مقدمه اي بر مباني ديجيتال
در سالهاي اخير استفاده از كنترل كننده هاي ديجيتال در سيستم هاي كنترل افزايش يافته است . در واقع بسياري ازسيستم هاي كنترل صنعتي ، كنترل كننده هاي مبتني بر پردازشگر را به عنوان يك جزء اساسي عمليات خود محسوب مي نمايند . اخيراً كاربرد كنترل ديجيتال ، انجام اموري از قبيل بهينه سازي مصرف سوخت در اتومبيلها ، عمليات پيچيده در لوازم خانگي و ماشين آلات مانند دستگاههاي CNC ، دستگاههاي ريسندگي و بافندگي وغيره را امكان پذير ساخته است . ازجمله مزايــــاي سيستم هاي كنترل ديجيتال ، قابليت تصميم گيري و انعطاف پذيري در برنامه كنتـرل اين چنين سيستم هايي مي باشد . از جمله دلايل گرايش بسمت كنترل ديجيتال ، به جاي كنترل آنــالوگ سيستم هاي ديناميكي مي توان به دسترس پذير بودن كنترل كننده هاي ديجيتال ارزان قيمت و مزاياي كار با سيگنالهاي ديجيتال به جاي سيگنالهاي آنالوگ اشاره نمود . اجزاء گسسته اطلاعات در يك سيستم ديجيتال را كميت هاي فيزيكي به نام سيگنال مي سازند . سيگنال ها در تمام سيستم هاي ديجيتال الكترونيكي ، تنها دو مقدار مجزاء داشته و دودويي ناميده مي شوند . لذا قدم اول در شناخت يك سيستم ديجيتال ، آشنايي با مفاهيم سيستم هاي دودويي مي باشد .

اعداد دودويي
اعداد را مي توان در مبناهاي عددي مختلف نمايش داد . آشناترين مبناي عددي ، مبناي ده مي باشد . در مبناي ده ، كليه اعداد با تركيبي از عددهاي ۰ تا ۹ حاصل مي گردند . هر رقم يك عدد ، داراي ارزشي خاص مي باشد كه ما آنرا با عبارات يكان ، دهگان ، صدگان و… مي شناسيم . به عنوان مثال در عدد ۵۴۳ ، عدد ۳ در رتبه يكان (۱۰º) ، عدد ۴ در رتبه دهگان (۱۰¹ ) و عدد ۵ در رتبه صدگان (۱۰² ) قرار دارد . از ديگر مبناهاي عددي رايج مي توان به مبناي دو اشاره نمود . همانند اعداد مبناي ده ، هر رقم يك عدد در مبناي ۲ نيز داراي ارزش خاص خود مي باشد . در اين مبنا تنها اعداد صفر و يك موجود مي ياشند . عدد ۱۰۰۱۰۱۰۱ را مي توان يك عدد ۸ رقمي در مبناي ۲ ناميد . هر رقم در مبناي ۲ ، يك بيت و هر ۸ بيت يك بايت ناميده مي شوند .

جهت بدست آوردن معادل مبناي دو يك عدد دهدهي ، اين عدد را بطور متناوب بر ۲ تقسيم مي نماييم تا جايي كه خارج قسمت نهايي بر ۲ قابل تقسيم نباشد . ( يعني يكي از اعداد صفر يا يك باشد .) اين عدد با ارزش ترين بيت، معادل دودويي عدد را تشكيل مي دهد . باقيمانده هاي بدست آمده از انتها تا ابتدا نيز بترتيب ساير بيت هاي پر ارزش معادل دودويي عدد را بدست مي دهند .
مثال : معادل دودويي عدد ۱۴ عبارتست از:

( ۱۴)۱۰ = (۱۱۱۰ ) ۲

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۲

جهت تبديل يك عدد از مبناي ۲ به مبناي ۱۰ مي توان هر رقم را در ارزش مكاني خود ضرب نموده و سپس حاصلضرب هاي بدست آمده را با هم جمع نمود .

مثال : معادل مبناي ده عدد ۱۰۰۱۰۰۱۱ عبارتست از:
( ۱۰۰۱۰۰۱۱ )۲ = ۱×۲º + ۱×۲¹ + ۰×۲² + ۰×۲³ + ۱×۲ + ۰×۲ + ۰×۲ + ۱×۲
= ۱ + ۲ + ۰ + ۰ + ۱۶ + ۰ + ۰ + ۱۲۸ = ( ۱۴۷ )۱۰

از ديگر مبناهاي عددي پر كاربرد مبناي ۱۶ مي باشد . يك عدد در مبناي ۱۶ معادل يك عدد دودويي چهار رقمي است . جدول ارائه شده در شكل ۱-۱ اعداد مبناي شانزده و معادل دهدهي و دودويي آنها را نمايش مي دهد .

مبناي ۱۶ مبناي ۲ مبناي ۱۰
۰
۱
۲
۳
۴
۵
۶
۷
۸
۹
A
B
C
D
E
F 0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
شكل۱-۱: نمايش اعداد در مبناهاي مختلف
جهت تبديل يك عدد از مبناي ۱۶ به مبناي ۲ به جاي هر عدد آن معادل دودويي چهاررقمي معادل را جايگزين مي نماييم .
مثال : معادل عدد (۵E2)16 در مبناي دو عبارتست از :
(۵E2)16 =( 0101 1110 0010) 2

جهت تبديل يك عدد مبناي ۲ به مبناي ۱۶ نيز كافي است از سمت راست اعداد را چهاررقم ، چهاررقم جدا نموده و سپس معادل مبناي ۱۶ آنها را جايگزين نماييم .
مثال : عدد مبناي دو ۱۰۱۱۰۱ در مبناي ۱۶ عبارتست از:
( ۰۰۱۰ ۱۱۰۱ ) ۲ = ( ۲ D )16

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۳

در اين منطق ، متغيرها داراي دو ارزش مجزا هستندكه ما آنها را با ارزش يك و صفر و يا سطوح منطقي بالا و پايين معرفي مي نمائيم . مدارهاي طرح شده بر اين اساس را كه در آن تمام متغيرهاي بكار برده شده تنها داراي دو مقدار مي باشند را مدارات منطقي يا ديجيتال مي نامند .
در منطق ديجيتال سه نوع عمليات اصلي وجود دارد . AND ، OR و NOT
1- عملگر AND : اين عملگر همانند كليدهاي سري در مدارات الكتريكي تعريف مي گردد . به عبارت ديگر در يك عملگر AND تنها زماني خروجي خواهيم داشت كه تمام متغيرهاي موجود داراي ارزش يك باشند . درشكل ۱-۲ مدار سوئيچينگ نمايش دهنده عملگر AND ، سمبل مداري اين گيت و جدول عملكرد آن ارائه شده است .

شكل ۱-۲ : عملگر AND شكل الف : مدار سوئيچينگ شكل ب : سمبل مداري شكل ج : جدول عملكرد

۲- عملگر OR : اين عملگر همانند كليدهاي موازي در مدارات الكتريكي تعريف مي گردد . در اين عملگر هرگاه حداقل يكي از ورودي ها يك باشد خروجي داراي ارزش يك خواهد بود . درشـكل ۱-۳ مدار سوئيچينگ نمايش دهنده عملگر OR ، سمبل مداري اين گيت و جدول عملكرد آن ارائه شده است .

شكل ۱-۳ : عملگر OR شكل الف : مدار سوئيچينگ شكل ب : سمبل مداري شكل ج : جدول عملكرد

۳- عملگر NOT : NOT يك عملگر تك ورودي است كه خروجي آن مكمل ورودي مي باشد . بعبارت ديگر هرگاه ورودي يك باشد خروجي صفر خواهد بود و بالعكس . شكل ۱-۴ سمبل مداري و جدول عملكرد اين گيت را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۴ : عملگر NOT شكل الف : سمبل مداري شكل ب: جدول عملكرد

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۴

ساير عملگرهاي منطقي پايه كه با استفاده از سه عملگر اصلي ساخته مي شوند عبارتند از:
۱- عملگر NAND : اين عملگر از تركيب عملگرهاي AND و NOT ساخته شده و عملكرد آن برخلاف AND مي باشد ، يعني دراين عملگر خروجي تنها زماني مقدار صفر دارد كه هر دو ورودي يك باشند . شكل ۱-۵ مشخصات اين گيت را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۵ : عملگر NAND شكل الف : سمبل مداري شكل ب: جدول عملكرد
۲- عملگر NOR : اين عملگر از تركيب عملگرهاي OR و NOT ساخته شده و عملكرد آن برخلاف OR مي باشد ،يعني دراين عملگر خروجي تنها زماني مقدار يك دارد كه هر دو ورودي صفرباشند . شكل ۱-۶ مشخصات اين گيت را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۶ : عملگر NOR شكل الف : سمبل مداري شكل ب: جدول عملكرد
۳- عملگر XOR : دراين عملگر خروجي زماني يك خواهد بود كه تعداد وروديهاي يك ، فرد باشند. شكل ۱-۷ مشخصات اين گيت را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۷ : عملگر XOR شكل الف : سمبل مداري شكل ب: جدول عملكرد
۴- عملگر XNOR : دراين عملگر كه از تركيب XOR و NOT ساخته مي شود خروجي زماني يك خواهد بود كه تعداد وروديهاي يك ، زوج باشند. شكل ۱-۷ مشخصات اين گيت را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۷ : عملگر XNOR شكل الف : سمبل مداري شكل ب: جدول عملكرد
جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۵

عملگرهاي فوق الذكر را با استفاده از توابع منطقي نيز مي توان بيان نمود . جدول ارائه شده در شـكل ۱-۸ اين توابع را نمايش مي دهد .

تابع منطقي متناظر عملگر منطقي
Q = A . B
Q = A + B
Q = ( A . B )’
Q = ( A + B )’
Q = A’B + AB’
Q = AB + A’B’
AND
OR
NAND
NOR
XOR
XNOR

شكل۱-۸ : عملگرهاي منطقي و توابع منطقي متناظر با آنها

مدارهاي منطقي
مداراتي كه درآن تمام متغيرها داراي دو مقدار بوده و بوسيله عملگرهاي منطقي به هم مرتبط مي گردند را مدار منطقي مي ناميم . مدارهاي منطقي به دو دسته كلي تقسيم مي گردند . مدارهاي تركيبي و مدارهاي ترتيبي . درمدارات تركيبي خروجي لحظه فعلي ، به ورودي در همان لحظه بستگي دارد . به عبارت ديگر هر ورودي اعمال شده به سيستم ، خروجي متناظر خود را توليد مي نمايد . وليكن در مدارات ترتيبي حالت فعلي خروجي علاوه بر وضعيت فعلي ورودي ها به وضعيت قبلي خروجي نيز بستگي دارد . يعني خروجي مدار كه در لحظه هاي قبل بدست آمده و در يك واحد حافظه ذخيره گرديده است ، بر وضعيت فعلي خروجي اثر مي گذارد .
شكل ۱-۹ : بلوك دياگرام يك مدار ترتيبي را بيان مي نمايد كه از يك مدار تركيبي ساخته شده است .

