پی ال سی (PLC) چیست و چه انواعی دارد؟
مقدمه
پی ال سی (PLC) یا Programmable Logic Controller یکی از مهمترین تجهیزات در اتوماسیون صنعتی است که برای کنترل ماشینها، فرآیندها و تجهیزات صنعتی استفاده میشود. امروزه تقریباً هیچ کارخانه، خط تولید، دستگاه CNC، سیستم بستهبندی، تصفیهخانه یا سیستم تهویه صنعتی را نمیتوان یافت که بدون PLC کار کند.
این دستگاه جایگزین تابلوهای رلهای قدیمی شده و با قابلیت برنامهنویسی، سرعت و دقت بالاتر، خطای کمتر، تعمیرات آسانتر و انعطافپذیری بسیار بیشتری را فراهم میکند.
PLC چیست؟
پی ال سی یک کنترلکننده الکترونیکی است که با دریافت ورودیها (مثل سنسورها، کلیدها، ترانسمیترها) و پردازش آنها، خروجیهایی را برای کنترل عملگرها (مثل موتور، شیر برقی، رله و …) تولید میکند.
به زبان ساده:
PLC مغز سیستم اتوماسیون است.
در گذشته برای کنترل فرآیندها از تابلوهای بزرگ پر از رله، کنتاکتور، تایمر و کارتهای منطقی استفاده میشد.
اما با آمدن PLC:
- حجم تابلوها کم شد
- سرعت و دقت کنترل افزایش یافت
- امکان برنامهریزی پیچیده فراهم شد
- هزینه تعمیرات کاهش یافت
PLC چگونه کار میکند؟
PLC سه مرحله اصلی را بارها و بارها تکرار میکند:
- خواندن ورودیها (Scan Inputs)
- اجرای برنامه نوشتهشده توسط مهندس (Execute Program)
- ارسال خروجیها به تجهیزات (Update Outputs)
به این چرخه، Scan Cycle گفته میشود.
اجزای اصلی PLC
- CPU (پردازنده)
مغز PLC که برنامه را اجرا میکند. - ماژول ورودی (Input Module)
دریافت سیگنال از سنسورها، کلیدها و ترانسمیترها. - ماژول خروجی (Output Module)
ارسال سیگنال به رله، موتور، شیر برقی و … - حافظه (Memory)
ذخیره برنامه، دادهها و پارامترها. - منبع تغذیه (Power Supply)
تأمین برق ماژولها. - ماژولهای ارتباطی (Communication)
مثل Modbus, Profibus, Ethernet/IP, CANopen
مزایای PLC نسبت به سیستم رلهای
- سرعت بسیار بالاتر
- قابلیت تغییر برنامه بدون تغییر سختافزار
- اشغال فضای کمتر
- مصرف انرژی پایینتر
- قابلیت شبکه شدن با تجهیزات دیگر
- قابلیت ثبت خطا و تشخیص مشکل (Diagnostics)
- افزایش ایمنی دستگاه
PLC در چه جاهایی استفاده میشود؟
- کارخانهها و خطوط مونتاژ
- سیستمهای بستهبندی
- ماشینسازی و CNC
- آسانسورها
- نیروگاهها
- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
- سیستمهای تهویه و HVAC
- سیستمهای هوشمند ساختمانی
- تصفیهخانه آب و فاضلاب
- کنترل رباتها و تجهیزات خودکار
انواع PLC از نظر ساختار
- PLC کامپکت (Compact PLC)
در این نوع، CPU، ورودی/خروجیها و منبع تغذیه داخل یک بدنه یکپارچه قرار دارند.
مزایا
- قیمت کمتر
- نصب آسان
- مناسب برای پروژههای کوچک و متوسط
نمونه برندها
- Schneider TM200 , TM221
- Siemens LOGO
- Delta DVP-SS2
- PLC مدولار (Modular PLC)
در این مدل، CPU و ماژولهای I/O جدا هستند و بسته به نیاز انتخاب میشوند.
مزایا
- قابلیت توسعه بسیار زیاد
- مناسب پروژههای بزرگ
- امکان انتخاب ماژولهای تخصصی (آنالوگ، دما، سرعت بالا)
نمونه برندها
- Siemens S7-1200 , S7-1500
- Schneider Modicon M340 , M580
- Allen-Bradley ControlLogix
- Micro PLC یا Mini PLC
بین کامپکت و رلههای قابل برنامهریزی قرار دارد.
مناسب برای:
- پروژههای کوچک
- کنترل موتورهای ساده
- خطوط بستهبندی کوچک
نمونه:
- Zelio
- Siemens LOGO
انواع PLC از نظر برند
- زیمنس (Siemens)
محبوبترین برند در ایران و جهان
سریهای مهم:
- S7-200
- S7-1200
- S7-1500
برنامهنویسی با: TIA Portal
- اشنایدر الکتریک (Schneider Electric)
سریهای مهم:
- Modicon M221
- M241
- M340
- M580
نرمافزار: EcoStruxure Machine Expert, SoMachine
- دلتا (Delta)
اقتصادی و کاربردی
سریهای پرکاربرد:
- DVP-SS2
- DVP-SE
- AH500
- امرن (OMRON)
مناسب خطوط سرعت بالا
مثل:
- CJ2
- NX1P2
- آلبرادلی (Allen Bradley)
قوی و صنعتی مخصوص آمریکا
سریها:
- MicroLogix
- CompactLogix
- ControlLogix
انواع PLC از نظر ورودی/خروجی
- دیجیتال (Digital I/O)
ورودی و خروجی روشن/خاموش
مثل:
- سنسور القایی
- شستی
- چراغ سیگنال
- رله موتور
- آنالوگ (Analog I/O)
سیگنالهای پیوسته مثل:
- 0-10V
- 4-20mA
برای کنترل:
- فشار
- دما
- فلو
- سطح مخزن
- ماژولهای تخصصی
- شمارنده پالس سرعت بالا (High Speed Counter)
- کنترل دما (PID)
- سروو کنترلر
- ماژول شبکه
انواع PLC از نظر کاربری
- General Purpose – عمومی
- Motion Control – کنترل سروو و حرکت
- Safety PLC – برای سیستمهای ایمنی
- Redundant PLC – دو پردازنده برای صنایع حساس (نیروگاه، نفت، گاز)
- Soft PLC – اجرای PLC روی کامپیوتر صنعتی
Soft PLC چیست؟
در این روش به جای دستگاه فیزیکی، PLC به صورت نرمافزار روی کامپیوتر صنعتی اجرا میشود.
مزایا:
- سرعت پردازش بالا
- انعطافپذیری زیاد
برندهای مهم:
- Codesys
- Beckhoff TwinCAT
چرا استفاده از PLC ضروری است؟
- کنترل دقیق تجهیزات
- افزایش کیفیت تولید
- کاهش خطای انسانی
- امکان عیبیابی سریع
- کاهش توقف خط
- افزایش بهرهوری کارخانه
- امکان اتصال به شبکه و سیستم مانیتورینگ
جمعبندی
PLC قلب اتوماسیون صنعتی است و بدون آن هیچ سیستم کنترل مدرن قابلتصور نیست. این دستگاه با دریافت ورودیها، پردازش منطقی و ایجاد خروجیهای دقیق، کنترل کامل فرآیندها را بر عهده دارد.
با توجه به تنوع زیاد PLCها (کامپکت، مدولار، صنعتی، ایمنی، تخصصی)، مهندسان باید با توجه به نیاز پروژه بهترین گزینه را انتخاب کنند.