PLC ها چیست و چرا در دنیای اتوماسیون اینقدر مهم هستند؟

اگر با اتوماسیون صنعتی آشنا هستید، ممکن است نام پی ال سی ها را شنیده باشید. بنابراین، PLC ها چیست و چرا در دنیای اتوماسیون اینقدر مهم هستند؟

PLC مخفف Programmable Logic Controller است. آنها کامپیوترهای صنعتی هستند که برای کنترل فرآیندهای الکترومکانیکی مختلف برای استفاده در تولید، کارخانه ها یا سایر محیط های اتوماسیون استفاده می شوند.

PLC ها از نظر اندازه و شکل فاکتورها متفاوت هستند. برخی به اندازه کافی کوچک هستند که در جیب شما قرار می گیرند در حالی که برخی دیگر به اندازه ای بزرگ هستند که برای نصب قفسه های سنگین خود نیاز دارند. برخی از PLC ها را می توان با صفحات پشتی و ماژول های کاربردی برای تناسب با انواع مختلف کاربردهای صنعتی سفارشی کرد.

PLC ها به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند زیرا سریع، آسان برای کار هستند و برنامه ریزی آسان در نظر گرفته می شوند. PLC ها را می توان به روش های مختلفی برنامه ریزی کرد، از منطق نردبانی که مبتنی بر رله های الکترومکانیکی است گرفته تا زبان های برنامه نویسی ویژه اقتباس شده BASIC و C.

امروزه اکثر PLC ها از یکی از 5 زبان برنامه نویسی زیر استفاده می کنند: نمودار نردبانی، متن ساختاریافته، نمودار بلوک تابع، فهرست دستورالعمل، یا نمودار توابع متوالی.

سیستم‌های SCADA و HMI کاربران را قادر می‌سازد داده‌ها را از طبقه تولید مشاهده کنند و رابطی را برای کاربران فراهم کنند تا ورودی‌های کنترلی را ارائه دهند - و PLC‌ها یک عنصر سخت‌افزاری ضروری در این سیستم‌ها هستند.

PLC ها به عنوان رابط فیزیکی بین دستگاه های موجود در کارخانه یا طبقه تولید و یک سیستم SCADA یا HMI عمل می کنند. PLC ها فرآیندهای خودکار مانند خطوط مونتاژ، عملکرد ماشین یا دستگاه های روباتیک را با هم ارتباط، نظارت و کنترل می کنند.

عملکردهای یک PLC به سه دسته اصلی تقسیم می شوند: ورودی، خروجی و CPU. PLC ها داده ها را از کف کارخانه با نظارت بر ورودی هایی که ماشین ها و دستگاه ها به آنها متصل هستند، می گیرند. سپس داده های ورودی توسط CPU پردازش می شود، که منطق را بر اساس وضعیت ورودی به داده ها اعمال می کند. سپس CPU منطق برنامه ایجاد شده توسط کاربر را اجرا می کند و داده ها یا دستورات را به ماشین ها و دستگاه هایی که به آنها متصل است خروجی می دهد.

دو نوع اصلی ورودی وجود دارد: ورودی های داده از دستگاه ها و ماشین ها، و ورودی های داده ای که توسط انسان تسهیل می شود. داده های ورودی از سنسورها و ماشین ها به PLC ارسال می شود. ورودی‌ها می‌توانند حالت‌های روشن/خاموش را برای مواردی مانند کلیدهای مکانیکی، دکمه‌ها و رمزگذارها شامل شوند. حالت‌های بالا/پایین برای چیزهایی مانند دما، حسگرهای فشار، و آشکارسازهای سطح مایع، یا حالت‌های باز/بسته برای چیزهایی مانند پمپ‌ها و مقادیر.

ورودی‌های تسهیل‌شده توسط انسان شامل فشار دادن دکمه‌ها، سوئیچ‌ها، حسگرهای دستگاه‌هایی مانند صفحه‌کلید، صفحه‌نمایش لمسی، کنترل از راه دور یا کارت‌خوان است. خروجی ها اعمال فیزیکی یا نتایج بصری هستند که بر اساس یک منطق PLC در پاسخ به آن ورودی ها هستند. خروجی های فیزیکی شامل راه اندازی موتورها، روشن کردن چراغ، تخلیه شیر، گرم کردن یا خاموش کردن پمپ است. خروجی‌های بصری به دستگاه‌هایی مانند چاپگر، پروژکتور، GPS یا نمایشگر ارسال می‌شوند.