شكل ۱-۹ : بلوك دياگرام يك مدار ترتيبي

كوچكترين عنصر حافظه در يك مدار ترتيبي را فليپ فلاپ مي نامند . يك فليپ فلاپ قادر است مادامي كه ورودي هايش تغيير نكرده و جريان تغذيه آن نيز قطع نشده باشد يك مقدار را بمدت نامحدود حفظ نمايد . انواع مختلفي از فليپ فلاپ وجود دارد كه عبارتند از فليپ فلاپ نوعD ، فليپ فلاپ نوع JK ، فليپ فلاپ نوع RS و … .
فليپ فلاپ RS كه مدار پايه ساير فليپ فلاپها نيز مي باشد ، داراي دو ورودي S (Set) و R ( Reset ) مي باشد . در وضعيت SR = 10 خروجي فليپ فلاپها يك مي گردد و در وضعيت SR = 01 خروجي صفر مي گردد .

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۶

در انتهاي اين مبحث چند واژه را كه در اين كتاب ازآنها استفاده مي گردد ، تعريف مي نماييم.
۱- پالس : ايجاد يك تغيير درسطوح ولتاژ را پالس مي ناميم. پالسها به دو گروه تقسيم بندي مي گردند . پالس دائم يا موقت .
پالس دائم عبارتست ازيك شكل موج مربعي كه داراي دو سطح صفر و يك منطقي بوده و با فركانس خاصي نوسان مي كند .
پالس موقت عبارتست از يك شكل موج كه بمدت معيني در يكي از سطوح قرار گرفته و سپس به حالت دائمي باز مي گردد .
۲- تريگر نمودن( Trigger ) : واژه تريگر به معناي تحريك بوده و به اين معني است كه يك واحد را با اعمال يك پالس وادار به واكنش مشخصي نماييم .
۳- لبه بالا رونده و لبه پايين رو نده : هر تغيير وضعيت پالس از سطح بالا به سطح پايين را يك لبه پايين رونده ناميده و هر تغيير وضعيت پالس از سطح پايين به سطح بالا را لبه بالا رونده مي ناميم .

مقدمه اي بر سيستم هاي كنترل :

بنا بر تعريف يك سيستم كنترل ، سيستمي است كه با دريافت اطلاعات ورودي ، نسبت به ايجاد خروجي هايي مطابق با خواسته هاي كاربر اقدام نمايد . به عنوان مثال مي توان به سيستم كنترل درجه حرارت يك كوره الكتريكي اشاره نمود . درجه حرارت داخل كوره توسط دماسنج كه وسيله اي آنالوگ است ، سنجيده مي شود . مبدل A/D سيگنال آنالوگ دما را به يك سيگنال ديجيتال دما تبديـــل مي كند . اين سيگنال از طريق مدار واسط به كنترل كننده داده مي شود . دماي ديجيتال با دمـاي برنامه ريزي شده در ورودي مقايسه مي شود و در صورت وجود اختلاف ( خطا ) سيگنالي از طريق كنترل كننده به كوره ، باز هم از طريق يك مدار واسط داده شده و رله دما را به حد مطلوب مي رساند . شكل ۱-۱۰ اين سيستم را بصورت بلوك دياگرامي نمايش مي دهد .

شكل۱-۱۰ : سيستم كنترل حرارت

با توجه به مثال فوق الذكر مي توان گفت هر سيستم كنترل از سه بخش اصلي تشكيل مي گردد .
۱- ورودي ها ۲- اجزاء سيستم كنترل ۳- خروجي ها

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۷

سيستم هاي كنترل فيدبك دار

سيستمي كه براي ايجاد ارتباط مطلوب بين خروجي و ورودي مرجع از مقايسه آنها و تفاضلشان استفاده مي كند ، سيستم كنترل فيدبك دار ناميده مي شود . سيستم كنترل درجه حرارت كه در مثال قبل بيان شد نمونه اي از چنين سيستمي است . اينگونه سيستم هاي كنترل فيدبك دار را سيستم هاي كنترل حلقه بسته نيز مي نامند . منظور از كنترل حلقه بسته استفاده از عمل فيدبك براي كاهش خطاي سيستم است . شكل ۱-۱۱ چنين سيستمي را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۱۱ : سيستم كنترل فيدبك دار
مثال : شكل ۱-۱۲ نمودار يك سسيتم كنترل سطح مايع را نشان مي دهد . دراين سيستم كنترل كننده با مقايسه سطح مايع و سطح مطلوب سيگنالي براي تنظيم شير پنيوماتيكي ارسال مي كند تا خطا اصلاح گردد .

شكل۱-۱۲ : سيستم كنترل سطح مايع شكل الف : نمودار بلوكي شكل ب : نماي شماتيك

سيستم هاي كنترل حلقه باز
سيستم هايي كه در آنها خروجي بر عمل كنترل تاثير ندارد سيستم هاي كنترل حلقه بــــاز ناميده مي شوند . به عبارت ديگر خروجي سيستم كنترل حلقه باز نه اندازه گيري مي شود ، نه براي مقايسه با ورودي فيدبك مي شود . يك مثال ، نوعي ماشين لباسشويي است . خيس كردن ، شستن و آبكشي بر اساس يك زمانبندي از قبل معلوم ، انجام مي شود و ماشين سيگنال خروجي را كه تميزي لباسهاست اندازه گيري نمي كند .
در سيستم هاي حلقه باز خروجي با ورودي مرجع مقايسه نمي شود ، پس به ازاء هر ورودي مرجع يك شرايط كاري ثابت وجود دارد . بنابراين دقت سيستم به تنظيم آن بستگي دارد . هر سيستم كنترلي كه بر اساس زمانبندي كار مي كند حلقه باز است . چراغهاي راهنمايي كه بر اساس زمانبندي كار مي كنند نمونه ديگري از كنترل حلقه باز هستند .

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۸

سيستم هاي كنترل ديجيتال
روش كنترل را كه درآن براي انجام پردازش سيگنال با شيوه مطلوب ، كامپيوتر ديجيتالي در حلقه كنترل گنجانيده مي شود ، كنترل ديجيتال مستقيم نامند . كنترل ديجيتال مستقيم يك فرآيند يا دستگاه در مقايسه با كنترل آنالوگ متناظر داراي مزاياي زير است .
۱- پردازش داده ها در كنترل كننده هاي ديجيتال سر راست بوده و محاسبات كنترلي پيچيـــده را مي توان بسهولت انجام داد .
۲- در اين روش برنامه هاي كنترل ( مشخصه هاي كنترل كننده ) را مي توان بسادگي تغيير داد .
۳- كنترل كننده هاي ديجيتال نويز داخلي كمتري نسبت به كنترل كننده هاي آنالوگ دارا مي باشند .
دياگرام بلوكي يك سيستم كنترل ديجيتال در شكل ۱-۱۳ ارائه شده است . در اين سيستم مدار نمونه بردار و نگهدار از سيگنال آنالوگ خطا نمونه برداري كرده و سپس توسط مبدل آنالوگ به ديجيتال ، سيگنال آنالوگ به ديجيتال تبديل مي گردد .اين سيگنال وارد كامپيوتر ديجيتال شده و پس از پردازش، اطلاعات ديجيتال خروجي به مدار مبدل ديجيتال به آنالوگ وارد مي گردد . اطلاعات آنالوگ خروجي پس از تقويت به دستگاههاي كنترل كننده وارد شده و تغييرات لازم را به خروجي ها اعمـال مي نمايد.

شكل ۱-۱۳ : بلوك دياگرام سيستم كنترل ديجيتال
در انتهاي اين مبحث اصطلاحات بكار رفته در يك سيستم كنترل ديجيتال را تعريف مي نماييم .

مدار نمونه بردار و نگهدار
نمونه بردار و نگهدار يك اصطلاح كلي است كه در مورد يك تقويت كننده ، نمونه بردار و نگهدار بكار مي رود . اين عبارت مداري را توصيف مي كند كه سيگنال ورودي آنالوگي را دريافت كرده و آنرا بصورت يك مقدار ثابت براي مدت زمان مشخص نگه مي دارد . معمولاً سيگنال بصورت الكتريكي است ، اما به شكلهاي ديگر نيز مانند نوري و مكانيكي امكان پذير است .
مبدل آنالوگ به ديجيتال
اين مبدل كه يك رمز گذار نيز خوانده مي شود ، دستگاهي است كه يك سيگنال آنالوگ را به سيگنال ديجيتال كه معمولاً يك سيگنال رمز شده عددي است تبديل مي كند . چنين مبدلي به عنوان واسط ميان قطعه آنالوگ و قطعه ديجيتال لازم است .

جزوه آموزشي PLC – فصل اول – مروري بر كنترل ديجيتال صفحه ۹

مبدل ديجيتال به آنالوگ
اين مبدل كه رمز گشا نيز خوانده مي شود عملي عكس مبدل آنالوگ به ديجيتال را انجام مي دهد .
دستگاه يا فرآيند
دستگاه ، شي فيزيكي است كه بايد كنترل شود . مثالهايي براي يك دستگاه عبارتند از : كوره، برخي دستگاههاي خانگي ، دسته اي از اجزاء ماشين كه براي انجام عمل خاصي با هم بكــــار مي روند و …
مبدل يا سنسور
دستگاهي است كه سيگنال ورودي را به سيگنال خروجي به شكل ديگري تبديل مي كند . مثلاً دستگاهي كه سيگنال فشار را به خروجي ولتاژ تبديل مي كند نوعي سنسور است . سنسورها انواع مختلفي دارند كه جهت تبديل انواع مختلف سيگنالهاي غير الكتريكي به سيگنال الكتريكي متناظر بكار مي روند .

جزوه آموزشي PLC – فصل دوم – كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير صفحه ۱۰

كنترل كننده منطقي برنامه پذير :
پيشرفت هاي چشمگير فن آوري نيمه هادي در زمينه ساخت ريزپردازنده و حافظه هاي با حجم بالا امكان ساخت كنترل كننده هاي منطقي الكترونيكي برنامه پذير را فراهم آورد . در اين كنترل كننده ها بر خلاف كنترل كننده هاي مبتني بر قسمت هاي الكترومكانيكي ، براي تغيير منطق كنترل كافي است بدون تغييري در سيم كشي يا قطعات ، فقط برنامه كنترل را تغيير دهيم ، در اين صورت مي توانيم از يك كنترل كننده منطقي برنامه پذير هر جا كه خواسته باشيم استفاده نماييم . شكل ۱-۱ يك كنترل كننده منطقي برنامه پذير را بگونه نمايشي تعريف مي نمايد .

