PLC

( PLC:( Programmable Logic Contorollers

 

کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی از خانواده رایانه ها میباشند ، آنها در عملکردهای تجاری و صنعتی بکار برده میشوند . یک PLC ورودی ها را خوانده و مطابق برنامه داده شده به آن بر روی آنها عمل پردازش را انجام داده ، سپس نتایج حاصل از پردازش را در خروجی ارسال میکند تا بتواند یک پروسه یا یک ماشین را بطور اتوماتیک کنترل نماید .

مزیت استفاده از PLC ها :

تغییر منطق عملکرد سیستم بسیار ساده و سریع است و به شکل نرم افزاری انجام میشود .
دارای واحد عیب یابی درون خود میباشدکه میتواند علت خرابی را گزارش دهد . بدین ترتیب رفع عیب بسیار ساده میشود.
فضای بسیار کمی را اشغال میکنند و نیاز به سیم کشی زیادی ندارند .
مصرف انرژی کمی دارد و استهلاک مکانیکی ندارد و تولید نویز نمیکند و باعث کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری میشود .
برای تکثیر یک سیستم کنترل و ساخت مشابه آن فقط کافیست برنامه درون PLC موجود باشد .

آشنایی با تاریخچه plc:

در دهه 1960 میلادی با رشد صنعت اتومبیل سازی و به وجود آمدن رقابت شدید بین سازندگان نیاز به سیستم های پیچیده و تغییرات مداوم در خطوط تولید احساس شد . از یک طرف برای تعویض هر خط تولید مدت زمان زیادی صرف تغییرات کنترل ( سیم کشی و رله ها ) میشد و از طرف دیگر یافتن عیب و یافتن رله های معیوب دشوار بود . اولین کنترل کننده ی منطقی برنامه پذیر ( PLC ) در سال 69 – 1368 در همین راستا یعنی برای کاهش زمان توقف خطوط تولید به وسیله ی کارخانه ی اتومبیل سازی جنرال موتورز ( General Motors ) به کار گرفته شد . در جدول زیر خلاصه ای از تاریخچه ی پیدایش PLC بیان شده است .

اولین کنترلر قابل برنامه ریزی جهان:

اولین PLC جهان در سال ۱۹۶۹ توسط ریچارد (دیک) مورلی مؤسس شرکت Modicon به سفارش شرکت خودروسازی General Motors ساخته شد. از آنجا که این PLC هشتاد و چهارمین پروژه ساخته شده توسط شرکت بود، نام تجاری ۰۸۴ را به خود اختصاص داد. چهار سال بعد یعنی در سال ۱۹۷۳ اولین PLC تجاری امروزی با نام ۱۸۴ توسط فردی به نام مایکل گرین بِرگ از مهندسین شرکت Modicon اختراع و وارد بازار گردید. امروزه قریب به ۴۵۰ شرکت در سرتاسر دنیا اقدام به ساخت PLC می نمایند که از آن جمله می توان به شرکتهای امریکایی Rockwell Automation (Allen Bradly) , ABB , AEG , Bosch، شرکتهای اروپایی SIEMENS, Schneider Electric, OMRON , Moeller , FESTO و شرکت های آسیایی Mitsubishi و LG اشاره نمود.

درباره شرکت زیمنس:

بنیانگذار شرکت زیمنس، ورنر زیمنس، چهارمین فرزند از ۱۴ فرزند یک کشاورز اجاره نشین بود که در عصر تحول صنعتی به‌دنیا آمد. از همان ابتدا به رشته برق علاقه‌مند بود و در سال ۱۸۴۷ همزمان با ساخت یک دستگاه تلگراف، با یوهان هالسکه، شرکت مشترک تلگراف زیمنس – هالسکه را تاسیس کرد. شرکت در دهه ۱۸۵۰، سفارش ساخت شبکه تلگراف کشور روسیه و سپس انگلستان را دریافت کرد. در سال ۱۸۶۶، زیمنس براساس کارهای فارادی اصول دیناموالکتریک را کشف کرد و مسیر استفاده از الکتریسیته به‌عنوان مولد قدرت را هموار کرد. حوزه مهندسی قدرت با همت او شکل گرفت و نام او با مهندسی برق مترادف گشت. ورنر زیمنس علاوه بر آنکه یک فرد علمی و صنعتی و فنی بود و در کسب و کار شم ویژه‌ای داشت، یک سیاستمدار نیز محسوب می شد. شعار او در زندگی این بود : «من آینده را به پیشرفت زودگذر نمی فروشم»

با گذشت بیش از ۱۶۵ سال از زمان تأسیس این شرکت و رهبری این شرکت توسط برادران، پسران و نوه های ورنر، امروز شرکت زیمنس با بیش از ۴۸۰ هزار نفر پرسنل در سرتاسر جهان در حوزه‌های قدرت، اتوماسیون، کنترل، اطلاعات و ارتباطات، نیروگاه، پزشکی، حمل ونقل و خدمات فعالیت دارد و در برخی حوزه‌ها نظیر صنعت اتوماسیون، فناوری سیستم‌های تصویربرداری طبی، نوآوری در مدیریت اطلاعات، فرایندهای بهداشت و سلامت، سرآمد شرکتهای مهندسی برق و الکترونیک در جهان است. دفتر مرکزی این شرکت در شهرهای مونیخ و برلین میباشد.

سیر تاریخی تولید پی ال سی در شرکت زیمنس :

در سال ۱۹۵۹ شرکت زیمنس اولین کنترلر خود را تحت عنوان SIMATIC Version G در نمایشگاه ماشین آلات پاریس عرضه نمود که یک کنترلر ساده برای کاربردهای ساختمانی همچون کنترل آسانسور و انجام چند عمل با توالی زمانی بود. تحول عظیم در ساخت آن، استفاده از ترانزیستور بجای رله های مکانیکی بود و به همین جهت دارای ابعاد کوچکتر و قابلیت اطمینان بالایی بود و لذا در پست های توزیع و نیروگاهها مورد استفاده قرار گرفت.

