زبان برنامه نویسی PLC چیست + کاربرد PLC در اتوماسیون صنعتی

اگر بخواهیم در دنیای دیجیتال که امروزه بسیار مورد اهمیت و توجه هست موفق باشید باید به تمامی قطعات و ابزارهایی که در صنعت برق و الکترونیک وجود دارد آشنایی داشته باشیم تا بتوانیم شاهد شکوفایی و پیشرفت در این زمینه باشیم. یکی از مهمترین ابزارها که نقش مهمی در صنعت برق و دستگاه های دیجیتالی دارد PLC است که برای حوزه ی برق و الکتریسیته بسیار بااهمیت است و از آن در زمینه های کاربردی مختلف برقی می توانیم استفاده کنیم. برای کار با این قطعه باید با زبان برنامه نویسی و کاربرهای آن آشنا باشیم. در این مطلب می خواهیم به PLC ، کاربرد آن و همچنین زبان برنامه نویسی PLC اشاره کنیم تا دانشجویان رشته ی برق و الکترونیک و همچنین علاقمندان این حوزه بتوانند با فراگیری آن تخصص های لازم در این حوزه را یاد بگیرند.

معرفی ابزار کاربردی PLC

واژه ی PLC برگرفته از عبارت Programmable Logic Controller است که معنای آن عبارتست از وسیله ای که نقش کنترل کننده منطقی برنامه پذیر را انجام می دهد. با استفاده از انواع PLC می توانیم بر کلیه ورودی ها نظارت کامل داشت و توسط واحد های کنترل کننده و منطقی موجود در آنها داده های ورودی را پردازش کرده و سپس اطلاعات خروجی را به دستگاه های دیگر انتقال دهیم تا بتوانیم از آنها در صنایع الکترومکانیکی مختلفی استفاده کنیم. همانطور که مشخص است PLC اساسا مرکز کنترل رایانه و کامپیوترهای صنعتی می باشد که با میزان درجه ی اطمینان بسیار بالایی می توانند کلیه فرآیندهای مختلف را به مرحله ی اجرا برسانند.

ناگفته نماند که در ابتدای راه صنایع نوپایه و جدید تنظیمات و پیکربندی های موجود برای PLC ها بسیار ساده و بدون پیچیدگی بودند ولی با توجه به نیاز روز صنایع مختلف و پیچیده شدن برخی فرآیندها نیاز شد تا فرآیند کنترل و برنامه ریزی انواع PLC نیز تکامل یافته و سختتر شود تا بتواند نیازهای افراد و ماشین آلات مختلف را پوشش دهد. از جمله زمینه های استفاده دستگاه های PLC مربوط به بهینه کردن فرآیندها و پروژه ها، ایجاد تغییرات در فرآیندهای خاص و تبدیل آنها به نیازهای تجاری و طراحی برنامه های مخصوص الکترومکانیکی می باشد. متخصصانی که می خواهند در این زمینه دانش کافی و جامعی را در زمینه کار با ابزار PLC را یاد بگیرند باید با زبان برنامه نویسی PLC آشنا شوند که جهت اینکار می توانند از منابع ارزشمندی که به زبان فارسی مانند فیلم های آموزشی فرادرس تهیه و تدوین شده است استفاده کنند.

• مجموعه آموزش برنامه نویسی PLC — کلیک کنید

ابزار کنترل کننده منطقی برنامه پذیر به چه معناست؟

بعد از اینکه با مفهوم PLC و زمینه های استفاده از آن در صنایع آشنا شدیم می خواهیم در مورد معنای آن و جزئیات هر بخش درون آن بحث کنیم که در ادامه به معرفی هر بخش خواهیم پرداخت.

بخش کنترل کننده (Controller)

همانطور که از عبارت کنترل کننده بودن مشخص است دستگاهی که در اختیار داریم وظیفه کنترل کردن کلیه ی مکانیزم ها و اعمال ورودی و خروجی را برعهده دارد. کنترل کردن راه اولیه جهت بررسی یک داده در ساختمان اجزای PLC است که می توان بخاطر این ویژگی PLC را یک دستگاه اتوماسیون معرفی کرد زیرا در یک اتوماسیون با سیستمی قابل کنترل مواجه هستیم که بشکل عملگرا کار می کند. به همین دلیل با گذشت زمان و بدلیل کنترل کننده بودن آن می توانیم PLC را بجای سیستم های رله ای قدیمی استفاده کنیم.

