nx دارای 66 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد nx کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد
بخشی از متن nx :
عنوان صفحهپیشگفتار 4مقدمه 8فصل اول؛آشنایی با PLC 12آشنایی با PLC 13محاسن PLC 16معایب سیستم های رله کنتاکتوری 16واحد های تشکیل دهنده PLC 19مفهوم کنترلرهای قابل برنامه ریزی PLC 23زمان پاسخ گویی Scan Time 23قطعات ورودی 24قطعات خروجی 24
نقش كنترلرهای قابل برنامهریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی 25مقایسه تابلوهای كنترل معمولی با تابلوهای كنترلی مبتنی بر PLC 25طراحی مدار فرمان توسط کامپیوتر 27پروسه کار یکPLC 27مواردکاربردPLC 27تفاوت PLC با کامپیوتر 28
حافظه بکار رفته درPLC 28انواع حافظه ها 29انواع واحد های حافظه 31PLC های زیمنس 32فصل دوم ؛ زبان های برنامه نویسی PLC 33استانداردهای زبانPLC 34زبان های برنامه نویسی درPLC 35اصطلاحاتPLC 37
ظرفیتPLC: 38فصل سوم ؛ برنامه STEP – 5 44برنامه STEP-5 45فصل چهارم؛ برنامه نویسی به زبانLADER 49برنامه نویسی به زبانLADER 50شمارنده ها یا کانترها 55مقایسه کننده هاCOMPRATOR 56فصل پنجم؛ آشنایی با S7 57آشنایی با خانواده S7 58فرمت آدرس دهی در S7 60
نرم افزاری های جنبی و مرتبط با STEP7 63منابع و مآخذ 66
پیشگفتار
اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها بجای متصدیان انسانی برای کنترل دستگاه ها و فرایندهای صنعتی گفته میشود. اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزه کردن است . مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه هایی است که ایشان را برای انجام بهتر کارشان یاری میرساند. نمایانترین و شناخته شده ترین بخش اتوماسیون صنعتی ربات های صنعتی هستند.
امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می خورد . کنترل پروسه و سیستمهای اندازه گیری پیچیده ای که در صنایعی همچون نفت ، گاز ، پتروشیمی ، صنایع شیمیایی ، صنایع غذایی ، صنایع خودرو سازی و غیره بکار می آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می باشند . پیشرفتهای تکنیکی اخیر در کنترل فرایند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی از قبیل فشار ، دما ، جریان و غیره باعث افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه های تولید گردیده است .
به طور کلی برخی از مزایای اتوماسیون صنعتی از این قبیل اند:– تکرارپذیری فعالیتها و فرایندها– افزایش کیفیت محصولات تولیدی– افزایش سرعت تولید (کمیت تولید )– کنترل کیفیت دقیقتر و سریعتر– کاهش پسماندهای تولید (ضایعات)
– برهمکنش بهتر با سیستمهای بازرگانی– افزایش بهره وری واحدهای صنعتی– بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشارهای روحی و جسمی در حال حاضرارتقاء سطح کیفی محصولات تولیدی در صنایع مختلف و در کنار آن افزایش کمی تولید ، هدف اصلی هر واحد صنعتی می باشد و مدیران صنایع نیز به این مهم واقف بوده و تمام سعی خود را در جهت نیل به این هدف متمرکز نموده اند .
لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول ، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می باشد . ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد . چنین ماشین آلاتی جهت کارکرد صحیح خود نیاز به یک بخش فرمان خودکار دارند که معمولا از یک سیستم کنترل قابل برنامه ریزی (به عنوان مثال PLC یا مدار منطقی قابل برنامه ریزی) در این بخش استفاده میگردد . بخش کنترل قابل برنامه ریزی مطابق با الگوریتم کاری ماشین ، برنامه ریزی شده و میتواند متناسب با شرایط لحظه ای به عملگر های دستگاه فرمان داده و در نهایت ماشین را کنترل کند .
همانطور که گفته شد بخش کنترل در هر سیستم صنعتی بایستی متناسب با شرایط لحظه ای به عملگرها فرمان دهد بنابراین در یک ماشین یا بطورکلی در یک فرایند صنعتی بخش اول یک چرخه کنترلی ، برداشت اطلاعات از فرایند می باشد .
جمع آوری اطلاعات در فرایندهای صنعتی با استفاده از سنسورها یا حسگرها صورت می گیرد . این حسگرها به منزله چشم و گوش یک سیستم کنترلی عمل می کنند . امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از سنسورها امری متداول می باشد تا جاییکه عملکرد خودکار یک ماشین را می توان با تعداد سنسورهای موجود در آن درجه بندی کرد . وجود سنسورها ی مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه ای مهم می باشد که بدون سنسور هیچ فرایند خودکاری شکل نمی گیرد بنابراین سنسورها یکی از اجزای لاینفک سیستمهای اتوماسیون صنعتی می باشند .
در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلوهای فرمان ماشین آلات صنعتی ، برای کنترل پروسه های تولید از رله های الکترومکانیکی یا سیستمهای پنوماتیکی استفاده می کردند و اغلب با ترکیب رله های متعدد و اتصال آنها به یکدیگر منطق کنترل ایجاد می گردید . در بیشتر ماشین آلات صنعتی ، سیستمهای تاخیری و شمارنده ها نیز استفده می گردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلوهای کنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می یافت .