در سال ۱۹۷۳ اولین کنترل کننده باینری زیمنس تحت عنوان SIMATIC S3 وارد بازار شد که یک کنترلر ساده اپراتوری به شمار میرفت.

چهار سال بعد در سال ۱۹۷۹ سری #SIMATIC_S5 با تنوع مدل های ۹۰U, 95U, 100U, 115U, 135U, 155U به بازار عرضه شد و جایگزین SIMATIC S3 گردید.
این PLC ها که نسبتاً قدیمی هستند انواع مختلفی دارند ، برخی مانند S5-90U یا S5-95U بصورت Compact بوده و حوزه عملکرد محدود دارند .
برخی دیگر مانند S5-100U و S5-115U مدولار بوده و برای سیستمهای کنترلی با ابعاد متوسط بکار می روند .
برای حوزه های عملکرد وسیع PLC های دیگری با نامهای S5-135U و S5-155U از این خانواده عرضه شده اند . برنامه نویسی PLC های فوق با نرم افزار Step 5 انجام میگیرد .

مینی PLC لوگو : LOGO! Logic Module
بدون شک لوگوی هر شرکت نمایانگر هویت آن شرکت است، لوگو، نمادی است که باورها، ارزشها، آرمانها و نقطه تعالی شرکت را نشان میدهد و در دنیای امروز، مشتریان در نگاه اول به لوگوی هر شرکت دقت میکنند. شرکت زیمنس، کوچکترین PLC خود را، تحت عنوان لوگو (LOGO!) نام گذاری نموده است. بدون شک، هنگامیکه شرکت زیمنس با قدمتی بیش از ۱۶۰ سال و تولید و عرضه هزاران محصول مختلف به بازار، این کنترلر کوچک را به عنوان لوگوی خود معرفی می نماید می بایست دلایل محکمی برای انتخاب این عنوان وجود داشته باشد. در این پست قصد داریم به معرفی کنترلر لوگو و بیان قابلیت ها و ویژگیهای بارز آن بپردازیم. اولین نسخه کنترلر LOGO! در سال ۱۹۹۶ و با مدیریت شخصی بنام Josef Ploch تولید و به بازار عرضه گردید و تاکنون ۹ نسل از آن (۰BA0- 0BA8) طراحی و تولید شده است. LOGO! کنترلری ارزان قیمت و مقرون به صرفه برای کاربردهای کوچک صنعتی با ۸ فانکشن منطقی پایه و ۳۰-۳۵ فانکشن خاص می باشد. این کنترلر در مدلهای متنوع و بصورت کامپکت و ماژولار با سطوح ولتاژ مختلف و طیف وسیعی از ماژول های افزایشی اعم از دیجیتال و آنالوگ و شبکه موجود می باشد. کنترلر LOGO! تا نسل هفتم (۰BA0-0BA7)، ماکزیمم قابلیت پردازش ۲۴ ورودی دیجیتال، ۱۶ خروجی دیجیتال، ۸ ورودی آنالوگ و ۲ خروجی آنالوگ را دارا بوده و در نسل هشتم (۰BA8)، این میزان به حداکثر ۲۴ ورودی دیجیتال، ۲۴ خروجی دیجیتال ، ۸ ورودی آنالوگ و ۸ خروجی آنالوگ افزایش یافته است.

 

این کنترلر در دو مدل LOGO! Modular Basic و LOGO! Modular Pure به بازار عرضه می گردد که مدل اولی دارای نمایشگر و مدل دومی فاقد نمایشگر می باشد. در نام گذاری مدل های مختلف LOGO! از حروف و اعداد ذیل استفاده می شود که این حروف و اعداد معرف ویژگی های آن مدل به شرح ذیل می باشد:

– وجود اعداد ۱۲، ۲۴ و ۲۳۰، نشانگر ولتاژ تغذیه ماژول LOGO! می باشد.

– وجود حرف R : نشانگر رله ای بودن کنتاکت های خروجی می باشد.

– وجود حرف C : به معنای وجود ساعت داخلی و زمان بندی هفتگی روی دستگاه می باشد.

– وجود حرف O : نشانگر دستگاه های بدون نمایشگر (LOGO! Modular Pure) میباشد.

– حرف L : نشانگر مدلهای کامپکت بدون قابلیت ارتقاء بوده و این مدل ها دارای ۱۲ ورودی و ۸ خروجی دیجیتال روی ماژول می باشند.

– حرف E : نشانگر وجود پورت اترنت صنعتی روی ماژول می باشد.

به عنوان مثال کنترلر LOGO! 12/24 RCE ، کنترلری دارای نمایشگر است که با ولتاژهای ۱۲ و ۲۴ ولت DC تغذیه می شود. خروجیهای آن رله ای بوده و این کنترلر به ساعت داخلی و پورت پروفی نت مجهز می باشد. عبارت ۰BA8 در شماره فنی این کالا نیز نشان می دهد این کنترلر از نسل ۸ می باشد.

بطور خلاصه میتوان قابلیت های LOGO! را در سرخطهای ذیل برشمرد:

– کار کردن با سطوح ولتاژ مختلف (۱۲V DC, 24V AC/DC, 115/240 V AC/DC)

– وجود حداقل ۸ ورودی و ۴ خروجی دیجیتال بصورت کامپکت روی ماژول اصلی.

– قابل ارتقاء تا ۲۴ ورودی و ۲۴ خروجی دیجیتال، ۸ ورودی آنالوگ و ۸ خروجی آنالوگ در نسل هشتم.

– قابلیت رمز گذاری روی برنامه.

– امکان برنامه نویسی و اصلاح برنامه از روی خود دستگاه (‌در مدلهای Basic).

– ذخیره سازی برنامه روی کارت حافظه غیر فرار.

– قابلیت استفاده تا حداکثر ۲۰۰ فانکشن.