شكل ۱- ۱ : شماي كلي يك كنترل كننده منطقي برنامه پذير

مزاياي استفاده از كنترل كننده هاي منطقي :
۱- استفاده از PLC حجم تابلوهاي فرمان را كاهش مي دهد .
۲- استفاده از PLC مخصوصاً در فرآيندهاي پيچيده موجب صرفه جويي فراوان در هزينه مي گردد .
۳- PLC استهلاك مكانيكي ندارد ، بنابراين علاوه بر طول عمر بيشتر نيازي به سرويس و تعميرات دوره اي ندارد .
۴- مصرف انرژي PLC بسيار كمتر از مدارهاي رله اي است .
۵- PLC نويزهاي صوتي و الكتريكي ايجاد نمي كند .
۶- طراحي و اجراي مدارهاي كنترل منطقي با PLC آسان و سريع است .
۷- ايجاد تغييرات ( Modifications ) و تنظيمات در PLC آسان و سريع است .
۸- عيب يابي مدارات كنترل و فرمان با PLC سريع و آسان است و معمولاً PLC خود داراي برنامه عيب يابي مي باشد .

جزوه آموزشي PLC – فصل دوم – كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير صفحه ۱۱
ساختمان داخلي PLC
ساختمان داخلي يك PLC كم و بيش مانند ساختمان داخلي هر سيستم ريزپردازنده ديگر است . شكل ۱-۲ حالت كلي مربوط به ساختمان داخلي يك PLC را بيان مي نمايد .

شكل ۱-۲ : ساختمان داخلي PLC

روش و زبان برنامه نويسي PLC
هر PLC داراي زبان برنامه نويسي خاص خود بوده كه رابط مابين كاربر و سخت افزار PLC مي باشد . بوسيله برنامه كنترل است كه يك PLC پروسه مورد نظر را كنترل مي نمايد . از آنجا كه مهمترين گروه علمي _ شغلي مرتبط با PLC گروههاي مرتبط با مهندسي برق مي باشند لذا سازندگان PLC اقدام به طراحي زبانهاي برنامه نويسي خاصي نمودند كه به دانسته هاي قبلي اين گروه كاري نزديكتر باشد . مهمترين روشهاي برنامه نويسي عبارتند از :

برنامه نويسي به روش نردباني ( Ladder )
از آنجا كه تمام نقشه هاي كنترل و فرمان منطقي قبل از ظهور PLC ها به صورت نردباني و يا چيزي شبيه به آن تهيه و طراحي مي شد ،لذا سازندگان PLC اين روش برنامه نويسي را بعنوان يكي از روشهاي ممكن برنامه نويسي انتخاب نمودند . شكل ۱-۳ يك نمونه برنامه نويسي به زبان LAD را نمايش مي دهد .در اين روش آن دسته از عناصر نردبان كه تابع يا عمل خاص و پيچيده اي را انجام مي دهند براي سهولت با يك جعبه نمايش داده مي شوند .دستورات نوشته شده به روش نردباني به ترتيب از چپ به راست و از بالا به پايين انجام مي گردند .

شكل ۱-۳ : يك برنامه نوشته شده به زبان LAD در PLC هاي خانواده CS1G از شركت OMRON
جزوه آموزشي PLC – فصل دوم – كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير صفحه ۱۲

برنامه نويسي به روش فلوچارتي CSF ( Control System Flowchart )
يا نمايش جعبه اي تابع FBD ( Function Block Diagram )
در اين روش برنامه بصورت بلوكي نوشته شده كه در آن هر بلوك بيانگر يك عملگر ( Operation ) مي باشد .بدين ترتيب برنامه هاي نوشته شده به روش FBD عبارتند از يك سري جعبه كه به يكديگر متصل گرديده اند .
روشهاي فوق الذكر معمولاً بطور مستقل كاربرد چنداني ندارد و اغلب براي عيب يابي و يا شناخت منطق كنترل سيستم ناشناخته بسيار مفيد است . شكل ۱-۴ يك نمونه برنامه نوشته شده به روش CSF را نمايش مي دهد .

شكل ۱-۴ : برنامه نمونه نوشته شده به روش CSF در PLC هاي خانواده S5 از شركت Siemens
برنامه نويسي به روش ليست جملات STL ( Statement List )
در اين روش هر عمل منطقي توسط يك جمله يا عبارت مناسب نوشته مي شود . مثال ارائه شده در شكل ۱-۵ نمونه اي از برنامه نوشته شده به روش STL را نمايش مي دهد . در اين مثال حرف A بيانگر دستور AND مي باشد . نكته قابل توجه در اين روش برنامه نويسي آن است كه هر PLC داراي كد دستورات منحصر بفردي مي باشد كه اين دستورات به نوع CPU بكار رفته بستگي دارد .روش STL نيازهاي گرافيكي بسيار كمتري نسبت به دو روش قبل دارد ، لذا نوع و تعداد دستورات قابل درك واجرا در اين روش بسيار از روش هاي LAD و FBD مي باشد . به همين دليل برنامه هايي كه به روش LAD يا FBD نوشته مي شود معمولاً قابل تبديل به STL مي باشد در حاليكه عكس اين قضيه همواره امكان پذير نيست .

شكل ۱-۵ : نمونه برنامه نوشته شده به روش STL و برنامه معادل آن به روش CSF

جزوه آموزشي PLC – فصل دوم – كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير صفحه ۱۳

كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير امروزي
از اولين سالهاي تولد PLC تاكنون بيش از سه دهه مي گذرد . در اين مدت شاهد تغييرات بسيار در ساختار PLC ها بوده ايم . از جمله اين تغييرات مي توان به افزايش سرعت عملكرد ، توانايي كار با سيگنالهاي آنالوگ و ديجيتال و همچنين برخوردار شدن از امكانات ارتباطي ( Communication ) سريع و … اشاره نمود .
براي برنامه نويسي PLC هاي قديمي نياز به يك Programmer مخصوص بود كه اين امر قيمت تمام شده يك سيستم كنترل منطقي با PLC را افزايش مي داد . در حال حاضر امكان برنامه ريزي PLC ها با استفاده از كامپيوترهاي شخصي فراهم گرديده است و اين امر سهولت و صرفه جويي قابل ملاحظه اي را ايجاد نموده است .
نحوه كار PLC

در ابتداي راه اندازي ، مانند هر سيستم مبتني بر پردازنده ، در PLC نيز برنامه سيستمي اجرا مي گردد . پس از اجراي برنامه سيستمي و چك شدن سخت افزار، در صورتي كه شرايط لازم براي ورود به حالت اجرا ( RUN ) فراهم باشد ، برنامه كاربر فرا خوانده مي شود .براي اجراي برنامه كاربر ابتدا تمام ورودي هاي PLC بطور يكجا فرا خوانده مي شود و وضعيت آنها ( صفر يا يك ) در مكاني بنام تصوير ورودي ( Input – Image – Area ) نوشته مي شود . PLC در خلال اولين Scan برنامه ، از داده هاي تصوير ورودي استفاده مي نمايد . توجه نماييد در صورتي كه در طول اولين Scan ، تغييراتي در ورودي ها حاصل شود ، اين تغييرات تا Scan بعدي به مكان تصوير ورودي ها منتقل نمي گردد .PLC ضمن Scan برنامه كاربر نتايج حاصل را درمكاني بنام تصوير خروجي ( Output – Image – Area ) مي نويسد و بعد از اجراي كامل برنامه و در پايان ، نتايج را بطور يكجا به خروجي ها ارسال مي دارد .خواندن يكجاي ورودي ها و ارسال يكجاي خروجي ها ، صرفه جويي قابل توجه اي در زمان بدنبال دارد ،

زيرا خواندن يا نوشتن با آدرس دهي يك به يك زمان زيادي را به خود اختصاص مي دهد .از جمله مزاياي دسترسي به مكانهاي تصوير خروجي يا ورودي آن است كه امكان Set يا Reset نمودن هر يك از بيت هاي ورودي يا خروجي را مستقل از وضعيت فيزيكي آنها فراهم مي نمايد و اين كار مزيت بزرگي به هنگام عيب يابي يا آزمايش يك برنامه نوشته شده محسوب مي شود . روش فوق در عين مزايايي كه ذكر گرديد ، مسئله اي بنام زمان پاسخ دهي برنامه ( Program Response Time ) را بوجود مي آورد . زمان پاسخ دهي مدت زماني است كه طول مي كشد تا PLC تمام برنامه كاربر را Scan نمايد و در اين مدت تغييرات بوجود آمده در ورودي ها وارد مكان تصوير ورودي نمي گردد و خروجي ها نيز به حالتي كه در Scan قبلي بودند باقي مي ماند اين امر در فرآيندهايي با سرعت تغييرات زياد ، مشكل ساز است مخصوصاً زماني كه برنامه كاربر طولاني بوده و مدت زمان زيادي صرف Scan برنامه مي گردد .همچنين گاهي ملاحظات ايمني لازم مي دارد كه تغييرات آني بعضي از ورودي ها همواره مورد توجه قرار گيرد كه در اين صورت زمان پاسخ دهي ممكن است مانع از ثبت به موقع اين تغييرات شود .براي حل اين مشكل در زبانهاي برنامه نويسي دستورات خاصي گنجانده شده است . با توجه به سرعت بالاي PLC هاي امروزي و كندي فرآيندهايي كه توسط آن كنترل مي گردند ( سيستم هاي الكترو مكانيكي ) زمان پاسخ دهي در شرايط عادي ، معمولاً مشكلي ايجاد نمي نمايد .شكل ۱-۶ طرز كار PLC را بيان مي دارد .

شكل ۱-۶ : بيان اجراء برنامه كاربر توسط PLC
جزوه آموزشي PLC – فصل سوم – نگاهي به داخل PLC صفحه ۱۴

يك PLC درواقع كامپيوتري است كه با آنچه احتمالاً درباره آن شنيده ايد يا با آن كار كرده ايد فرق دارد .بيشتر مردم با كامپيوترهاي خانگي آشنايي دارند . نوع ديگري رايانه نيز وجود دارد كه به عنوان رايانه كنترل فرآيند شناخته مي شود . هر چند كه اين رايانه نيز داده ها را پردازش مي كند ولي وظيفه اصلي آن كنترل فرآيندهاي صنعتي و توليدي است ( ماشين آلات توليد ، روباتها ،خطوط توليد و… ).
هر چند كه اين رايانه ها ممكن است صفحه كليد نيز داشته باشند ، ورودي هاي كنترل آنها سوئيچها وحسگرها هستند و خروجي هاي آنها علاوه بر نمايشگرها و چاپگر ، سيگنالهاي كنترلي براي انواع موتورها ، سولنوئيدها و … مي باشند .