اشکال فوق با در نظر گرفتن استهلاک و هزینه بالای خود و همچنین عدم امکان تغییر در عملکرد سیستم ، باعث گردید تا از دهه 80 میلادی به بعد اکثر تابلوهای فرمان با سیستمهای کنترلی قابل برنامه ریزی جدید یعنی PLC جایگزین گردند .در حال حاضر PLC یکی از اجزای اصلی و مهم در پروژه های اتوماسیون می باشد که توسط کمپانیهای متعدد و در تنوع زیاد تولید و عرضه میگردد . به طور خلاصه سیستمهای نوین اتوماسیون و ابزار دقیق مبتنی بر PLC در مقایسه با کنترل کننده های رله ای و کنتاکتوری قدیمی دارای امتیازات زیر است :
– هزینه نصب و راه اندازی آنها پایین می باشد.– برای نصب و راه اندازی آنها زمان کمتری لازم است .– اندازه فیزیکی کمی دارند.– تعمیر و نگه داری آنها بسیار ساده می باشد.– به سادگی قابلیت گسترش دارند .– قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.
– ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرایندهای کنترلی دارند .– ساختار مدولار دارند که تعویض بخشهای مختلف آن را ساده میکند.– اتصالات ورودی – خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.– زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست.
– در مقابل نویز و اختلالات محیطی حفاظت شده اند.– تغییر برنامه در هنگام کار آسان است.– امکان ایجاد شبکه بین چندین PLC به سادگی میسر است .– امکان کنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبکه های ارتباطی) قابل حصول است .– امکان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر ، بارکد خوان و ; به PLC ها وجود دارد .
مقدمهاز حدود سال 1890 میلادی یعنی پس از كشف پیل الكتریكی و بوجود آمدن نیروی الكتریكی كاربردی تغییرات چشمگیری در صنعت ایجاد شدوصنعت برق وصنایع دیگر بوسیله این انرژی انعطاف پذیر با سرعت قابل ملاحظه ای شروع به رشد كرده و روز به روز گستره ی این انرژی فراگیرتر می شود.تا آنجا كه هم اكنون در كمتر مواردی از صنعت كاربرد این انرژی به چشم نمی خورد. با بزرگتر شدن صنایع آزمایشگاهها تبدیل به كارگاهها وكارخانجات بزرگ شدند وهم اكنون خطوط تولید این كارخانجات نقش مهمی در صنعت ایفا می كنند
.كنترل خطوط تولید به نحوه مطلوب همیشه خواسته كارفرمایان و صاحبان صنایع بوده ویكی از دغدغه ها ی مهم آنان به شمار می رود،راحتی كار بادستگاه،عیب یابی آسان وسریع،انعطاف پذیری برای تغییر برنامه تولیدو; در كنار هزینه كمتر از خواسته های آنان است، وطراحان همیشه با توجه به پروسه مورد طراحی خود موارد بالا را در نظر می گیرند.
از سال 1900 تا 1930 انواع دیود ، تریود و سایر المان های لامپی بوجود آمد و به دنبال آن در رادیو و تلویزیون لامپی مورد استفاده قرار گرفت . در سال 1930 وقتی نیمه هادی توسط آقایان باردین ، براتین و شاکلی کشف شد کاربرد الکترونیک به سرعت رو به افزایش نهاد .
تقریبا از سال 1950 استفاده از الکترونیک در صنعت متداول شد . پس از گسترش المان های الکترونیکی خاص که برخی کاربرد های جدید را امکان پذیر ساخت ، شاخه ای از الکترونیک بنام الکترونیک صنعتی بوجود آمد . در پرتوی کشف نیمه هادی ها « ترانزیستور ، تریستور و ; » و عناصری که بطور کامل به نیاز مندی های صنعتی پاسخ می داد ، الکترونیک صنعتی به پیشرفت های تصور ناپذیری نائل آمد . تقریبا از سال 1960 ، استفاده از نیمه هادی ها در زمینه الکترونیک صنعتی متداول گردید و امکان ساخت دستگاه های پیچیده تر جهت اتوماسیون عملیات صنعتی فراهم شد . از سال 1970 به بعد به دلیل ساخت مینیاتوری عناصر الکترونیکی بصورت مدارات مجتمع موجب شد ، ضمن افزایش کاریی ، حجم و قیمت دستگاه ها کاهش یابد .
حدود سال 1975 با تولد ریزپردازنده ها ، در برخی از کاربرد های الکترونیک صنعتی تحول تازه ای بوجود آمد . این عناصر جدید در طراحی و تنظیم مدار های فرمان صنعتی ، تحولی بنیادی را بوجود آورده است . در کمتر از دو دهه اخیر ، یکی از زمینه های تحول ، کنار گذاشتن رله کنتاکتوری و استفاده از کنترل کننده های قابل برنامه ریزی منطقی « PLC » می باشد . امروز طراحان خطوط تولید و ماشین الات و پروسه های صنعتی تمایل چندانی به اسفاده از مدار های رله کنتاکتوری ندارند و استفاده از مدار های رله کنتاکتوری در پروسه های صنعتی بزرگ و پیچیده تقریبا منسوخ گردیده است .
بدنبال این تحولات ، در کشور ما نیز در بسیاری از کارخانه ها و مراکز صنعتی ، بخصوص آنهایی که پس از سال های 1980 به بعد نصب و راه اندازی گردیده اند ، از سیستم های PLC استفاده می کنند .
با پیدایش ریزپردازنده ها ، کنترل واحد های متفاوت یک کارخانه یا واحد صنعتی به جای اینکه بطور مجزا کنترل شوند ، بصورت متمرکز توسط یک کامپیوتر کوچک کنترل می شوند . در این حالت تمامی سیستم های مدار فرمان شامل کنتاکتور ها ، رله ها ، تایمر ها و دیگر اجزای کنترل کننده ، تغییری نمی کند ، بلکه توسط سنسور های اطلاعات از نقاط متفاوت دریافت و نسبت به پردازش اطلاعات و صدور فرمان لازم به واحد صنعتی انجام می پذیرد .
