وبلاگ

PLC از اجزاء نیمه هادی ساخته می­ شود که دارای ضرایب اطمینان بسیار زیادی هستند. در نتیجه نگهداری سیستم­های PLC هزینه بسیار کمی دربردارد و احتمال از کار افتادن بسیار پایین است.
۲-۴-۱۰- مستند سازی
در صورت نیاز، چاپ مدار کامل PLC ظرف چند دقیقه امکان‏پذیر است و به طور کلی احتیاجی به جستجوی مدار PLC در بایگانی پرونده ها نیست. PLC در هر لحظه می‏تواند مدار واقعی را چاپ کند که برای تابلوهای رله­ای کار دشواری است.

۲-۴-۱۱- امنیت
تا زمانی که قفل سیستم PLC به درستی باز نشود، امکان تغییر در برنامه آن وجود ندارد. در حالی که در سیستمهای رله­ای، امکان تغییرات غیرمستند در تابلو کنترل وجود دارد. ممولا افرادی که در شیفت­های پایانی روز کار می‏کنند این تغییرات را با دقت در پرونده ­ها ثبت نمی‏کنند. البته ابعاد امنیتی سایبری PLC ها بحث جداگانه­ ای است.

 

• • 1. 1. استاندارد IEC 1131-3^[16]

     

     

 

در سال ۱۹۷۹ یک گروه متخصص در IEC کار بررسی جامع PLC ها، شامل سخت افزار، برنامه‏نویسی و ارتباطات به عهده گرفتند [۸]. هدف این گروه تدوین روش­های استانداردی بود که توسط سازندگان PLC به کار گرفته شود. این کار حدود ۱۲ سال به طول انجامید و نهایتا پس از بحث های موافق و مخالفی که انجام شد این استاندارد شکل گرفت. تنها استاندارد جهانی برای برنامه‏نویسی کنترل‏کننده‏های صنعتی IEC 1131-3 است که با استاندارد کردن رابط برنامه­نویسی، طراحی و عملکرد کنترل‏کننده‏های صنعتی را هماهنگ می‏کند.
این استاندارد از بخش­های زیر تشکیل شده است:

 

1. 1. اطلاعات کلی^[۱۷]: این بخش ضمن تعریف بخش­های مختلف PLC و وسایل جانبی آن، عملکرد هر قسمت مانند CPU، منبع تغذیه، ورودی­ ها و خروجی­ها و … را تشریح کرده و یک ساختار کلی را به عنوان الگو ارائه نموده است.

 

1. 1. ملزومات سخت­افزاری و آزمایش­ها^[۱۸] : این بخش حداقل ملزومات برای ساخت، سرویس، انبار کردن، حمل و نقل، عملکرد و ایمنی PLC ها و وسایل جانبی آن­ها را بیان کرده و تست­های کاربردی مربوطه را توضیح ­می­دهد.

 

1. 1. زبان­های برنامه نویسی^[۱۹]: در این بخش انواع داده‏هایی که می‏توانند در برنامه‏نویسی استفاده شوند مانند Bool، Byte، Time، Date، Word، Real، Integer و …. تعریف شده ­اند. هم­چنین^[۲۰]POU ها مانند تابع (FC) و تابع بلاکی^[۲۱](FB) مشخص گردیده­اند. IEC در این بخش ۴ زبان برنامه نویسی که قبلا نیز به کار می‏رفت را انتخاب کرده و یک زبان جدید نیز بر آن افزوده و جمعا ۵ زبان برنامه­نویسی را به عنوان استاندارد برنامه نویسی PLC ها معرفی می‏کند که در ادامه هر کدام به صورت مختصر توضیح داده می‏شود [۸]:

 

 

 

• • Instruction List) IL): یک زبان سطح پایین و از زبان های قبلی PLC است که به صورت متنی می‏باشد که بیشتر شبیه زبان اسمبلرهای میکروپروسسور است.

 

• • (Function Block Diagram) FBD: یک زبان گرافیکی است که قبلا نیز مورد استفاده قرار می گرفت. در FBD برنامه نویسی توسط یک سری بلوک های پایه که در کنار هم قرار می­گیرند انجام می­ شود.

 

• • (Ladder Diagram) LD: روش گرافیکی است که قبلا نیز استفاده می‏شد ولی به صورت پیشرفته­تر عرضه شده است. در روش جدید LD و FBD می توانند به صورت توام در برنامه به کار روند.

 

• • (Structured Text) ST: زبان جدیدی است که IEC به چهار زبان قبلی افزوده است. ST یک زبان سطح بالا شبیه C و پاسکال است و کاربردی عالی به ویژه در الگوریتم‏های پیچیده ریاضی دارد.

 

• • (Sequential Function Control) SFC: زبان برنامه‏نویسی جدیدی است که در آن برنامه به مراحلی که ترتیب الگوریتم­های کنترلی را نشان می‏دهد تقسیم می‏گردد و شامل طبقات مختلف برنامه است. هر گاه شرایطی که در بخش انتقال مشخص شده برآورده گردید، مرحله قبلی غیر فعال و مرحله بعدی فعال می‏شود.

 

 

 

1. 1. راهنمای کاربران^[۲۲]: این بخش راهنمای کاربر نهایی برای انتخاب و مشخص کردن ملزومات سیستمی است که سخت­افزار، نرم­افزار و ارتباطات در آن منطبق با استاندارد IEC 1131 باشد.