– وجود نرم افزار کامپیوتری کاربرپسند جهت برنامه نویسی و شبیه سازی آف لاین و آن لاین برنامه.

– قابلیت اتصال به نمایشگر متنی LOGO! TD/TDE جهت نمایش فالت ها و آلارمها.

– پشتیباتی از پروتکل های شبکه (AS-Interface، EIB/KNX و Ethernet) بسته به مدل و کارت افزایشی.

– وجود پورت پروفی نت روی نسل هفتم و هشتم این کنترلر و امکان برقراری ارتباط آسان با سایر تجهیزات خانواده SIMATIC.

– امکان تبادل اطلاعات با کنترلر از طریق سرویس تحت وب، اپلیکیشن موبایل و همچنین سرویس پیام کوتاه(SMS) و امکان اتصال به سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS).

همانگونه که بیان شد LOGO! به دو صورت کامپکت و ماژولار طراحی شده است. کنترلر کامپکت را نمیتوان با اضافه نمودن ماژول های افزایشی ارتقاء داد ولی کنترلر ماژولار، از قابلیت افزایش تعداد ورودی-خروجی ها یا پورت های ارتباطی از طریق ماژولهای افزایشی برخوردار می باشند. ماژول های افزایشی متنوعی برای LOGO! ارائه شده است. در نامگذاری این ماژول ها از حروف DM برای ماژول های ورودی-خروجی دیجیتال، از AM2‌ برای ماژول های ورودی آنالوگ و از AM2 AQ‌ برای ماژولهای خروجی آنالوگ استفاده می شود. اعداد ۸ و۱۶ پس از حروف DM نشانگر مجموع ورودی و خروجیهای دیجیتال است. (۴DI/4DO ، ۸DI/8DO)

کابل اتصال به کامپیوتر(USB,RS232)، کارت حافظه، باتری پشتیبان، کابل اتصال به مودم، ،ماژول های ارتباطی شبکه (LOGO! AS-I, LOGO! EIB/KNX, CMR2020/2040) ، ماژول منبع تغذیه ۲۴ ولت و… از دیگر ماژول ها و وسایل جانبی LOGO! به شمار می روند.

 

ماژول LOGO! TD نیز به عنوان HMI برای LOGO! تا نسل ششم ارائه شده است. این نمایشگر متنی ساده (۱۶-۱۲*۴) با قابلیت نمایش حداکثر ۵۰ پیام متنی، از طریق فانکشن خاصی در نرم افزار LOGO! Comfort Soft برنامه نویسی می شود و جهت ارتباط با LOGO! تنها نیاز به یک کابل سریال دارد و امکان نمایش تا ۴ بارگراف روی آن وجود دارد و از کلید های روی آن می توان به عنوان دکمه فرمان و ورود اطلاعات در برنامه استفاده نمود.

 

ماژول LOGO! TDE نیز که یک نمایشگر متنی ساده (۲۰-۱۰*۶) است برای نسل هفتم و هشتم این کنترلر عرضه گردیده است. مزیت بزرگ این نمایشگر، بهره مندی از دو پورت استاندارد اترنت می باشد که قابلیت اتصال آسان و سریع با ماژول LOGO! و سایر تجهیزات دارای این پورت را فراهم می آورد.

 

پی ال سی LOGO! 8 و خانه هوشمند:

آخرین نسخه کنترلر لوگو! در سال ۲۰۱۴ تحت عنوان #LOGO_8 به بازار عرضه گردید، کنترلری که بیش از بیست سال از تولید آن در شرکت زیمنس و با مدیریت شخصی بنام Josef Ploch می گذرد. مهمترین قابلیتی که به نسخه ۸ افزوده شد، وجود پورت پروفی نت روی تمامی مدلهای لوگو! می باشد. اهمیت این امر بدان جهت است که به منظور ارتباط این کنترلر با سایر تجهیزات همچون سایر کنترلرها، HMIها، PC ها و… نیاز به یک کابل شبکه معمولی می باشد و میتوان اطلاعات را با سرعت و در مسافت طولانی انتقال داد. عدم نویزپذیری و قابلیت اطمینان بالای این پروتکل، آن را تبدیل به انتخاب پروتکل سطح فیلد در هرم اتوماسیون زیمنس نموده است. قابلیت های دیگری همچون کنترل و مانیتورینگ از طریق Web Server، Remote Operation و Remote Access نیز در این سری بسیار قابل توجه است. وجود قابلیت Web Server به شما اجازه می دهد تمامی پارامترهای !Logo را از طریق یک مرورگر اینترنت مثل فایرفاکس و یا اینترنت اکسپلورر، بر روی لپ تاپ و یا موبایل خود مشاهده کنید. البته این قابلیت ها برای نسل هفتم این کنترلر نیز بصورت محدودتر ارائه شده بود. افزایش تعداد خروجی های دیجیتال، ورودیها و خروجیهای آنالوگ نیز از دیگر ویژگیهای اضافه شده به این نسل از کنترلر می باشد.

 

 

صفحه نمایش تعبیه شده در این سری علاوه بر قابلیت تغییر رنگ پس زمینه، قابلیت نمایش شش خط متن را دارد که در هر خط ۱۶ کاراکتر جای می گیرد. همچون سری های قبلی انواع ماژول های جانبی نیز برای این سری در نظر گرفته شده است که می توان به هفت ماژول افزایشی ورودیها و خروجیهای دیجیتال و سه ماژول افزایشی ورودیها و خروجیهای آنالوگ اشاره کرد. همچنین ماژول های CMR2020 و CMR2040 امکان برقراری ارتباط از طریق GPRS(3G,4G) با کنترلر و امکان تعیین موقعیت آن به کمک سیستم موقعیت یابی جهانی(GPS) را فراهم می آورند.