در آینده متوجه خواهیم شد که با پیدایش کنترل فرایند صنعتی توسط برنامه سازی منطقی « PLC » علاوه بر کارهای یک کامپیوتر کوچک ، بسیاری از رله ها ، کنتاکت ها ، تایمر ها و ; توسط نرم افزار ساخته می شود و حجم عظیمی از سیستم کنترل کاهش می یابد .
امروزه دررقابت جهانی،یك سازمان جهت ادامه حیات خود باید به تولید محصولات انبوه متنوع،باكیفیت برتر ودر نهایت قیمت تمام شده پایین تر بیندیشد.از این رو صاحبان صنایع همواره می كوشند تافرایند تولید خود را تاحدامكان خود كار نماید.علاوه بر این تنوع محصولات،سازندگان را مرتباَ به تغییر خطوط تولید وادار می سازد،پس باید انعطاف پذیری خطوط تولید نیز از اهداف هر مجموعه موفق باشد.با توجه به اهداف ذكر شده بالا كنترل كننده هایی در خطوط تولید موثرترند كه بیشترین خصوصیات بالا را دارا باشند وبا ظهور كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر (PLC) این امر تحقق پیدا كرد.اكنون برای آشنایی بیشتر به توضیح مختصری راجع به همین كنترل كننده ها یعنی PLCها می پردازیم.
كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر (PLC)نقش بسیار مهمی در اتوماسیون صنایع برعهده دارندودر اكثر مراكز صنعتی جدید از آنها استفاده می شود.امروزه هر جا كه نیاز به كنترل منطقی باشد به جای كنترل كننده های رله ای قدیمی،از كنترل كننده های منطقی برنامه پذیر استفاده می شود. نمونه های معمول از كاربردPLC درماشینهای ابزار،كشتی ها،قطارهای راه آهن،مترو و هواپیماها و;می باشد.PLCدر واقع یك كنترل كننده
بامركز میكرو پروسسوری (ریزپردازنده)است كه بر مبنای برنامه موجود درحافظه و با توجه به اطلاعات ورودی یك سری خروجی را فعال یا غیرفعال می نماید.درPLCها امكان كنترل همه نوع پارامتر وجود دارد.انعطاف پذیری،قابلیت اعتماد بالا،كم حجم بودن،سریع بودن،دقت در انجام عملیات،نصب آسان وسریع،نگهداری راحت وارزان و;از مزایای مهم یك PLCبه شمارمی رود.باتوجه به اینكه سالهای نه چندان زیادی ازپیدایش PLCتوسط شركت های متعدد چون(AllenBradley – Sprecher – SIMENS – omron – ABB- Telemecanique) و;سپری شده است؛
آشنایی با PLC
کمی راجع به PLC بدانیم: : PLC مخفف کلمه ی Programmable Logie ContrOller می باشد که به معنای کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی می باشد. با پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن ریز پردازنده ها تحولات چشمگیری در فرآیند های کنترلی بوجود آمد که یکی از اینتحولات بکارگیری علم اتوماسیون صنعتی و PLC در روند پروسه های صنعتی می باشد. امروزه در رقابت های جهانی یک سازمان جهت ادامه حیات خود ،باید به تولید محصولات انبوه،متنوع،باکیفیت برتر،کاهش هزینه ودر نهایت قیمت تمام شده پایین تر بیندیشد.ازاین رو صاحبان صنایع می کوشند تا فرآیند های تولید خود را تا حد امکان مکانیزه کنند.علاوه بر این تنوع در محصولات
،سازندگان را مرتباً به تغییر و تحولات در خطوط تولید وادار می کند. لذا انعطاف پذیری خطوط تولید نیز باید از اهداف هر سازمان موفق باشد. امروزه در خطوط تولید برای آنکه محصول به شکل مطلوب به دست مصرف کننده برسد لازم است که در مسیر تولید یک سریعملیات به صورت متوالی و پشت سرهم روی محصول انجام گیرد تا محصول در بالاترین کیفیت به دست مصرف کننده برسد ،که این عملیات بر عهده ی اتوماسیون صنعتی PLC می باشد. اگر به طور واضح و روشن بخواهیم اتوماسیون را تعریف کنیم باید بگوئیم استفاده از سیستم های الکترومکانیکی جهت انجام اتوماتیک کارها و حذف یا کاهش دخالت انسان در مسیر تولید می باشد
. PLC سیستمی است که عمل کنترل پروسه های صنعتی راانجام می دهد .که این تکنولوژی در سال 1990 وارد کشورمان ایران شده است. امروزه فالواقع هر جا که نیاز به کنترل منطقی باشد بجای کنترل کننده های رله ای قدیمی ،از کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر استفاده می گرددوبا توجه به استفاده ی روز افزون این صنعت در مراکز تولیدی آشنایی آن برای تکنسین های برق امری ضروری تلقی می شود.
PLC در ابتدا به شکل میکروکنترلرها در بازار و صنایع خاص مورد استفاده قرار می گرفته وبا توجه بهنیاز صنایع و با وارد شدن این میکرو کنترلرها در صنعت مشاهده شد که در صنایع به علت دفعات کلید زنی بالا و همچنین قدرت کلید زنی در شبکه نویزهایی بوجود می آید که خود این عوامل باعث عدم عملکرد صحیح این میکرو کنترلرها در پروسه های تعریف شده می شد که همین امر ضریب اطمینان را از کارفرمایان صلب می کرد. بنابراین کارشناسان و محققان به این فکر افتادند
که با توجه به این که صنایع مختلفی از این صنعت نوپا استقبال کرده اند سعی دربرطرف کردن نواقص و همچنین ایجاد یک سری امکانات بیشتر و در کنار آن قدرت مانوردهی بالاتر برای مصرف کننده وتکنسین را فراهم آورند .بنابراین در سال 1968 شرکت آلن بردلی آمریکائی اولین کنترل کننده ی منطقی به نام P.L.C را وارد بازار و بعد از آن وارد صنعت کرد. بنابراین طولی نکشید که شرکت های دیگری همچون شرکت SIEMENS ( آلمان OMRON / ژاپن/ LG کره / TELE فرانسه / از این صنعت اقتباس گرفتند و PLC های دیگری را که هر کدام نسبت به هم دارای ویژگی های خاصی بودند وارد بازار کردند و هم اکنون صنایع در حال استفاده از این دانش بشری می باشند.