بخش منطق (Logical)

البته منطقی بودن یک معنای ساده دارد که جزء به جزء کارها بر پایه یک فکر، منطق و اصل انجام می شود. البته ویژگی منطق PLC محبوبیتش را در استفاده از آن در زمینه کاربردهای صنعتی بالا برده است تا اینکه می توان از یک دستگاه اتوماسیون می توانیم انتظار داشته باشیم خود بتواند تجزیه و تحلیل کند و برطبق اصل مشخصی روش و مسیر مورد نظر خود را طی کند.

معمولا این نوع رفتارها را فقط انسان ها می توانند انجام دهند اما بعد از چندین نسل هوشمند سازی ماشین آلات می توانیم بخش مربوط به منطقی بودن را به دستگاه ها و ماشین های سخت افزاری نیز منتقل کرد تا بدون نیاز به انسان بتوانند کلیه ی وظایف و کارهای مورد تقاضا را به سرانجام برسانند. تا الان PLC را دستگاهی کنترل کننده منطقی می دانیم ولی این تمام ساختار آن نیست و باید قابلیت برنامه ریزی را هم به آن اضافه کرد.

قابل برنامه ریزی (Programmable)

مشخص هست که اگر PLC تنها بتواند کنترل بکند و همچنین اصول منطقی را رعایت کند ولی قابل برنامه ریزی نباشد کاری انجام نشده است. جهت اینکه PLC را دستگاهی برنامه پذیر بنامیم باید وقتی به آن دستورات را برای انجام دادن تحویل دادیم خودش بصورت برنامه ریزی شده کلیه ی وظایف محوله را انجام دهد. قابلیت برنامه ریز بودن PLC با استفاده از شیوه های متعددی قابل انجام است که یکی از مهمترین آنها استفاده از زبان برنامه نویسی PLC است که در حال حاضر با رعایت استانداردهای IEC می توانیم تا بخش اعظمی از سلیقه های مختلف برای اینکار را از این طریق انجام دهیم. برنامه نویسان زبان PLC می توانند با استفاده از این زبان، دستورات و وظایف معینی را به دستگاه های فاقد هوش مصنوعی بدهند تا بتوانند به شکل کاربردی از آنها در صنایع و مشاغل مختلف بهره ببرند.

تاریخچه PLC از گذشته تا حال

قبل از اینکه PLC بوجود بیاید در اواسط دهه ۹۰ میلادی از مدارهای رله کنتاکتور که ساختار آنها بصورت رله – الکترومکانیکی کار می کرد استفاده می شد که معایب متعددی داشت و باعث شد تا کارشناسان و مهندسین شاغل در این حوزه به فکر تکنولوژی و ابزارهای دیگری باشند. معایب استفاده از مدارهای رله کنتاکتور عبارتند از :

• بررسی و عیب یابی
• وقتگیر و زمانبر بودن
• نیاز به فضای زیاد
• احتیاج به عیب یابی همیشگی