PLC ها ، نوعي رايانه كنترل فرآيند هستند كه كوچك ، بطور نسبي ارزان قيمت و در برابر تغييرات شرايط فيزيكي محيط كارمقاوم بوده و به سهولت قابل برنامه ريزي ، راه اندازي و تعمير و نگهداري مي باشند . آنها معمولاً در مجاورت ماشين آلات توليد يا فرآيندي كه آنرا كنترل مي كنند نصب شده و لذا معمولاً به عنوان توسعه تجهيزات كارخانه قلمداد مي شوند .

واحدهاي تشكيل دهنده PLC
در PLC هاي كوچك ، پردازنده ، حافظه نيمه هادي ، ماژول هاي I/O و منبع تغذيه در يك واحد جاي داده شده اند . در PLC هاي بزرگتر ، پردازنده و حافظه در يك واحد ، منبع تغذيه در واحد دوم و واسطه هاي I/O در واحدهاي بعدي قراردارند .
ابزار برنامه نويسي ، كه معمولاً يك واحد پردازنده با صفحه نمايش و صفحه كليد مي باشد ( بعنوان مثال يك كامپيوتر شخصي ، يك PG در خانواده زيمنس و يا كنسول در خانواده Omron ) به عنوان يك واحد مجزا از طريق يك سيم به واحد اصلي متصل مي گردد .
شكل ۳-۱ قسمتهاي اصلي يك سيستم پردازش در PLC را نمايش مي دهد .

حافظه ثابت سيستم ، حاوي برنامه اي است كه توسط كارخانه سازنده تعبيه شده است . اين برنامه وظيفه اي مشابه سيستم عامل Dos دردستگاههاي PC دارد كه بر روي تراشه هاي خاصي بنام حافظه فقط خواندني ( ROM ) قرار گرفته است . برنامه هاي ثابت در ROM ، درحين عمليات CPU نمي توانند تغيير يابند يا پاك شوند . برنامه موجود در اين حافظه غير فرار به هنگام قطع تغذيه CPU نيز حفظ مي شود .

اطلاعات حافظه تغيير پذير بر روي تراشه هاي نيمه هادي ذخيره مي شود كه امكان برنامه ريزي ، تغيير و پاك كردن آنها توسط برنامه ريز ميسر است . اين حافظه عمدتاً از نوع حافظه هاي با قابليت دسترسي تصادفي ( RAM ) انتخاب مي گردند .اطلاعات موجود درحافظه هاي RAM با قطع تغذيه ، پاك مي گردند .
توجه : جهت كسب اطلاعات بيشتر در خصوص حافظه هاي نيمه هادي به ضميمه ۳ مراجعه نماييد .

جزوه آموزشي PLC – فصل سوم – نگاهي به داخل PLC صفحه ۱۵

شكل ۳-۱ : واحدهاي اصلي تشكيل دهنده سيستم پردازش در PLC

اغلب CPU ها مجهز به يك باتري پشتيبان هستند . بنابراين اگر تغذيه ورودي قطع شود و متعاقباً منبع تغذيه نتواند ولتاژ سيستم را تامين كند ، باتري پشتيبان برنامه ذخيره شده در RAM را حفظ مي كند . همانگونه كه در شكل ۳-۱ ملاحظه مي گردد ، قسمت پردازنده داراي ارتباطاتي با قسمت هاي مختلف داخل و خارج خود مي باشد .
پردازنده

تمام پردازنده هاي رايانه اي ، به گونه اي طراحي شده اند كه بتوانند محاسبات منطقي و حسابي را انجام دهند . اين عمليات بوسيله ريزپردازنده ( Microproccessor ) و از طريق بكارگيري دستورالعمل هاي متفاوت انجام مي گيرد .ريزپردازنده ها بر حسب ميزان قدرت طبقه بندي مي گردند . دو عامل در تعيين ميزان قدرت ريزپردازنده ها عبارتند از تعداد بيت ها و سرعت پالس ساعت (Clock ) .ريزپردازنده هاي فعلي امكان پردازش داده ها ، بصورت ۴ ، ۸،۱۶ يا ۳۲ بيتي را دارا مي باشند .هرچه تعداد اين بيتها بيشتر باشد ، قدرت پردازنده بيشتر است . ميزان پالس ساعت ، سرعت اجراي هر دستورالعمل را نشان مي دهد . محدوده سرعت پالس ساعت در حال حاضر از محدوده ۱MHz تا ۶۶MHz متغير مي باشد .جدول ارائه شده در شكل ۳-۲ تعدادي از ميكروپروسسور هاي معروف را مقايسه نموده است .تعدادي از PLC ها از ريزپردازنده هاي عنوان شده در جدول فوق الذكر بهره مي گيرند و تعدادي ديگر از آنها از CPU هاي انحصاري خود كارخانه سازنده استفاده مي نمايند . با اختراع پردازنده هاي پنتيوم ، نسل جديد PLC ها نيز با بكارگيري اين پردازنده هاي سرعت بالا پا به عرصه صنعت گذاشته اند . از جمله اين PLC ها مي توان به خانواده هاي C7 و M7 از شركت زيمنس اشاره نمود .

جزوه آموزشي PLC – فصل سوم – نگاهي به داخل PLC صفحه ۱۶

۸۰۸۵ ۸-bit 1MHz
8086 16-bit 4.77MHz
80186 16-bit 8MHz
80286 16-bit 12.5MHz
80386 32-bit 33MHz
80486 32-bit 50MHz

شكل ۳-۲ : مقايسه تعدادي از ريز پردازنده هاي معروف
ماژول ها ي ورودي و خروجي ( Input / Output )
ماژول ورودي به صورت الكترونيكي چهار كار اصلي را انجام مي دهد . اولاً اين ماژول حضور يا عدم حضور سيگنال الكتريكي در تمام وروديها را بررسي مي كند . اين سيگنالهاي ورودي، وضعيت قطع يا وصل سوئيچها ، حسگرها و ساير عناصر در فرآيند تحت كنترل را نمايش مي دهند . ثانياً اين ماژول سيگنال مربوط به وصل بودن را از نظر الكتريكي به سطحي DC كه توسط مدارات الكترونيكي ماژول I/O قابل استفاده باشد ، تغيير مي دهد . براي سيگنال ورودي قطع ، هيچ تبديل سيگنالي صورت نمي گيرد و نشان دهنده حالت قطع است . ثالثاً اين ماژول ، جداسازي الكترونيكي را با جداكردن خروجي ماژول ورودي از ورودي اش به صورت الكترونيكي انجام مي دهد . در نهايت اين ماژول سيگنالي را كه توسط CPU سيستم PLC قابل تشخيص است ، ايجاد مي كند .تمام اين وظايف در طرح شكل ۳-۳ نشان داده شده است .

شكل ۳-۳ : طرح ماژول ورودي PLC

يك نمونه ماژول ورودي مي تواند ۴ ، ۶ ، ۸،۱۲ ، ۱۶ يا۳۲ ترمينال علاوه بر ترمينالهاي مشترك و ارت ، داشته باشد.
جزوه آموزشي PLC – فصل سوم – نگاهي به داخل PLC صفحه ۱۷

شكل ۳-۳ فقط مدار يك ترمينال رانمايش مي دهد . تمام ترمينالهاي يك ماژول ، داراي مدار يكسان هستند . بلوك اوليه سيگنالهاي ورودي را از سوئيچها ، سنسورها و غيره دريافت مي نمايند .سيگنالهاي AC ، در واحد مبدل DC كه به يكسوسازها ، المانهاي مربوط به كاهش ولتاژ و تنظيم كننده ها مجهز است ، به سيگنالهاي DC تبديل مي شوند . براي سيگنالهاي DC به نوعي از مدارات مبدل DC به DC نياز است . خروجي اين مبدل مستقيماً به ورودي CPU متصل نمي شود ، چون اين امر در صورت يك جهش ولتاژ يا نقص فني در مدار ممكن است ، سبب آسيب ديدن CPU شود. به عنوان مثال اگر واحد مبدل دچار اتصال كوتاه شود ، ولتاژ ۱۲۰ ولت متناوب در ورودي مستقيماً به CPU مي رسد و چون CPU با ولتاژ ۵ ولت مستقيم كار مي كند ، احتمال سوختن آن زياد خواهد بود . بلوك جداسازي ( Isolator ) ، CPU را از چنين صدمه اي حفظ مي نمايد . اين جداسازي معمولاً توسط جداسازهاي نوري ، همانطور كه در شكل نمايش داده شده است ، انجام مي گردد . قطع و وصل سيگنال ، از طريق فعال شدن يك اشعه نوراني ( توليد شده توسط يك LED ) و نهايتا فعال سازي توسط يك ترانزيستور نوري به خروجي اين طبقه منتقل مي گردد .

ماژول خروجي به گونه اي عكس ماژول ورودي عمل مي نمايد . يك سيگنال DC كه از CPU ارسال مي گردد ، در هر ماژول خروجي به سيگنال الكتريكي با سطح ولتاژ مناسب به صورت AC يا DC كه توسط دستگاهها قابل استفاده باشد ، تبديل مي گردد .شكل ۳-۴ نمودار بلوكي يك ماژول خروجي را نمايش مي دهد .

شكل ۳-۴ : طرح ماژول خروجي PLC

جزوه آموزشي PLC – فصل سوم – نگاهي به داخل PLC صفحه ۱۸

منابع تغذيه
منبع انرژي الكتريكي كه معمولاً استفاده مي شود منبع جريان متناوب ۲۲۰ ولت با فركانس ۵۰ الي۶۰ هرتز مي باشد .از آنجا كه اغلب PLC ها ، با ولتاژهاي ۵+ ، ۵- و ۲۴ ولت كار مي نمايند ، لذا هر PLC بايد مجهز به مدارهايي باشد كه بتواند اين تبديل ولتاژها را انجام دهد . اين تبديل با استفاده از يك منبع تغذيه داخلي انجام مي شود .شكل ۳-۵ ، ساختار كلي يك منبع تغذيه نمونه را بصورت نمودار بلوكي ، نمايش مي دهد . در اين شكل نمودارهاي ولتاژ – زمان نقاط مختلف مدار ديده مي شوند .