امروزه اتوماسیون نقش بسیار مهمی را در صنعت ایفا می کند و این کنترل آسان فرآیندهای تولیدی بسیارپیچیده و حساس،مدیون پیشرفت دانش بشری می باشد.. PLCهمچون دستگاه های صنعتی دیگر شامل : 1- بخش سخت افزار 2- بخش نرم افزار در اینجا به توضیح خلاصه ای از این موارد اشاره می کنیم تا شما را بیشتر با این سیستم آشنا کرده باشیم.
اولین بخش ،قسمت سخت افزار می باشد که خود شامل دو قسمت می باشد. اولین بخش PG یا: PROGRMER واحد برنامه نویسی. تفاوت کامپیوتر با PG این است که PG تک منظوره بوده بدین معنی که PG تنها برای برقراری ارتباط بین PLC وکاربر مورد استفاده قرار می گیرد که درآن نحوه ی اجرای برنامه نمایش داده می شود. بویسله PG می توان تغییرات عملوندها یعنی ورودی ها و خروجی ها و شمارنده ها و تایمر ها را در حال اجرا به صورت REAL TIME ملاحظه نمود.در PLC ها به کمک PG می توان بادستورات خاصی نظیر STATUS وضعیت عملوند ها را در حین اجرای برنامه مشاهده کرد.
قسمت دوم سخت افزار شامل PC یا ماژول های ارتباطی و کارت های مربوطه می باشد.علاوه بر این خود PLC شامل سخت افزار های دیگری از جمله – CPU منبع تغذیه – ماژول های ورودی و خروجی می باشد.
اگر بخواهیم نوع عملکرد PLC را به شکل خیلی مختصر و قابل فهم بیان کنیم می توان گفت که: خروجی ها)(OUTPUT)سیستم کنترل کننده ( ( CPU ) ورودی ها ( INPUT) محاسن PLC:1- طراحی ،ساخت ،مونتاژ آن بسیار سریع تر از مدارات رله کنتاکتوری می باشد. 2- کاهش غیر قابل قیاس در حجم تابلودر برابر مدارات رله کنتاکتوری. 3- کاهش ویا به نحوی حذف اصطحکاک مکانیکی.
4- عیب یابی آسان و مشاهده ی برنامه به شکل ON LINE در حین اجرای پروسه که خود یکی از مهمترین پارامترهای مهم عیب یابی در این دستگاه محسوب می شود. 5- دریافت پیغام خطا 6- قابلیت PASSWORD 7- سیستم تشخیص و نگهداری از راه دور 8- سفارش قطعات با استفاده ا ز EMAIL از طریق ماژول مودم
معایب سیستم های رله کنتاکتوری:1- سرعت عمل در این سیستم پایین می باشد. 2- امکان بروزخطا بدلیل عدم عملکرد صحیح قطعات، بالا می باشد.3- برای طراحی و ساخت و مونتاژ احتیاج به زمان و هزینه ی بیشتری می باشد. 4- در فرایند هایی که احتیاج به محاسبات پیچیده دارد، این سیستم جوابگو نمی باشد.
5- عیب یابی در چنین سیستم هایی بیشتر به شکل سنتی و تجربه ای بوده وطبق اصول خاصی نمی باشد. واحد های ورودی و خروجی در PLC چنین تعریف می شود: 1- ورودی های دیجیتالDI / 2- خروجی های دیجیتال/ DO 3- ورودی های آنالوگ/ AI 4- خروجی های آنالوگ / AO ( DI )
این ورودی ها که معمولاَ به صورت سیگنال های صفر یا 24 ولت DC می باشد. جهت حفاظت مدارات داخلی PLC از خطرات ناشی از جمله نویز های محیط های صنعتی ،ارتباط ورودی ها با مدارات داخلی PLC توسط کوپل کننده ی نوری ( OPTICAL COUPLER ) انجام می گیرد بنابراین ورودی های PLC با قسمت های دیگر دستگاه کاملاً ایزوله بوده
و هر گونه اتصال کوتاه و اضافه ولتاژ یا جریان بر دستگاه تاثیر ی نمی گذارد. ( AI ) این گونه ورودی ها در حالت استاندارد ) + 10VDC تا 0 و 20ma تا ( 4 می باشد و به این شکل عمل می کند که ورودی آنالوگ،سیگنال های دریافتی پیوسته (آنالوگ) رابه مقادیر دیجیتال تبدیل کرده .سپس مقادیر دیجیتال حاصل،توسط CPU پردازش می شود و فرمان های بعدی را اجرا می کند.
قسمت دوم PLC که راجع به آن صبحت کردم قسمت نرم افزاری آن می باشد که این قسمت هم خود شامل سه بخش می باشد:1- نرم افزاری که کارخانه ی سازنده با توجه به توان سخت افزاری سیستم تنظیم و تعریف می کند که به آن OPERATING SYSTEM یا به اختصار OS می گویند.این نرم افزار ثابت بوده و قابل تغییر نمی باشد و در حافظه ی ROM ذخیره می شود.
