آموزش برنامه نویسی PLC از صفر تا هزار - وبلاگ نهاد جامعه

به گزارش وبلاگ نهاد جامعه، اگر به مبحث برق و شبکه های اتصال برقی علاقه داشته باشید باید بتوانید با ابزارها و لوازمی که در این صنعت استفاده می گردد آشنا شوید. ابزاری به نام PLC وجود دارد که تمام کسانی که به رشته تحصیلی مهندسی برق و زیر شاخه های آن علاقمند باشند با این قطعه مهم و کاربردی آشنایی دارند. در دنیای جدیدی که ما هستیم و در آن موضوع انرژی الکتریسیته و برق بسیار مهم است باید به ابزارها و تجهیزات مهمی دستیابی داشته باشیم تا بتوانیم در این حوزه پیشرفت کنیم. از جمله مواردی که در زمینه PLC ها مهم است آموزش برنامه نویسی PLC است که دانشجویان رشته مهندسی برق با آن سروکار دارند. در ادامه این مطلب ضمن معرفی این تکنولوژی می خواهیم به معرفی انواع زبان برنامه نویسی PLC بپردازیم و درباره مزایا و ویژگی های آنها اطلاع کاملی کسب کنیم.

آشنایی با مفهوم PLC

عبارت PLC در اصل مخفف کلمات Programmable Logic Controller است که به معنای کنترل نماینده منطقی برنامه پذیر می باشد. این ابزار را می توانیم رایانه های صنعتی کوچکی بدانیم که ورودی و خروجی ها را رصد می نمایند و با تصمیم هایی مبتنی بر منطق، فرآیند الکترومکانیکی متعددی را در صنایع مختلف کنترل می نمایند. PLC در اصل مرکز کنترل کامپیوترهای صنعتی است که با درجه اطمینان بالایی می توانند برنامه های مختلفی را اجرا نمایند. البته در ابتدای کار صنعت های نوپایه تنظیمات مربوط به PLC آسان بود ولی با تغییر نیاز به افزایش فرآیندهای پیچیده و سنگینتر PLC ها نیز پیچیده و تکامل یافته شدند.

در حال حاضر از کنترل نماینده های منطقی برنامه پذیر برای بهینه سازی یک پروژه، ایجاد انواع برنامه های الکترومکانیکی و تغییر پروژه های خاص به خواسته های تجاری استفاده می گردد. با آموزش برنامه نویسی PLC می توانیم این قابلیت را در خودمان فراهم کنیم تا مطابق با الگوریتم و نیاز مورد استفاده خودمان، کنترل فرآینده ها را به دست بگیریم.

معنای اجزای کنترل نماینده منطقی برنامه پذیر چیست؟

حال که با تعریف PLC آشنا شدیم می خواهیم در خصوص جزئیات و بخش به بخش عبارت کنترل گر منطقی برنامه پذیر اطلاعات بیشتری بدست بیاوریم.

کنترل نماینده (Controller)

از واژه کنترل نماینده معین است که با یک دستگاه و ابزاری روبرو هستیم که کلیه کارهای مربوط به کنترل کردن را برای ما انجام می دهد و به همین دلیل به PLC، اتوماسیون هم می گویند. چون که در اصل یک اتوماسیون سیستمی قابل کنترل است که بصورت عملگرا فعالیت می نماید. به همین دلیل با مرور زمان و بخاطر کنترل نماینده بودن PLC آنها را جایگزین سیستم های رله ای کردند.

منطق (Logic)

منطقی بودن یک تعریف بدیهی دارد که هر کاری انجام می گردد براساس یک منطق، روش و اصول معینی است. و در اصل همین ویژگی منطقی بودن PLC باعث محبوبیت آن شده است تا جاییکه می توانیم از یک دستگاه سخت افزاری انتظار داشته باشیم خودش فکر کند و طبق قواعد معین شده جهت و روش مورد نظر را انجام دهد. قاعدتا این ویژگی را فقط انسان ها دارند ولی در گذر زمان می خواهیم بخشی از منطقی بودن را به ماشین ها هم یاد بدهیم تا بدون دخالت انسان ها کارهای مورد انتظار را انجام دهند و البته بتوانیم براحتی با آنها صحبت نیز بکنیم. تا این لحظه یک برنامه کنترل نماینده منطق پذیر داریم که خوب است ولی وقتی عالی می گردد که بتوان آن را برنامه ریزی هم کرد.

