تبلیغات
بچه های برق دانشگاه آزاد کازرون - كنترل كننده های برنامه پذیرProgrammable Logic Controller) PLC)
قالب وبلاگ قالب وبلاگ

بچه های برق دانشگاه آزاد کازرون
 

آپلود عکس رایگان و دائمی
 

اشتراک و ارسال مطلب به:

نوشته شده در تاریخ پنجشنبه 20 بهمن 1390 توسط مجتبی جباری

كنترل كننده های برنامه پذیرProgrammable Logic Controller) PLC)

از عبارت Programmable Logic Controller به معنای كنترل كننده قابل برنامه ریزی گرفته شده است.PLC كنترل كننده ای است نرم افزاری كه در قسمت ورودی، اطلاعات را بصورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ای كه در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمانهایی به گیرنده ها و اجرا كننده های فرمان ، ارسال می كند.

وظیفه PLCقبلا بر عهده مدارهای فرمان رله ای بود كه استفاده ازآنها در محیط های صنعتی جدید منسوخ گردیده است.اولین اشكالی كه در این مدارها ظاهر می شودآن است كه با افزایش تعداد رله ها حجم و وزن مدار فرمان بسیار بزرگ شده، همچنین موجب افزایش قیمت آن می گردد . برای رفع این اشكال مدارهای فرمان الكترونیكی ساخته شد ، ولی با وجود این هنگامی كه تغییری در روند یا عملكرد ماشین صورت می گیرد لازم است تغییرات بسیاری در سخت افزار سیستم كنترل داده شود .


با استفاده از PLC تغییر در روند یا عملكرد ماشین به آسانی صورت می پذیرد، زیرا دیگر لازم نیست سیم كشی ها و سخت افزار سیستم كنترل تغییر كند و تنها كافی است چند سطر برنامه نوشت و به PLCارسال كرد تا كنترل مورد نظر تحقق یابد.


PLC ها سخت افزاری شبیه كامپیوتر دارند، البته با ویژگیهای خاصی كه مناسب كنترل صنعتی است:

• در مقابل نویز حفاظت شده اند

• ساختار مدولار دارند كه تعویض بخشهای مختلف آنرا ساده می سازد

• اتصالات ورودی- خروجی وسطوح سیگنال استاندارد دارند

• زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست

• تغییر برنامه در هنگام كارآسان است.

2-3 مقایسه سیستمهای كنترلی مختلف

به طور كلی چهار سیستم كنترلی وجود دارد:

1.سیستمهای رله ای از قدیمی ترین سیستم كنترلی هستند. در این سیستمها كلیه عملیات كنترلی با استفاده از رله ها انجام می پذیرد.

2.سیستمهای كنترلی مبنی بر مدارهای منطقی. در این سیستم ها از دروازه های منطقی و تراشه های كوچك برای پیاده سازی عملیات منطقی استفاده می شود.

3.كنترل با كامپیو تر شخصی

4.كنترل مبنی بر PLC.

در جدول زیر انواع سیستمهای كنترل كننده از جنبه های مختلف مقایه شده اند

 

برخی از معایب یا توجهات خاص در بكارگیری سیستمهای PLC

1.كاربردهایی با برنامه ثابت: شاید استفاده از PLC كه قابلیت های برنامه ریزی زیادی دارد،در صورت نیاز نداشتن به آنهامقرون بصرفه نباشد مانند كنترل كننده های غلتكی/دنبالگر.برخی از سازندگان تجهیزات برای كاهش هزینه ها، هنوز از سیستمهای غلتكی مكانیكی استفاده می كنند.تغییر كارها غلتك ها بندرت تغییر می كند بنابراین قابلیت تغییر برنامه ریزی PLCها در اینجا جندان اهمیت ندارد

2.ملاحظات محل كار: برخی پارامترهای محیط مانند: دمای بالا،ارتعاشات، تداخلات الكترو مغناطیسی ، عواملی هستند كه كاربرد PLCها را محدود می كنند.

3.عملكرد ایمن در برابر اشتباه : در سیستمهای رله ای فشردن كلید توقف، برق مدار را قطع می كند و همینطور قطع منبع برق، باعث خاموش شدن سیستم می شود. بعلاوه سیستهای رله ای هنگام وصل مجدد برق بطور خودكار روشن نمی شوند. البته این موضوع از طریق برنامه نویسی در مورد PLC نیز قابل اعمال است. اما در بعضی از برنامه های PLCممكن است برای متوقف ساختن یك وسیله نیاز به اعمال ولتاژ ورودی باشد ، این گونه سیستمهادر مقابل اشتباه ایمن نیستندالبته این نقص با افزودن رله های حفاظتی به سیستم PLC رفع می شود.