 

 

برنامه نویسی این کنترلر از طریق نسخه جدید نرم افزار LOGO! Comfort Soft صورت می پذیرد. قابلیت جالب دیگری که در کنار این محصول ارائه شده است اپلیکیشن موبایل برای دستگاه های اندرویدی و iOS است که کاربر می تواند آن را روی دستگاه موبایل و یا تبلت خود نصب کرده و پارمتر های کنترلی برنامه را به آسانی کنترل و مانیتور نماید. برخورداری از تعداد مناسبی ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ، قابلیت اتصال به اینترنت، شبکه LAN و GPS، بهره مندی از اپلیکیشن موبایل و تبلت، سرعت و کیفیت قابل قبول، زبان برنامه نویسی ساده و کاربرپسند، وجود پورت پروفی نت و امکان اتصال به تجهیزات بسیار، سازگاری با تکنولوژی KNX و… LOGO!8 را به یک کنترلر ایده ال برای کاربردهای اتوماسیون خانگی مبدل می نماید و شرکت زیمنس به صراحت به این نکته اشاره می کند. قیمت بسیار پایین این کنترلر و قابلیت های فراوان آن در مقایسه با تجهیزات هوشمند سازی برندهای مختلف، برگ برنده آن در میدان مبارزه با برندهای موجود در بازار است.

 

 

پی ال سی Simatic #C7 :

پی ال سی C7 ترکیبی از S7-300 و Operator Control میباشد،
علاوه بر اینکه کار کنترلی را انجام میدهد بر روی آن میتوان پیغامها ، رخدادها ، مقادیر مربوط به فرایند را دید و فانکشن هایی را نیز توسط صفحه کلید روی آن اعمال نمود .
پی ال سی C7 کمپکت بوده و انواع مختلف دارد که توانایی آنها با هم متفاوت است .
برای برنامه نویسی این PLC ها باید علاوه بر Step7 نرم افزار Protool نیز روی کامپیوتر نصب شود .

 

 

پی ال سی Simatic_505 :
سری 505 که خود انواع مختلفی دارد برای کاربرد در حوزه های کوچک و متوسط طراحی شده است ، همه اعضای این خانواده بصورت Compact عرضه میشوند و برنامه نویسی آنها با نرم افزار TISOFT انجام می گیرد . سخت افزار و نرم افزار مربوط به Texas Instruments می باشد.

 

در سال ۱۹۹۵ مجموعه SIMATIC S7 با کارایی بالاتر، اندازه کوچکتر، نرم افزار برنامه نویسی تحت ویندوز و در سری های S7-200 ،‌ S7-300 و S7-400 وارد بازار گردید و تولید آن همچنان ادامه دارد. PLC‌های سری S7-1200‌ در سال ۲۰۰۹ برای کنترل پروسه های کوچک و متوسط صنعتی اما با دقت بالا به عنوان جایگزینی مناسب برای PLC‌های سری S7-200 به بازار عرضه شده اند PLC‌های سری S7-1500‌ بصورت رسمی در سال ۲۰۱۳ و به عنوان مکملی برای سری S7-300 و S7-400 به بازار ارائه گردید. S7-300, S7-400 وS7-1500 در سال های آتی به صورت موازی یکدیگر به فروش خواهند رسید و به تدریج با اضافه شدن مدل های متنوع و ارتقاء سخت افزاری و نرم افزاری این سری تا سال ۲۰۲۰ ، این سری جایگزین مدل های S7-300/400 خواهند شد اما تأمین قطعات آنها به مدت ۱۰ سال ادامه خواهد یافت. PLC‌های سری S7-1500 در مقایسه با سریS7-300/400 دارای مزایایی همچون سرعت بالاتر (تا حدود ۴۰ برابر)، کارایی و کیفیت بالاتر، دارای پورت های ارتباطی پروفی نت، نرم افزار برنامه نویسی با قابلیت های بیشتر، دارای نمایشگر و خطایابی ساده تری می باشند.

 

پی ال سیS7-200 Controller :

کنترلرهای سری S7-200‌ برای کنترل پروسه های کوچک و متوسط صنعتی طراحی و در سال ۱۹۹۵ به بازار عرضه شده اند. این کنترلر‌ها به دو صورت کامپکت و ماژولار موجود بوده و حداکثر تا ۲۴۸ ورودی و خروجی را ساپورت می نمایند. روی S7-200،‌ پورت ارتباطی [۱]PPI تعبیه شده که از طریق این پورت میتوان علاوه بر دانلود و آپلود برنامه،‌ کنترلر را به نمایشگرهای متنی و یا کنترلرهای دیگر متصل نمود. مجموعه ای از ماژول های ورودی-خروجی دیجیتال و آنالوگ، ماژول های شبکه، ماژول های تابع و… نیز برای این سری ارائه شده است.

 

 

چهار نمونه نمایشگر متنی شامل SIMATIC TD200، SIMATIC TD400C، SIMATIC OP73 Micro و SIMATIC TP 177 Micro به عنوان HMI برای این سری طراحی شده است که برنامه نویسی و پیکره بندی آن ها و خود کنترلر از طریق نرم افزار STEP7 Micro/Win V4.0 صورت می پذیرد. وجود برخی باگ های نرم افزاری، پیچیدگی برنامه نویسی، عدم برخورداری از شبیه ساز داخلی برنامه و خطایابی دشوار از دلایل عدم استقبال مناسب از این سری از کنترلر ها بوده و شرکت زیمنس سری S7-1200 را به عنوان جایگزین این سری معرفی نموده است و در حال حاضر تولید این سری صرفاً به عنوان پشتیبانی و تأمین قطعات یدکی سیستم های نصب شده صورت می پذیرد.

 

 

 

کنترلرهای سری S7-300‌ برای کاربردهای گوناگون و برای سطوح متوسط و پیشرفته اتوماسیون صنعتی با ساختار کامپکت و ماژولار طراحی و عرضه شده اند. ساختار ماژولار این سری از کنترلرها در کنار وجود مجموعه ای وسیع از ماژول های متنوع، بکارگیری از این سری را برای کاربردهای مختلف و در شرایط محیطی گوناگون تسهیل نموده است. پشتیبانی از پروتکل های مختلف شبکه مانند MPI، پروفی باس و اترنت صنعتی امکان جمع آوری سیگنالها از سطح فیلد و ارسال تحت شبکه، امکان برقراری ارتباط با تجهیزات شبکه ای سازندگان مختلف و امکان مانیتورینگ محلی و مرکزی پروسه های تحت کنترل را مهیا نموده است.