برنامه پذیر بودن (Programmable)

طبیعتا اگر یک ابزار کنترل نماینده منطقی داشته باشیم ولی نتوانیم به آن دستوراتی را جهت انجام کار بصورت برنامه ریزی شده بدهیم کار خاصی انجام نداده ایم. برنامه پذیر بودن PLC ها با روش های مختلفی می تواند انجام گردد که در سال های اخیر سلیقه های متعددی برای انواع زبان برنامه نویسی PLC وجود داشت که با معرفی استانداردهای IEC تا حد زیادی این سلیقه ها به شکل یک نقطعه معینی معین شد تا آموزش برنامه نویسی PLC و زبان های مورد استفاده آن را بسیار ساده تر کند که جهت آشنایی کامل با این مبحث می توانید فیلم های آموزشی فرادرس را برای کسب تخصص های لازم در خصوص PLC مشاهده کنید. پس با توضیح دادن هر بخش PLC که یک برنامه کنترل نماینده منطقی برنامه پذیر است می توانیم نتیجه بگیریم کامپیوترهای خانگی، گوشی های هوشمند و بسیاری از وسایلی که در جهانی امروزی از آنها استفاده می کنیم عملا یک نوع PLC هستند که هم قابلیت کنترل کردن دارند و هم بصورت منطقی وظایف محوله را انجام می دهند و هم اینکه بصورت کاملا برنامه پذیر و قابل برنامه ریزی هستند.

• مجموعه آموزش برنامه نویسی PLC - کلیک کنید

آنالیز تاریخچه PLC از گذشته تا اکنون

تا قبل از پیدایش PLC یعنی اواسط دهه 90 میلادی، استفاده از مدارهای رله کنتاکتور که به صورت رله ای - الکترومکانیکی کار می کردند رایج بود که البته معایب مختلفی داشت که مهندسین پیشرو در این حوزه را به فکر ابزارهای بهتر سوق داد. بعضی از این معایب عبارتند از :

• نیاز داشتن به عیب یابی مداوم
• نیاز به فضای زیاد
• زمانبر بودن
• عیب یابی کردن

مدارهای رله ای نه تنها منطقی ندارد بلکه به هیچ صورتی نمی توانند برنامه ریزی نمایند. همین معایب باعث شد که ابزاری مانند PLC بعنوان یک جایگزین مناسب مطرح گردد. برای اولین بار در سال 1968 اولین مورد از PLC ها جهت جایگزین شدن بجای مدارهای سخت رله بکار گرفته شدند و در کارخانه های صنعتی آغاز به فراوری شدند. از مزیت های نوع طراحی PLC این بود، کسانی که تا پیش از این با رله و الگوهای کنترل آن کار نموده بودند با PLC ها غریبه نبودند و براحتی می توانستند آنها را برنامه ریزی نمایند.

اولین PLC ها در اصل در سال های دهه 1960 معرفی شدند و صنعت فراوری خودرو را می توانیم یکی از اولین فعالیت های مربوط به این دستگاه ها دانست و هدف از انجام اینکار جایگزین کردن رله های با سیستم های پیچیده و سخت بود که با کنترل نماینده های منطقی برنامه پذیر و کاملا منعطف جایگزین شوند. بعد از اولین استفاده هایی که از PLC شد همه صنایع به کاربردهای آن بصورت کامل آشنایی پیدا کردند و بطور گسترده از آن بعنوان سیستم های کنترل نماینده استاندارد اتوماسیون در صنایع مختلف بهره بردند که این نوع استفاده را می توانیم با آموزش برنامه نویسی PLC کاملا مشاهده کنیم.