4.عملكرد مدار ثابت: اگر سیستم مورد نظر هرگز نیاز به تغییر نداشته باشد ، یك سیستم كنترل ثابت (مانند غلتك مكانیكی) هزینه كمتری نسبت به PLCخواهد داشت. PLC ها در جاییكه بطور دوره ایی در عملیات تغییر ایجاد می شود، از كارایی بیشتری بر خوردارند.

برخی ازشركت های سازنده PLC:

Siemens, AEG, Smar, ABB, Allen Bradly, Bosch, General Electric, Mitsubishi…

3-3 سخت افزار PLC

قسمتهای تشكیل دهنده یك سیستم PLCبه صورت زیر تقسیم می شود(شكل1-3)

• واحد منبع تغذیه PS(Power Supply)

• واحد پردازش مركزی CPU

• حافظه

• ماژولهای ورودی

• ماژولهای خروجی

• ماژولهای تغییر شكل سیگنال

• ماژول ارتباط پروسسوری (Communication Processor(CP))

• ماژول رابط (Interface Module(IM))

• بدنه و قفسه ها (Racks and Chassis)




شكل 1-3:قسمتهای یك PLC

ماژول منبع تغذیه(PS):منبع تغذیه ولتاژهای مورد نیاز PLC را تامین می كند. این منبع معمولا از ولتاژهای 24Vdc و 110Vacیا 220Vac،ولتاژ 5Vdc را ایجاد می كند. ماكزیمم جریان قابل دسترسی منطبق با تعداد ماژولها ی خروجی مصرفی است. جهت دستیابی به راندمان بالا معمولا از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود. برای تغذیه رله ها و محركها (Actuator) معمولا از ولتاژ 24Vdc بصورت مستقیم و بدون هیچ كارت ارتباطی استفاده می شود.

واحد پردازش مركزی یا CPU:وظیفه این واحد، دریافت اطلاعات از ورودیها، پردازش این اطلاعات مطابق دستورات برنامه و صدور فرمانهایی است كه به صورت فعال یا غیر فعال كردن خروجی ها ظاهر می شود.

حافظه:در حالت كلی در PLC ها دو نوع حافظه وجود دارد:

• حافظه موقت یا RAM: كه محل نگهداری فلگ ها، تایمر ها، شمارنده ها و برنامه های كاربردی كاربر است.

• حافظه دائم (EEPROM , EPROM): كه جهت نگهداری و ذخیره همیشگی برنامه كاربر استفاده می شود.

در مواردی از RAM های CMOSكه باتری پشتیبان دارند استفاده می شود،بدین ترتیب در صورت قطع برق اطلاعات انها حفظ می گردد.

ماژولهای ورودی:ورودی هایی كه در سیستم های PLC مورد استفاده قرار می گیرند در حالت كلی به صورت زیر می باشند:

الف) ورودیهای دیجیتال(Digital Input)

ب) ورودی های آنالوگ(Analog Input)

الف) ورودیهای دیجیتال:این ورودیها معمولا بصورت سیگنالهای 0یا 24ولتdc می باشند . گاهی برای پردازش به تغییر سطح ولتاژ نیاز دارند. معمولا برای انجام این عمل ماژولهایی خاص در PLC در نظر گرفته می شود.

جهت حفاظت مدارهای داخلی PLC از خطرات ناشی از اشكالات بوجود آمده در مدار یا برای جلوگیری از ورود نویزهای موجود در محیط های صنعتی،ارتباط ورودیها با مدارت داخلی PLC توسط كوپل كننده های نوری انجام می گیرد. بدلیل ایزوله شدن ورودی ها از بقیه اجزای مدار داخلی PLC ، هرگونه اتصال كوتاه و یا اضافه ولتاژ نمی تواندآسیبی به واحدهای داخلی PLC وارد آ ورد.

ب)ورودی های آنالوگ:این گونه ورودیها در حالت استاندارد

4-20 mA و یا 0-20mA بوده ،مستقیما به ماژول آنا لوگ متصل می شوند. ماژولهای ورودی آنالوگ، سیگنالهای دریافتی پیوسته رابه مقادیر دیجیتال تبدیل نموده و سپس مقادیر دیجیتال حاصل توسطCPU پردازش می شود.

ماژولهای خروجی: خروجی های استفاده شده در PLCها به دو صورت زیرمی باشند:

الف)خروجیهای دیجیتال:این فرمانهای خروجی به صورت سیگنالهای 0 تا 24 ولت DCبوده كه در خروجی ظاهر می شوند. بنابراین هر خروجی از لحاظ منطقی می تواند مقادیر “0” یا “1” را داشته باشد. این سیگنالها به تقویت كننده های قدرت یا مبدل های الكتریكی ارسال می شوند تا مثلا ماشین را به حركت در آ ورند یا آنرا از حركت باز دارند.

