پروژه پایانی پی ال سی plc

پروژه پایانی و تحقیق پی ال سی plc

این پروژه در هفت فصل (فصل اول ساختار PLC، فصل دوم انواع سخت افزار، فصل سوم وسایل ورودی و خروجی، فصل چهارم مقاصد خاص در PLC، فصل پنجم شبکه های صنعتی، فصل ششم ساختار و نحوه عملکرد درایور های AC، فصل هفتم کنترل دور موتور AC توسط PLC و ساختار برنامه) همراه با منابع تهیه شده است.

چکیده :

با توجه به پیشرفت بسیار سریع تکنولوژی و وجود رقابت های شدید در بین صنعتگران دو مقوله دقت و زمان در انجام کارهای تولیدی و خدماتی بسیار مهم و سرنوشت ساز شده است. دیگر سیستم های قدیمی جوابگوی نیازهای صنعت توسعه یافته امروز نبوده و بکار بردن سیستمهایی که با دخالت مستقیم نیروی انسانی عمل می کنند، امری نامعقول می نمود. چرا که در این موارد دقت و سرعت عمل سیستم بسیار پایین و وابسته به نیروی کاربر است. بنابراین ماشین های هوشمند و نیمه هوشمند وارد بازار صنعت شدند. و بعد از مدتی آنچنان جای خود را پیدا کردند که علاوه بر زمینه های صنعتی در کارهای خدماتی نیز جایگاه ویژه ای یافتند. کنترل سیستم های بسیار پیچیده ای که قبلاً غیرممکن بود براحتی انجام می گرفت. مکانیزه کردن سیستم ها و ماشین آلات (اتوماسیون صنعتی) مقوله بسیار مهم و پرطرفداری شده و نیاز به آن هر روز بیشتر و بیشتر مشهود می شود.

اتوماسیون صنعتی در زمینه های بسیار گسترده ای کاربرد دارد از مکانیزه کردن یک ماشین بسیار ساده کنترل سطح گرفته تا مکانیزه نمودن چندین خط تولید و شبکه کردن آنها با هم. با نگاهی به محیط اطرافمان می توانیم نمونه های بسیار زیادی از کاربرد اتوماسیون را در اغلب زمینه ها پیدا کنیم. در اتوماسیون واحدهای مسکونی جدید، در شبکه های مخابراتی، در سیستم های دفع فاضلاب، سیستم توزیع برق، کارخانجات مختلف و ... .

در یک سیستم اتوماسیون شده کنترل پروسه توسط ماشین انجام می شود و در این سیستمها دخالت انسان به حداقل و در برخی موارد به صفر رسیده است. سیستم با گرفتن سیگنالهای ورودی از قطعاتی نظیر سنسورهای تشخیص فشار، رنگ، سطح مایعات، قطعات فلزی، سنسورهای دما، میکرو سوئیچها، کلیدها و شستی ها، واسطهای کاربر با ماشین و... وضعیت موجود را حس کرده و بررسی می کند و سپس در مورد عکس العمل ماشین تصمیم گیری کرده و فرمانهای لازمه را به قطعات خروجی که تحت کنترل ماشین هستند اعمال می کند. با توجه به مواردی که ذکر شد می توان ساختار یک سیستم اتوماسیون را بدین صورت لیست نمود.

• قطعات ورودی شامل سنسورها، سوئیچ ها، و ... .

• قطعات خروجی مثل موتور، پمپ، شیر برقی، نشانگرها و ... .

• یک کنترلر داخلی با CPU برای پردازش داده ها و اجرای برنامه کنترلی سیستم و حافظه برای ذخیره نمودن برنامه کنترلی و اطلاعات دریافتی از قطعات ورودی.

• یک واسط بین کاربر و ماشین (Human Machine Interface) در مواردی که نیاز به انجام تنظیمات توسط کاربر داریم و یا می خواهیم یکسری اطلاعات و آلارمها را به اطلاع کاربر برسانیم .

توجه داشته باشید با بالا بردن سرعت و دقت کنترلر مورد استفاده در سیستم اتوماسیون شده و انتخاب درست آن بر طبق کاربردی که از آن انتظار داریم می توانیم امکانات و قابلیت های سیستم را بالاتر ببریم. بعنوان مثال در یک سیستم ساده کنترل سطح مخزن سرعت پاسخ گویی سیستم در حد چند ثانیه هم برای این کار کافی خواهد بود. اما در سیستم های پیچیده موقعیت یاب یا پردازش تصویر به سیستم های بسیار سریعتر و دقیقتر احتیاج داریم و سرعت پاسخگویی در حد میکرو ثانیه برای ما لازم است.