روی هر ریل PLC‌ های سری S7-300 تا ۱۱ ماژول می تواند قرار گیرد که سه ماژول اول تنها متعلق به منبع تغذیه، CPU و ماژول های واسط[۱] می باشد، حتی اگر منبع تغذیه و ماژول واسط روی رک قرار نگیرند. ۸ ماژول بعدی می تواند محل قرارگیری ماژول های سیگنال[۲] (شامل ماژول ورودی و خروجی دیجیتال یا آنالوگ)، ماژول های تابع[۳] و یا ماژول های ارتباطی شبکه[۴] باشد. وجود IM اختیاری است و درصورتیکه ماژولها کمتر از ۸ عدد باشند کاربردی ندارد اما در صورت افزایش تعداد ماژول ها، علاوه بر ریل اصلی میتوان تا ۳ رک توسعه را از طریق IM ها به رک اصلی مرتبط نمود و در مجموع حداکثر تا ۳۲ ماژول سیگنال را به CPU‌ لینک کرد. ماژول های IM‌ در سه مدل IM360،‌ IM361 و IM365 موجود می باشند که نحوه استفاده و مشخصات آنها در شکل ۳۲ آورده شده است. با این آرایش میتوان روی رک اصلی حداکثر تا ۲۵۶ ورودی-خروجی و در مجموع با احتساب رک های توسعه تا ۱۰۲۴ ورودی-خروجی را به CPU متصل نمود. نکته حائز اهمیت آن است که معمولاً در طراحی سیستم های کنترل برای خطوط تولید و یا پروسه های صنعتی از ماژول های IM استفاده نمیشود حتی اگر ورودی – خروجیها نزدیک تابلوی اصلی قرار داشته باشند. بجای IM از ماژولهای CP و یا پورت های روی CPU استفاده می شود. دلیل این امر علاوه بر صرفه اقتصادی، یکپارچه سازی سیستم کنترل و سادگی برنامه نویسی می باشد. با افزایش I/O ها، اهمیت این مطلب بیشتر مشخص می شود. در این شیوه و در صورت استفاده از شبکه پروفی باس میتوان تا ۱۲۵ ایستگاه را به CPU متصل نمود و تعداد I/O ها را تا ۶۵۵۳۶ عدد افزایش داد.

[۱] Interface Module(IM)

[۲] Signal Module(SM)

[۳] Function Module(FM)

[۴] Communication Processor(CP)

ماژول های متنوعی برای این سری از PLC ها طراحی و عرضه شده است. ماژولهای ورودی دیجیتال در گروه های ۱۶،۸،۴ و۳۲ ورودی با سطح ولتاژ های ۲۴ ، ۴۸ ولت DC و ۱۲۰ و ۲۲۰ ولت AC همراه با قابلیت هایی همچون تأخیر در دریافت ورودیها، فعالسازی وقفه براساس لبه ورودی و تشخیص قطعی تغذیه ماژول موجود می باشند. به طریق مشابه ماژول های خروجی دیجیتال در گروه های ۱۶،۸،۴ و۳۲ ورودی با سطح ولتاژ های ۲۴ ، ۴۸ ولت DC و ۱۲۰ و ۲۲۰ ولت AC بصورت رله ای یا ترانزیستوری در آمپراژهای متفاوت تا رنج ۸ آمپر، با قابلیت هایی همچون تشخیص قطعی سیم و تشخیص اتصال کوتاه موجود می باشند. ماژولهای ورودی و خروجی آنالوگ نیز براساس تعداد کانال(۴،۲و۸)، نوع سیگنال ورودی/خروجی(ولتاژ، جریان، مقاومت و…)، قابلیت های ماژول (تشخیص قطعی سیم، فعالسازی وقفه)، حد تفکیک[۱] انواع مختلفی دارند. علاوه بر ماژول های سیگنال[۲] (ورودی-خروجی)، ماژول های تابع[۳]، پردازنده های ارتباطی[۴]، ماژولهای واسط[۵]و ماژولهای کاذب[۶] نیز برای این سری طراحی شده اند. FM ها، ماژولهایی دارای پردازنده هستند که برای پردازش برخی از فانکشن های پرکاربرد صنعتی همچون شمارنده های بسیار سریع، سیستم های حلقه بسته و… طراحی شده اند. CP ها، ماژولهایی هستند که جهت مرتبط ساختن CPU با شبکه های مختلف صنعتی همچون پروفی باس و اترنت صنعتی کاربرد دارند. IM ها، ماژول هایی برای انتقال اطلاعات ورودی-خروجیهای رک های توسعه به CPU رک اصلی هستند و نهایتاً DM ها، ماژولهایی کاذب جهت پرنمودن فضای بین دو ماژول هستند تا در آینده امکان نصب ماژول مورد نظر وجود داشته باشد

[۱] Resolution

[۲] Signal Module(SM)

[۳] Function Module (FM)

[۴] Communication Processor(CP)

[۵] Interface Module(IM)

[۶] Dummy Module (DM)

تا قبل از ارائه پرتال TIA، برنامه نویسی و کار با PLC های سری S7 300/400 از طریق نرم افزار SIMATIC STEP7 V5.5 انجام می شد که با ظهور پرتال TIA، نرم افزار جایگزینی بنام SIMATIC STEP7 TIA Portal به بازار معرفی گردید. این نرم افزار دارای سه نسخه بنام های Basic، Professional و Safety Advanced می باشد. نسخه Basic برای برنامه نویسی PLC های سری S7-1200 بکار می رود و نسخه Professional برای برنامه نویسی کلیه PLC های خانواده S7 شامل S7-300/400/1200/1500 مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

 

انواع نسخه های S7-300 :

👈نسخه S7-300 : نسخه استاندارد که برای کار در شرایط محیطی عادی طراحی شده است .
این PLC تحت عنوان Mini-Plc معرفی شده که در کارهای نسبتاً پیچیده مورد استفاده قرار میگیرند . این مدول دارای کارتهای افزایشی بسیار متنوعی میباشدکه توسعه آن به سادگی قابل اجراست .
برنامه نویسی آن توسط نرم افزار Step7-Simatic Manager انجام میگردد .