ب) خروجیهای آنالوگ: سطوح ولتاژ و جریان استاندارد خروجی می تواند یكی از مقادیر ،4-20mA ، 0- 20mA باشد. معمولا ماژولهای خروجی آنالوگ، مقادیر دیجیتال پردازش شده توسط CPU را به سیگنالهای آنالوگ مورد نیاز جهت پروسه تحت كنترل تبدیل می نمایند. این خروجی ها بوسیله واحدی به نام Isolator از سایر قسمتهای داخلی PLC ایزوله می شوند. بدین ترتیب مدارت حساس داخلی PLC از خطرات ناشی از امكان بروز اتصالات نا خواسته خارجی محافظت می گردند.

ماژول تغییرشكل سیگنال: در مواقعی كه سیگنالهای موجود درمحدوده استانداردنباشند،لازم است از یك ماژول تغییر شكل دهنده استفاده شودتا محدوده سیگنالها را تغییر داده و به محدوده استاندارد تبدیل كند.

ماژول ارتباط پروسسوری (CP): این ماژول ارتباط بین CPU مركزی را با CPU های جانبی بر قرار می سازد.

ماژول رابط (IM): در صورت نیاز به اضافه نمودن واحد های دیگرورودی و خروجی به PLC یا جهت اتصال پانل اپراتوری و پروگرامر،به PLCاز این ماژول ارتباطی استفاده می شود. در صورتی كه چندین PLC بصورت شبكه به یكدیگر متصل شوند. از واحد IM جهت ارتباط آنها استفاده می شود.

ورودی/خروجی دور دست و ارتباط با آنها:

هنگامیكه تعداد زیادی ورودی /خروجی در فاصله ای دوروجود دارد،اتصال مستقیم آنها به PLC نیاز به اتصالات زیادی دارد كه مقرون به صرفه نیست،دراین مواقع یك واحدI/O در مكان لازم نصب می شودوبایك زوج سیم به PLC متصل می گردد. واحد I/O اطلاعات مربوط به ورودی/خروجی ها را از طریق اتصال سریال به PLC ارسال و دریافت می كند. باتوجه به اینكه واحد I/O تا PLCممكن است به چند هزار متر برسد،صرفه جویی زیادی در هزینه ها می شود. در سیستمهای بزرگ ممكن است چندین PLC وجودداشته باشد كه همگی تحت نظارت یك PLC اصلی عمل می كنند.معمولا برنامه كنترلی در PLC اصلی اجرا می شود و PLCهای دیگر فقط وظیفه ارتباط با واحد های I/Oرا به عهده دارند.

4-3 انواع محیطهای برنامه نویسی و امكانات نرم افزاری در PLC

امروزه استاندارد های خاص بیت المللی مثل IEC 1131 برای برنامه نویسی و كار با PLC ها وجود دارد كه اغلب شركت های سازنده و طراح PLC كه معمولا نرم افزارهای مخصوص PLC های خودشان را تولید می كنند. از این روشهای استاندارد شده پیروی می كنند و فقط تفاوتهای جزیی در نرم افزارهای آنها به چشم می خورد كه اكثر آنها هم در اثر تفاوتهای سخت افزاری سیستم های طراحی شده بوجود می آیند.اما در این بخش زبانها و محیطهای مختلف برنامه نویسی به طور مختصر و خلاصه به طور عمومی و كلی مورد بررسی قرار می گیرد تا در برخورد های احتمالی با این محیطها دچارسردرگمی نشوید.

بطور كلی می توان زبانها برنامه نویس PLCرا به پنج دسته تقسیم كرد:

• زبان SFC یا Sequential Function Chart Language

• زبان FBD یا Function Block Diagram Language

• زبان LD یا Ladder Diagram Language

• زبان ST یا Structured Text Language

• زبان IL یا Instruction List Language

پنج زبان فوق زبان های استاندارد و شناخته شده PLC ها هستند و كمپانی های سازنده سخت افزار و نرم افزار PLCها با وجود اختلاف های جزیی كه ممكن است در نام یا ظاهر نرم افزار هایشان با نمونه های اصلی و جود داشته باشد، همگی بر اساس همین روشهای استاندارد شده حركت می كنند.

زبان SFC:

در این محیط نیز مانند دیگر محیط های برنامه نویسی،ابزار هایی وجود دارند كه در ابتدا باید با آنها آشنا شد، مهمترین ابزارهای موجود Transition,Initialstep,Step است.

هر Step معرف مرحله ای از روتین كنترلی است كه در آن اتفاقاتی، براساس تعاریف نویسنده برنامه، به وقوع خواهد پیوست، هر step بایك مربع نشان داده می شود وشماره ای كه معرف مرحله ای خاص از برنامه است داخل آن نوشته می شود.



تعریف عملیات آن مرحله نیز در درون یك مستطیل نوشته می شود كه به مربع اصلی متصل شده و هر دوی اینها معرف یك مرحله از برنامه هستند.