2- نرم افزاری که برنامه نوشته شده توسط کاربر (USER) را به زبان قابل فهم ماشین تبدیل می کند واین نرم افزار هم قابل تغییرنبوده و در ROM ذخیره می شود و برای اجرا به RAM و پروگرامر ارسال می شود. 3- نرم افزار یا برنامه ای که توسط کاربر نوشته می شود USER PROGRAM .این نرم افزار در هر لحظه قابل تغییر بوده (خواندنی /نوشتنی) این برنامه در ROM و RAM ذخیره می شود.PLC های مورد بحث در این تحقیق مربوط به شرکت زیمنس می باشند.
PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) کنترل کننده قابل برنامه ریزی منطقی در سال 1968 آمریکایی ها اولین PLC را ساختند و آنرا کنترل قابل برنامه ریزی نام نهادند {PROGRAMABLE CONTROLLER } آلمانی ها در سال 1973 PLC را وارد بازار کردند و اکنون شرکتهای مختلفی در جهان در زمینه ساخت و استفاده از PLC در حال فعالیت هستند.سهم شرکت زیمنس از بازار PLC جهان 26%_ شرکت آمریکایی ALAM BRADLEY 26 % _ OMRON ژاپن 11 ــ MITSUBISHI 9 و الباقی مربوط به کمپانی های AEG-BOSCH -GENRAL ELECTRIC و TELEME CANIQUE فرانسه می باشد.
شرکتهای ایرانی نظیر کنترونیک – صنعت فردا و فتسو آلمانی که همگی مدلی از زیمنس آلمان می باشند.واحد های تشکیل دهنده PLCدر PLC های کوچک ، پردازنده ، حافظه نیمه هادی، ماژل های I/O 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 I/O در واحد های بعدی قرار دارند.
ابزار برنامه نویسی، که معمولاً یک واحد پردازنده با صفحه نمایش و صفحه کلید می باشد( بعنوان مثال یک کامپیوتر شخصی، یک PLC در خانواده زیمنس ) به عنوان یک واحد مجزا از طریق سیم به واحد اصلی متصل است.حافظه ثابت سیستم ، حاوی برنامه ای است که توسط کارخانه سازنده تعبیه شده است. این برنامه وظیفه ای مشابه سیستم عامل DOS در رایانه های شخصی دارد که بر روی تراشه های خاصی بنام حافظه فقط خواندنی قرار گرفته است. برنامه ثابت در ROM ، در حین عملیات CPU نمی تواند تغییر یابد یا پاک شود . برنامه موجود در این حافظه غیر فرار به هنگام فطع تغذیه CPU نیز حفظ می شود. اطلاعات حافظه تغییر پذیر بر روی تراشه های نیمه هادی ذخیر می شوند و امکان برنامه ریزی ، تغییر و پاک کردن آنها توسط برنامه ریز میسر است . این حافظه عمدتا از نوع حافظه های RAM انتخاب می گردند. اطلاعات موجود در حافظه های RAM با قطع تغذیه ، پاک می گردند.
اغلب CPU ها مجهز به یک باتری پشتیبان هستند . بنابر این اگر تغذیه ورودی فطع شود و متعاقبا منبع تغذیه نتواند ولتاژ سیستم را تامین کند ، باتری پشتیبان برنامه ذخیره شده در RAM را حفظ می کند . قسمت پردازنده دارای ارتباطاتی با قسمت های مختلف داخل و خارج خود می باشد.در اینجا در مورد انواع plc می نویسم .
در صنعت plc بیش از یکصد کارخانه با تنوع خیلی زیاد در طراحی و ساخت انواع مختلف plc فعالیت می کنند . plc ها را می توان از نظر اندازه حافظه یا تعداد ورودی /خروجی دسته بندی نمود .
اندازه plc تعداد خطوط ورودی و خروجی اندازه حافظه به کیلوکوچک 40/40 1متوسط 128/128 4بزرگ بیشتر از 128/بیشتر از 128 بیش از 4
باید توجه داشت که برای ارزیابی قابلیت یک plc باید ویژگی های دیگری مانند پردازنده ، زمان اجرای یک سیکل ، سادگی زبان برنامه نویسی، قابلیت توسعه و غیره را در نظر گرفت.در یک تقسیم بندی plc ها در دو غالب کاربرد محلی و کاربرد وسیع تقسیم می گردند.
Plc ها با کاربرد محلی:این نوع plc ها برای کنترل سیستم هایی با حجم کوچک با تعداد ورودی و خروجی های محدود استفاده می شود و به علت قابلیت محدود تر ، این نوع plc ها برای کنترل همزمان تعداد کمتری از پروسه ها یا کنترل دستگاه های مجزای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. اغلب شرکت های سازنده ،این نوع plc ها را همراه دیگر plc ها به بازار ارائه می دهند ولی بزخی از شرکت های سازنده آنزا با نام میکرو plc ارائه می نمایند از جمله این نوع plc ها می توان به نمونه های زیر اشاره کرد:
1- LOGO ساخت شرکت زیمنس آلمان2- Zelio ساخت شرکت تله مکانیک فرانسه3- مولر آلمان4- LG کره
PLC های وسیع:این نوع PLC ها برای کنترل سایت کارخانه ها استفاده می گردد. معمولا در صنایع بزرگ ، PLC ها یا پروزت های ورودی – خروجی در قسمت های مختلف سایت کارخانه وجو داشته وکنترل محلی بر قسمت ها تحت پوشش خود انجام می دهند.
سپس اطلاعات مورد نیاز با استفاده از روشهای مختلف انتقال داده ها به اتاق کنترل مرکزی منتقل شده و که در آن محل با استفاده از روش های مختلف مونیتورینگ صنعتی، اطلاعات به را شکل گرافیکی تبدیل کرده و بر روی صفحه مانیتور نمایش می دهند. در این حال اپراتور تنها با دانستن روش کار با رایانه و بدون نیاز به اطلاعات تخصصی می تواند سیستم را کنترل کند.