👈نسخه S7-300C : شبیه نسخه استاندارد S7-300 است با این تفاوت که CPU همراه با ماژول دیگری مانند ورودی / خروجی به صورت مجتمع ( Compact ) می باشد. حرف C به همراه نام CPU معرف این نوع PLC میباشد.

👈نسخه S7-300F : این نسخه اصطلاحاً Fail-Safe نامیده میشود و در فرآیندهایی استفاده میشود که در آنها قابلیت اطمینان و ایمنی بالایی مورد نیاز است . در بسیاری از سیستمها وجود اشکال در کنترل یا نقص فنی در بعضی از اجزای سیستم ، باعث ایجاد خطرها و خسارتهای جدی جانی و مالی میشود .
در اینگونه سیستمها ، کنترل و نظارت باید با رعایت موارد ایمنی مخصوص انجام پذیرد . در چنین مواردی از plc های سری F استفاده میشود .
پی ال سی های سری F به منظور آزمودن قسمتهای مختلف خود از برنامه هایی که هنگام روشن کردن PLC و همچنین در حین کار ، در لابه لای برنامه کاربر اجرا میشوند ، استفاده میکنند . هنگام ساخت PLCهای سری F ، آزمونهای ویژه ای بر روی آنها انجام میشود تا از کارایی و عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل شود . حرف F به همراه نام CPU معرف این نوع PLC میباشد.

سیماتیک S7-300 دارای CPUهای متنوعی است که حوزه عملکرد و قابلیت آنها با یکدیگر متفاوت است . یک CPU سری S7-300 میتواند تا 4 ریل را پشتیبانی کند . هر ریل می¬تواند حداکثر 8 ماژول سیگنال (SM) را دربرگیرد . بنابراین این PLC ها امکان گسترش تا 32 ماژول وجود دارد .
توجه : بعضی از CPU ها ( مانند CPU 312 ) فقط میتوانند یک ریل را پشتیبانی کنند . بدین معنی که حداکثر تعداد ماژولهای سیگنال (SM) در این نوع از CPU ها 8 عدد است .
توجه : PLC های سری S7-300 برای تعداد I/O های رنج متوسط ( حداکثر 1024 عدد) مورد استفاده قرار میگیرد .

 

کنترلرهای S7-400 :

پی ال سی های سری S7-400‌ به عنوان نسل پیشرفته تر سری S7-300 برای کاربردهای پیشرفته صنعتی طراحی و ساخته شده اند و از ویژگیهای اصلی این سری از PLC ها میتوان به سیکل زمانی کوتاه و سرعت بالا، قابلیت پردازش پروسه های پیشرفته صنعتی، عملکرد ایمن و قابل استفاده در محیط های با شرایط خاص و قابل استفاده برای پروسه های حیاتی میتوان اشاره نمود. تعداد ورودی- خروجی های قابل پردازش توسط این سری از CPU ها به لحاظ تئوری تقریباً نامحدود است و قابلیت اتصال به شبکه های صنعتی از طریق پروتکلهای مختلف، وجود ماژول های سخت افزاری متنوع از دیگر مزایای این سری از PLC‌های زیمنس می باشد. وجود ماژول های تابع مختلف برای کاربردهای خاص و همچنین قابلیت هایی همچون MultiComputing از نقاط برجسته این PLC های میباشد. بر طبق این قابلیت امکان تقسیم یک برنامه سنگین و پیچیده روی چندین CPU وجود دارد بگونه ای که CPU‌ها به منزله یک کنترلر عمل کرده و تبادل سریع اطلاعات مابین آن ها از طریق مکانیزم Global Data صورت می پذیرد. علاوه بر این موارد، سری S7-400 نسبت به سری S7-300 از تعداد بیشتری تایمر، شمارنده، بیت حافظه، وقفه، فانکشن های سیستمی بهره می برد و دارای سرعت بالاتر به جهت برخورداری از چهار انباره می باشد. با این حال مشابهت بسیاری مابین این دوسری وجود دارد. در شکل ۳۹ ساختار کلی چیدمان PLC های سری S7-400 روی رک نشان داده شده است. لازم به توضیح است که در این سری، ماژول های به هر ترتیبی میتوانند روی رک قرار گیرند و از این حیث قانون خاصی وجود ندارد.

یکی از تفاوت های بارز مابین PLC های S7-300 و S7-400 ، استفاده از رک بجای ریل در سری S7-400 است. برخلاف ریل در سری S7-300، رک علاوه بر نگهداری ماژولها، دارای باسهای ارتباطی و تغذیه نیز بوده و لذا ارتباط مابین ماژول ها و کنترلر را بدون نیاز به سیم کشی برقرار می سازد. در سری S7-300، باس کانکتور وظیفه انتقال اطلاعات مابین ماژولها و CPU را برعهده دارد. انواع رک های ارائه شده برای سری S7-400 به طور کلی به سه گروه رک های مرکزی[(Central Rack(CR]، رک های توسعه[(Expansion Rack(ER] و رک های یونیورسال[(Universal Rack(UR] تقسیم می شوند. گروه اول تنها قابلیت استفاده به عنوان رک اصلی یا مرکزی، گروه دوم تنها قابلیت استفاده به عنوان رک های افزایشی یا توسعه و گروه سوم قابلیت استفاده به دو صورت رک مرکزی و توسعه را دارا می باشند.
پی ال سی های سری S7-400 به سه دسته کلی تقسیم می شوند که در شکل ۴۰ ، این سه گروه با توضیحات مربوطه نشان داده شده است. سری استاندارد، سری پایه و مناسب برای کاربردهای عمومی و شرایط کاری نرمال می باشد. سری H برای پروسه های حساس صنعتی که توقف CPU حتی برای ثانیه ای میتوانند خطرات فاجعه باری به بار آورد مورد استفاده قرار می گیرد که در این سری، در کنار CPU اصلی و کنترل کننده پروسه یک CPU رزرو در نظر گرفته می شود که CPU رفتار کنترلر اول را مانیتور می نماید و به محض بروز خطا در کنترلر اول، بصورت اتوماتیک و فوری وظیفه پردازش سیستم را بر عهده می گیرد. سری FH نیز نسخه Fail-Safe شده سری H می باشد.

