PLC

PLC آغاز فرآیند اتوماسیون یا خودکار کردن یک صنعت است. در حال حاضر تمامی برند های معتبر، این محصول را تولید می‌کنند. اما در ایران PLC با نام خانواده زیمنس گره خورده است.
در پایه‌ای ترین حالت و سیستمی که در آن از PLC استفاده شود، حداقل 3 ماژول (کارت) وجود دارد.

1) ماژول پردازنده

یک واحد پردازنده مرکزی دارد که محاسبات و داده‌های ورودی و خروجی را زیر نظر دارد. این ماژول حافظه‌های ROM و RAM را دارد که اطلاعات را ذخیره می‌کنند. این پردازنده‌ها با توجه به نوع کاربری PLC، متفاوت‌اند. اکثر پردازنده‌ها حافظه داخلی دارند که در صورت نیاز می‌توان آن‌ها را با حافظه خارجی ارتقا داد.

2) ماژول منبع تغذیه

این ماژول برق مورد نیاز تجهیز را تامین می‌کند. تفاوتی نمی‌کند که برق ورودی به دستگاه AC یا DC باشد. عموم ماژول‌های تغذیه یک PLC با ولتاژ 220/230 ولت AC و یا 24 ولت DC تغذیه می‌شوند.

3) ماژول ورودی/خروجی

ماژول‌های ورودی برای گرفتن اطلاعات (دستورات) از خارج از PLC و ماژول‌های خروجی برای دادن اطلاعات (دستورات) از PLC به سایز تجهیزات استفاده می‌شوند. هر واحد ماژول ورودی/ خروجی دارای محدوده ولتاژ و جریان مشخصی است و خارج از این محدوده نباید به آن سیگنال داد. سیگنال ورودی می‌تواند یک کلید و یا سنسور باشد. خروجی نیز می‌تواند ارسال یک سیگنال برای راه اندازی و یا توقف یک تجهیز دیگر باشد. البته یک نکته مهم در خصوص استفاده از ماژول‌های ورودی/خروجی وجود دارد که در هنگام استفاده از آن‌ها باید لحاظ شود.این مورد مهم عبارت است از نوع ورودی/خروجی‌های ماژول که اهمیت زیادی دارد و به طور کلی در دو دسته طبقه بندی می شوند.

انواع ماژول های ورودی/خروجی

1. ماژول دیجیتال
این ماژول برای سنسورها، شستی ها و اتصال آن‌ها به کار می‌رود.

2. ماژول آنالوگ
این نوع برای متحرک‌هایی به کار می‌رود که دارای سیگنال‌های الکتریکی آنالوگ است. مانند سنسور هایی که از مقدار متغیر 4 تا 20 میلی آمپر تبعیت می‌کنند.
علاوه بر این، کارت‌های ورودی/خروجی می‌توانند از نوع رله‌ای یا ترانزیستوری باشند. ترانزیستوری‌ها طول عمر بالاتری دارند و مناسب‌ترین گزینه برای سیگنال‌های پالسی است.

اهمیت PLC

در دنیای امروز ، آسان شدن کار ها، سرعت بخشیدن به کارها، افزایش راندمان و کیفیت و کاهش هزینه های تولید و مصرف در اولویت است. بسیاری از تجهیزاتی که پیش از این به صورت مکانیکی یا الکترومکانیکی و برقی کار می کردند؛ کار خود را به تجهیزات الکترونیکی دادند. حتی بسیاری از تجهیزاتی که با سیستم های الکترونیکی آنالوگ فعالیت می کردند؛ درحال حاضر جای خود را به تجهیزات الکترونیک دیجیتال می دهند. تمامی این موارد سبب شده است که تجهیزی به نام PLC به عنوان مغز متفکر و دستور دهنده در یک فرآیند تولید به عنوان عنصری بسیار مهم و کار آمد شناخته شود. حضور PLC در عرصه صنعت دستکم می تواند باعث افزایش راندمان تولید و کاهش استهلاک برای تجهیزات و نیروی کار شود. از جمله مهم ترین وظایف PLC ها در دنیای امروز؛ مدیریت پیچیده ترین پروسه های تولید است که انجام آن توسط رابط انسانی بعضاً سخت و طاقت فرسا است. جهان امروز بیش از پیش در حال سرعت گرفتن است و PLC بخش کوچک اما مهمی در این فرآیند است.

انواع PLC

 PLC ها به چهار دسته تقسیم می شوند:

1- مینی PLC

این نوع PLC ها خروجی/ورودی‌هایی با حداکثر تعداد 40 پورت هستند. برای مصرف در پروژه‌های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. محدودیت در این مدل بسیار بالا بوده و عموما دارای یک صفحه نمایش از نوع 7-Segment هستند.