البته PLC ها هم هر ساله پیشرفت های زیادی داشتند و در عین حال که کوچکتر شدند ولی کیفیت، کارایی و سرعت آنها بیشتر شد. همانطور که مشاهده می کنیم یک قطعه کامپیوتری به نام هارد دیسک و یا CPU به مرور زمان سایز کوچکتری پیدا کرد ولی سرعت، حجم و کیفیت کار کردن با آنها بیشتر شد که تمام این پیشرفت ها بر طراحی هایی که بر روی PLC انجام می گردد اثر گذار بوده است.

معرفی اجزای اصلی یک PLC

هر قطعه الکترونیکی دارای اجزا و بخش های متعددی است که در ادامه به اجزای اصلی PLC نیز می پردازیم. در ابتدا باید بگوییم که اجزای PLC به 5 بخش مختلف تقسیم شده است که عبارتند از :

1. منبع تغذیه Power
2. واحد پردازش مرکزی CPU
3. واحدهای ورودی و خروجی I/O
4. انواع حافظه Memory
5. نرم افزار Software

در ادامه به معرفی هر بخش می پردازیم.

منبع تغذیه (Power Supply)

پردازنده هایی که در PLC کار می نمایند بعنوان یک تجهیز نماینده الکترونیکی نیاز دارند تا توان مورد نیاز خود را از جایی برآورده نمایند که آن را منبع تغذیه می نامیم. منبع تغذیه وظیفه دارد تا نوسان ها را کاهش دهد و بعلاوه سطح نویز دریافتی را نیز کاهش دهد.

واحد پردازنده مرکزی (CPU)

این واحد پردازشگر بعد از اینکه دستورات برنامه نویسی را دریافت می نماید، داده های دریافت شده را تحلیل می نماید و در نهایت خروجی کنترلی مناسبی را فراوری می نماید و با آنالیز همیشگی که بر عملکرد PLC دارد از ایجاد خطا جلوگیری می نماید.

واحدهای ورودی و خروجی (I/O)

این دو واحد وظیفه دارند تا PLC با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کند. در واحد ورودی، داده های خروجی که از سنسور و سوئیچ ها خارج می گردد را دریافت می نماید و جهت پردازش آنها را به بخش CPU می دهد. بعلاوه در واحد خروجی، سیگنال های فرمان از این بخش به دیگر تجهیزات ارسال می گردد تا فرآیند کنترل انجام گردد.

حافظه (Memory)

کلیه دستورات برنامه نویسی شده به وسیله زبان برنامه نویسی PLC و اطلاعاتی که از واحد ورودی دریافت می گردد در حافظه های PLC ذخیره خواهند شد.

نرم افزار (Software)

تمام جزئیات کنترل نماینده مورد نظر طراحان یک PLC در بخش نرم افزاری آن طراحی می گردد و با استفاده از کابل های رابط که روی سخت افزار PLC قرار دارند به آن ارسال می گردد.

• آموزش برنامه نویسی پی ال سی PLC با سیماتیک SIMATIC Manager - مقدماتی - کلیک کنید

مقدمه ای بر آموزش برنامه نویسی PLC

تا حدودی آگاه شدیم که PLC اطلاعات و داده های دستگاه و حسگرها را به وسیله راه های ورودی دریافت نموده و پس از اینکه بر روی آنها پردازش های لازم را انجام می دهد، سیگنال های فرمان را به وسیله واحد های خروجی طبق دستورات از قبل برنامه ریزی شده ارسال می نماید و در آخر نیز تجهیزاتی هم که به خروجی متصل هستند از راه سیگنال های فرمان کنترل خواهند شد. اما تمامی این مراحل را چه کسی و چه ابزاری انجام می دهد؟ اینجاست که به مبحث زبان برنامه نویسی PLC خواهیم رسید که باید با آموزش برنامه نویسی PLC تمامی اقدامات فوق را از قبل برنامه ریزی نموده و به یک دستگاه PLC برای اجرا کردن بدهیم.