 

پی ال سی S7-1200 Controller :

نترلرهای سری S7-1200‌ در سال ۲۰۰۹ برای کنترل پروسه های کوچک و متوسط صنعتی اما با دقت بالا به عنوان جایگزینی مناسب برای کنترلرهای سری S7-200 به بازار عرضه شده اند. این PLC ها نیز در دو مدل کامپکت و ماژولار طراحی شده اند و در مقایسه با سری S7-200 دارای مزایایی همچون حجم حافظه بالاتر، فانکشنهای برنامه نویسی بیشتر، سرعت بالاتر(تا دوبرابر)، برخورداری از پورت پروفی نت روی ماژول، قابلیت اتصال به HMI های لمسی، قابلیت اتصال به GPRS به منظور کنترل از راه دور و ساپورت نمودن پروتکل های پروفی باس و AS-I می باشند. S7-1200‌ دارای ۵ مدل CPU استاندارد بنام های CPU1211C, CPU 1212C, CPU1214C, CPU 1215C و CPU 1217C و دو مدل Fail-Safe بنام های CPU1214FC و CPU1215FC می باشند که در سه ورژن ۲، ۳ و ۴ تولید شده اند. در ورژن های جدید تر، Firmware PLC بروز رسانی شده است. وجود حرف C در نام این کنترلرها بیانگر وجود تعدادی I/O روی کنترلر و وجود حرف F نماینگر Fail-Safe بودن CPU می باشد. این کنترلرها روی ریل استاندارد DIN 35mm بصورت افقی یا عمودی قابل نصب می باشند. روی تمامی CPU‌های فوق پورت پروفی نت تعبیه شده است که از این طریق امکان ارتباط آسان با سایر تجهیزات دارای این پورت، همچنین ارتباط با لپ تاپ جهت دانلود، آپلود و عیب یابی برنامه فراهم می آید.
نرم افزار SIMATIC STEP7 TIA Portal V13.0 نسخه Basic به منظور برنامه نویسی و کار با این سری از PLC های زیمنس ارائه شده است. این نرم افزار دارای مزایایی همچون محیط گرافیکی جالب و کاربرپسند، کاربری آسان، دسترسی به کلیه نرم افزارهای مرتبط از داخل پرتال TIA و… می باشد. میتوان از این CPU ها به منظور کنترل سیستم های حلقه باز سرعت و یا کنترل موقعیت موتورهای پله ای یا سرو موتورها استفاده نمود و فانکشن های مربوطه در
نرم افزار Step7 TIA Portal نسخهBasic لحاظ شده است. همچنین امکان کنترل موقعیت یک محور حرکتی به دوصورت اتوماتیک و دستی با قابلیت مانیتورینگ و خطایابی آن لاین وجود دارد. S7-1200 تا ۱۶ حلقه کنترلی PID را برای کاربرد کنترلی ساده ساپورت می نماید و دارای قابلیت تنظیم اتوماتیک پارامترهای مربوطه (Ti,Td,K) می باشد.(Auto tuning)

 

کارت های دیجیتال ورودی و خروجی به منظور افزایش تعداد ورودی- خروجی های دیجیتال می توانند حداکثر تا ۸ ماژول کنار CPU اضافه شوند. کارت های ورودی-خروجی دیجیتال بصورت ۸، ۱۶ و ۳۲ تایی موجود می باشند. ماژول های آنالوگ نیز ‌شامل ماژل ورودی آنالوگ SM1231 با ۸ کانال ورودی و رزولوشن ۱۳ بیت و ماژول خروجی آنالوگ SM1232 با ۴ کانال خروجی با رزولوشن ۱۴ بیت می باشند. بعلاوه سری S7-1200‌ دارای چهار ماژول خاص برای ورودی های دمایی بصورت ۴ و۸ کاناله با رزولوشن ۱۵ بیت با علامت (۱۶ بیت) به نام های RTD module SM1231 RTD و TC Module SM1231TC می باشد. Signal Board، قابلیت جدیدی است که روی کنترلرهای سری S7-1200 تعبیه شده است و با استفاده از این قابلیت بسته به نیاز میتوان ماژول های متعددی مانند ورودی-خروجی دیجیتال یا آنالوگ، شمارنده های سریع، کانال های خروجی پالسی و یا ماژولهای ارتباطی را روی CPU اضافه نمود. ضمناً میتوان با استفاده از کابلهای ۲ متری، ارتباط CPU و ماژول های افزایشی را در دو رک جداگانه برقرار نمود. ضمناً S7-1200 قابلیت ارتباط با شبکه های مختلف همچون پروفی باس، پروفی نت، ‌مد باس، ارتباط نقطه به نقطه[۱]، سریال USS و GPRS را از طریق ماژول های متنوع مربوطه دارا می باشد و حداکثر تا سه ماژول ارتباطی[۲] می تواند روی ریل اصلی به آن ها متصل گردد.
[۱]( Point to Point Interface (PPI

[۲] Communication Module(CM)

 

 

پی ال سی S7-1500 Controller :