2- PLC مجتمع

این نوع از PLCها تمام تجهیزات خود را در یک باکس قرار می‌دهند. تعداد ورودی/خروجی این نوع به 300 پورت هم می‌‌رسد. به همین دلیل در کارخانه‌ها بیشتر از این مدل استفاده می‌شود. این مدل نسبت به مدل مینی محدودیت کمتری دارد. این مدل قابل ارتقا نیست اما در برخی برندها قابلیت اضافه کردن دیگر ماژول‌ها به آن‌ها فراهم است. به این مدل از PLCها، کامپکت (compact) هم گفته می‌شود.

3- PLC ماژولار

در این مورد تمام تجهیزات و لوازم به صورت جداگانه قرار داده شده است ولی این امکان نیز وجود دارد که در کنار هم قرار گیرند. تعداد ورودی/خروجی این نوع از PLCها نیز قابل توجه است که 2000 پورت را به خود اختصاص می‌دهد. اما یک نکته مهم در کار کردن با این نوع از PLC ها این است که باید قابی در پشت آن طراحی و نصب شود و پس از آن شروع به کار کند.

4- PLC رک

این نوع از PLCها ماژول مرکزی خود را در پشت قرار داده اند و ورودی و خروجی به آن متصل می‌شود. این نوع از PLC ها باید به صورت عمودی نصب شوند. تعداد ورودی و خروجی‌های این نوع به 5000 پورت نیز می‌رسد و به دلیل اندازه بزرگ در پتروشیمی‌ها و پژوهشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای PLC

PLCها مقدمه فرآیند خودکار شدن تولید و مدیریت تجهیزات هستند. کاربرد آن‌ها از مصارف خانگی تا مصارف صنعتی، آموزشی و پژوهشی کاملا مشهود است. در نتیجه می‌توان مزایای زیر را برای آن نام برد.
• کمتر شدن هزینه
• راحتی در نصب و راه اندازی
• اطمینان پذیری بالا
• امکان شخصی سازی
• دارای تجهیزات فراوان و ماژول‌های متنوع مخصوص
• کاربردهای فراوان (از خانه تا صنعت)
• افزایش تولید
• افزایش کیفیت
• کاهش مصرف انرژی
• افزایش دقت انجام کار

نحوه ی کارکرد PLC

PLCهای هر برند با توجه به پروژه تعریف شده، توسط نرم افزار تعریف شده توسط و کامپیوترها برنامه ریزی می‌شوند. اتصال PLC به کامپیوتر با استفاده از شبکه‌های صنعتی و ارتباط کابلی یا بی سیم، صورت می‌گیرد. هر PLC از زبان برنامه نویسی خاصی پشتیبانی می‌کند. اما در اکثر PLC های برند های مختلف استفاده از زبان برنامه نویسی نردبانی موسوم به LADDER مشترک است. بعد از برنامه نویسی کامل، برنامه نوشته شده بر روی PLC بارگذاری و یا آپلود می‌شود. پس از آن ورودی/ خروجی‌ها و بخش‌های سخت افزاری انجام شده و به PLC متصل می‌شوند. در انتها PLC را بر روی وضعیت RUN قرار می‌دهیم تا پروژه آماده اجرا باشد.

کاربردهای PLC

به دلیل گسترش کاربردهای PLC، آن‌ها را به صورت کلی برای شما بیان می‌کنیم.
• صنایع پتروشیمی
• ساختمان های اداری و تجاری و مسکونی برای انجام اتوماسیون خانگی و اداری
• تصفیه خانه‌ها
• شهربازی‌ها
• کارخانه‌های تولیدی مانند خودرو، مواد غذایی، تولید قطعات و….
• سیستم‌های تهویه و دما
• اماکن ورزشی نظیر استخرها
• سیستم‌های هیدرولیکی
• سیستم های پنوماتیکی
• سیستم های نظامی و ناوبری

مقایسه برندهای مختلف PLC

امروزه برندهای متعددی در زمینه تولید PLC فعالیت دارند، اما چند برند توانسته‌اند در بازار جهانی و ایران جایگاه ویژه‌ای پیدا کنند. در جدول زیر مقایسه کوتاهی از معروف‌ترین برندها را مشاهده می‌کنید:

در ایران برند زیمنس (Siemens) با سری‌های S7-1200، S7-300 و S7-1500 بیشترین استفاده را دارد و به دلیل پشتیبانی گسترده نرم‌افزاری و سخت‌افزاری، در اتوماسیون کارخانه‌ها، صنایع پتروشیمی و نیروگاه‌ها بسیار محبوب است.

