه معمولاً یکی از ترکیبهای منطقی ریاضی را در بر دارد؛ که همچنین کنترل فلگ‌ها و فلیپ‌فلاپ‌ها را به عهده دارند در این روش هر چند خط برنامه که عمل خاصی را انجام می‌دهند یک سگمنت گفته می‌شود و یک برنامه می‌تواند شامل یک سگمنت و یا بیشتر باشد. هر برنامه با یک «نقطه‌ویرگول(;)» شروع شده و با “BE” به پایان می‌رسد. ریز پردازنده از سطر اول برنامه شروع به خواندن و اجرای دستورات می‌کند تا به دستور “BE” برسد. مدت زمان لازم برای اجرای این کار را سیکل زمانی اجرای برنامه می‌گویند برای تسریع در اجرای برنامه و کاهش این سیکل زمانی می‌توان پردازنده‌ای با سرعت بالا به کار برد که مشمول هزینه خواهد بود و یا برنامه را سامان‌دهی بهتری نمود. هر کدام از ورودی‌ها، خروجی‌ها و فلگ‌ها در دسته‌های ۸‌بیتی سازمان‌دهی می‌شوند و در آدرس‌دهی ابتدا باید آدرس بایت مربوط و سپس آدرس بیت تعیین شود.

ساختار برنامه
در نوشتن برنامه‌های پیچیده که معمولا طولانی هستند برنامه‌های فرعی را در بخش‌های جداگانه می‌نویسند و سپس آنها را در برنامه اصلی به کار می‌برند، هر کدام از این بخش‌ها در یک بلاک خاص نوشته می‌شود.

در کل پنج نوع بلوک وجود دارد که عبارتند از:
بلوکهای برنامه یا PB : تشکیل دهندهٔ برنامهٔ کنترل یک فرایند می‌باشند که از شمارهٔ ۰ تا ۲۵۵ شماره گذاری شده‌اند. کاربر برنامه را به تشخیص خود در هر بلوک “PB” می‌نویسد و در انتهای آن از “BE” استفاده می‌نماید. بلوکهای ترتیبی یا SB: در کنترل‌های ترکیبی مثل راه اندازی خط‌های تولید استفاده می‌شود. بلوکهای تابع ساز یا FB: توابعی که در طول برنامه بارها مورد استفاده هستند و در خود برنامه تعریف نشده‌اند مثل ضرب دو عدد باینری که از شماره ۰ تا ۲۵۵ شماره گذاری شده‌اند. هر FB از دو بخش تشکیل شده‌است. FBها اجزا و انواعی دارند:
اجزاء FB:

سر خط بلوک که شامل نام و سایر مشخصات بلوک است
بدنه بلوک که شامل توابع و دستوراتی است که باید در بلوک اجرا شود. علاوه بر دستورات S۵ یک سری دستورات مربوط به سوپالمنتری نیز موجود است که فقط در این بلوک اجرا می‌شود.
انواع FB:
Standard FB: که در همان اعمال منطقی نظیر ضرب و تفریق و… تعریف شده‌است. آنها به‌صورت بسته‌های نرم‌افزاری در اختیار کاربر قرار می‌گیرند.
Assignable FB: که در اجرای آن می‌توان عملوندها را در هر پروسه تعیین نمود، تعریف کرد و یا تغییر داد.

بلوکهای اطلاعاتی DB: تعداد ۲۵۶ بلوک برای ذخیره اطلاعاتی در نظر گرفته شده که هنگام اجرای برنامه مورد استفاده‌اند. همچون، پیغامها، هشدارها و…
اطلاعات در بلوکهای DB سه نوع است:

اطلاعات دیتا
متن
الگوی بیت
می‌توان در هر بلوکی اطلاعات DB را فراخوانی نمود. مثلا برای فراخوانی سطر صدم از «DB ۵۰» به صورت زیر عمل می‌نماییم:
C DB ۵۰ نام بلوک
L DW ۱۰۰ نام سطر
اطلاعات ذخیره شده در DBها با یکی از فرمتهای زیر هستند :
KH برای اعداد در مبنی ۱۶
KF برای اعداد در مبنی ۱۰

