ساختار داخلی PLC

ساختار داخلی PLC در دنیای صنعت امروز سیستم‌های خودکار به جزء جدا نشدنی از فرآیندهای تولید تبدیل شده‌اند. در واقع […]

راهنمای مطالعه

ساختار داخلی PLC
اجزای اصلی تشکیل دهنده PLC
اجزای درونی CPU پی ال سی
ساختار حافظه در PLC
انواع PLC از نظر ساختار داخلی
راه‌های ارتباطی نیک صنعت

ساختار داخلی PLC

در دنیای صنعت امروز سیستم‌های خودکار به جزء جدا نشدنی از فرآیندهای تولید تبدیل شده‌اند. در واقع این PLCها هستند که به عنوان مغز متفکر این سیستم‌های خودکار شناخته می‌شوند. انعطاف‌پذیری بالا و کنترل بر انواع فرآیندهای صنعتی از جمله ویژگی‌های بارز این قطعه کاربردی می‌باشد. اما برای درک بهتر از چگونگی عملکرد یک PLC لازم با ساختار داخلی و چگونگی عملکرد هر قطعه آشنا شویم. در صورت عدم آشنایی کامل با این اجزا پی ال سی شما با خطا حتی در مواقعی نیاز به تعمیر PLC شما نیز می‌باشد. در ادامه بیشتر با PLC و اجزای آن آشنا می‌شویم.

اجزای اصلی تشکیل دهنده PLC

پی ال سی یا کنترل کننده منطقی در واقع دستگاه تا جایگزین سیستم کنترل مبتنی بر رله ، تایمر و کنتاکتور باشد. PLC به دلیل قابلیت برنامه ریزی انعطاف و دوام بسیار بالا توانسته‌اند جایگاه خود را بین صنایع گوناگون برای تسهیل فرآیندها پیدا کند. اجزای اصلی PLC عبارتند از پردازنده اصلی ، حافظه ، ماژول‌های ورودی و خروجی ، منبع تغذیه و سیستم باس که هرکدام به وظیفه خاصی برعهده دارند تا فرآیند تولید تا انتها تکمیل شود.

واحد پردازش CPU

CPU به عنوان فرمانده و مغز متفکر PLC که وظیفه دریافت اطلاعات ورودی و پردازش آن همچنین صدور و ارسال دستورات خروجی را دارند. قطعه CPU خود متشکل از قسمت اصلی پردازنده ، حافظه و مدارهای کنترلی می‌باشد. هر یک از این اجزا مسئول انجام یک عمل خاص می‌باشند.

پردازنده مسئولیت اجرای دستور العمل‌ها را دارد
حافظه مسئولیت ذخیرسازی برنامه‌ها و داده‌های فرآیندی را دارد.
مدارهای کنترل داخلی وظیفه دارد تا به عنوان مدیر اجرایی عملیات‌ها ، نظارت بر عملکرد سیستم را داشته باشد.

در ضمن CPU دارای سیستم عامل داخلی نیز هست که وظیفه زمان بندی وظایف ، مدیریت خطاها و مدیریت ارتباطات برعهده دارد.

حافظه یا Memory

در PLCها سه نوع حافظه وجود دارد که هر کدام با توجه به وظیفه خود اقدام به ذخیرسازی اطلاعات می‌کنند. این سه نوع حافظه عبارتنداز حافظه برنامه ، حافظه دیتا و حافظه پشتیبانی که در ادامه بیشتر با آن آشنا می‌شویم.

حافظه برنامه یا Program Memory محل ذخیرسازی کدهای نوشته شده توسط کاربر که تا پی ال سی مطابق نیاز و با توجه به دستورات عمل کند.
Data Memory که به آن حافظه دیتا می‌گویند وظیفه ذخیره‌سازی اطلاعات داده‌های متغیرها ، شمارنده‌ها ، تایمرها و سایر داده‌های میانی را دارد.
مهمترین بخش حافظه PLC قسمت پشتیبانی که معمولا دارای سیستم برقی جداگانه مانند باتری که در زمان قطعی برق اطلاعات اصلی و مهم سیستم را حفظ و نگهداری کند.

ماژول‌های ورودی و خروجی

PLC برای درک بهتر دنیای واقعی صنعت احتیاج به ابزاری دارد که این اطلاعات را برای آن‌ها قابل فهم و درک کند. ماژول‌ها این کار را برای ما انجام می‌دهند. به کمک این ابزار فرآیندهای صنعتی بسیار قابل انعطاف پذیرتر شده‌اند. اما خود ماژول‌های در یک دسته بندی کلی به دونوع ورودی و خروجی تقسیم‌ بندی می‌شوند.

ماژول ورودی Input Module سیگنال‌ها را ازسنسورها ، کلیدها یا دیگر دستگاه‌های میدانی دریافت و برای PLCها مناسب سازی می‌کند.
Output Module یا ماژول خروجی سیگنال و دستورات پی ال سی را برای اجزای سیستم مانند سنسورها مناسب‌ سازی و ارسال می‌کند.

منبع تغذیه

از الزامات یک PLC برای عملکرد صحیح به یک منبع تغذیه پایدار احتیاج است. منبع تغذیه وظیفه دارد تا ولتاژ مورد نیاز مدارهای داخلی و ماژول‌های ورودی و خروجی را تامین کند. ولتاژ منابع تغذیه معمولا 24VDC یا220VAC می‌باشد.