بعنوان مثال در مواردی که نیاز به کنترل در یک محیط نامساعد داریم و استفاده از نیروی انسانی بسیار مشکل و یا غیرممکن است چه کار باید کرد. در محیط هایی با شرایط آب و هوایی بسیار بد و با مناطق جغرافیایی صعب العبور و یا در محیط هایی که آلودگی صوتی و یا آلودگی های شدید تنفسی دارند. در این موارد ایمن ترین و با صرفه ترین گزینه اتوماسیون کردن سیستم ها و استفاده از ماشین بجای انسان است. اجرای کامل سیکل کنترلی، گرفتن گزارشات لازم در حین انجام عملیات کنترلی، قابلیت تغییر سیکل کاری و تعریف نمودن پارامترهای کنترلی، امکان انجام کنترل دستی در موارد اضطراری و... .

حال به مثال دیگری می پردازیم. حساب کنید در یک سیستم بسیار ساده بسته بندی محصولات غذایی برای بسته بندی هزار کیلو شکر در بسته های یک کیلویی به چند نفر و چقدر زمان احتیاج داریم. چند نفر برای وزن کردن محصول، چند نفر برای آماده سازی پکت ها، چند نفر برای پر کردن پکت ها و بسته بندی آن، زدن تاریخ مصرف و ... .

در این گونه سیستم ها مشکلات زیادی وجود دارد که به برخی از آنها در زیر اشاره شده است.

• زیاد بودن تعداد نفراتی که در این قسمت کار می کنند.

• نیاز به محیط کاری بزرگتر تا بتوان از شلوغی ناشی از تعدد نیروی انسانی کاست.

• خستگی و دقت پایین افراد

• صرف زمان زیاد

• هزینه بسیار بالا

• بازدهی بسیار اندک

• کیفیت بسیار پایین محصولات

• ...

از این مثالها در صنعت بسیار زیاد بوده و شما هم می توانید صدها نمونه دیگر را مثال بزنید. به هر حال نتیجه ای که از آنها می گیریم اینست که نیاز به اتوماسیون یک نیاز غیر قابل اجتناب بوده و استفاده از آن روز به روز بیشتر خواهد شد. با استفاده از این نوع سیستم ها لحظه به لحظه بر کیفیت محصولات و خدمات افزوده می شود و در نتیجه صنایعی را که از این سیستم ها استفاده می کنند بی رقیب و قدرتمند می سازد.

امروزه در بین کشورهای صنعتی، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهکارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید، وجود دارد که مدیران و مسئولان صنایع در این کشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستم های استوار بر کنترلرهای قابل برنامه ریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد که لازم باشد می توان PLCها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستم های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.

قابلیت هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی ها (دیجیتال، آنالوگ، فرکانس بالا...)، توانایی انتقال فرمان به سیستم ها و قطعات خروجی (نظیر مانیتور های صنعتی، موتور، شیر برقی، ...) و همچنین امکانات اتصال به شبکه، ابعاد بسیار کوچک، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم ها باعث شده که بتوان کنترل سیستم ها را در محدوده وسیعی انجام داد.

در سیستم های اتوماسیون وظیفه اصلی کنترل بر عهده PLC است که با گرفتن اطلاعات از طریق ترمینال های ورودی، وضعیت ماشین را حس کرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی برای ماشین فراهم می کند. امکان تعریف مُد های مختلف برای ترمینالهای ورودی/خروجی یک PLC، این امکان را فراهم کرده تا بتوان PLC را مستقیماً به المانهای دیگر وصل کرد. علاوه بر این PLC شامل یک واحد پردازشگر مرکزی(CPU) نیز هست، که برنامه کنترلی مورد نظر را اجرا می کند. این کنترلر آنقدر قدرتمند است که می تواند هزارها I/O را در مُد های مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/کانتر را کنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر سیستمی، از سیستم کنترل ماشین هایی با چند I/O که کار ساده ای مثل تکرار یک سیکل کاری کوچک انجام می دهند گرفته تا سیستم های بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مکان یابی را کنترل نمود. این سیستم می تواند بدون نیاز به سیم بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صد ها تایمر را در آن واحد کنترل و استفاده نماید.

در یک سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم کنترلی عمل می کند. هنگام اجرای یک برنامه کنترلی که در حافظه آن ذخیره شده است، PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی می کند. این کار را با گرفتن فیدبک از قطعات ورودی و سنسورها انجام می دهد. سپس این اطلاعات را به برنامه کنترلی خود منتقل می کند و نسبت به آن در مورد نحوه عملکرد ماشین تصمیم گیری می کند و در نهایت فرمانهای لازم را به قطعات و دستگاههای مربوطه ارسال می کند.