در هر زمان و هر سیكل اسكن برنامه،step مربوط به آن فعال خواهد شد، برای نشان دادن step های فعال و غیر فعال از یك دایره كوچك استفاده می شود كه درون مربع اصلی


شكل2-4:نمایش step فعال و غیر فعال

Step قرار می گیرد و در زمان اجرای برنامه مشخص می كند كه كدام step فعال و كدام غیر فعال است.



بدیهی است كه دستورات مربوط به step فعال در همان لحظه در حال اجرا شدن است و step غیر فعال، كاری انجام نمی دهد.برای نشان دادن وضعیت ابتدایی و در شروع برنامه SFC می بایست از یك Initial step استفاده كنیم كه نشان دهنده شروع و مرحله آغاز برنامه است ، نماد گرافیكی step Initial یك مربع دو خطی است.

بدیهی است كه هر برنامه SFC باید فقط دارای یك Initial step باشد كه با شروع اجرای،به شكل فعال در خواهد آمد. شكل3-4: Initial step در شروع برنامه

مورد بعدی كه باید در مورد آن صحبت شود Transition است كه بصورت یك خط افقی مسیر ارتباطی بین دو step را قطع می كند. شماره مربوط آن در گوشه پایین و سمت راست آن نوشته می شودو توضیحات لازم را در قسمت راست می نویسندمانند شكل 4-4 .

لازم بذكر است كه قسمت توضیحات یك بخش آزاد و مجزا است و به هیچ عنوان قسمتی از برنامه محسوب نمی شود و تنها جنبه توضیح برای درك بهتر را دارد.


شكل4-4:Transition

Transition ها در هر مرحله از برنامه شروط موجود در قسمتهای قبلی خود را می بینند و بر آورده شدن و عدم برآورده شدن آن شروط بررسی را می كنند و بدیهی است كه اگر شروط هر مرحله برآورده شده باشد.Transition ها مربوطه اجازه عبور از آن مرحله را صادر می كند و بالعكس. نكته مهم دیگر خطوط جهت دار برای اتصال stepها و Transition ها و همچنین پرسشهای جهت دار است. به شكل 5-4 توجه كنید. خطوط جهت دار در بین stepهاو Transitionها دارای فلش نشان دهنده جهت نیستند. اما برای بر قراری ارتباط سراسری از خارج حلقه شكل اتصال فرق می كند. برای نشان دادن پرش ازیك Transition به یك step داخل برنامه از یك علامت فلش بهمراه شماره stepمقصد استفاده می شود. باید توجه داشت كه این روش فقط برای پرش ازیك Transition به یك step است نه برعكس.


شكل5-4:پرش از یكtransition به یك step

پیش از پرداختن به حالتهای و اشكال مختلف SFC می بایست به دو قانون مهم توجه كرد. این قوانین بسیار مهم هستند و همواره باید در هنگام برنامه نویسی به آنها توجه كرد:

1.هرگز و در هیچ قسمتی از برنامه دو step بدون وجود Transition، پشت سر هم قرار نمی گیرند.

2. هرگز و در هیچ قسمت از برنامه دو Transition بدون وجود step پشت سر هم قرار نمی گیرند.

شكل 6-4: انواع اتصالات بین step و transition


شكل 7-4:نمایش چگونگی پرسش ازیكtransition به یك step این دو شكل از نظر عملكرد كاملا یكسان هستند

حالتهای مختلف برای اتصال step و Transition

انشعاب تكی و دوتایی: یك stepمی تواند بعداز Transition مربوطه به چند step دیگر متصل شود. اگر اتصال آنها از نوع تكی و ساده باشد، كه بایك خط نشان داده می شود. بعد از ورود به انشعاب تنها آن step كه باید فعال شود، فعال شده و برنامه ادامه پیدا می كند اما اگر اتصال از نوع دوتایی باشد (كه با خطوط دوتایی نشان داده می شود) پس از ورود به انشعاب ، تمام step ها به شكل موازی فعال خواهند شد.(شكل8-4 ،الف وب)

ماكرو step: ماكرو step یك نماد گرافیكی است كه در بدنه برنامه SFC به كار می رود و معرف یك برنامه SFC دیگر است كه در انجا فراخوانی می شود. توجه كنید كه ProcessX یك برنامه SFC دیگراست كه در قسمتی دیگر طراحی و تعریف شده ، داخل هر كدام از STEPها باید برنامه مورد نظر را با استفاده از روشهای مناسب برنامه نویسی در SFC نوشت و پس از آن آزمایش ، آن را اجرا كرد.