PLC ها به صورت چرخه ای عمل می کنند. ابتدا PLC وضعیت تمام دستگاه های ورودی که به آن متصل هستند را تشخیص می دهد. PLC منطق ایجاد شده توسط کاربر را اعمال می کند و سپس آن را بر اساس حالت های ورودی اجرا می کند. سپس PLC دستورات را به هر دستگاه خروجی متصل به PLC با روشن یا خاموش کردن آنها ارسال می کند. پس از انجام تمام این مراحل، PLC با برقراری ارتباط با پایانه های تشخیص داخلی و برنامه نویسی، یک بررسی ایمنی انجام می دهد تا مطمئن شود که همه چیز در شرایط عملیاتی عادی قرار دارد. هر بار که فرآیند تکمیل می شود، PLC چرخه را از سر می گیرد.

با طیف گسترده ای از درایورهای دستگاه جرقه زنی موجود، می توانید Ignition را تقریباً با هر PLC مدرن یا قدیمی وصل کنید. پس از نصب درایور دستگاه، داده ها را می توان مشاهده کرد یا به PLC فرستاد. با داده‌های PLC که اکنون برای سیستم برچسب جرقه‌زنی در دسترس است، می‌توانید با ماژول‌های هسته قوی Ignition کارهای بیشتری انجام دهید.

یک سیستم جامع SCADA و MES، سیستم HMI، راه حل هشدار و گزارش دهی، یا راه حلی در سطح سازمانی ایجاد کنید که به شما امکان می دهد داده ها را در یک PLC در هر سطحی از سازمان مشاهده و کنترل کنید.

به طور سنتی، PLC ها با استفاده از روش نظرسنجی-پاسخ ارتباط برقرار می کنند. به طور معمول، در کارخانه‌ها و محیط‌های تولیدی محلی، این نوع روش ارتباطی کاملاً مناسب است، زیرا فواصل ارتباطی کوتاه و عمدتاً سیم‌کشی شده است. با پاسخ به نظرسنجی، PLC ها دائماً برای بررسی هرگونه تغییر داده در ارتباط هستند.

همانطور که اینترنت صنعتی اشیا (IIoT) محبوب تر می شود، نیاز بیشتری به داده ها از مکان های دور وجود دارد. این به PLC ها و دستگاه های محاسباتی بیشتری در لبه شبکه ترجمه می شود. ارتباط با دستگاه های لبه شامل فواصل طولانی است که در آن شبکه های سلولی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل فرکانس بالای ارتباط نظرسنجی-پاسخ، شبکه سلولی هزینه فوق العاده بالایی را متحمل می شود.

برای رفع این مشکل، راه حل هایی مانند MQTT از پروتکل انتشار-اشتراک برای ساده کردن ارتباطات از لبه شبکه استفاده می کنند. در حالی که PLC های مدرن از پروتکل های ارتباطی مدرن استفاده می کنند، PLC های قدیمی که هنوز در لبه شبکه هستند به سخت افزار اضافی نیاز دارند تا سرعت آنها را افزایش دهد. اد

دروازه‌های ge مانند Ignition Edge IIoT به همراه یک کارگزار MQTT، داده‌ها را از PLC‌های قدیمی با استفاده از پاسخ نظرسنجی می‌کشند و سپس داده‌ها را با استفاده از پروتکل انتشار-اشتراک ارسال می‌کنند.

این معماری IIoT به سازمان‌های صنعتی اجازه می‌دهد راه‌حل‌های IIoT را بر روی سیستم‌های brownfield بسازند. این امر استفاده از پهنای باند را بهبود می بخشد و داده های PLC را از لبه شبکه ها به طور گسترده در سراسر سازمان در دسترس قرار می دهد.

صنعت همچنان شاهد ورود محصولات جدید به بازار است، از دستگاه‌هایی مانند کنترل‌کننده‌های اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی (PAC) که عملکرد PLC‌ها را با عملکرد سطح بالاتر رایانه شخصی تا سخت‌افزار تعبیه‌شده صنعتی ترکیب می‌کنند.

حتی با وجود این محصولات جدید، PLC ها به دلیل سادگی، مقرون به صرفه بودن و مفید بودن محبوب هستند. و نرم افزارهایی مانند Ignition به سازمان ها این امکان را می دهد که سودمندی خود را برای سال های آینده به حداکثر برسانند.