اتوماسیون صنعتی یا فرآیند خودکار سازی صنایع از جمله کارهایی است که در طی 20 الی 30 سال اخیر در کشور ما رشد پر شتابی داشته و گروه زیادی را جهت یادگیری و استفاده از آن علاقه‌مند کرده است. سیستم‌های اتوماسیون می‌توانند از کارهای خرد شروع شده و به سیستم‌های سطح کلان مانند سیستم‌های دیسپاچینگ و … برسند. راه اندازی و استفاده از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی نیازمند بهره گیری از تجهیزاتی است که نقش جدی در فرآیند اتوماتیک کردن و کنترل نمودن پروژه‌ها و عملیات‌های کاری دارند. از جمله ادواتی که در پایین‌ترین بخش از سلسه مراتب سیستم‌های اتوماسیون صنعتی قرار می‌گیرند؛ PLC ها، HMI ها و حسگرها (سنسور) می‌باشند. در این مقاله به سراغ معرفی دو تجهیز اتوماسیون صنعتی رفته و به بررسی تفاوت PLC و HMI می‌پردازیم. با ما همراه باشید.
PLC چیست و چه کاربردی دارد؟
کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یا Programmable Logic Controller که به اختصار PLC نامیده می‌شود؛ نوعی کامپیوتر صنعتی است که سیستم برنامه ریزی آن بر مبنای مدار منطقی و صفر و یک دیجیتالی است. استفاده از PLC در یک پروژه به معنی استفاده از یک سیستم پردازش مرکزی است. این سیستم پردازش بر مبنای برنامه‌ای که برایش از پیش نوشته شده است؛ اقدام به اجرای عملیات می‌کند و این در حالی است که فاقد هرگونه صفحه نمایش یا صفحه کلید و مانند اینهاست. فرآیند برنامه نویسی یک PLC در ابتدا توسط یک رایانه نوشته شده که معمولاً در تمامی برندها زبان آن مشترک می‌باشد.
این زبان مشترک به زبان نردبانی یا LADDER معروف است. در ادامه با استفاده از سیستم‌های شبکه صنعتی و یا روش‌های مرسوم مانند استفاده از کابل‌های USB برنامه نوشته شده به PLC انتقال داده می‌شود. گفتیم که PLC ها واحد پردازشگر پروژه‌ها هستند. یک پردازشگر دارای تعدادی ورودی بوده که بر مبنای آنها محاسبات و پردازش‌ها انجام شده و دستورات لازم به خروجی‌ها اعلام می‌شود. پس بر همین مبنا یک PLC می‌تواند دارای تعداد مشخصی ورودی و خروجی باشد. برای ورودی و خروجی‌های PLC از اصلاح I/O Module استفاده می‌شود. ماژول‌ها به فراخور نوع دیتایی که تحویل PLC می‌دهند دارای تنوع گسترده‌ای هستند. پس در یک جمع بندی باید بگوییم که PLC پردازشگری است به همراه تعدادی کارت ورودی و خروجی مشخص که کنترل و اجرای پروژه را در دست دارد.
PLC های موجود در بازار به دو گروه PLC های Modular و Compact تقسیم می‌شوند. در مدل Compact تعداد مشخصی ورودی و خروجی خاص برای PLC در نظر گرفته شده و در نمونه‌های Modular این امکان وجود دارد که بر اساس نوع و برند PLC گروهی از ورودی و خروجی‌های مختلف را بر اساس ظرفیت تعیین شده برای PLC به آن متصل نمایید.
یک PLC از نوع Compact دارای این موارد است: ترمینال‌های تغذیه، اسلات کارت حافظه (که می‌تواند دارای حافظه داخلی باشد و این مورد را نداشته باشد)، تعداد محدود و مشخصی ترمینال ورودی، تعداد محدود و مشخصی ترمینال خروجی، تعداد محدود و مشخصی ترمینال برای ادوات خاص مانند سنسور اینکدر، سنسور دما و …، پورت‌های شبکه صنعتی (به‌صورت محدود و برحسب درخواست مشتری) و در نهایت یک رابط ارتباط PLC با رایانه.
یک PLC از نوع Modular در یک برند دارای تنوع بالایی است و دستکم می‌تواند شامل این موارد باشد: کارت تغذیه، کارت پردازنده که دارای رابط ارتباط با رایانه و اسلات کارت حافظه و سوییچ RUN/STOP و نشانگرهای لازم است، کارت‌های ورودی، کارت‌های خروجی، کارت شبکه صنعتی (در صورت نیاز) و کارت‌های خاص (برای سنسور دما، سنسور اینکدر و….).
برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه PLC می توانید به بخش محصولات PLC سایت مراجعه فرمایید.
