آشنایی با واحد های تشکیل دهنده PLC  (برق _ الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  (  افشین رشید )


نکته : در PLC های کوچک ، پردازنده ، حافظه نیمه هادی ، ماژول های O/I و منبع تغذیه در یک واحد جای داده شده اند. در PLC های بزرگتر ، پردازنده و حافظه در یک واحد ، منبع تغذیه در واحد دوم و واسطه های O/I در واحد های بعدی قرار دارند .

حافظه ثابت سیستم ، حاوی برنامه ای است که توسط کارخانه سازنده تعبیه شده است . این برنامه وظیفه ای مشابه سیستم عامل DOS در دستگاه های PC دارد که بر روی تراشه های خاصی به نام حافظه فقط خواندنی قرار گرفته است . اطلاعات حافظه تغییر پذیر بر روی تراشه های نیمه هادی ذخیره می شود که امکان برنامه ریزی ، تغییر و پاک کردن آنها توسط برنامه ریز میسر است .

پردازنده CPU : 

این واحد اساسی ترین قسمت PLC می باشد . واحد پردازش ، یک ریزپردازنده است و مجموعه اعمال و محاسبات منطقی را انجام می دهد و ارتباط بین واحد های مختلف را برقرار می سازد . در واحد پردازش عناصر دیگری مثل شمارنده ها و تایمرها تعریف شده اند . اغلب CPU ها مجهز به یک باتری پشتیبان هستند ، بنابراین اگر تغذیه ورودی قطع شود و متعاقبا منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تامین کند ، باتری پشتیبان برنامه ذخیره شده در RAM را حفظ می کند.

ماژول های ورودی و خروجی :

ماژول ورودی بصورت الکترونیکی چهار کار اصلی را انجام می دهد ، اولا این ماژول حضور یا عدم حضور سیگنال الکتریکی در تمام ورودی ها را بررسی می کند . ثانیا این ماژول سیگنال مربوط به وصل بودن را از نظر الکتریکی به سطح DC که توسط مدارات الکتریکی ماژول O/I قابل استفاده باشد ، تغییر می دهد . ثالثا این ماژول جداسازی الکترونیکی را با جداکردن خروجی ماژول ورودی از ورودی اش بصورت الکترونیکی انجام می دهد . در نهایت این ماژول سیگنالی را که توسط CPU سیستم PLC قابل تشخیص است ، ایجاد می کند . ماژول خروجی بگونه ای عکس ماژول ورودی عمل می نماید . یک سیگنال DC که از CPU ارسال می گردد ، در هر ماژول خروجی به سیگنال الکتریکی با سطح ولتاژ مناسب به صورت AC یا DC که توسط دستگاه ها قابل استفاده باشد ، تبدیل می گردد .

منبع تغذیه :

منبع انرژی الکتریکی که معمولا استفاده می شود ، منبع جریان متناوب 220 ولت با فرکانس 50 الی 60 هرتز می باشد . از آنجا که اغلب PLC ها با ولتاژ های +5 - ، 5 و 24 ولت کار می نمایند لذا هر PLC باید مجهز به مدار هایی باشد که بتواند این تبدیل ولتاژ ها را انجام دهد . این تبدیل با استفاده از یک منبع تغذیه داخلی انجام می شود .در یک تقسیم بندی ، PLC ها در دو غالب : PLC ها با کاربرد محلی و PLC ها با کاربرد وسیع تقسیم می گردند . 


برنامه ریز PLC : 

برای نوشتن برنامه در PLC از وسیله ای بنام PG ) Programmer ( برنامه ریز دستی استفاده می شود . امروزه برای نوشتن برنامه PLC عمدتاً از دستگاه کامپیوتر استفاده می شود زیرا کاربر ها با کامپیوتر و دکمه های آن آشنایی کافی داشته و دستگاهی چند منظوره است که با نصب نرم افزار مربوط به PLC ، به راحتی مورد استفاده قرار می گیرد .

زمان مرور برنامه Time Scan : 

در یک PLC ، بمدت زمانیکه طول می کشد تا ورودی خوانده شود ، عمل پردازش روی آن صورت بگیرد و نتیجه به خروجی منتقل شود ، زمان مرور برنامه می گویند و هرچه این زمان کمتر باشد سرعت عمل PLC بالاتر خواهد بود . 

زمان مرور برنامه به عوامل زیر وابسته است : 

1 -تاخیر زمان ورودی ها 

2 -زمان اجرای برنامه

3 -تاخیر زمان خروجی ها

کوپل کننده های نوری :

جهت حفاظت مدارات داخلی PLC و جلوگیری از نویزهائی که معمولا در محیط های صنعتی وجود دارند ، ارتباط ورودی ها با مدارات داخلی PLC توسط کوپل کننده های نوری ( Coupler Opto) انجام می گردد . در داخل PLC ایزولاسیون الکتریکی توسط آپتوکوپلر انجام می شود .

بیت RLO : 

هنگامی که PLC اجرای برنامه ای را آغاز می کند ، مقدار عملوند یا سطر اول برنامه را در بیت بخصوصی که به RLO موسوم است ، قرار می دهد و در اجرای سطر بعدی ، RLO را با عملوند بعدی مطابق برنامه ، ترکیب می کند و مجددا حاصل را در RLO قرار می دهد . این روند تا زمانی ادامه  پیدا می کند که در سطری از برنامه به دستور هم ارزی ( = ) برسد . پس از انجام این عمل یعنی انتساب بیت RLO به عملوند موجود در سطر هم ارزی ، RLO مقدار خود را از دست داده ، پذیرای مقدار جدید می گردد . لذا مجددا مقدار عملوند سطر بعد از عمل هم ارزی در RLO قرار می گیرد و PLC ، این روند را تا پایان برنامه ادامه دهد . بیت RLO یک ثبات می باشد که نتیجه عملیات منطقی در آن قرار می گیرد . بنابراین ارزش بیت RLO به نتیجه عملیات منطقی سطر بستگی دارد . انجام برخی از دستورات به RLO وابسته ( Dependent RLO) و برخی دیگر غیر وابسته اند ( Independent RLO)وابستگی یک دستور به RLO بدین معنی است که جهت اجرا شدن آن باید بیت RLO سطر قبلی 1 باشد ، در غیر این صورت ، این دستور اجرا نمی شود . عدم وابستگی یک دستور به RLO بدین معنی است که این دستور صرف نظر از مقدار بیت RLO ، اجرا می شود . 


طرح برنامه :

قبل از نوشتن برنامه مسلما نیازمند طرحی کلی از برنامه مورد نظر هستیم . باید پس از طی مراحل مختلف طرح نهایی برنامه بدست آید و سپس به کمک طرح برنامه ، برنامه نوشته شود و روی PLC بارگذاری و اجرا گردد . در حقیقت در طراحی و اجرای یک فرآیند همانند برنامه نویسی به زبانهای کامپیوتر ، باید مراحلی را رعایت نماییم و در اجرای این مراحل گام به گام جلو برویم تا به هدف برسیم .

نویسنده: دکتر (افشین رشید )