شكل ۳- ۵ : ساختار بلوكي يك منبع تغذيه PLC
چهار قسمت در نمودار به همراه يك مدار كليدزني براي باتري پشتيبان ديده مي شود . اولين بلوك سمت چپ ، بلوك بهسازي AC ( Conditioner ) است . اين بلوك دو كار اساسي بر روي شكل موج ورودي كه معمولاً بصورت سينوسي مي باشد انجام مي دهد . اولاُ در برخي مواقع ممكن است اين شكل موج در اثر عمل كليدزني يا مسائل فني ژنراتور اعوجاج پيدا نمايد و ثانياُ تجهيزات كارخانه ، ممكن است شوكهاي الكتريكي برگشتي خاصي را ايجاد كنند كه شكل سينوسي را از حالت اصلي خارج نمايد. دومين بلوك نشان داده شده در شكل ،بلوك Converter / Rectifier است . اين بلوك شكل موج AC متناوب را به شكل موج DC يكسو شده و ضربان دار تبديل مي نمايد .كاهش ولتاژ به ميزان مورد نياز نيز با استفاده از يك ترانسفورماتور دروني انجام مي شود . سپس يكسوسازهاي پل ، ولتاژهاي DC ضربان داري را توليد مي كنند . يك رايانه جهت عملكرد صحيح ، احتياج به يك ولتاژ DC ثابت دارد . بنابراين وسيله اي براي صاف كردن ولتاژ DC ضربان دار مورد نياز است . سومين قسمت معرفي شده در نمودار ، يك فيلتر است كه عمل صاف كردن تغييرات را انجام مي دهد . قسمت فيلتر داراي مداري شامل خازن ، مقاومت يا سلف است . البته عمل صاف كردن توسط مدارات الكترونيكي نيز ميسر است .

جزوه آموزشي PLC – فصل سوم – نگاهي به داخل PLC صفحه ۱۹

چهارمين بلوك ، تنظيم كننده ( Regulator ) است كه همواره در مدار تغذيه وجود دارد . يك تنظيم كننده ، بدون توجه به ميزان مصرف CPU ، ولتاژ را در محدوده ولتاژ مورد نظر ثابت مي نمايد . سوئيچ باتري پشتيبان در قسمت بالاي سمت راست نمودار مشاهده مي شود . سوئيچ تعبيه شده مي تواند منبع انرژي الكتريكي را، ازمنبع تغذيه به باتري تغيير دهد . اين سوئيچ به صورتي طراحي شده است كه به محض قطع شدن منبع تغذيه ، باتري ذخيره را در مدار قرار مي دهد . پيوستگي ولتاژ تغذيه سبب جلوگيري از پاك شدن برنامه كاربر مي گردد .

منابع تغذيه جديد مورد استفاده در سيستم هاي PLC از نوع منابع تغذيه سوئيچينگ بوده كه نسبت به نمونه منابع داراي ترانسفورماتور داراي حجم و وزن كمتري مي باشند .
توجه : جهت كسب اطلاعات بيشتر در خصوص منابع تغذيه سوئيچينگ به ضميمه ۴ مراجعه نماييد .

جزوه آموزشي PLC – فصل چهارم – آشنايي با انواع مختلف PLCصفحه ۲۰

كنترل صنعتي و پيشرفت PLC
مبداء پيدايش اتوماسيون صنعتي با ماشينها و فرآيندهاي كنترل آن به دهه ۱۹۲۰ ، با ظهور كنترل كننده هاي بادي ( ( Pneumatic Controllers اوليه برمي گردد . اين وسايل كه از هواي فشرده استفاده مي كردند ، ابزاري قابل انعطاف ، اقتصادي و بي خطر بودند . آنها هيچ خطر جرقه زني در فشارهاي زياد ايجاد نمي كردند و مي توانستند حتي در محيط هاي مرطوب بدون ايجاد خطر شوك الكتريكي كار كنند . اتصال يك وسيله به وسيله ديگر به آساني و توسط لوله كشي ويا شيلنگ قابل انعطاف صورت مي گرفت . عمل كنترل با دستكاري ساده شيرها كه توسط رله ها و سوئيچها كنترل مي شدند ، انجام مي شد . اين سيستم بادي ، انعطاف پذيري زيادي براي كنترل حركت و سرعت بوجود آورد . به سبب تعداد كم قسمت هاي متحرك ، قابليت اعتماد و هزينه پايين نگهداري در اين سيستم ها بديهي است . حتي امروزه كنترل كننده هاي بادي به طور گسترده در ارتباط با PLC ها و رايانه هاي صنعتي ، در انواع كاربردهاي كنترل ماشين ابزار و فرآيند ها، مورد استفاده قرار مي گيرند .

گرچه كنترل كننده هاي بادي مزاياي خاص خود را داشتند ، و هنوز هم دارند ( مخصوصاً با ظهور كنترل كننده هاي بادي منطق ديجيتال به عنوان يك ابزار واقعي كنترل ) جايگزيني آنها با كنترل كننده هاي نيمه هادي گسسته در دهه ۶۰ شروع شد . اين كنترل كننده هاي جديد كه در ابتدا از مدارات ترانزيستوري تشكيل شده بودند و بعدها از مدارات مجتمع مجزا با مقياس پايين و متوسط ساخته شدند ، كنترل كننده هايي كوچك ، با قابليت اعتماد بالا و با توان مصرفي پايين هستند .

در اوايل دهه ۱۹۷۰ با ورود ريزپردازنده ها ، جهش بزرگي در زمينه اتوماسيون و كنترل صنعتي به وقوع پيوست . اكنون مدلسازي وشبيه سازي با برنامه نويسي يا نرم افزارهاي مخصوص انجام مي شود ، در حالي كه قبلاً اين كار توسط سيم كشي هاي پيچيده گيتهاي گسسته ، ديكدرها و انكدرها ، شمارنده ها ، تايمرها و زمان سنج ها ، فليپ فلاپ ها و مدارات ديجيتال مشابه انجام مي گرفت .

با وجود اينكه كنترل كننده هاي ريزپردازنده اي كه اغلب ميكرو كنترلر ناميده مي شوند، جاي خود را در ميان كنترل ماشين آلات و فرآيندهاي صنعتي پيدا كرده است ، وليكن با وجود PLC كه اتوماسيون صنعتي را در قبضه خود در آورده است ، ميكروكنترلرها در حد يك ابزار كنترل كننده باقي مانده اند . امروزه PLC با اختصاص ورودي/ خروجي ( آنالوگ و ديجيتال ) ، سخت افزار مقاوم ، پردازش پوينده ( Scanner ) و روش هاي مختلف برنامه نويسي ، يك روش بهينه در كنترل صنعتي بوجود آورده است .

جزوه آموزشي PLC – فصل چهارم – آشنايي با انواع مختلف PLCصفحه ۲۱

انواع سيستم هاي PLC
در صنعت PLC بيش از يكصد كارخانه با تنوع بيش از هزار مدل از انواع مختلف PLC فعاليت مي نمايند .اين نمونه هاي مختلف داراي سطوح مختلفي از كارآيي مي باشند .PLC ها را مي توان از نظر اندازه حافظه يا تعداد ورودي / خروجي دسته بندي نمود . جدول ارائه شده در شكل ۴-۱ نمونه اي از اين تقسيم بندي را نمايش مي دهد .

اندازه PLC تعداد خطوط I/O اندازه حافظه
كوچك ۴۰/۴۰ ۱K
متوسط ۱۲۸/۱۲۸ ۴K
بزرگ بيشتر از ۱۲۸ / بيشتر از ۱۲۸ بيش از۴K
شكل ۴-۱ : دسته بندي PLC ها

البته براي ارزيابي قابليت يك PLC بايد ويژگي هاي ديگري نظير پردازنده ، زمان اجراي يك سيكل ، سادگي زبان برنامه نويسي ، قابليت توسعه و غيره را در نظر گرفت .
در يك تقسيم بندي PLC ها در دو غالب PLC هاي با كاربرد محلي و PLC هاي با كاربرد وسيع تقسيم مي گردند .

PLC ها با كاربرد محلي :
اين نوع PLC ها براي كنترل سيستم هايي با حجم كوچك با تعداد ورودي و خروجي هاي محدود استفاده مي گردند . به علت قابليت محدود تر ، اين نوع P LC ها براي كنترل همزمان تعداد كمتري از پروسه ها و يا كنترل دستگاههاي مجزاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند . اغلب شركت هاي سازنده ، اين نوع PLC ها را به همراه ساير PLC ها به بازار ارائه نموده اند ولي برخي از شركت هاي سازنده آنرا با نام ميكرو PLC به بازار ارائه مي نمايند . ازجمله اين نوع PLC ها مي توان به نمونه هاي زير اشاره كرد :
۱-ميني PLC ساخت كارخانه زيمنس آلمان با نام LOGO
2- ميني PLC ساخت كارخانه تله مكانيك فرانسه با نام Zelio
3- PLC مولر آلمان
۴-PLC ، LG كره
۵- …
شكل هاي ۴-۲ الي ۴-۵ تعدادي از نمونه هاي مختلف اين نوع PLC ها را نمايش مي دهند .
PLC هاي بزرگ با كاربرد گسترده :
اين نوع PLC ها براي كنترل سايت كارخانجات بزرگ ، از جمله كارخانجات سيمان ، پتروشيمي و… استفاده مي گردند . معمولاَ در اين نوع صنايع ، PLC ها يا پورت هاي ورودي ، خروجي درقسمت هاي مختلف سايت كارخانه وجود داشته و كنترلي محلي بر قسمت هاي تحت پوشش خود انجــام مي دهند .

جزوه آموزشي PLC – فصل چهارم – آشنايي با انواع مختلف PLCصفحه ۲۲

سپس اطلاعات مورد نياز با استفاده از روشهاي مختلف انتقال DATA به اتاق كنترل مركزي منتقل شده كه در آن محل با استفاده از روش هاي مختلف مونيتورينگ صنعتي ، اطلاعات را به شكل گرافيكي تبديل كرده و بر روي صفحه مونيتور نمايش مي دهند . در اين حال اپراتور تنها با دانستن روش كار با كامپيوتر و بدون نياز به اطلاعات تخصصي مي تواند سيستم را كنترل نمايد .
از جمله اين PLC ها مي توان به نمونه هاي زير اشاره كرد :
۱- خانواده PLC هاي S5 و S7 زيمنس آلمان
۲- خانواده PLC هاي OMRON ژاپن
۳- خانواده PLC تله مكانيك فرانسه
۴- خانواده PLC ميتسوبيشي ژاپن
۵- خانواده PLC ، LG كره
۶- خانواده PLC آلن برادلي آمريكا
۷- ……
شكل هاي ۴-۶ الي ۴-۸ برخي از نمونه هاي مهم اين PLC ها را نمايش مي دهند .

