PLC و نحوه عملکرد آن

مقدمه

در دنیای صنعت و اتوماسیون، PLC (Programmable Logic Controller) یکی از پایه‌ای‌ترین و مهم‌ترین تجهیزات به شمار می‌آید که توانسته است جایگزین مدارهای کنترل سنتی شود و با قابلیت برنامه‌پذیری خود، کنترل فرآیندهای پیچیده را به‌صورت دقیق و انعطاف‌پذیر ممکن سازد. از خطوط تولید صنعتی گرفته تا سیستم‌های مدیریت ساختمان، PLC نقش کلیدی در اتوماسیون و افزایش بهره‌وری ایفا می‌کند.

PLC چیست؟

PLC دستگاهی دیجیتال است که برای کنترل فرآیندهای صنعتی طراحی شده و از طریق برنامه‌نویسی منطق کنترل را بر اساس ورودی‌ها دریافت و بر خروجی‌ها اعمال می‌کند. این کنترل‌کننده‌ها به‌گونه‌ای ساخته شده‌اند که در شرایط سخت محیطی مانند دما، رطوبت و ارتعاشات بالا قابل استفاده باشند و از قابلیت اطمینان بالایی برخوردارند.

ساختار کلی و اجزای PLC

یک PLC معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده است:

• واحد پردازش مرکزی (CPU): مغز کنترل‌کننده است که برنامه کاربر را اجرا و پردازش می‌کند.
• واحد ورودی/خروجی (I/O): رابط بین PLC و تجهیزات خارجی مانند سنسورها و عملگرها است.
• حافظه: محل ذخیره برنامه‌ها و داده‌ها.
• منبع تغذیه: تامین برق لازم برای عملکرد دستگاه.
• واسط ارتباطی: امکان اتصال PLC به سیستم‌های دیگر یا شبکه‌ها.

نحوه عملکرد PLC

PLC به عنوان یک کنترل‌کننده دیجیتال، فرآیندهای کنترلی را به‌صورت چرخه‌ای و پیوسته انجام می‌دهد. این چرخه شامل چهار مرحله اصلی است که با سرعت بسیار بالا تکرار می‌شود تا کنترل دقیق و به‌موقع فرآیندها تضمین شود:

۱. خواندن ورودی‌ها (Input Scan)

در این مرحله، PLC  اطلاعات دریافتی از تجهیزات ورودی مانند سنسورها، کلیدها و سایر دستگاه‌های اندازه‌گیری را دریافت می‌کند. این ورودی‌ها می‌توانند شامل سیگنال‌های دیجیتال (مثلاً روشن یا خاموش بودن یک کلید) یا آنالوگ (مثلاً دما یا فشار) باشند. داده‌های ورودی به صورت موقتی در حافظه ذخیره می‌شوند تا برای پردازش آماده باشند.

۲. اجرای برنامه (Program Execution)

در این مرحله، CPU برنامه کنترلی نوشته شده توسط کاربر را پردازش می‌کند. برنامه معمولاً به زبان‌های استانداردی مانند Ladder Logic، Function Block Diagram یا Structured Text نوشته شده است. CPU داده‌های ورودی را بر اساس منطق برنامه تحلیل کرده و تصمیم‌گیری‌های لازم را انجام می‌دهد. این تصمیمات شامل تغییر وضعیت خروجی‌ها، محاسبات، تایمرها، شمارنده‌ها و سایر توابع کنترلی است.

۳. به‌روزرسانی خروجی‌ها (Output Scan)

پس از اجرای برنامه، PLC سیگنال‌های خروجی خود را به تجهیزات اجرایی ارسال می‌کند. این تجهیزات ممکن است شامل موتورهای الکتریکی، شیرهای برقی، رله‌ها و یا سایر عملگرها باشند. خروجی‌ها نیز می‌توانند به صورت دیجیتال یا آنالوگ باشند و با توجه به نتایج پردازش در مرحله قبل، وضعیت آن‌ها تغییر می‌کند.

۴. وظایف جانبی (Housekeeping)

در این مرحله، PLC کارهای فرعی مانند برقراری ارتباط با سیستم‌های مانیتورینگ، ثبت داده‌ها، کنترل ساعت داخلی و مدیریت خطاها را انجام می‌دهد. این وظایف به بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم کمک می‌کنند.

این چرخه کنترل به صورت مکرر و در کسری از ثانیه بارها تکرار می‌شود و باعث می‌شود PLC بتواند به سرعت به تغییرات ورودی پاسخ دهد و کنترل پایدار و دقیق فرآیندهای صنعتی را تضمین کند. سرعت اجرای چرخه، که معمولاً در میلی‌ثانیه اندازه‌گیری می‌شود، بسته به نوع PLC و پیچیدگی برنامه متغیر است.