اندیشه ساخت PLC در آغاز، در سال ۱۹۶۸ توسط یک گروه از مهندسین شرکت جنرال موتورز آمریکا مطرح شد. در این طرح کنترل کننده میبایست دارای خصوصیات اولیه زیر میبود:
-
- به سادگی قابل برنامه ریزی و همچنین برنامه ریزی مجدد بوده (ترجیحًا در کارخانه) و نیز قابلیت تغییر ترتیب و توالی عملیات کنترل را داشته باشد .
-
- نگهداری و تعمیرات آن آسان باشد ، ترجیحًا با بهره گرفتن از ماژولهای افزودنی
-
- الف) دارای قابلیت اطمینان بیشتر در محیطهای صنعتی میباشد .
ب) کوچکتر از رله معادلش باشد.
-
- در عمل هزینه قابل رقابت با تابلوهای رلهای و نیمه هادی داشته باشد .
این امر موجب شعله ور شدن شوق شدیدی در بین مهندسین همه شاخه های علوم در مورد اینکه چگونه از PLC میتوان در کنترلهای صنعتی استفاده کرد، گردید. بنابراین دستورالعملها نیز سیر تکاملی خود را به سرعت از فرمانهای منطقی ساده به دستورالعملهای شامل اجرای عملیات مربوط به شمارندهها، تایمرها، شیفت رجیسترها و سپس توابع ریاضی پیشرفته در PLC های بزرگتر طی کردند. به موازات آن، در سخت افزار PLC نیز پیشرفتهای فراوانی حاصل گردید، از جمله افزایش حافظه، افزایش تعداد ورودی ها و خروجیهای تعبیه شده بر روی ماژولهای جدیدتر. در سال ۱۹۷۶ دیگر امکان کنترل ماژولهای ورودی و خروجی راه دور فراهم آمده بود. در این گونه کاربردها تعداد متعددی از این ورودی خروجیها که چند صد متر با PLC، فاصله داشتند میبایست از طریق یک خط ارتباطی بطور مداوم مانیتور شوند و یا دستورات لازم به آنها اعمال شود. در سال ۱۹۷۷ یک PLC اساس میکرو پروسسوری(PLC مبتی بر ریز پردازنده) به وسیله شرکت آمریکایی آلن برادلی معرفی شد. این PLC بر مبنای ریز پردازنده ۸۰۸۰ بنا شده بوده و از یک پردازشگر دیگر به منظور اداره دستور العملهای منطقی در سرعت بالا سود میجست.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
آهنگ رشد کاربرد PLC در صنایع، تولیدکنندگان را تشویق به گسترش و توسعه خانواده سیستمهای میکرو پروسسوری با سطوح عملیاتی مختلف کرده است. امروزه محدوده PLC های در دسترس از PLC های جامع و کامل کوچک با ۲۰ ورودی خروجی و ۵۰۰ مرحله یا گام برنامهنویسی تا سیستم های ماژولار با ماژولهای قابل افزایش را در بر گرفته است [۱].
وظیفه PLC قبلا بر عهده سیستمهای کنترلی سخت افزاری بود که استفاده ازآنها در محیطهای صنعتی جدید منسوخ گردیده است. در سیستم کنترل سختافزاری مانند کنتـاکتـوری روند کنتـرل بستـگی به نحوه بسته شدن مـدار و استفـاده از کنتـاکتها دارد و هر جا نیاز به حافـظه باشد از رلههای کمکی استفـاده می شود. پس از طراحی و ساخت تابلو علاوه بر حـجـم سیمکشی بـالا و صرف زمان زیاد جهت اجرا به این نتیجه می رسیم که تابلوی ساخته شده فقط محدود به همان دستگاه است و در صورت عوض شـدن دستگاه احتیاج به تابلـوی جدید می باشد. در مدارهای فـرمان کنتاکتوری اگر پـس از طراحی و اجرای یک تابلـوی فرمان نکتهای از قـلم افتاده باشد مشکلات مختلـفی ایجاد می شود که باعـث اتلاف وقـت و هـزینه بسیاری خواهد شد و گاهی اوقات به علت محدودیت فضا اعـمال تغـییر غیر ممکن بوده و باید سیمکشی مجـدد انجام شود که پر هزینه میباشد. در صورتیکه در PLC روند کنترل را نرمافزار تعـیین میکند و به راحـتی با عوض کردن برنامه، روند کنتـرل را میتوان تغـییر داد و متناسـب با دستگاه جدید نوشـت، بنابراینPLC محدود به یک دستگاه خاص نیست و تغییر آن نیز با زمان خیلی کم صورت میگیرد [۵].