شكل ۴-۲ : ميكرو PLC ساخت شركت زيمنس ( LOGO ) – ماژول اصلي بهمراه ماژول هاي اضافي

جزوه آموزشي PLC – فصل چهارم – آشنايي با انواع مختلف PLCصفحه ۲۳

شكل ۴-۳ : PLC نوع GM7 از شركت LG بهمراه ماژول هاي اضافي

شكل ۴-۴ :نمونه هاي مختلف PLC هاي خانواده CPM1A از شركت Omron

جزوه آموزشي PLC – فصل چهارم – آشنايي با انواع مختلف PLCصفحه ۲۴

شكل ۴-۵ :نمونه هاي مختلف ميكرو PLC هاي شركت Moller

شكل ۴-۶ :نمونه اي از PLC خانواده CS1 از شركت Omron

جزوه آموزشي PLC – فصل چهارم – آشنايي با انواع مختلف PLCصفحه ۲۵

شكل ۴-۷ : PLC نوع GM4 از شركت LG

شكل ۴-۸ : PLC خانواده S5 ( (CPU 115Uاز شركت زيمنس

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۶

ميني PLC ، LOGO يك ماژول همه منظوره ديجيتال از توليدات شركت زيمنس آلمان مي باشد . همانند هر سيستم ديجيتال مبتني بر پردازنده اين كنترل كننده نيز از واحدهاي كوچكتري كه در ارتباط تنگاتنگ با يكديگر مي باشند تشكيل شده است . مهمترين واحدهاي تشكيل دهنده يك ميني PLC ، LOGO عبارتند از :
۱- واحد پردازش مركزي ( CPU )
2- حافظه برنامه
۳- منبع تغذيه
۴- واحد هاي ورودي و خروجي
۵- عملگر هاي منطقي پايه جهت انجام عمليات منطقي بر روي داده هاي ورودي
۶- زمان سنج ها ، شمارنده ها و ….
۷- بيت هاي حافظه
۸- واحد نمايش و صفحه كليد
۹- رابط سخت افزاري جهت برقراري ارتباط با كامپيوتر
۱۰- كارت هاي حافظه
واحد پردازش مركزي
در سيستم هاي مبتني بر پردازشگر ، CPU به مغز انسان تشبيه مي گردد . چون در اين واحد است كه دستورات رمزگشايي شده ، تصميم گيري هاي لازم جهت انجام دستورات گرفته شده و زمانبندي سيستم توليد مي شود . اين واحد مجموعه اي از مدارات منطقي است كه بطور پيوسته عمل مكش دستورالعمل ها و اجراي آنها را تكرار مي نمايد . اين واحد توانايي فهم و اجراي دستورالعمل هايي را دارد كه بر اساس يك سري كدهاي خاص نوشته شده اند و هر يك بيانگر يك عملكرد ساده مي باشند .
واحد حافظه
در يك سيستم مبتني بر پردازشگر، حافظه محل ذخيره سازي اطلاعات است . از اين واحد است كه CPU دستوراتي را كه او را در انجام كار هدايت مي كند بر مي دارد . انواع مختلف حافظه وجود دارد كه نوع حافظه بكار رفته در يك سيستم خاص به كاربرد آن سيستم بستگي دارد . درPLC ها معمولاً دو نوع حافظه RAM و EEPROM (و يا EPROM)وجود دارد .
واحدهاي ورودي و خروجي
واحدهاي ورودي و خروجي از ملموس ترين واحدهاي يك سيستم مبتني بر پردازشگر جهت كاربر است، زيرا كاربر از طريق اين واحدهاست كه مي تواند با سيستم كنترل ارتباط برقرار كرده و دستورات لازم ورودي را به آن اعمال كرده و خروجي هاي مورد نياز را جهت قسمت هاي مختلف سيستم تحت كنترل از آن دريافت مي نمايد .

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۷

با توجه به وجود انواع مختلف LOGO ، تعداد و نوع كاركرد ورودي و خروجي هاي آنها نيز متفــاوت مي باشد . در برخي مدل ها خروجي از طريق رله در اختيار كاربر قرار گرفته و در انواع ديگر خروجي از طريق مدارات سوئيچينگ ترانزيستوري در اختيار است . همچنين در مدل هاي مختلف ورودي ها ، قابليت كار با سطوح ولتاژ متفاوتي را دارا مي باشند .لازم بذكر است كه انواع مختلف LOGO در ادامه اين فصل مورد بررسي قرار خواهند گرفت .
صفحه كليد و واحد نمايش
در برخي از نمونه هاي LOGO صفحه كليد و واحد نمايش نيز بر روي سخت افزار مورد نظر تعبيه گرديده است كه با استفاده از اين واحدها مي توان بدون در اختيار داشتن كامپيوتر و نرم افزارهاي مرتبط برنامه هاي موردنظر را بر روي LOGO نوشته و سيستم را كنترل نمود .
كابل Interface
جهت برقراري ارتباط مابين LOGO و كامپيوتر و بمنظور انتقال اطلاعات ، شركت سازنده كابل هاي واسطي را بهمراه سخت افزار LOGO ارائه كرده است ، كه به كابل Interface معروف مي باشد .
كارت هاي حافظه
جهت ذخيره اطلاعات و يا انتقال اطلاعات از قسمتي به قسمت ديگر شركت سازنده انواع مختلفي از كارت هاي حافظه را ارائه نموده است كه با نصب آن بر روي LOGO و بكار بردن دستورات خاص اين امر مي توان انتقال اطلاعات بين LOGO و كارت هاي حافظه را انجام داد . اين دستورات در فصول بعد معرفي خواهند گشت .
مدل هاي مختلف LOGO :
با توجه به توضيحات قبل و زمينه هاي كاربردي متفاوت LOGO ، شركت سازنده انواع مختلفي از ميني PLC را روانه بازار نموده است . اين مدل هاي مختلف با توجه به نوع سيگنال دريافتي ورودي ، تعداد بيت هاي ورودي و خروجي و … دسته بندي مي گردند .
از نقطه نظر ولتاژ ورودي ، انواع مختلف LOGO قابليت كار با ولتاژهاي ۱۲ و ۲۴ ولت مستقيم و همچنين ۲۴ و ۲۳۰ ولت متناوب را دارا مي باشند .تيپ هاي مختلف LOGO و ابعاد فيزيكي آنها عبارتند از :

۱- نمونه استاندارد با ۶ ورودي و ۴ خروجي با ابعاد ۵۰×۹۰×۷۲ ميلي متر
۲- نمونه بدون صفحه نمايشگر با ۶ ورودي و ۴ خروجي با ابعاد ۵۰×۹۰×۷۲ ميلي متر
۳- نمونه با ۸ ورودي و ۴ خروجي با ابعاد ۵۰×۹۰×۷۲ ميلي متر
۴- نمونه بزرگتر با ۱۲ ورودي و۸ خروجي بعلاوه باس ارتباطي Asi با ابعاد ۵۰×۹۰×۱۲۶ ميلي متر
شكل ۵-۱ قسمت هاي مختلف يك LOGO را نمايش مي دهد .

شكل ۵-۱ : قسمت هاي مختلف LOGO

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۸

مدل هاي مختلف LOGO كه در تيپ هاي چهارگانه فوق الذكر موجود مي باشند ، با علامات اختصاري خاصي نامگذاري مي گردند كه هريك از اين علائم بيانگر مفهوم خاصي است .
۱۲ : داراي قابليت كار با ولتاژ ۱۲ ولت مستقيم
۲۴ : داراي قابليت كار با ولتاژ ۲۴ ولت مستقيم
۲۳۰ : داراي قابليت كار با ولتاژهاي ۲۳۰/۱۱۵ ولت متناوب

R : خروجي ها از طريق رله در اختيار كاربر قرار مي گيرد . ( در صورت عدم استفاده از اين علامت ، خروجي LOGO از نوع تزانزيستوري است . )
C :داراي زمان سنج هفتگي ( نحوه عملكرد اين زمان سنج در فصول بعد بررسي خواهد شد .)
O : اين حرف علامت مدل هاي بدون صفحه نمايشگر مي باشد .
L : در مدل هايي كه در نامگذاري آنها حرف L وجود دارد تعداد ورودي و خروجي ها دو برابر حالت استاندارد مي باشد .
B11 : داراي قابليت اضافه نمودن LOGO بصورت پيرو (Slave ) به LOGO اصلي
جدول ارائه شده در شكل۵-۲ نمونه هايي ازLOGO هاي موجود را نمايش مي دهد .

مشخصات خروجي ها ورودي ها منبع تغذيه نام نشانه
۴ Relays
230V×۱۰A 8* Digital 12/24V
DC Logo!12/24RC
بدون ساعت
۴Transistor
24V×۰٫۳A 8* Digital 24V
DC Logo! 24
4 Relays
230V×۱۰A 8 Digital 24V
AC Logo!24RC
4 Relays
230V×۱۰A 8 Digital 115/240
AC/DC Logo!230RC#
بدون نمايشگر و صفحه كليد ۴ Relays
230V×۱۰A 8* Digital 12/24 V
DC Logo!12/24RCO
بدون نمايشگر و صفحه كليد ۴ Relays
230V×۱۰A 8 Digital 24 V
AC Logo! 24RCO
بدون نمايشگر و صفحه كليد ۴ Relays
230V×۱۰A 8 Digital 115/240
AC/DC Logo!230RCO
: در اين نمونه ها مي توان از دو ورودي آنالوگ (۰-۱۰V ) و دو ورودي سريع استفاده كرد .
: ورودي ها به دو گروه ۴ تايي تقسيم مي گردند كه ورودي هاي هر گروه را بايد به فــــاز
يكسان متصل نمود ، ولي مي توان در گروه هاي مختلف از فازهاي متفاوتي استفاده كرد .
شكل ۵-۲ : نمونه هاي مختلف L OGO

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۲۹

توجه: نمونه هايي كه خروجي آنها بصورت رله اي مي باشند ، قابليت ارائه خروجي با سطوح ولتاژ موردنظر كاربر را دارا مي باشند . دراين حالت مي توان با اتصال پايه مشترك رله ها به ولتاژ موردنظر از كنتاكت هاي باز و بسته آن با سطح ولتاژ مورد نظر در مدار استفاده كرد .
ماژول هاي ورودي / خروجي
از آنجا كه ممكن است در طراحي يك مدار به تعداد ورودي – خروجي بيشتري احتياج باشد ، بدين منظور شركت سازنده ماژول هاي ورودي – خروجي جداگانه اي را توليد نموده است ،كه با اتصال آنها به ماژول اصلي مي توان از ورودي – خروجي بيشتري نيز در مدار استفاده نمود .
شكل۵-۳ ، جدولي از نمونه هاي مختلف اين ماژول ها را نمايش مي دهد .