KT برای اعداد ثبات TV
KC برای شمارنده‌ها
KY شانزده‌بیت، که به دو بایت کاملاً مجزّای چپ(DL) و راست(DR) تقسیم می‌شوند.
KM برای متون
KG اعداد اعشاری و اعداد بسیار بزرگ و بسیار کوچک
بلوک سازماندهی OB: این بلوک ساختار برنامه را مشخص می‌نماید هر OB بایک شمارهٔ خاص مشخص می‌شود. شامل:

«OB ۱»: در شروع هر سیکل برنامه، سیستم‌عامل اولین سطر این بلوک را اجرا می‌کند. و آخرین سطر آن پایان بخش برنامه‌است. در واقع این بلوک مشخص کنندهٔ ساختار برنامه‌است.
«OB ۲۱»: هنگامی که PLC از Start به Stop سویچ می‌شود این بلوک رخ می‌دهد.
«OB ۲۲»: هنگامی که پاور ON می‌شود این بلوک رخ می‌دهد.
«OB ۳۴»: نشان دهنده وضعیت باتری می‌باشد که در صورت تضعیف و یا وقوع ایراد در آن تا رفع اشکال مکرراً تکرار می‌شود.
دستورهای برنامه نویسی PLC

دستورهای برنامه نویسی PLC سه‌گانه‌اند:
اصلی : توابعی که در تمام بلوکها قابل اجرا هستند به غیر از جمع و تفریق تمام دستورها می‌توان به عنوان ورودی و خروجی به کار روند.
تکمیلی : توابع ترکیبی نظیر دستورات جابجایی، توابع، Shift و نیز دستورات تبدیلی می‌باشد.که فقط در FB و حالت STL قابل اجرا هستند.
سیستم : شامل دستوراتی است که مستقیما روی سیستم‌عامل PLC تاثیر دارد و مخصوص برنامه نویسان حرفه‌ای است.
این دستورها ممکن است در PLCهای شرکت‌های مختلف متفاوت باشند.
دستور AN برای خواندن صفر: همانطور که گفته شد، سه روش برای نمایش برای برنامهٔ PLC وجود دارد:
LAD یا Ladder یا CSF یا Control System Flowchart یا STL یا Statement List
در روش LAD و CSF برای خواندن عدد صفر از ورودی از دستور AN استفاده می‌شود؛ که عبارت «صفر یا یک» در ورودی را به عبارت معکوسش یعنی «یک یا صفر» تبدیل می‌کند.

انواع سيستم PLC
در صنعت PLC بيش از يكصد كارخانه با تنوع بيش از هزار مدل از انواع مختلف PLC فعاليت مي نمايند. اين نمونه هاي مختلف داراي سطوح مختلفي از كارآِيي مي باشند. PLC ها را مي توان از نظر اندازه حافظه يا تعداد ورودي / خروجي دسته بندي نمود. نمونه اي از اين تقسيم بندي را در جدول زير مشاهده مي كنيد.

PLCهاي كوچك:
اين PLCها معمولا به منظور جايگزيني كنترل كننده هاي سنتي استفاده مي گردند و به خاطر كوچكي در كنار تجهيزات كنترل شونده نصب مي شوند. قابليت گسترش اين PLC ها محدود و حداكثر يك يا دو مدول I/O است. در اين PLCها يك پردازنده وجود دارد و برنامه نويسي آنها به صورت مقدماتي است واغلب با استفاده از دياگرام نردباني و دستورات نمادي صورت مي گيرد . PLC مدل F20 شركت ميتسو بيشي از اين نمونه است.

PLC هاي متوسط:

اين PLC ها ساختار مدولار دارند. در نتيجه توسعه يا تغيير آنها ساده است و تنها با اضافه نمودن يا تغيير مدولها صورت مي گيرد. مدولها به گونه اي محلم ساخته مي شوند تا در محيط هاي صنعتي كاركرد مطمئن داشته باشند. از اين PLC ها در مواردي استفاده مي شود كه تعداد خطوط I/O زياد و توسعه سيستم در آينده محتمل باشد. امكانات ارتباطي اين PLCها زياد است و مي توان از آنها در كنترل گسترده استفاده نمود. برنامه ريزي اين PLC ها به صورت گرافيكي نيز ميسر است