-
-
-
- سختافزار PLC
-
-
کنترل کننده های قابل برنامه ریزی (PLC ها) همانطور که در شکل ۲-۱نشان داده شده است، سختافزاری شبیه کامپیوتر دارند، البته با ویژگیهای خاصی که مناسب کنترل صنعتی است [۵]:
-
- در مقابل نویز حفاظت شده اند؛
-
- ساختار ماژولار دارند که تعویض بخشهای مختلف آن را ساده می سازد؛
-
- اتصالات ورودی- خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند؛
-
- زبان برنامهنویسی آنها ساده و سطح بالاست؛
-
- تغییر برنامه در هنگام کار آسان است.
شکل ۲-۱٫ ساختار داخلی یک کنترل کننده قابل برنامه ریزی [۱].
اجزای مختلف تشکیل دهنده یک PLC نمونه ماژولار همانطور که در شکل ۲-۲ نشان داده شده است، در زیر آورده شده است:
شکل ۲-۲٫ اجزای یک PLC ماژولار [۶].
-
- واحد منبع تغذیه PS [۸]
-
- واحد پردازش مرکزیCPU و حافظه
-
- ماژول رابط IM[9]
-
- ماژولهای ورودی
-
- ماژولهای خروجی
-
- ماژول ارتباط پروسسوری CP[10]
هر یک از واحدهای فوق به صورت مختصر در زیر تشریح شده اند.
واحد منبع تغذیه (PS): ولتاژ ۲۴ ولت یا ۲۲۰ ولت لازم جهت CPU و سایر ماژول ها را تامین می کند. برای مثال منبع تغذیه استاندارد زیمنس دارای سه نوع ۲، ۵ و ۱۰ آمپر است که ابتدا باید جریان مصرفی همه ماژولهای I/O را حساب کرد و سپس منبع تغذیه مناسب را انتخاب کرد.
واحد پردازش مرکزی (CPU): هسته اصلی هر PLC کارت CPU میباشد. ماژول CPU شامل پروسسور، حافظه داخلی، حافظه خارجی، بخش ارتباط با I/O و بخش ارتباط با کامپیوتر میباشد و کنترل کلیه بخشها را بر عهده دارد و در واقع قلب PLC می باشد [۶].
حافظه: در حالت کلی در PLC ها دو نوع حافظه وجود دارد. حافظه موقت (RAM) که محل نگهداری فلگها، تایمرها، شمارندهها و برنامههای کاربردی کاربر است و حافظه دائم (EEPROM , EPROM) که جهت نگهداری و ذخیره همیشگی برنامه کاربر استفاده می شود. در مواردی از RAM های CMOS که باتری پشتیبان دارند استفاده می شود، بدین ترتیب در صورت قطع برق اطلاعات آنها حفظ میگردد.
ماژول رابط (IM): در صورت نیاز به اضافه نمودن واحدهای دیگر ورودی و خروجی به PLC یا جهت اتصال پانل اپراتوری و پروگرامر، به PLC از این ماژول ارتباطی استفاده می شود. در صورتی که چندین PLC به صورت شبکه به یکدیگر متصل شوند، از واحد IM جهت ارتباط آنها استفاده می شود.