 

1. 1. ارتباطات^[۲۳]: در این بخش جنبه­ های ارتباطی از دیدگاه کنترل­ کننده تشریح شده است.

 

1. 1. این بخش خالی است و برای استفاده در آینده رزرو شده است.

 

1. 1. برنامه نویسی کنترل فازی^[۲۴]: این بخش در سال ۲۰۰۱ به استاندارد اضافه شد و برنامه نویسی کنترل فازی را معرفی می­نماید.

 

1. 1. راهنمای کاربرد زبان­های برنامه­نویسی^[۲۵]: این بخش صرفا راهنمای کاربران برای استفاده از زبان­های برنامه­نویسی است که در بخش ۳ معرفی شد.

      1. 1. روش‏های ارتقاء قابلیت کنترلی PLC ها

       

       

 

همانطور که در مطالب بالا ذکر شد PLC ها مزایای زیادی دارند که موجب گستردگی آن­ها در صنایع مختلف شده است. از طرفی روش­های کنترلی روز به روز در حال پیشرفت هستند اما محدودیت­هایی از جمله کمبود حافظه، قدرت پردازشی کم و زبان برنامه نویسی پیچیده در این PLC ها قابلیت اعمال این روش­های کنترلی پیشرفته را با مشکل روبه رو می­ کند. از این رو نیاز به این ارتقاء قابلیت کنترلی روز به روز بیشتر می‏شود و پیاده‏سازی آن­ها کمک قابل توجهی به بهبود عملکرد پروسه­های صنعتی خواهد کرد. روش­های متفاوتی برای ارتقاء قابلیت کنترلی این PLC ها وجود دارد که در زیر به تعدادی از آن­ها اشاره می‏کنیم.

 

1. 1. ساده ترین و در عین حال پرهزینه­ترین روش ارتقاء قابلیت PLC ها، جایگزین کردن PLC های قدیمی با PLC های با حافظه بیشتر و قدرت پردازشی بالاتر است، از طرفی با توجه به ماژولار بودن PLC ها، افزودن کارت­ها یا ماژول­های جانبی جهت انجام روابط پیچیده ریاضیاتی، می ­تواند روش دیگری برای این ارتقاء قابلیت کنترلی این PLC ها باشد که در اکثر موارد نیاز به PLC هایی با قدرت پردازشی بالاتر می­باشد، بنابراین استفاده از این روش در عین سادگی منطقی نمی ­باشد زیرا هزینه های زیادی را به همراه خواهد داشت، بنابراین پیاده­سازی آن غالبا توصیه نمی­ شود.

 

1. 1. روش دیگر استفاده از بردها یا پردازشگرهای جانبی می­باشد. در حالاتی که پردازشگر PLC ظرفیت محاسبه و پردازش روابط و الگوریتم­های پیچیده را ندارد، می‏توان از یک برد اضافه در کنار PLC بهره جست. در واقع با تعیین پروتکل‏های ارسالی و دریافتی PLC و کد نویسی های خاص جهت ارتباط بین PLC و پردازشگر جانبی می توان بسیاری از الگوریتم­های پیچیده را برای این پردازشگر نوشته و در آن ذخیره نماییم. در واقع بدون نیاز به کامپیوتر و PLC جدید با قدرت پردازشی قوی­تر می­توان با هزینه­ای کم این ارتقاسازی را به وجود آورد که البته محدودیت­های خاصی در مورد نوع PLC استفاده شده و پروتکل­های موجود و در دسترس وجود دارد.

 

1. 1. روش دیگر، ارتباط دهی این PLC با کامپیوتر و نرم­افزارهای جانبی است. نرم افزار Labview یکی از نرم­افزارهای قدرتمند برای اجرای روش­های کنترلی پیشرفته می‏باشد. قبل از آن باید ارتباط بین PLC و کامپیوتر برقرار گردد. این ارتباط از طریق نرم افزار OPC Server^[26] [۹، ۱۰] برقرار می­ شود، OPC Client نرم افزار مورد نظر (در اینجا Labview) با OPC Server ارتباط برقرار می­ کند و سپس OPC Server اطلاعات مربوط به فرایند را وارد نرم افزار Labview کرده و پردازش­های لازم را روی آن‏ها انجام داده و پس از آن اطلاعات پردازش شده از طریق OPC Server به PLC منتقل می‏شود.

 

1. 1. یکی دیگر از روش­های ارتقاء قابلیت کنترلی PLC ها پیاده­سازی الگوریتم­های کنترلی پیشرفته روی PLC ها با ساده­سازی­های ابتکاری و مهندسی است. امروزه الگوریتم­های کنترل پیشرفته همچون کنترل مدل پیش بین، به علت مزایای زیادشان، همچون به کارگیری انواع مختلف مدل­های پیش بینی، توانایی مدیریت قیود و کار با سیستم­های چندمتغیره و همراه با تاخیر زمانی و … جایگاه ویژه­ای در صنایع و دانشگاه­ها پیدا کرده ­اند. بنابراین استفاده از تکنیک­های برنامه­نویسی سریع و دقیق برای ساده­سازی این الگوریتم­های کنترلی پیشرفته، می ­تواند کمک قابل توجهی به صنایع در راستای بهبود کیفیت محصولاتشان کند.

 

در فصل هشتم نحوه پیاده‏سازی یکی از این تکنیک‏های کنترلی پیشرفته شرح داده شده است.