از مشکلات مدار های رله ای این بود که نه تنها نمی توانستند برنامه ریزی خاصی انجام دهند بلکه توانایی منطقی کاملی نداشتند و همین عیوب باعث شد تا بفکر ابزاری دیگر به نام PLC باشیم تا مشکلات قبلی برطرف شود. در ابتدا اولین استفاده از PLC ها برای جایگزین کردن با مدارهای سخت از سال ۱۹۶۸ شروع شد که در برخی کارخانه های صنعتی شروع به تولید شد. از مهمترین ویژگی و مزایای PLC ها این است که افرادی که تا قبل از این با الگوهای کنترل و رله ها کار می کردند می توانستند با PLC ها نیز کار کنند و بسادگی آنها را برنامه ریزی کنند. البته می توان گفت که اولین نمونه از PLC ها در ابتدا در دهه ۱۹۶۰ معرفی شدند و در صنعت تولید و طراحی خودرو استفاده شد. پس خودروها را می توانیم اولین نمونه های کاربردی از استفاده ی PLC در صنایع نامید. هدف از اینکار طبیعتا این بود تا رله های پیچیده و مشکل را با کنترل کننده های برنامه پذیر و منطقی جابجا کرد و از ساختار انعطاف پذیر آنها استفاده کرد. حال بعد از اینکه اولین نمونه از PLC ها در صنعت خودرو استفاده شد صنایع و کسب و کارهای دیگر نیز بفکر استفاده از آن افتادند تا در گستره ی وسیعتری از اتوماسیون صنعتی از آنها استفاده شود. برای بهره بردن از انواع PLC نیاز بود تا زبان برنامه نویسی PLC را بصورت کامل یاد بگیریم و از آن در جهت تولید این ابزار کاربردی استفاده کنیم.

• آموزش برنامه نویسی پی ال سی PLC با سیماتیک SIMATIC Manager – مقدماتی — کلیک کنید

بررسی اجزای مهم PLC

می دانیم که هر قطعه و ابزار الکترونیکی از اجزاء و بخش های زیادی تشکیل شده است که در ادامه می توانیم به اجزای اصلی PLC نیز اشاره کنیم. این اجزا از ۵ بخش اصلی تشکیل شده اند که عبارتند از :

• منبع تغذیه (Power Supply)
• واحد پردازش مرکزی (CPU)
• واحد ورودی و خروجی (I/O)
• حافظه (Memory)
• نرم افزار (Software)

در ادامه به معرفی هر بخش از اجزای PLC می پردازیم.

منبع تغذیه (Power Supply)

تمامی وسایل اکترومکانیکی برای اینکه شروع بکار کنند نیاز دارند تا از یک منبع تغذیه استفاده کنند تا توان لازم جهت آماده سازی فرآیند دستگاه ها را تامین کنند. از وظایف مهم منبع تغذیه این است که نوسان را کنترل کند و سطح نویز دریافت شده را کاهش دهد.

واحد پردازنده مرکزی (CPU)

این بخش بعنوان مغز PLC عمل می کند که داده ها را از واحد ورودی دریافت می کند و براساس دستوراتی که با زبان برنامه نویسی PLC نوشته شده است داده ها را تجزیه و تحلیل کرده و در آخر خروجی کنترل شده مناسب را تولید و به واحد خروجی منتقل می کند. واحد پردازنده مرکزی با بررسی هایی که بطور پیوسته انجام می دهد عملکرد PLC را تحلیل کرده و از شکل گیری خطا جلوگیری می کند.

واحد ورودی و خروجی (I/O)

واحدهای ورودی و خروجی وظیفه دارند تا ارتباط PLC‌ را با محیط اطراف خود حفظ کنند و در بخش واحد ورودی، داده های خروجی که از طریق سوئیچ و سنسورها خارج می شوند دریافت می شود و جهت بررسی و پردازش به واحد پردازنده مرکزی تحویل داده می شود که پس از این عمل در واحد خروجی سیگنال های فرمان از این بخش به سایر تجهیزات ارسال شده تا فرآیند کنترل صورت گیرد.

بخش حافظه (Memory)

تمامی کدنویسی های نوشته شده به زبان مناسب برنامه نویسی PLC و همچنین کلیه اطلاعاتی که از طریق بخش ورودی دریافت می شود در بخش حافظه ذخیره می شود.

بخش نرم افزار (Software)

در بخش نرم افزار می توانیم تمامی بخش های لازم برای کنترل کننده های مورد نیاز طراحان PLC را طراحی کنیم و با بهره بردن از کابل های رابط که روی PLC‌ نصب هستند آنها را به ارسال کنیم.