شكل8-4 الف:انشعاب تكی یاSingle Divergence وSingle Convergence


زبان FBD:

ابزار های موجود در محیط برنامه سازی FBD، كمی با زبانهای دیگر متفاوت است و می بایست برخورد متفاوتی با آنها داشت.در این محیط بسیاری از ابزار های واقعی به صورت بلاك های مختلف در اختیار هستند و فقط كافی است آنها را به شكل مورد نظر كنار هم و در غالب یك پروژه ، قرار داد و از سمت مناسب ، ورودی و خروجیهایشان را بهم متصل كرده و آزمایش كنیم در اینجا به چند بلوك نرم افزاری مهم كه كاربرد وسیع تری نسبت به بقیه دارند اشاره می شود. اما پیش از آن ذكر چند نكته در مورد كار با این بلك ها ضروری به نظر می رسد:

شكل بلاك ها: كلیه بلاكها در FBD معرف یك عملیات خاص بین ورودی و خروجی هایشان هستند به شكل زیر توجه شود.


شكل 9-4 : شكل كلی بلاك ها در FBD

متغیر های ورودی در برنامه. به پایه های ورودی بلاك و متغیر های خروجی به پایه های خروجی بلاك متصل می شوند و بدین ترتیب می توان با استفاده از بلاكهای استاندارد منطقی و امكانات دیگری كه FBD در اختیار می گذارد روتین كنترلی مورد نظر را پیاده سازی كرد.

بلا كهایی كه FBD بعنوان ابزار در دسترس قرار می دهد، متنوع هستند و از آن جمله می توان به : فلیپ فلاپهای SR،RS،F-Trig،R-Trig شمارنده های CTU،CTD،-CTUDتایمرهای TON،TOF،TPـسیگنال ژنراتور یاSIG GENـ انواع عملگرهای منطقی مثل,OR,XOR,ADD،SUB و بسیاری عملگرها و توابع دیگر اشاره كرد. به شكل زیر توجه شود:


شكل 10-4: پرش در FBD

لازم بذكر است كه در محیط برنامه نویسی می توان بسته به نیاز خود توابع جدیدی را تعریف و پیاده سازی كرد كه در كتابخانه نرم افزاری نگهداری خواهد شد و می توان در جای مناسب از آن استفاده كرد.

 زبان LD:

این زبان بسیار شبیه به دیاگرام نردبانی قدیمی است و تغییرات آن نسبت به مدلهای قدیمی تر ، بسیار جزئی است و اگر به دیاگرام نردبانی علائمی مثل ورودی، كنتاكت و كویل آشنا باشید براحتی می توانید با این زبان كار كنید،شكل 11-4 خلاصه ایی از علایم مورد استفاده در LD است.


شكل 11-4 :برخی از علایم مورد استفاده در LD

هر كنتاكت در این روش به یك ورودی و هر كویل به یك متغییر خروجی نسبت داده می شود.نحوه ارتباط بین ورودی ها و خروجی ها ، دقیقا شبیه به دیاگرام نردبانی رله ای است ، اما حالتهای استاندارتری هم برای این ارتباطات وجود دارد كه در شكل زیرچند مورد از آنها را بررسی می كنیم:

شكل12-4: چند مدل استاندارد در LD

زبان ST:

این زبان شبیه زبانهای متداول برنامه نویسی مثل پاسكال است و از دستورات حلقه ، شرط و امكانات دیگرزبانهای سطح پایین كمك می گیرد.برای افرادی كه بانوع محیط ها ی برنامه نویسی متداول كار كرده اند استفاده از این زبان راحت تر و مناسب تر است.بعضی از دستورالعمل های این محیط عبارتنداز:

IF, THEN, ELSE, CASE, FOR, WHILE, REPEAT, RETURN

 زبان IL:

این زبان نیز بی شباهت به زبان اسمبلی نبوده و آشنا بودن به اسمبلی در هنگام كار با این محیط ، تا حدودی كمك خواهدكرد.بعضی از دستورالعمل های این محیط عبارتند از:

LD, ST, CAL, JMP, RET.ADD, SUB, MUL

همانطور كه در ابتدا ی این بخش ذكرشد هدف از عنوان كردن این مطالب به هیچ وجه آموزش برنامه نویسی برای PLC ها نیست بلكه سعی شده تا در هنگام برخورد احتمالی با برنامه های PLC دستیابی به هدف كلی ممكن و میسر باشد.

5-3 توابع كنترل پیوسته در PLC ها

در یك PLC با ورودی / خروجی آنالوگ ، پس از دریافت ورودیها، عملیات ریاضی مناسب روی آنها انجام می شود و سپس خروجی های آنالوگ تعیین می شوند. قابلیت و سطح كنترل بستگی به سرعت و قابلیت PLC در انجام عملیات ریاضی دارد. دریك فرایند كنترلی ممكن است جملات تناسبی ،انتگرال و مشتق وجود داشته باشند. به عنوان مثال با انجام عملیات زیر، كنترل با جمله تناسبی انجام می شود :

1.مقدار ورودی سنسور را بخوان، مقدار اندازه گیری شده (MV)را با مقدار (SP) مقایسه كن و مقدار خطا (E)را به دست آور. E=SP-MV

2.خطا را در یك ضریب ثابت(بهره سیستم)KP ضرب كن.