خروجي ها ورودي ها منبع تغذيه نام نشانه
۴ Relays
4 Digital 12/24V
DC Logo!DM 8
12/24 R
4Transistor 4 Digital 24V
DC Logo! DM 8
24
4 Relays 4 Digital 115/240
AC/DC Logo!DM 8
230R
ندارد
۲Analog
0-10V or
0-20mA 12/24 V
DC Logo!AM 2
شكل ۵-۳ : نمونه هاي مختلف ماژول هاي ورودي/خروجي

سيم كشي LOGO
پس از نصب LOGO بر روي ريل ، مي بايست اتصالات سيمي لازم را برقرار نماييم . با استفاده از يك پيچ گوشتي با اندازه دهنه ۳mm مي توان LOGO را سيم كشي نمود .

اتصال منبع تغذيه
مدل هاي Logo!…۲۳۰… ، جهت كار در ولتاژهاي خط با مقادير ۲۳۰/۱۱۵ ولت متناوب مناسب مي باشند . همچنين نمونه هاي ۲۴ و ۱۲ مي توانند در ولتاژهاي ۲۴ ولت مستقيم و متناوب و يا ۱۲ ولت مستقيم از طريق منبع تغذيه كار نمايند .
براي اتصال LOGO به سيستم مي بايست اتصالات لازم تغذيه را همانند شكل ۵-۴ انجام داد . بدين منظور مي توان فاز يا ولتاژ مثبت را از طريق فيوز به ورودي مورد نظر متصل نمود . فيوز مورد نياز كه جهت محافظت LOGO در نمونه هاي مختلف ۱۲/۲۴ مورد نياز مي باشد ، عبارتند از:
مدل هاي۱۲/۲۴ Rc… : ۸/۰ آمپر
مدل هاي۲۴ : ۲ آمپر
مدل هاي ۲۴ L : 3 آمپر
در اتصال نمونه هاي با تغذيه AC ، توصيه مي شود ازيك وريستور با ولتاژ عمل كننده حدود ۲۰ درصد بزرگتر از ولتاژ نامي ، مابين فاز و نول استفاده گردد .
جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۰

شكل ۵-۴ : (الف ) اتصال نمونه هاي ۲۳۰ به تغذيه (ب) اتصال نمونه هاي ۱۲/۲۴ به تغذيه

اتصال ورودي ها
ورودي هاي LOGO كه شامل اطلاعات دريافتي از كليدها ، شستي ها وانواع مختلف سنسورهــــا مي باشند ، بايد داراي مقادير ولتاژ و جريان خاصي بوده تا بتوان آنها را در دو سطح ديجيتال بالا و پايين منظور نمود . لذا جهت شناخت اين مقادير تعريف شده جدول موجود در شكل ۵-۵ ارائه گرديده است .
در اين جدول مقادير حداكثر و حداقل ولتاژ و جرياني كه باعث مي گردند يك ورودي توسط PLC در سطح بالا يا پايين در نظر گرفته شود، جهت نمونه هاي مختلف LOGO ارائه شده است .

LOGO! 24
LOGO! DM8 24
I1…I6 I7,I8 LOGO!12/24 RC/Rco
LOGO! DM8 12/24 R
I1…I6 I7,I8
< 5V DC
< 0.05mA < 5V DC
<1.0 mA < 5V DC
< 0.05mA < 5V DC
<1.0 mA وضعيت مداري صفر
جريان ورودي
> 8V DC
>0.1 mA > 8V DC
>1.5 mA > 8V DC
>0.1 mA > 8V DC
>1.5 mA وضعيت مداري يك
جريان ورودي
LOGO! 230
RC/Rco (DC)
LOGO!DM8
230R(DC) LOGO! 230
RC/Rco (AC)
LOGO!DM8
230R(AC) LOGO! 24
RC/Rco (AC)
< 30V DC
<0.03 mA < 40V AC
<0.03 mA < 5V AC
<1.0 mA وضعيت مداري صفر
جريان ورودي
> 79V DC
>0.08 mA > 79V AC
>0.08 mA > 12V AC
>2.5 mA وضعيت مداري يك
جريان ورودي

شكل ۵-۵ : مقادير حد بالا و پايين در ورودي ها

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۱

توجه : به هنگام ايجاد يك لبه بالا رونده در مدار ، حالت منطقي يك و بهنگام ايجاد لبه پايين رونده ، حالت صفر منطقي بسرعت و پس از گذشت يك سيكل زماني در مدار ايجاد مي گردد تا بدينوسيله حالت جديد مدار بسرعت توسط LOGO تشخيص داده شود . همچنين قابل ذكر است كه يك سيكل زماني پردازش برنامه به حجم برنامه تحت پردازش توسط LOGO بستگي دارد .
ورودي هاي سريع ( Fast )
برخي از نمونه هاي LOGO ( 230… ، ۲۴RC و ۲۴Rco ) ورودي هايي براي عملگرهاي فركانسي دارند . ساير ورودي هاي محدود نمي توانند به عنوان اين ورودي هاي سريع استفــــاده گردند . ورودي هاي سريع ، آخرين ورودي ها در LOGO ها مي باشند . در نمونه هاي استاندارد وروديهاي I5/I6 و در مدل هاي …L… ورودي هاي I11/I12 به عنوان ورودي سريع استفاده مي گردند .
ورودي هاي آنالوگ
در نمونه هاي ۲۴ ، ۱۲/۲۴ RC و همچنين۱۲/۲۴ Rco ورودي هاي I7 و I8 مي توانند هم بعنوان ورودي ديجيتال و هم ورودي آنالوگ استفاده گردند . اين ورودي ها را مي توان با تعريف بصـورت I7/I8 بصورت ديجيتال و با تعريف بصورت AI1/AI2 بصورت آنالوگ مورد استفاده قرار داد . اين موضوع در آينده بطور كامل مورد بررسي قرار خواهد گرفت .
توجه : جهت ورودي هاي آنالوگ مي بايست از سيم هاي به هم تابيده (Twisted Wire ) و در طول كوتاه استفاده نمود .
شكل ۵-۶ روش اتصال ورودي ها را در نمونه هاي مختلف LOGO نمايش مي دهد .
توجه : از آنجا كه پايه هاي ورودي در مدل هاي ۱۲/۲۴ … ايزوله نمي باشند بنابراين اين نمونه ها به يك پتانسيل مرجع ( زمين ) نياز دارند ، لذا ورودي هاي آنالوگ را مي توان ما بين تغذيه و زمين قرار داد . ( شكل ۵-۶ –الف )

شكل ۵-۶ : (شكل الف ) اتصال ورودي در نمونه هاي ۱۲/۲۴ ( شكل ب ) اتصال ورودي در نمونــه هاي ۲۳۰

توجه : در نوع LOGO!…L… ، ورودي ها به گروههاي ۴تايي دسته بندي شده اند . اين گروهها به طور مشابه نوع استاندارد براي ورودي هاي منحصر بفرد استفاده مي گردند . همچنين در اين نوع مي توان فاز هاي متفاوتي را به ورودي ها اعمال نمود ، البته به اين شرط كه در هر گروه ، ورودي ها به فازهاي مشابه متصل گردند .

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۲

اتصال خروجي ها
در برخي از نمونه هاي LOGO كه در شماره مدل آنها حرف R وجود دارد ، بيت هاي خروجي به بوبين رله متصل گشته اند .در اين نمونه ها كنتاكت هاي رله از منبع تغذيه و ورودي هاي مدار مجزا مي باشند لذا مي توان خروجي ها را با سطوح ولتاژ مورد نظر تغذيه نمود . اين خروجي ها مي توانند به بارهاي مختلفي از قبيل لامپ ها ، موتورها ، كنتاكتورها و… متصل گردند . باري كه به خروجي مدل هاي LOGO!…R… متصل مي گردند مي بايست داراي خصوصيات زير باشند .
۱- ماكزيمم جريان كليد زني به نوع بارمصرفي و تعداد سيكل كليد زني بستگي دارد .
۲- در نمونه هاي استاندارد سطح ولتاژ بالا در خروجي ، در بارهاي اهمي تا حداكثر ۱۰ آمپر و در بارهاي القايي ماكزيمم تا ۳ آمپر جريان دهي دارد . ( ۲ آمپر در نمونه هاي ۱۲/۲۴ … ولت مستقيم و متناوب )
شكل ۵-۷ نحوه اتصال بار به يك LOGO با خروجي رله اي و همچنـين ماژول ورودي / خروجي DM8 …R را نمايش مي دهد .

شكل۵-۷ : نحوه اتصال بار به نمونه هاي داراي رله در خروجي

نمونه هاي LOGO با خروجي ترانزيستوري را مي توان از عدم وجود حرف R در شماره مدل آنها تشخيص داد . در اين اقسام ، خروجي ها در برابر اتصال كوتاه و اضافه بار مقاوم مي باشند . حداكثر جريان سوئيچ در اين نمونه ها ۳/۰ آمپر در هر خروجي است. شكل ۵-۸ نحوه اتصال بار به خروجي اين نمونه از LOGO را نمايش مي دهد .

شكل۵-۸ : نحوه اتصال بار به نمونه هاي داراي ترانزيستور در خروجي ( بارها ۲۴ ولت و حداكثر۳/۰ آمپر )

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۳

عملكرد LOGO پس از اتصال تغذيه
از آنجا كه LOGO داراي كليد تغذيه نمي باشد ، لذا عملكرد آن پس از اتصال تغذيه به موارد زير بستگي دارد :
۱- آيا برنامه اي در حافظه LOGO وجود دارد يا خير ؟
۲- كارت حافظه حاوي برنامه ، بر روي PLC نصب است يا خير ؟
۳- PLC مورد استفاده از نوع داراي نمايشگر مي باشد يا خير ؟
۴- PLC به هنگام خاموش شدن در مرحله قبل در چه حالت كاري بوده است ؟
شكل ۵-۹ وضعيت LOGO را قبل و بعد از روشن شدن در زماني نمايش مي دهد كه برنامه اي در حافظه LOGO وجود ندارد . دراين حال در صورت عدم وجود كارت حافظه داراي برنامه بر روي PLC پيغام “ No Program Press ESC “ بر روي صفحه نمايشگر ظاهر مي شود .

شكل ۵-۹ : وضعيت LOGO قبل و بعد از روشن شدن زماني كه در حافظه LOGO برنامه اي وجود ندارد .