HMI چیست و چه کاربردی دارد؟
رابط انسان با ماشین یا Human Machine Interface که به اختصار HMI نامیده می‌شود یک صفحه نمایش یا رابط گرافیکی است که به وسیله آن امکان نظارت و اعمال دستورات به پروژه اتوماسیون امکان پذیر می‌شود. HMI این امکان را به اپراتور می‌دهد تا روند عملیات را در لحظه مشاهده و بررسی کرده و در صورت نیاز دستورات لازم را اعمال می‌کند. HMI به تنهایی نمی‌تواند چیزی را نمایش دهد یا کاری را در روند اجرای عملیات تغییر دهد یا دستوری را لحاظ کند. در نتیجه حتماً باید ارتباط بین PLC و HMI از طریق شبکه‌های صنعتی برقرار باشد. آنچه حائز اهمیت است ذکر این نکته است که HMI نیز مشابه با PLC نیاز به برنامه نویسی دارد با این تفاوت که نوع برنامه نویسی HMI از نوع گرافیکی بوده و در میان برندها متفاوت است. در این نوع برنامه نویسی، المان‌های گرافیکی لینک دار شده و با PLC مرتبط می‌شوند. بر همین اساس برای مثال از طریق یک المان گرافیکی، دستور به PLC ارسال می‌شود و نتیجه دستور از طریق یک المان گرافیکی در HMI نمایش داده می‌شود.
برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه HMI می توانید به بخش محصولات HMI سایت مراجعه فرمایید.
بررسی 5 تفاوت PLC و HMI
حال که تا حدودی با این دو تجهیز آشنا شدید؛ می خواهیم تفاوت PLC و HMI را بررسی نماییم:
1- برنامه نویسی متفاوت
برنامه نویسی یا برنامه ریزی در این دو محصول متفاوت است. همان‌گونه که اشاره کردیم؛ برنامه نویسی در PLC ها بر اساس استانداردهای تعریف شده مانند LADDER در تمامی برندها بوده و این در حالی است که برنامه نویسی در HMI ها از نوع گرافیکی بوده و در هر برند منحصر به فرد است.
2- نظارت بر عملکرد پروژه
PLC مانند یک پردازنده تنها وظیفه پردازش و اجرای عملیات را بر عهده دارد و در نتیجه تنها می‌توان برای اطلاع از صحت عملکرد پروژه نتیجه نهایی یا خروجی را به صورت فیزیکی مشاهده کرد و این در حالی است که در HMI با برنامه نویسی صحیح و استفاده از تجهیزات می‌توان از بخش‌های مختلف پروژه حتی از راه دور آگاهی داشت.
3- ورودی و خروجی های متفاوت
به طور کلی HMI تنها با یک قطعه سرو کار دارد و تنها از آن داده می‌گیرد و داده‌های لازم را به آن می‌دهد و آن قطعه همان PLC است. اما در PLC این مسئله کاملاً متفاوت است. PLC به سبب اینکه یک پردازشگر مرکزی است با تمامی کلیدها، سنسورها، شستی‌ها و… سر و کار دارد و در نهایت با ادوات مختلفی چون شیر برقی‌ها، ولوها، الکتروموتورها و… به عنوان عملگرها سروکار دارد. پس در مجموع ورودی و خروجی‌های PLC بسیار مختلف و گوناگون است که متفاوت با HMI می‌باشد.
4- نمایشگر های متفاوت
PLC ها در اکثر مدل‌ها به استثنای برخی مدل‌های برندها مانند PLC SIEMENS LOGO ، فاقد صفحه نمایش بوده و برای اطلاع از عملکرد ورودی خروجی‌ها، ایرادات سیستم و نظایر اینها تنها از چراغ سیگنال‌های LED باید کمک گرفت. این در حالی است که HMI ها به دلیل داشتن رابط گرافیکی و صفحه نمایش، امکان رویت و بررسی تمامی موارد را میسر کرده است
5- امکان ارتباط با دیگر ادوات اتوماسیون صنعتی
تنها PLC می‌تواند با دیگر ادوات اتوماسیون صنعتی نظیر درایوها، اینکدر ها، ماژول‌های PID، سروو درایوها و … ارتباط بگیرد و امکان ارتباط مستقیم این ادوات با PLC امکان پذیر نیست.
البته در سالیان گذشته و به تازگی ادوات جدیدی تحت عنوان AIO (All In One) نیز در سبد برخی برندها برای محصولات حوزه اتوماسیون صنعتی مشابه با سیستم‌های رایانه‌ای ارائه شده است. این تجهیزات در حقیقت یک PLC+HMI هستند که از دو بخش تشکیل شده‌اند. ماژول‌های ورودی و خروجی در پشت HMI تعبیه شده و باقی اقلام نظیر پردازشگر، بخش تغذیه، درگاه‌های شبکه و پورت‌های خاص همگی بر روی HMI تعبیه شده‌اند. لازم به ذکر است اگرچه دو تجهیز در یک تجهیز ادغام شده‌اند؛ اما همچنان برای برنامه نویسی لازم است دو برنامه جداگانه گرافیکی و ساده نوشته شود. در این مقاله سعی کردیم تا به طور خلاصه شما را با دو تجهیز آشنا و تفاوت‌های آنها را بازگو کنیم. شما می‌توانید نظرات و سؤالات خود را در خصوص تهیه و استفاده از این تجهیزات با کارشناسان ما در میان بگذارید. انرژی در دستان تو!