برای اینکه یک PLC را برنامه نویسی کنیم باید از یک کامپیوتر اختصاصی جهت کار با PLC استفاده کنیم که یکی از پرکاربردترین و محبوبترین انواع آن برنامه نویسی منطق نبردبانی یا Ladder است. در این نوع منطق از نمادها به جای کلمات جهت شبیه سازی کنترل نماینده منطقی رله بهره می بریم. اینگونه نمادها بواسطه خطوط بهم متصل شده و جریان را از راه سیم پیچ و اتصالات نشان می دهند. برنامه ای که به وسیله زبان های برنامه نویسی با منطق نبردبانی طراحی می گردد مشابه یک نبردبان هستند اما در اصل یک مدار الکتریکی را به ما نشان می دهند. پس اگر بتوانیم منطقی که در عملکرد مدارهای الکتریکی ابتدایی وجود دارد را بفهمیم می توانیم منطق نبردبان را هم بخوبی درک کنیم.

اهمیت زبان برنامه نویسی PLC

باید بدانیم که امکانات و ظرفیت هایی در حال حاضر در سراسر جهان وجود دارند که خیلی به PLC ها متکی هستند و این تکنولوژی توانسته است بصورت مداوم پیشرفت خود را افزایش دهد. برای اینکه این پیشرفت همیشگی باشد به متخصصان و برنامه نویسانی نیاز داریم تا بتوانند طراحی، توسعه، مدیریت و پشتیبانی این تکنولوژی ها را ارتقا دهند. از این جهت یادگیری زبان برنامه نویسی PLC می تواند نقش مهمی را در جهت افزایش کیفیت انواع PLC داشته باشد و تکنولوژی های جدیدی را به بازار صنایع معرفی کند. از آن جهت که صنعت کار بر روی PLC بسیار گسترده است، برنامه نویسان زیادی در سراسر جهان و در شرکت های معروفی مشغول بکار هستند تا بتوانند مشاغلی پردرآمد همراه با محیط های کاری با رشد عالی و با امنیت شغلی بالا داشته باشند. پس درک این موضوع بسیار مهم است که چرا باید آموزش برنامه نویسی PLC را یاد بگیریم تا بتوانیم شغلی مناسب با حقوق بالا داشته باشیم.

پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی PLC

حال که با اهمیت یادگیری زبان های برنامه نویسی آشنا شدیم می خواهیم برای علاقمندانی که می خواهیم به این حوزه ورود نمایند بعضی از محبوبترین و پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی PLC را معرفی کنیم تا برای یادگیری آنها اقدام نمایند. در ادامه با 5 مورد از این زبان های برنامه نویسی اشاره می کنیم :

• Ladder Diagram
• Sequential Function Charts
• Function Block Diagram
• Structured Text
• Instruction List

یکی از محبوبترین زبان های برنامه نویسی در حوزه PLC بدون شک زبان Ladder Diagram است که نسبت به زبان های دیگر با سرعت بسیار بیشتری کاربران را به سمت خود جذب کرد. این زبان بعنوان منطق پله کان معرفی می گردد که یک زبان کاملا گرافیکی و ویژوال است پس آموزش و یادگیری این زبان از سایر زبان های برنامه نویسی PLC راحتتر است. با ترکیبی از نماد ها که زبان گرافیکی موجود در زبان Ladder Diagram است می توانیم اقدامات مختلفی را برنامه ریزی کنیم. از دلایل محبوبیت این زبان نسبت به زبان های دیگر می توانیم به تصویری بودن آن اشاره نمود که با در اختیار داشتن ابزارهای اشکال زدایی کامل و نمایشی مناسب از منطق گسسته می توانیم آموزش های آن را براحتی فرا بگیریم.

جمع بندی درباره آموزش برنامه نویسی PLC

در این مطلب سعی کردیم با مفهوم PLC بطور کامل آشنا شویم و بعضی از کاربردها و ویژگی های مهم آن در صنایع و پیشرفت های امروزی عصر دیجیتال را معرفی کردیم. در ادامه به مفهوم آموزش برنامه نویسی PLC و انواع زبان برنامه نویسی PLC اشاره نمودیم. برای اینکه بتوانید با زبان های موجود جهت برنامه نویسی PLC بصورت اصولی آشنا شوید می توانید با فیلم های آموزشی فرادرس آغاز به یادگیری مفاهیم مهم آن کنید تا به تمامی بخش های یک PLC کاملا مسلط شوید.

• آموزش برنامه نویسی پی ال سی PLC های سری دلتا با WPLSoft - کلیک کنید