3.نتیجه را به مبدل D/A ارسال كن و به مرحله 1 برگرد.

البته در یك كنترل پیوسته برای بهبود پارامترهایی نظیر سرعت پاسخ، نوسان و خطاهای ماندگار لازم است از جملات مشتق و انتگرال نیز استفاده شود. در PLCهایی كه امكان كنترل PID را دارند، معمولاالگوریتم كنترل در حافظه PLCوجود دارد و كاربر تنها ظرایب ورودی / خروجی را معین می كند. این الگوریتمها ممكن است به صورت زیر برنامه هایی باشند كه در برنامه اصلی فراخوانی شوند.البته پیاده سازی كنترل PID با نرم افزار زمان زیادی را می گیرد و سیكل اجرای برنامه را طولانی می كند. در مواقعی كه طولانی شدن سیكل اجرای برنامه در روند كنترل اخلال ایجاد كند، كنترل PIDبه صورت سخت افزاری انجام می شود.

ماژولهای PID

با توجه به اینكه پیاده سازی نرم افزاری زمان زیادی می گیرد، سازنده های PLC ماژولهایی را می سازند تا كنترل PID را به صورت سخت افزاری انجام دهند. این ماژول ها ، ورودی/ خروجی آنالوگ دارند و یك پردازنده مستقل در آنها وجود دارد كه عملیات ریاضی را انجام می دهد.این پردازنده موازی با پردازنده اصلی عمل می كند و انجام كلیه محاسبات PID را به عهده دارد، تنها لازم است پردازنده اصلی پارامترهای كنترلی را به این ماژول ارسال كند. ماژول PID پس از هرسیكل اجرای فرایند كنترل، اطلاعات وضعیت خود را در رجیستر هایی از فضای I/O قرار می دهد و پردازنده اصلی می تواند آنها را خوانده و از عملكرد آن ماژول مطلع شود.

علاوه بر عملیات متداول در امر كنترل، معمولا لازم است نوعی پیش پردازش روی اطلاعات ورودی انجام شود،(مانند حذف نوسانات عددی و ناخواسته در اطلاعات ورودی) برخی از PLCها توابع خاصی را برای انجام این كار دارند. به عنوان نمونه PLC سری GEM 80 از شركت GEM تابعی دارد كه یكنواخت سازی نمایی (مرتبه اول) روی ورودی انجام می دهد.ثابت زمانی این تابع كه ANALAG(ANALOG LAG) نام دارد قابل برنامه ریزی است، البته استفاده از این تابع اختیاری است.

برنامه ریزی ماژولهای PID

برنامه ریزی یك ماژول PID بستگی به نوع PLC دارد و ممكن است به استفاده از دیاگرام نردبانی یا واحد های برنامه ریزی خاص انجام شود. در دیاگرام نردبانی حلقه PID مانند یك تابع خاص تلقی می شود كه پارامترهای آن را كاربر تعیین می كند، همانند یك تایمر كه زمان آنرا كاربر به آن وارد می نماید.

پانلهای برنامه ریزی خاص معمولا منویی دارند كه پارامتر های لازم را از كاربر می پرسد. پارامترهایی را كه می توان انتخاب كرد عبارتند از : كنترل یك،دو یا سه جمله ای (PID,PI,P)،آدرس نقاط I/O به عنوان ورودی و خروجی، بهره ضرایب ، زمان انتگرال، زمان مشتق و سرعت نمونه برداری وغیره.

ماژول های PID معمولا حافظه ای دارند كه داده ها و اطلاعات وضعیت خود را در آن ذخیره می كنند.پردازنده اصلی به این داده ها دسترسی دارد و از آنها استفاده می كند.

كاربرد ماژولهای PID

الگوریتمهای كنترلی كه در همه PLCها وجود دارد برای بیشتر كاربردها، كارایی و سرعت كافی را دارد، مثلا برای كنترل سرعت ، تنظیم فشارهیدرولیك، كنترل دما، مدیریت انرژی و غیره .

در بسیاری از فرایندهای كنترلی لازم است به تعداد زیادی ورودی /خروجی رسیدگی شود، معمولا در یك حلقه كنترلی با تغییر پارامترهای لازم و بررسی كل فرایند ، پارامترهای مطلوب جهت كنترل صحیح فرایند به دست می آید.

6-3 ارتباط در PLC ها

نیاز مبادله اطلاعات بین PLC ها و سایر تجهیزات در یك كارخانه خودكار ، سبب شده است كه امكانات ارتباطی روی همه كنترل كننده ها نصب شود در PLC های كوچك سخت افزار و نرم افزارلازم در خود بدنه PLC نصب گردد و در PLC های بزرگ ، ماژول های ویژه ای جهت ارتباط وجود دارد.

باسهای ارتباطی برای منظورهای مختلفی استفاده می شوند از جمله:

• نمایش داده ها و آلارم ها از طریق VDU یا چاپگر

• ذخیره داده ها در فایلهای بایگانی(در یك كامپیو تر) تا برای بررسی كارایی فرایند و مدیریت اطاعت استفاده شوند.

• ارسال پارامترهای لازم از طریق اپراتور یا كنترل كننده ناظر به PLC ها

• تغییر برنامه PLCها از طریق كنترل كننده ناظر

• تغییر وضعیت نقاط I/O از طریق یك ترمینال راه دور

• اتصال PLC در یك سلسله مراتب كنترلی كه در آن PLC های متعددی وجو دارد.


شكل1-6: یك سیستم Redundant با خطوط دوبل اترنت و خطوط دوبل Remote I/O و منابع تغذیه دوبل روی هر Remote I/O

ارتباط سریال:

در PLC ها معمولا برای ارتباط با سایر قسمتها و ارسال و دریافت داده ها ، از خطوط سریال استفاده می شود، جهت ارتباط سریال استاندارهایی وجود دارد كه مهمترین آن RS 232 ومشتق آن RS 422/423 است.

RS 232 استاندارد ارتباط سریال در فواصل كو تاه است كه برای ارتباط كامپیوتر با تجهیزات جانبی آن نظیر چاپگر استفاده می گردد. این استاندارد، اتصالات الكتریكی و فیزیكی ،ارتباط بین سیگنالها و روند مبادله اطلاعات را تعریف می كند. اتصال نوع Dبا 25پایه كاملا متداول است و روی همه كامپیوترها و PLCها نصب می شود.RS 232 و 422 RS در ارسال یكسان هستند و تفاوت آنها در سطح ولتاژ و سرعت انتقال است.

در ارتباط سریال سه ویژگی وجود دارد كه باید به آنها توجه كرد: اول سرعت انتقال،یعنی تعداد بیت ارسالی در ثانیه و عرض پالس هر بیت. دوم سطح ولتاژهای منطقی، یعنی بیت 1و0 با چه ولتاژی نشان داده می شود و سوم نحوه همزمانی داده ها تا گیرنده بتواند داده ها را به طور صحیح دریافت كند.

فاصله انتقال

استاندارد RS 232 حداكثر طول 30 m را در سرعت 9600bps پیشنهاد می كند، بخاطر اثر خازنی سیمها طول بیشتر از این مقرون بصرفه نیست. البته در سرعت های كمتربا استفاده از كابلهای مناسب می توان فاصله را بیشتر كرد.

در صورتی كه فواصل ارتباطی زیاد باشد از استانداردهای دیگر نظیر RS 422 و حلقه جریان استفاده می شود.

حلقه جریان20mA

در این استاندارد برای ارسال داده ازیك مدار جریان 20 mA استفاده می شود. این روش مناسب محیطهای نویزی و فواصل زیاد است. مثلا در سرعت 9600bps می توان تا فاصله 300m از این استاندارد استفاده كرد.ارسال و دریافت اطلاعات از طریق یك زوج سیم صورت می گیرد و معمولا جهت ایزولاسیون الكتریكی از تزویج كننده های نوری استفاده می شود.لازم بذكر است كه این استاندارد با استاندارد RS 232 انطباق ندارد و اتصال آنها به یكدیگر نیاز به مدار واسطه مناسب دارد. عیب حلقه جریان 20mA این است كه برای آن استاندارد مشخصی وجود ارائه نشده است و مانند RS 232 خطوط كنترلی (Handshaking) ندارد.

RS 422/423

این استاندارد بهبود یافته RS 232 است كه بعضی ازمزایای حلقه جریان رانیز دارد.

RS 422 برای هرسیگنال دو سیم استفاده می كند كه به صورت تفاضلی هستند و در نتیجه اطلاعات تا فواصل بیشتری قابل ارسال است.

معمولا هر PLC یك ارتباط RS 232 دارد كه اتصالات مربوط به RS 422 از آن مشتق شده است. برای فواصل كم از RS 232 و برای فواصل زیاد ازRS422 استفاده می شود.


شكل2-6: ارتباط PLC ها بایكدیگرو با ادوات فیلد بااستفاده از پروتكل فیلد باس(FF)

ارتباط PLC ها-ماژول ها و برنامه ریزی

برای انجام هر ارتباط سریال لازم است پارامترهای ارتباط مشخص شود. این پارامترها عبارتنداز:

• قالب بندی داده ها ، شامل بیت شروع و خاتمه، توازن و تعداد بیت داده

این انتخاب پارامترها ممكن است توسط كلید هایی بر روی سخت افزار PLC و یا توسط نرم افزار انجام شود.

هر PLC مجموعه دستوراتی جهت بر قراری ارتباط با سایر تجهیزات دارد.برنامه ریزی PLC جهت انجام ارتباط با استفاده از دیاگرام نردبانی و یا یك زبان سطح بالا صورت می گیرد.

در این برنامه ریزی به دو نكته باید توجه نمود:

• نوع،محل و میزان داده ای كه باید ارسال شود.

• شروع ارتباط

معمولا باید اتفاقی رخ دهد تا ارسال داده از جایی به جای دیگر انجام شود این اتفاق ممكن است داخلی باشد. مثلا عمل كردن یك كلید، یا اتفاق در جای دیگر رخ دهد، مثلا PLC یا دستگاه دیگر تقاضای مبادله اطلاعات نماید.

دستگاه شروع كننده ارتباط ، با ارسال یك یا چند كاراكتر كنترلی تقاضای خود را اعلان می كند. این كاراكترها بطور معمول كد اسكی هستند. جزئیات مربوط به ارتباط و انتقال داده بستگی به نوع و مدل PLC دارد.

ارتباط بین چندین PLC

وقتی چند PLCقرار است با یك منبع واحد ارتباط داشته باشند، می توان از یك واحد جمع كننده استفاده كرد.هر PLC كه بخواهدبا PLC اصلی ارتباط برقرار كند، واحد جمع كننده اتصال بین آنها را بر قرار می كند. البته در صورتی كه لازم باشد جندین ارتباط بین PLCها مختلف بطور همزمان بر قرار شود بهتر است از یك شبكه استفاده گردد. شبكه های محلی( (Local Area Network LAN یك را مناسب برای ارتباط بین چند PLC است.

شبكه های محلی (LAN)

در شبكه های محلی ،كامپیوتر ها و ادوات جانبی آنها در محدوده جغرافیایی مشخصی ( تا فواصل 10km) به هم متصل می شوند. استفاده از شبكه نسبت به اتصال نقطه به نقطه مزایایی دارد از جمله:

• هر كامیپوتر به تمام داده ها و برنامه در شبكه دسترسی دارد.

• اتصال نقطه به نقطه از نظر هزینه سیم كشی مقرون به صرفه نیست.

• معماری شبكه طوری است كه اتصال كامپیوتر ها به هم انعطاف پذیر است.

سرعت انتقال داده معمولا 10 Mbps است.پروتكل های متعددی برای شبكه های محلی وجود دارد كه این پروتكل ها در فصل قبل توضیح داده شدند.


شكل 3-6:یك شبكه LAN ،با معماریی كه چندین پروتكل شبكه را پشتیبانی می كند

كنترل گسترده:

ارتباط بین كنترل كننده ها باعث می شود كه یك PLC خاص ، نه تنها كنترل یك دستگاه بخصوص را به عهده داشته باشد. بلكه چندین ایستگاه در یك كارخانه بزرگ را كنترل نماید. بدین ترتیب یك PLC می تواند بخشی از ساختار كنترلی سلسله مراتبی باشد:در چنین سیستمی یك كنترل كننده هدایتگر، چندین PLC ای دستگاه هوشمندCNC را سر پرستی می كند.

در حا ل حاضر برای اتوماسیون كامل كارخانه ها از كنترل سلسله مراتبی استفاده می شود. برای ایجاد یك كارخانه تمام اتو ماتیك، سیستم ارتباطی و كنترلی وسیعی لازم است . كل داده های كارخانه در یك پایگاه داده مدیریت جمع آوری می گردد تا در اسرع وقت در اختیار مدیران و برنامه ریزان قرار گیرد،بنابراین ایجاد استاندارد های مناسب جهت ارتباط امری ضروری است.


شكل4-6 : یك شبكه گسترده كه از پروتكل فیلد استفاده كرده است






طبقه بندی: مقالات برق، 
.: Weblog Themes By Pichak :.


شرکت کوشا الکام پارس نماینده رسمی اینترنت پرسرعت شاتل در کازرون * سرعت فوق العاده * ادرس:چهار راه بانک ملی مجتمع تجاری کوثر واحد 1 * تلفن:11-2219410

اللّهُمَّ كُنْ لِوَلِیِّكَ الْحُجَّةِ بْنِ الْحَسَنِ صَلَواتُكَ عَلَیْهِ وَعَلى آبائِهِ فی هذِهِ السّاعَةِ وَفی كُلِّ ساعَةٍ وَلِیّاً وَحافِظاً وَقائِدا ‏وَناصِراً وَدَلیلاً وَعَیْناً حَتّى تُسْكِنَهُ أَرْضَك َطَوْعاً وَتُمَتِّعَهُ فیها طَویلاً

Google

در این وبلاگ
در كل اینترنت

دریافت کد قلب دنبال موس
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است
قالب وبلاگقالب وبلاگ
تحلیل آمار سایت و وبلاگ