معرفی انواع زبان برنامه نویسی PLC

در بخش های قبلی با برخی سازوکارها و اجزای PLC آشنا شدیم و اینکه چطور می توانیم داده های را از بخش ورودی گرفته و بعد از کنترل کردن آنها را به بخش پردازنده مرکزی بدهیم تا پردازش و تحلیل های لازم بر روی آن صورت گیرد تا نتیجه و اطلاعات مهم را از طریق بخش خروجی دریافت کنیم. ولی تمامی این مراحل را باید با استفاده از زبان برنامه نویسی PLC انجام دهیم و کلیه دستورات و قواعد مورد نظر را با کدهای مشخص شده با زبان PLC کدنویسی کنیم تا دستگاه هایی مورد نظر ما هستند بتوانند آنها را اجرا کنند.

زبان برنامه نویسی نبردبانی Ladder

برای اینکه بتوانیم از برنامه نویسی برای یک دستگاه PLC استفاده کنیم باید از یک سیستم رایانه ای بخصوصی استفاده کنیم و از پرکاربردترین و مهمترین انواع برنامه نویسی برای PLC نوع منطق نبردبانی یا Ladder است. در این نوع منطق می توانیم از نمادها بجای انواع کلمات استفاده کنیم تا از شبیه سازی منطقی کنترل کننده رله بهره ببریم. این نمادها از طریق خطوط بهم چسبیده بهم متصل شده و جریان را از طریق سیم پیچ و اتصال های آن نشان می دهد.

مزایای زبان برنامه نویسی Ladder برای PLC عبارتند از :

• آموزش و کار کردن با آن آسان است.
• بررسی مشکل و عیب یابی در زبان برنامه نویسی Ladder راحتتر است.
• در دستگاه های اتوماسیون صنعتی مختلفی استفاده می شود.
• محیط آن کاملا گرافیکی است.

یک برنامه که با زبان PLC منطبق با اصول برنامه نویسی نبردبانی طراحی می شود مانند یک نبردبان است ولی در واقع مدار الکتریکی را به ما نشان می دهد. یعنی برای فهم نبردبان بصورت کامل باید منطقی که در عملکرد مدارهای الکتریکی ساده است را باید یاد بگیریم.

زبان برنامه نویسی فلوچارتی (SFC)

در این نوع زبان برنامه نویسی برنامه ها بشکل مجموعه ای از نمادهای بشکل مستطیل درمی آید که به نوعی شبیه به بلوک است. این نوع نمایش اغلب در هنگام طراحی و توسعه برنامه هایی که بشکل ترتیبی کنترل می شوند استفاده می گردد.

در برنامه نویسی نوع فلوچارتی در هر بلوک نوع عمل منطقی نشان داده شده و ورودی ها و خروجی ها مربوط به هر بلوک نیز مشخص می شوند. در این روش به نوعی برنامه با شیوه ی ترسیم مدارهای منطقی بشکل الکترونیکی مطابقت دارد.

زبان برنامه نویسی عبارتی (STL)

در نوع زبان برنامه نویسی STL یا عبارتی برنامه ی کنترل کننده با بهره بردن از حروف و اعداد لاتین به شکل جملات منطقی نوشته می شود و هر حرفی معرف یک واژه و کلمه در زبان انگلیسی است. در روش عبارتی برنامه ها بشکل مجموعه ای از دستورها هستند که به هر دستور هم رشته یا statement می گویند. در هر دستور غالبا یکی از ترکیب های منطقی ریاضی مانند And، NOT، OR و… استفاده می شود.

جمع بندی درباره ی زبان برنامه نویسی PLC

در این مطلب سعی کردیم درباره ی مفهوم PLC و کاربردهای آن در زمینه ی اتوماسیون صنعتی صحبت کنیم و از طرفی با مفهوم کنترل کننده منطقی برنامه پذیر بودن PLC آشنا شدیم. در ادامه به زبان برنامه نویسی PLC و ۳ مورد از انواع آن اشاره کردیم. برای اینکه بخواهید با برخی قواعد و ساختار انوع زبان های برنامه نویسی PLC آشنا شوید می توانید با فیلم های آموزشی آنلاین فرادرس شروع به یادگیری کلیه ی مباحث مورد نظر کنید تا در این زمینه مسلط شوید.

• آموزش برنامه نویسی پی ال سی PLC های سری دلتا با WPLSoft — کلیک کنید