از جمله معروف ترین PLC ها از این خانواده را که می توان نام برد عبارتند از:1- S7,S5 شرکت زیمنس2- شرکت OMRON ژاپن3- شرکت تله مکانیک فرانسه4- شرکت میتسوبیشی ژاپن5- شرکت LG کره 6- شرکت آلن برادلی آمریکا
امروزه در بین كشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهكارهایی برای كنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد كه مدیران و مسئولان صنایع در این كشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند كه سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستمهای استوار بر كنترلرهای قابل برنامهریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد كه لازم باشد میتوان PLCها را با هم شبكه كرده و با یك كامپیوتر مركزی مدیریت نمود تا بتوان كار كنترل سیستمهای بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.
قابلیتهایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودیها (دیجیتال ، آنالوگ ، فركانس بالا;) ، توانایی انتقال فرمان به سیستمها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیربرقی ، ; ) و همچنین امكانات اتصال به شبكه ، ابعاد بسیار كوچك ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستمها باعث شده كه بتوان كنترل سیستمها را در محدوده وسیعی انجام داد.
مفهوم كنترلرهای قابل برنامهریزی PLCدر سیستمهای اتوماسیون وظیفه اصلی كنترل بر عهده PLC است كه با گرفتن اطلاعات از طریق ترمینالهای ورودی، وضعیت ماشین را حس كرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی برای ماشین فراهم میكند. امكان تعریف مدهای مختلف برای ترمینالهای ورودی/خروجی یك PLC، این امكان را فراهم كرده تا بتوان PLC را مستقیما به المانهای دیگر وصل كرد
علاوه بر این PLC شامل یك واحد پردازشگر مركزی( CPU) نیز هست، كه برنامه كنترلی مورد نظر را اجرا میكند. این كنترلر آنقدر قدرتمند است كه میتواند هزارها I/O را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/ كانتر را كنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر سیستمی، از سیستم كنترل ماشینهایی با چند I/O كه كار سادهای مثل تكرار یك سیكل كاری كوچك انجام میدهند گرفته تا سیستمهای بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مكانیابی را كنترل نمود. این سیستم میتواند بدون نیاز به سیمبندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد كنترل و استفاده نماید.
زمان پاسخگویی Scan Timeاین زمان بستگی به سرعت پردازش CPU مدل انتخاب شده PLC و طول برنامه كاربر دارد. از یك میكروثانیه تا ده میلی ثانیه میباشد. مثلا در مواقعی كه I/O از سیستم اصلی دور باشد، چون مجبور به نقل و انتقال سیگنالها به سیستم دورتری هستیم در نتیجه زمان اسكن زیاد میشود. همچنین مانیتور كردن برنامه كنترلی اغلب به زمان اسكن میافزاید چرا كه CPU كنترلر مجبور است وضعیت كنتاكتها، رلهها ، تایمرها و; را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.
قطعات ورودیهوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودیها، دستی، اتوماتیك و حسگرهای خودكار میباشد. قطعات ورودی نظیر شستیهای استارت/ استوپ ، سوییچها، میكروسوییچها، سنسورهای فتوالكتریك، proximity ، level sensor ، ترموكوپل، PT100 و; PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مكانیزم حركت و موقعیت جسم، تست كردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده میكند.
سیگنالهای ورودی یا دیجیتال هستند و یا آنالوگ، كه در هر صورت ورودیهای PLC را توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد. قطعات خروجیهمانطوری كه میدانید یك سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به قطعات خروجی از قبیل سیمپیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی ، هیتر و ; كامل نخواهد بود. قطعت خروجی نحوه عملكرد سیستم را نشان میدهند و مستقیما تحت تاثیر اجرای برنامه كنترلی سیستم هستند در خروجیهای PLC نیز مدهای مختلفی برای اعمال سیگنال به المانهای خروجی وجود دارد.
نقش كنترلرهای قابل برنامهریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی در یك سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم كنترلی عمل میكند. هنگام اجرای یك برنامه كنترلی كه در حافظه آن ذخیره شده است، PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی میكند. این كار را با گرفتن فیدبك از قطعات ورودی و سنسورها انجام میدهد. سپس این اطلاعات را به برنامه كنترلی خود منتقل میكند و نسبت به آن در مورد نحوه عملكرد ماشین تصمیمگیری میكند و در نهایت فرمانهای لازم را به قطعات و دستگاههای مربوطه ارسال میكند.
مقایسه تابلوهای كنترل معمولی با تابلوهای كنترلی مبتنی بر PLC امروزه تابلوهای كنترل معمولی ( رلهای ) خیلی كمتر مورد استفاده قرار میگیرند. چرا كه معایب زیادی دارند. از آنجا كه این نوع تابلوها با رلههای الكترومكانیكی كنترل میشوند، وزن بیشتری پیدا میكنند، سیمكشی تابلو كار بسیار زیادی میطلبد و سیستم را بسیار پیچیده میكند. در نتیجه عیبیابی و رفع مشكل آن بسیار پرزحمت بوده و برای اعمال تغییرات لازم در هر سال و یا بروز كردن سیستم بایستی ماشین را بمدت طولانی متوقف نمود كه این امر مقرون به صرفه نخواهد بود. ضمنا توان مصرفی این تابلوها بسیار زیاد است.