سیستم باس

در صنعت امروز PLCها به همراه اجزای مرتبطی چون CPU ، ماژول‌های ورودی و خروجی و منبع تغذیه برروی یک باس مرکزی قرار می‌گیرند تا باس روند انتقال اطلاعات بین اجزای گوناگون راحتر از گذشته کند.

اجزای درونی CPU پی ال سی

CPU در واقع قسمت اصلی تشکیل دهنده یک PLC که تمامی اطلاعات به آن وارد و پردازش شده و دستورات لازم برای اجزای گوناگون سیستم ارسال می‌شود. پردازنده یا CPU از 4 بخش کلی تقسیم شده که در ادامه بیشتر با آن‌ها آشنا می‌شویم. اولین و مهمترین بخش واحد کنترل یا Control Unit که وظیفه پردازش و مدیریت عملیات‌های اساسی CPU را برعهده دارد.

این قسمت دستورالعمل‌ها را از سیستم فراخوانی و ترتیب اجرای دستورات به صورت دقیق تنظیم می‌کند. بخش بعدی در CPU واحد محاسباتی که به صورت اختصاری به آن ALU گفته می‌شود. این قسمت تمام عملیات‌های محاسباتی و منطقی در سیستم را انجام می‌دهد. واحد سوم پردازنده رجیسترهای حاقظه هستند که بسیار سریع و با ابعاد کوچک در داخل CPU وظیفه ذخیرسازی اطلاعات و محاسبات را به صورت موقت را برعهده دارد. واحد آخر تایمرها و شمارنده‌ها هستند که بلوک‌های زمانی و شمارش وقایع را مدیریت می‌کنند. این قسمت از CPU بسیار نقش حیاتی در برنامه نویسی PLC دارند.

ساختار حافظه در PLC

پی ال سی‌های جدید و مدرن برخلاف نسخه‌های اولیه دارای لایه‌های حافظه‌ای هستند. این لایه‌ها روند ذخیره سازی و نگهداری اطلاعات بسیار سریع‌تر انجام داده و حافظه اصلی را با اطلاعات غیر ضروری اشباح نمیکنند. اولین لایه حافظه که شاید با آن آشنایی داشته باشید RAM که برای ذخیرسازی به صورت موقت داده‌های در حال اجرا می‌باشد. برای ذخیره سازی اطلاعات به صورت دائمی نیاز به حافظه دیگر به نام EPROM که بیشتر اطلاعات آن توسط کاربر سیستم به آن وارد می‌شود. در ضمن این مدل از حافظه دارای یک باتری داخلی که در زمان قطعی برق اطلاعات را در خود حفظ کند. البته حافظه PLC به صورت کلی ساختار مشابه تعاریف بالا دارد ولی می‌تواند ساختاری مانند بلوک داده و منطقه سیستم عامل نیز داشته باشد.

انواع PLC از نظر ساختار داخلی

پی ال سی‌ها از نظر ساختار داخلی به دودسته اصلی compact و modular تقسیم بندی می‌شود که در ادامه بیشتر با آن‌ها آشنا می‌شویم.

PLC Compact: از نوع پی ای سی‌های هستند که تمامی اجزای اصلی آن مانند CPUها ، منبع تغذیه و ماژول‌ها به صورت یکپارچه یا به عبارت دیگر در یک بدنه واحد طراحی شده‌اند. البته از این PLC برای کاربری‌های سبک با طراحی ساده در پروژه‌های صنعتی و نیمه صنعتی استفاده می‌شود.
پی ال سی ماژول یا PLC Modular: برخلاف نوع قبلی اجزای اصلی ‌آن‌ها به صورت جداگانه و امکان انتخاب اجزا طراحی شده و روی یک شاسی مرکزی نصب می‌شوند. این از ساختار امکان توسعه و ارتقای سیستم را به شدت افرایش می‌دهد. این مدل برای انجام فرآیندهای پیچیده صنعتی بسیار گزینه مناسبی است.

در زمان خرید PLC حتما به نوع آن توجه ویژه کنید و با در نظر گرفتن نیاز خود برای تهیه آن اقدام نمایید.

جمع بندی

ساختار داخلی PLC برخلاف ظاهر ساده آن بسیار پیچیده ، قدرتمند و بسیار منظم که هر یک از اجزاء آن با توجه به وظایفی که دارند عملیات‌های خود را به صورت کامل انجام می‌دهند. تمامی واحدهای داخلی مانند CPU ، حافظه و ماژول‌های ورودی خروجی به همراه منبع تغذیه در کنار یکدیگر و با نظم خاصی عمل می‌کنند تا کنترل و عملکردی قابل اطمنیان را به شما ارائه دهند. شناخت این ساختار برای مهندسان و تکنسین‌های برای درک بهتر چگونگی عملکرد بسیار مهم چون در نهایت باعث طراحی بهتر سیستم کنترل و یا رفع سریع‌تر خطاها می‌شود. برای فهم بهتر از عملکر پی ال سی می‌توانید درآموزش PLC نیک صنعت شرکت کنید. با پیشرفت فناوری تکنولوژی‌ها همواره در حال توسعه‌اند و امکانات جدید مانند اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی می‌تواند به این ساختار اضافه شده و به صورت کلی آینده صنعت را عوض کنند.