اگر برنامه اي درحافظه LOGO وجود داشته باشد و يا كارت حافظه حاوي برنامه بر روي LOGO نصب شده باشد LOGO پس از روشن شدن آخرين حالت كاري قبل از خاموش شدن مرحله قبل را بعهده مي گيرد . اگر كارت حافظه نصب شده بر روي LOGO حاوي برنامه باشد اين برنامه پس از روشن شدن بصورت اتوماتيك به درون LOGO كپي مي گردد . در صورت وجود برنامه قبلي در حافظه LOGO اين برنامه با برنامه موجود بر روي كارت مجدداً بار مي گردد . شكل ۵-۱۰ اين وضعيت كاري را نمايش مي دهد .

شكل ۵-۱۰ : وضعيت LOGO در حالي كه در مرحله خاموش شدن قبلي ، در حالت اجرا بوده است .

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۴

در صورتي كه LOGO داراي برنامه بوده و در مرحله قبل در حالت Stop خاموش شده باشد . پس از روشن شدن صفحه انتخاب عملكرد LOGO بر روي نمايشگر ظاهر مي گردد . با روشن شدن LOGO در صورتكيه كارت حافظه حاوي برنامه بر روي PLC نصب شده باشد ، برنامه كارت به داخل LOGO بار مي گردد . شكل ۵-۱۱ اين وضعيت كاري را نمايش مي دهد .

شكل ۵-۱۱ : وضعيت LOGO در حالي كه در مرحله خاموش شدن قبلي ، در حالت توقف بوده است .

در صورت برقراري ارتباط LOGO با كامپيوتر از طريق كابل رابط ، پس از روشن شدن LOGO صفحه برقراري ارتباط با PC بر روي صفحه نمايشگر ظاهر خواهد گشت . شكل ۵-۱۲ اين وضعيت را نمايش مي دهد .

شكل ۵-۱۲ : وضعيت LOGO پس از روشن شدن در صورت اتصال كابل رابط

نكته ۱ : در نمونه هاي بدون صفحه نمايشگر (LOGO!…Rco ) ، PLC پس از روشن شدن بصورت خودكار از حالت Stop به حالت Run سوئيچ مي شود .
نكته ۲: در صورت استفاده از عملگرهايي كه بصورت دائم خروجي خود را ذخيره مي نمايند و يا عملگرهايي كه اين وضعيت را كاربر براي آنها تعريف مي كند ، در هنگام خاموش شدن PLC ، مقادير نهايي آنها ذخيره مي گردد .
نكته ۳ : در صورتكيه هنگام بارگذاري برنامه وايجاد تغييرات درآن نقصاني در تغذيه بوجود آيد ، پس از اتصال مجدد تغذيه كل برنامه پاك خواهد شد ، لذا بهتر است قبل از اعمال تغييرات ، برنامه اصلي را بر روي كارت حافظه و يا كامپيوتر ذخيره نماييد .

جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۵

اتصال LOGO به باس ارتباطي ASi
نمونه هاي LOGO!…B11 مي توانند از طريق باس ارتباطي ASi در يك شبكه قرار گيرند .با استفاده از دو سيم مي توان LOGO را در شبكه قرار داده و اقدامات زير را انجام داد :
۱- خواندن و پردازش چهار ورودي اضافي از طريق باس ASi
2- استفاده از چهار خروجي اضافي در يك پوشش اصلي از باس ارتباطي ASi
جهت اتصال LOGO از طريق اين باس ، مي توان ابتدا كابل مربوط به باس را به كانكتور هايي كه جهت اين امر در اختيار است اتصال داده ( رعايت پلاريته صحيح ضروري مي باشد ) و سپس با قراردادن كانكتور ارتباطي در محل مشخص آن بر LOGO ، ارتباط لازم را برقرار نمود .
جهت استفاده از LOGO در باس ارتباطي ASI ، مي باسيت LOGO در اين باس شناخته شود . اين امر بطور اتوماتيك پس از اتصال سيم هاي باس به LOGO صورت مي پذيرد . در اين حال ماژول اصلي ، قسمت پيرو را با در نظر گرفتن آدرسي براي آن شناسايي مي نمايد .
ساختار LOGO
LOGO داراي قسمت هاي مختلفي در ساختار خود مي باشند . شكل ۵-۱۳ ابعاد و قسمت هاي مختلف نمونه استاندارد LOGO و همچنين ماژول هاي اضافي LOGO ،۲۳۰ را نمايش مي دهد .

۱- منبع تغذيه ۲- ورودي ها ۳- خروجي ها ۴- محل قرار گرفتن كارت هاي حافظه ۵- صفحه كليد ۶- صفحه نمايشگر ۷- نمايشگر حالات كاري روشن يا خاموش ۸- رابط ماژول هاي اضافي ۹- پين هاي مكانيكي رمز شده جهت برقراري ارتباط LOGO با ماژول هاي اضافي ۱۰-سوكت هاي مكانيكي رمز شده جهت برقراري ارتباط LOGO با ماژول هاي اضافي ۱۱- پين لغزان جهت برقراي اتصال ماژول هاي اضافي به LOGO
شكل ۵-۱۳ : ساختار LOGO هاي ۲۳۰
جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۶

در شكل ۵-۱۴ ابعاد و قسمت هاي مختلف نمونه استاندارد LOGO و همچنين ماژول هاي اضافي LOGO ،۲۴/۱۲ ارائه شده است .

۱- منبع تغذيه ۲- ورودي ها ۳- خروجي ها ۴- محل قرار گرفتن كارت هاي حافظه ۵- صفحه كليد ۶- صفحه نمايشگر ۷- نمايشگر حالات كاري روشن يا خاموش ۸- رابط ماژول هاي اضافي ۹- پين هاي مكانيكي رمز شده جهت برقراري ارتباط LOGO با ماژول هاي اضافي ۱۰-سوكت هاي مكانيكي رمز شده جهت برقراري ارتباط LOGO با ماژول هاي اضافي ۱۱- پين لغزان جهت برقراي اتصال ماژول هاي اضافي به LOGO
شكل ۵-۱۴ : ساختار LOGO هاي ۱۲/۲۴
ساختار ماژول آنالوگ AM2 نيز در شكل ۵-۱۵ ارائه شده است .

۱۲- ترمينال زمين جهت اتصال زمين ومحافظ خطوط اندازه گيري آنالوگ
قسمت هاي مشخص شده با شماره هاي ۱ الي ۱۱ همانند قسمت هاي ارائه شده در شكل ۳-۱۴ مي باشند .
شكل ۵-۱۵ : ساختار ماژول ورودي آنالوگ
جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۷

توجه : جهت كسب اطلاعات بيشتر در خصوص ماژول هاي اضافي LOGO به ضميمه ۵ مراجعه نماييد .

نصب LOGO و ماژول هاي آن بر روي ريل
مراحل مختلف نصب LOGOبر روي ريل در شكل ۳-۱۶ نمايش داده شده است . اين مراحل به ترتيب عبارتند از :
۱ و ۲ – LOGO را بر روي ريل قرار داده و با كشيدن قسمت متحرك و حركت دادن LOGO آنرا بر روي ريل محكم نماييد .
۳- جهت نصب ماژول ديجيتال پوشش رابط مخصوص ماژول هاي اضافي را برداريد .
۴ و ۵ – پس از قراردادن ماژول ديجيتال بر روي ريل آنرا بسمت LOGO حركت دهيد .
۶ -با استفاده از يك پيچ گوشتي قسمت متحرك لغزان را بسمت چپ و پايين فشار داده و ماژول ديجيتال را به LOGO اتصال دهيد .
توجه : جهت اتصال ماژول هاي ديگر قسمت هاي ۳ تا ۶ را تكرار نماييد .
شكل ۵-۱۷ وضعيت LOGO و ماژول ديجيتال را پس از اتصال نمايش مي دهد .

شكل ۵-۱۶ : نصب LOGO و ماژول ديجيتال بر روي ريل و برقراري ارتباط آنها

شكل ۵-۱۷ : وضعيت LOGO وماژول ديجيتال پس از اتصال

توجه : رابط اتصال ماژول هاي اضافي در آخرين ماژول مي بايست با استفاده از كاور مخصوص پوشانده شود .
جزوه آموزشي PLC – فصل پنجم – آشنايي با LOGO ( سخت افزار ) صفحه ۳۸

جداسازي LOGO از روي ريل
جهت جداسازي LOGO از روي ريل مطابق شكل۵-۱۸ بترتيب زير عمل مي نماييم .
قسمت A : جداسازي LOGO هنگامي كه به تنهايي مورد استفاده قرار گرفته است
۱ و ۲ – با قراردادن يك پيچ گوشتي در محل نمايش داده شده و با فشار اهرم بسمت پايين ، مي توان با كمي حركت LOGO را از روي ريل خارج نمود .
قسمت B : جداسازي ماژول اضافي
۱- با استفاده از يك پيچ گوشتي قسمت لغزان بر روي ماژول را به پايين فشار داده و سپس آنرا به سمت راست بكشيد .
۲- دراين حال ماژول اضافي را بسمت خارج بكشيد تا از LOGO جدا گردد .
۳- موارد ۱و۲ در قسمت A را جهت جداسازي ماژول از روي ريل نيز تكرار نماييد .

شكل ۵-۱۸ : جداسازي LOGO و ماژول اضافي از روي ريل

جزوه آموزشي PLC – فصل ششم – آشنايي با LOGO ( نرم افزار ) صفحه ۳۹

نرم افزار LOGO! Soft Comfort نرم افزاري جهت فراهم سازي محيط برنامه نويسي جهت كار با ميني PLC هاي LOGO مي باشد . از آنجا كه برنامه نويسي از طريق صفحه كليد تعبيه شده بر روي سخت افزار كاري وقتگير بوده و همچنين نوشتن برنامه هاي حجيم با صفحه كليد مزبور بسيار دشوار مي نمايد لذا شركت ســــازنده نرم افزارمورد نظر را كه محيطي مناسب جهت نوشتن و ويرايش برنامه در اختيار كاربر قرار داده و همچنين محيطي جهت تست برنامه هاي مربوط به پروژه هاي مختلف را فراهم مي آورد ، ارائه كرده است.
لذا ضروري است كاربرپس از شناخت سخت افزار سيستم ، شناخت كاملي نيز از نرم افزار مورد نظر بدست آورده تا بتواند با بكارگيري آن پروژه هاي مورد نظر را پياده سازي نمايد .
دراين فصل پس از معرفي محيط كاري نرم افزار ، چگونگي برنامه نويـسي وتست برنامه هاي مورد نظر با استفاده از آن شرح داده خواهد شد .