نکات مهم در انتخاب PLC مناسب

انتخاب یک PLC متناسب با نیاز پروژه، اهمیت زیادی در عملکرد و هزینه نهایی سیستم دارد. در هنگام خرید باید موارد زیر را در نظر گرفت:

1. تعداد ورودی و خروجی (I/O)
   اگر تعداد سنسورها و عملگرها زیاد است، از PLC ماژولار یا رک استفاده کنید.

2. نوع سیگنال‌ها (دیجیتال یا آنالوگ)
   بررسی کنید ماژول‌های ورودی/خروجی با ولتاژ و جریان سیستم شما سازگار باشند.

3. محیط کاری و شرایط نصب
   در محیط‌های دارای گرد و غبار یا دمای بالا، از PLC با درجه حفاظتی IP بالا استفاده کنید.

4. ارتباط شبکه‌ای و قابلیت توسعه
   در پروژه‌های بزرگ، PLC باید از شبکه‌هایی مانند Profibus، Modbus، Ethernet یا Profinet پشتیبانی کند.

5. قیمت و خدمات پس از فروش
   برندهایی مثل زیمنس و دلتا به دلیل پشتیبانی و آموزش گسترده در ایران، انتخاب مطمئنی محسوب می‌شوند.

آینده PLC و اتوماسیون صنعتی

با پیشرفت تکنولوژی، PLCها در حال تبدیل شدن به سیستم‌های هوشمندتر و یکپارچه‌تر هستند. امروزه PLCهای مدرن:

• از اینترنت اشیا (IoT) پشتیبانی می‌کنند.

• با هوش مصنوعی (AI) ترکیب شده‌اند تا داده‌ها را تحلیل کنند.

• قابلیت کنترل و مانیتورینگ از راه دور از طریق وب و اپلیکیشن را دارند.

• از پروتکل‌های صنعتی جدید مانند OPC UA و MQTT برای تبادل داده استفاده می‌کنند.

در نتیجه، PLCها به سمت سیستم‌های Smart Factory و Industry 4.0 حرکت کرده‌اند؛ جایی که هر دستگاه بخشی از یک شبکه هوشمند و خودآموز است.

نتیجه‌گیری

PLC به‌عنوان قلب تپنده اتوماسیون صنعتی، نقشی کلیدی در تحول خطوط تولید و فرآیندهای کنترل ایفا می‌کند. این تجهیز با دقت بالا، سرعت پردازش سریع و قابلیت برنامه‌ریزی انعطاف‌پذیر، امکان کنترل و نظارت هوشمند بر تجهیزات صنعتی را فراهم کرده است.

به کمک PLC، عملیات تولید از حالت دستی و غیر دقیق به فرآیندهای خودکار و دقیق تبدیل شده است. از راه‌اندازی یک موتور ساده گرفته تا کنترل هزاران ورودی و خروجی در یک کارخانه پتروشیمی، PLC قادر است همه این وظایف را با اطمینان بالا انجام دهد.

در دنیای امروز که سرعت، بهره‌وری و هوشمندی سه اصل کلیدی هر صنعت موفق هستند، استفاده از PLC دیگر یک انتخاب نیست؛ بلکه ضرورتی برای ماندن در مسیر رشد و رقابت محسوب می‌شود.

پرسش‌های متداول درباره PLC

PLC چیست و چه کاربردی دارد؟
PLC یک کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی است که وظیفه کنترل خودکار تجهیزات صنعتی و خطوط تولید را بر عهده دارد.

تفاوت PLC با کنترل‌های قدیمی چیست؟
سیستم‌های قدیمی مبتنی بر رله و تایمر بودند، اما PLC دیجیتال است و با نرم‌افزار قابل برنامه‌ریزی، دقت و انعطاف بالاتری دارد.

بهترین برند PLC در ایران کدام است؟
برند زیمنس آلمان با سری‌های S7-1200 و S7-1500 یکی از محبوب‌ترین و پرفروش‌ترین PLCها در ایران است.

آیا PLC قابل ارتقا است؟
بله، در مدل‌های ماژولار و رک، می‌توان با افزودن ماژول‌های ورودی و خروجی، سیستم را توسعه داد.

برای یادگیری PLC از کجا شروع کنیم؟
آشنایی با زبان برنامه‌نویسی LADDER و نرم‌افزارهایی مانند TIA Portal زیمنس بهترین نقطه شروع است.