با بوجود آمدن PLC، مفهوم كنترل و طراحی سیستمهای كنترلی بطور بسیار چشمگیری پیشرفت كرده است و استفاده از این كنترلرها مزایای بسیار زیادی دارد. كه به برخی از این موارد در زیر اشاره كردهایم. كه با مطالعه آن میتوان به وجه تمایز PLC با سایر سیستمهای كنترلی پی برد: • سیم بندی سیستمهای جدید در مقایسه با سیستمهای كنترل رلهای تا 80 كاهش مییابد. • از آنجاییكه PLC توان بسیار كمی مصرف میكند، توان مصرفی بشدت كاهش پیدا خواهد كرد.
• توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیبیابی سیستم را بسیار سریع و راحت میكند. • برعكس سیستمهای قدیمی در سیستمهای كنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه كنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیمبندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این كار را انجام میدهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندكی صرف انجام اینكار خواهد شد. • در مقایسه با تابلوهای قدیمی در سیستمهای مبتنی بر PLC نیاز به قطعات كمكی از قبیل رله ، كانتر، تایمر، مبدلهای A/D و D/A و; بسیار كمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستمهای جدید از سیمبندی، پیچیدگی و وزن تابلوها به نحو چشمگیری كاسته شود.
• از آنجاییكه سرعت عملكرد و پاسخدهی PLC در حدود میكروثانیه و نهایتا میلی ثانیه است، لذا زمان لازم برای انجام هر سیكل كاری ماشین بطور قابل ملاحظهای كاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه میشود. • ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستمها بسیار بالا تر از ماشینهای رلهای است. • وقتی توابع كنترل پیچیدهتر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین كردن PLC بسیار كم هزینهتر و راحتتر خواهد بود.
طراحی مدار فرمان توسط کامپیوتر: هر سیستم نیاز به کنترل دارد.در سیستم های صنعتی 2 نوع کنترل وجود دارد:1- سخت افزاری(مدارات فرمان الکتریکی) 2- سیستم هایPLC سیستم های PLC خود به 2 گروه تقسیم می شوند :
1- سیستم های کنترلی گسترده DCS 2- کامپیوتر های شخصیIPC پروسه کار یکPLC:ورودی پردازش خروجیورودی می تواند سنسور ها – کلید های قطع ووصل -عوامل مکانیکی و;باشند. خروجی هم موتورها – رله یا کنتاکتورها – لامپ ها و نمایشگر ها باشند. با اعمال ورودی به یک سیستم PLC که می تواند بصورت کلیدی و یا سنسور باشد عمل پردازش بر روی ان صورت گرفته و نتیجه عمل در یک عمل کننده یا یک شبیه ساز آشکار می شود.به مجموعه این اعمال یک فرایند یا پروسه کاری گفته می شود .
مواردکاربردPLC: 1- کنترل هر گونه ماشین و وسیله برقی 2- کنترل هر سیستم خط تولید3- کنترل فرمان مدار CNC )اشین های فرز پیشرفته (تفاوت PLC با کامپیوتر: تمامی اجزا یک کامپیوتر در یک PLC وجود دارد ولی کامپیوتر از لحاظ نوع ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و خروجی ها با PLC متفاوت می باشد.خروجی PLC می تواند یک رله – تریاک – ترانزیستور – تریستور و غیره باشد که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی PLC باید انتخاب شود تا آسیبی به سیستم وارد نشود.
در PLC ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.حافظه بکار رفته درPLC: در PLC از حافظه های نیمه هادی و بیشتر از RAM و EEPROM استفاده می شود .یک باتری نیز برای جلوگیری از پاک شدن اطلاعات حافظه RAM در مواقع قطع برق و خاموش کردن دستگاه بکار برده می شود.یک خازن نیز موازی با باتری بک آپ قرار گرفته که بهنگام تعویض باتری می تواند برق سیستم را بمدت 30 ثانیه تامین نمایید.ولتاژ باتری36 ولت با جریان دهی 009 میلی آمپر می باشد.
در ادامه شما را با انواع حافظه آشنا می کنم.
انواع حافظه ها : حافظه ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند : – حافظهء موقت– حافظهء دائمی1 – حافظهء موقت یا RAM ( Random Access Memory ) : اطلاعات در اینگونه حافظه ها به صورت موقتی ذخیره می شود و با قطع تغذیه اطلاعات از بین می رود و به دو گونه ساخته می شود : SRAM و DRAM
– DRAM ) DYNAMIC RAM ) : در ساخت این نوع RAM از خازن استفاده می شود و اطلاعات به صورت ولتاژ درون خازنها ذخیره می شود . اما به دلیل اینکه خازن ها با هر میزان دقت و کارایی ، دارای مقاومت نشتی می باشند ، بعد از مدتی دشارژ می شوند و در نتیجه اطلاعات از بین می رود . بنابراین اطلاعات این نوع ازRAM باید در واحد زمان بازنشانی شود ( REFRESH ) . در این نوع ، به علت استفاده از خازن ، فضای مورد نیاز برای هر سلول کاهش یافته است ( نسبت به حالت ایستا )
– SRAM (STATIC RAM ) : در این نوع برای ساخت سلول های حافظه و ذخیره سازی اطلاعات از فلیپ فلاپ ها استفاده می شود و بر خلاف نوع دینامیک نیازی به بازسازی اطلاعات ندارد . در تراشه های PIC از این نوع RAM استفاده شده است . به همین دلیل به آن ایستا می گویند .
2- حافظهء دائمی : از این حافظه برای ذخیره سازی اطلاعات به صورت دائمی استفاده می شود . و در تراشه ها به یکی از صورت های زیر وجود دارند :ROM ) Read Only Memory- ) : این نوع حافظه فقط قابلیت خواندن را دارد و نوشتن در آن امکان پذیر نیست . اطلاعات درون این حافظه را شرکت سازنده در هنگام ساخت در آن قرار می دهد و دیگر قابلیت تغییر در آن وجود ندارد . به عبارت دیگر فقط یک بار می توان در آن نوشت . برای استفاده از این حافظه باید اطلاعات را به شرکت مورد نظر داده تا آنها بر روی حافظه جای دهند . که این کار برای کارهای جزئی و کم تعداد صرفهء اقتصادی ندارد و در عمل کسی از آن برای تعداد پائین استفاده نمی کند .
PROM ) Programmable Read Only Memory- ) : این نوع حافظه همانند ROM می باشد . با این تفاوت که اطلاعات آن توسط شرکت درون آن ریخته نمی شود و به صورت پاک شده تولید می شوند و کاربر می تواند خود اقدام به برنامه ریزی آن کند . و فقط یک بار می توان در آن نوشت و قابلیت پاک شدن اطلاعات در آن وجود ندارد . در حالت پاک شده ( برنامه ریزی نشده ) کلیه بیت ها از نظر منطقی دارای وضعیت 1 منطقی هستند .
نکته : در هنگام کار با این نوع حافظه باید دقت شود . زیرا به الکتریسیتهء ساکن حساس هستند و تماس با دست یا وسایل حامل الکتریسیتهء ساکن ممکن است باعث 0 شدن بیت های حافظه شود . دلیل این امر استفاده از فیوز در سر راه سلول های حافظه است که اگر این فیوز سوخته شود 0 در آن خانه ذخیره می شود و عمل سوختن این فیوز توسط ولتاژ و جریانی معین انجام می شود که الکتریسیتهء ساکن می تواند در صورت کافی بودن همین عمل را انجام دهد .
– EPROM ) Erasable Programmable Read Only Memory ) : این نوع دارای قابلیت خواندن و نوشتن را در خود داراست و بارها می توان آنرا پروگرام کرد . از نظر حساسیت هم دارای وضعیت خیلی بهتری نسبت به PROM می باشد . عمل پاک شدن این نوع توسط فرکانس خاصی از اشعهء ماوراء بنفش صورت می گیرد .
– EEPROM ) Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ): این حافظه از نظر عملکردی همانند نوع EPROM می باشد با اینتفاوت که عمل پاک شدن آن توسط ولتاژ صورت می گیرد ( با پروگرام های معمولی می توان این کار را انجام داد )اما این نوع ها دارای سرعت مناسبی نیستند و در کارهایی که سرعت های بسیار بالا در خواندن و نوشتن مورد نظر است نمی توانند توجیه کننده باشند .
– FLASH Memory : این حافظه نوعی از EEPROM می باشد . با این تفاوت که مشکل کمی سرعت در این حافظه حل شده است و دارای سرعت بسیار بالایی نسبت به دیگر حافظه ها می باشد و به همین دلیل در تکنولوژی های جدید ساخت میکروکنترلر از این نوع حافظه استفاده می شود .
انواع واحد های حافظه : به طور کلی 3 واحد وجود دارد : بیت ، بایت و کلمه بیت ( Bit ) : به کوچکترین واحد حافظه می گویند که فقط می تواند یک مقدار 0 یا 1 را در خود جای دهد . از کنار هم قرار گرفتن بیت ها حافظه تشکیل می شود .بایت ( Byte ) : به هر 8 بیت که در کنار هم قرار گرفته شوند و به صورت یکپارچه و مرتبط با هم باشند بایت گفته می شود .
کلمه ( Word ) : تشکیل شده از 16 بیت کنار هم قرار گرفته شده ، می باشد . و یا از 2 بایت کنار هم قرار گرفته شده . در مقایسه با روشهای حل سنتی و PLC می توان نتیجه گرفت که روش کار PLC آسانتر و توانایی و قابلیت بیشتری نسبت به روش سنتی می باشد.در PLC می توان براحتی در برنامه و اجرای آن تغییرات اعمال نمود.همچنین دارای حجم کم و ارزانتری می باشد و نگهداری آن نیز آسانتر است.
PLC های زیمنس PLC های شرکت زیمنس را می توان بدو دسته کلی با ورژن های مختلف تقسیم کرد. STEP 5 یا S5 STEP7 یا S7 که S5 اولین سری PLC بوده که تحت DOS بوده و بعد تحت WINDOWS آن به بازار آمد. PLC های S7 از سری S7-200 و S7-300 و S7 400 می باشند.زبان های برنامه نویسی در هر دو دسته مشترک می باشد وفقط در برخی موارد تفاوت اندکی دارند. در فصل بعدی شما با زبانهای PLC آشنا می کنم.
استانداردهای زبان plc اولین PLCها در سال 1968 ساخته شده اند. در دهه 70 قابلیت برقراری ارتباط به آنها اضافه شد و در دهه 80 پروتکل های ارتباطی استاندارد شد. بالاخره در دهه 90 استاندارد زبان های برنامه نویسی PLC یعنی استاندارد IEC1131 ارائه گردید .
در سال 1979 یک گروه متخصص در IEC کار بررسی جامع PLC ها را شامل سخت افزار، برنامه نویسی و ارتباطات به عهده گرفت. هدف این گروه تدوین روش های استانداردی بود که موارد فوق را پوشش دهد و توسط سازندگان PLC بکار گرفته شود. این کار حدود 12 سال به طول انجامید و نهایتاً پس از بحث های موافق و مخالفی که انجام شد استاندارد IEC1131 شکل گرفت و جنبه های مختلف این وسیله از طراحی سخت افزار گرفته تا نصب ،
تست، برناه ریزی و ارتباطات آن را زیر پوشش قرار داد. این استاندارد که با همکاری برخی از سازندگان بزرگ PLC از جمله شرکت زیمنس شکل گرفته بود از آن به بعد توسط ایشان به کارگرفته شد و سعی نمودند محصولات خود را با آن منطق سازند.
ادامه خواندن مقاله PLC
نوشته مقاله PLC اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.