PLC هاي بزرگ:
در مواردي كه تعداد ورودي/ خروجي بسيار زياد است و يا عمليات كنترلي پيچيده است از PLC هاي بزرگ استفاده مي گردد. از اين PLC ها براي هدايت تعدادي PLC كوچك نيز استفاده مي گردد.
از بارز ترين ويژگيهاي اين PLC هاي مي توان به موارد زير اشاره كرد:
– پردازنده 16 بيتي براي انجام عمليات محاسباتي
– پردازنده يك بيتي براي انجام عمليات موازي و تسريع در شمارش و ذخيره
– حافظه زياد
– عيب يابي و نمايش وضعيت
– ارتباط با اجزاي كنترل گسترده
– كنترل حلقه بسته
و موارد ديگر…
برنامه نويسي PLCهاي بزرگ معمولا با استفاده از زبانهاي سطح بالا صورت مي گيرد
البته براي ارزيابي يك PLC بايد به ويژگي هاي ديگر نظير پردازنده، زمان اجراي يك سيكل، سادگي زبان برنامه نويسي، قابليت توسعه و غيره را در نظر گرفت.
در يك تقسيم بندي PLC ها در دوغالب PLC هاي با كاربرد محلي و

PLC هاي با كاربرد وسيع تقسيم مي گردند.

PLC ها با كاربرد محلي:
اين نوع PLC ها براي كنترل سيستم هاي با حجم كوچك با تعداد ورودي و خروجي هاي محدود استفاده مي گردند. به علت قابليت محدودتر ، اين نوع PLC ها براي كنترل همزمان تعداد كمتري از فرايند ها يا كنترل دستگاه هاي مجزاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند. اغلب شركت هاي سازنده، اين نوع PLC ها را به همراه ساير PLC به بازار ارائه نموده اند ولي برخي از شركت هاي سازنده آن را با نام ميكرو PLC به بازار ارائه مي نمايند ، از جمله اين نوع PLC مي توان به نمونه زير اشاره كرد:

1- ميني PLC ساخت كارخانه زيمنس آلمان با نام LOGO
2- ميني PLC ساخت كارخانه تله مكانيك فرانسه با نام Zelio
3- PLC مولر آلمان
4- PLC ، LG كره
5- ………
PLC ها با كاربرد گسترده:
اين نوع PLC ها براي كنترل سايت كارخانجات بزرگ استفاده مي شود. معمولا در اين كارخانجات ؛ PLC ها در قسمت هاي مختلف سايت كارخانه وجود داشته و كنترل محلي بر قسمت هاي تحت پوشش خود انجام مي دهند و اطلاعات مورد نياز را با استفاده از روشهاي گوناگون به اتاق كنترل مركزي منتقل مي كنند كه در آن محل با استفاده از روش هاي مختلف مونيتورينگ صنعتي ، اطلاعات به شكل گرافيكي تبديل كرده و بر روي صفحه مونيوتور نمايش مي دهند. در اين حال اپراتور تنها با دانستن روش كار با كامپيوتر و بودن نياز به اطلاعات

تخصصي مي تواند سيستم را كنترل كند.

از جمله اين PLC ها مي توان به نمونه هاي زير اشاره كرد:
1- خانواده PLC هاي S5 و S7
2- خانواده PLC هاي OMRON ژاپن
3- خانواده PLC هاي تله مكانيك فرانسه
4- خانواده PLC ميتسوبيشي ژاپن
5- خانواده PLC هاي LG كره
6- خانواده PLC آلن برادلي امريكا
7- ………

در اين دسته بندي مي توان محصولات PLC شركت كنترونيك ايران را نيز طبقه بندي كرد. در ادامه به معرفي شركت كنترو نيك ايران مي پردازم.
اين شركت 24 سال پيش توسط سازمان گسترش ونوسازي صنايع ايران تأسيس گرديد ودرسال 1372 به بخش خصوصي واگذارشد. زمينه فعاليت شركت اتوماسيون صنعتي بوده ودراين سالها همواره درجهت گسترش درزمينه هاي مختلف گام برداشته است.
مهمترين توليدات شرکت عبارتند ازسيستم هاي كنترل صنعتي شامل PLC – کنترلر CNC – درايو براي موتور هاي DC- AC وكنترلر هاي خاص صنعتي.

كنترونيك با به كارگيري دانش متخصصين داخلي اقدام به توليد چندين سيستم PLC با قابليت هاي متفاوت جهت استفاده در صنايع مختلف و كاربردهاي متنوع نموده است.

فهرست این پروژه: