آشنایی با سخت افزار PLC پی ال سی 200_S7  (ساختار ، عملکرد و کاربرد ها) برق _ الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده:  (  افشین رشید )



نکته : شرکت زیمنس برای سیستم‌ های اتوماسیون، سری PLC های S400-S300-S200 را تولید کرده است که برنامه ریزی و پیکربندی سخت افزاری این سری از PLC ها بسیار آسان و متنوع میباشد.

PLC پی ال سی 200_S7  که به معنای کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی می ‌باشد و به عنوان یک کامپیوتر صنعتی که جزو اصلی بخش اتوماسیون صنعتی می ‌باشد شناخته می‌ شود. با توجه به ساخت مستحکم، قابلیت ‌های استثنایی مانند کنترلر‌های PID، کنترل متوالی، تایمر‌ها و شمارنده ها، سهولت برنامه نویسی، قابلیت کنترل قابل اعتماد و سهولت استفاده از سخت افزار، PLC چیزی بیش از یک کامپیوتر دیجیتال صنعتی است. 


آشنایی با سخت افزار 200_S7 : 

200_S7 نیز همانند سایر کنترل کننده های منطقی از چندین قسمت اصلی تشکیل شده است :

1 – CPU یا واحد پردازنده مرکزی 

2 – واحدهای حافظه 

3 – واحدهای ورودی و خروجی 

4 – منبع تغذیه 

واحد پردازنده مرکزی CPU : 

CPU یکی از مهمترین اجزای PLC محسوب می شود ، زیرا مرکز محاسبات و کنترل PLC بوده و دستورالعمل ها بوسیله این واحد پردازش و اجرا می شود . به عبارت دیگر این واحد را می توان مغز PLC دانست . قدرت و سرعت پردازش در یک کنترل کننده بستگی به سرعت پردازش CPU دارد . برای استفاده از CPU باید دستورالعمل های مناسبی به آن داده شود که این کار نیز با توجه به ساختار ماشین و پروسه کنترلی ، توسط کاربر وارد می شود . باید این نکته را نیز  یادآور شد که CPU هوشمند نیست و خودش تصمیم نمی گیرد و فقط از مجموعه دستورالعمل هایی که توسط کاربر نوشته و در حافظه قرار می گیرد ، پیروی می کند . تاکنون ده مدل 200_S7 به بازار عرضه شده است که شامل سری های 21x و 22x می باشند که امروزه استفاده از CPU های سری 21x تقریبا منسوخ شده است . در سری 22x ، ابعاد کمتر و سرعت پردازش آن بیشتر از 21x است.

ترمینال های ورودی دیجیتال DI : 

از این قسمت سیگنال ها به PLC ارسال می شوند . در اکثر PLC های بزرگ ، سطح ولتاژ این سیگنال ها می بایست VDC 24 باشد . CPU از طریق 

این ماژول از اتفاقات محیط خارج از PLC مطلع می گردد . وضعیت سیگنال های ورودی توسط LED هایی که در جلوی این مدول ها نصب شده اند ، قابل رویت است . تعداد ورودی های قابل اتصال به PLC از طریق ماژول ورودی ، بسته به نوع ورودی معمولا در رنج های 8 ، 16 و 32 تایی می باشد . زمانیکه یک کلید در ورودی PLC بسته می شود ، CPU آن را معادل یک منطقی و زمانیکه همان کلید در ورودی PLC باز شود ، CPU آن را معادل صفر منطقی در نظر می گیرد .

ترمینال های خروجی دیجیتال DO : 

از این قسمت ، سیگنال ها به پروسه و محرک ها ارسال می شوند . این فرمان ها اغلب بصورت سیگنال های استاندارد 0 تا VDC 24 می باشند. وضعیت سیگنال های خروجی توسط دیود های نوری که در جلوی این ماژول نصب شده اند قابل رویت است . باید این نکته را یادآور شد که کارت های خروجی معمولا در دو نوع رله ای و ترانزیستوری ساخته می شوند . در نوع رله ای، فرمان CPU یک رله داخلی را فعال کرده و از طریق کنتاکت این رله ، خروجی فعال می شود . یکی از مزیت های خروجی رله ای این است که توسط آن می توان بارهایی با ولتاژهای بالا و یا سلفی را کنترل نمود . در نوع ترانزیستوری ، فرمان CPU یک ترانزیستور را فعال می کند و از طریق آن خروجی فعال می شود . 

ترمینال های ورودی آنالوگ AI : 

کمیت های آنالوگ بصورت پیوسته می باشند و نمی توان توسط ورودی های دیجیتال آن ها را اندازه گیری نمود. جهت اندازه گیری این کمیت ها در صنعت ، از ورودی های آنالوگ استفاده می شود . این نوع ورودی ها در واقع سطح سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل می نمایند. کارت های

ورودی آنالوگ دارای سخت افزار لازم جهت تبدیل سیگنال آنالوگ ولتاژ و جریان و تبدیل آنها به مقدار عددی می باشند . در این کارت ها معمولا مبدل D/A بکار رفته است . ماژول های آنالوگ سیگنال های پیوستی دریافتی از فرآیند را بمنظور پردازش داخلی در PLC به سیگنال دیجیتال تبدیل می نمایند . اکثر ماژول های آنالوگ مجهز به یک کلید DIP جهت متغیرهای خاص می باشند .

ترمینال های خروجی آنالوگ AO : 

جهت ارسال سیگنال آنالوگ از PLC به سطح پروسه ، از خروجی های آنالوگ استفاده می شود.این خروجی ها در حقیقت سطح سیگنال داخلی PLC که یک سیگنال دیجیتال می باشد را به سیگنال آنالوگ تبدیل می نماید . در کارت های خروجی آنالوگ از مبدل های A/D استفاده شده است که یک عدد دیجیتال را به ولتاژ یا جریان تبدیل می نماید .

منبع تغذیه PS : 

کار منبع تغذیه دریافت برق شهر و تامین ولتاژ های مورد نیاز PLC می باشد . طراحی مداراین کارت ها بصورت Switching بوده و از پایداری و راندمان بالایی برخوردار می باشند . البته منظور از این منبع تغذیه ، منبع تغذیه داخلی CPU نمی باشد . در بعضی مواقع که نیاز به یک منبع تغذیه با توان بالاتر می باشد ، می توان از این منبع تغذیه استفاده نمود.

نویسنده: دکتر (افشین رشید )