کنترلرهای سری S7-1500‌ بصورت رسمی در سال ۲۰۱۳ و به عنوان مکملی برای سری S7-300 و S7-400 به بازار ارائه گردید. S7-300, S7-400 وS7-1500 در سال های آتی به صورت موازی یکدیگر به فروش خواهند رسید و به تدریج با اضافه شدن مدل های متنوع و ارتقاء سخت افزاری و نرم افزاری این سری تا سال ۲۰۲۰ ، این سری جایگزین مدل های S7-300/400 خواهند شد اما تأمین قطعات S7-300/400 به مدت ۱۰ سال ادامه خواهد یافت. PLC‌های سری S7-1500 در مقایسه با سریS7-300/400 دارای مزایایی همچون سرعت بالاتر (تا حدود ۴۰ برابر)، کارایی و کیفیت بالاتر، برخورداری از پورت ارتباطی پروفی نت، نرم افزار برنامه نویسی با قابلیت های بیشتر، دارای نمایشگر و خطایابی ساده تری می باشند. با استفاده از نرم افزار مربوطه میتوان برنامه های نوشته شده برای مدل های S7-200/300/400 را بدون نیاز به تغییر در برنامه به S7-1500 تبدیل کرد. CPU های سری S7-1500 در سه کلاس استاندارد، کامپکت و Fail-Safe طراحی و ساخته شده اند. از میان اعضای این خانواده، CPU 1511-1 PN به عنوان ارزان ترین عضو این خانواده برای کاربردهای کوچک تا متوسط و CPU 1518F-4 PN/DP به عنوان قویترین و گران ترین عضو این خانواده برای کاربردهای بزرگ و خاص به شمار می روند. در ‍CPU های این سری، علاوه بر سرعت و کارایی بالاتر قابلیت هایی جدید مانند جایگزینی LED های روی سری S7-300/400 با نمایشگر متنی به منظور خطایابی سریعتر و آسان تر تعبیه شده است. از سوی دیگر، پورت MPI روی کلیه CPU های سری S7-1500 با پورت پروفی نت جایگزین گردیده است و قابلیت ارتباط از طریق اینترنت برای مانیتورینگ و خطایابی وجود دارد. وجود فانکشن های PLCopen استاندارد برای کاربردهای کنترل حرکت[۱] برای ارتباط با کلیه درایوهای دارای پروتکل PROFIdrive و وجود فانکشن های PID Control‌ برای سیستم های حلقه بسته ساده از دیگر قابلیت های این سری از PLC‌ها می باشد.

[۱] Motion Control Application

 

 

کارت یا مبدل_ارتباطی بین کامپیوتر و plc می تواند یکی از انواع زیر باش:

 

مبدل PC_Adapter :
این آداپتور از یک طرف به پورت MPI کنترل کننده وصل می شود و از سمت دیگر به کامپیوتر . دو نوع آداپتور وجود دارد که یک نوع به پورت USB و نوع دیگر به RS232 متصل می گردد. شکل زیر آداپتور قابل اتصال به پورت USB را نشان می دهد .

 

مبدل TS_Adapter
اگر بخواهیم از راه دور و از طریق خط تلفن با plc ارتباط برقرار کنیم :

 

کارت برای نصب در اسلات ISA یا PCI کامپیوتر :
كارت ارتباطي CP5611 بر روي كامپيوتر هاي روميزي و بر روي اسلات PCI قرار ميگيرد ، اين كارت در مقابل تغيرات ناگهاني ولتا‍‍ژ حفاظت شده ، و براي دستيابي به داده پردازي PROFIBUS DP / MPI / PPI ميباشد ، و ارتباط بين كامپيوتر يا پرگرمر را با شبكه سيماتيك (پي ال سي هاي زيمنس) را برقرار مي كند ، سرعت تبادل اطلاعات در اين كارت 9.6 تا 12 مگابيت در ثانيه ميباشد. حدود قيمت اين كارت $512.82 میباشد .

 

 

کارت PCMCIA :
اين كارت از سوي كمپاني زيمنس جهت نصب بر روي لپ تاپ عرضه شده است ، و بر روي 32bit CardBus PCMCIA نصب ميشود ، اين كارت مرتبط با 6GK1551-2AA00 مي¬باشد و جهت ارتباط با PROFIBUS/MPI/PPI استفاده ميشود ، سرعت ارتباط اين كارت نيز همانند CP5611 (كارت بالا) ميباشد . حدود قيمت اين كارت $631.00 میباشد . این کارت در اسلات Notebook نصب میگردد مانند CP5511

 

دستگاه( PG (Programmer:
برای نوشتن و ارسال برنامه به plc علاوه بر PC می توان از PG یا دستگاه برنامه ریز استفاده نمود.در زیر نمونه هایی از PG مشاهده می شود.

 

آشنایی بازبانها و روشهای برنامه نویسی PLC های سری S7 زیمنس :
یک برنامه کنترلی ، مجموعه دستورالعمل هایی است که به سیستم PLC ، فرمانهایی را برای کنترل فرآیند صادر میکند . این برنامه به زبانهای خاص و مطابق با قوانین و دستورهای قابل درک برای PLC نوشته میشود . زبانهای برنامه نویسی PLCهای مختلف ، دارای شباهتها و تفاوتهای گوناگونی است که این امر همواره مشکلاتی را برای کاربران به همراه داشته است . به همین دلیل کمیسیون بین المللی فناوری برق یا (IEC ) حروف ابتدایی عبارت The International Electrotechnical Commission که یک سازمان بین المللی برای ارائه استانداردهای جهانی در فناوری برق است ، در زمینه PLC نیز برای ارائه استانداردهای جهانی اقدام نموده است . این کمیته به طور کلی 5 زبان برنامه_نویسی را برای PLC ها استاندارد نموده است که رعایت این استانداردها توسط سازندگان PLC مشکلات کاربران را به حداقل خواهد رساند.

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سه × سه =