دانلود گزارش کارآموزی اتوماسیون صنعتی (PLC)

مقدمه:

هر سیستم کنترلی را به سه بخش اصلی می‌توان تقسیم کرد: ورودی، بخش پردازشگر و خروجی. سیگنال های ورودی توسط مبدل‌ها که کمیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کنند فراهم می‌شوند. یک سیستم کنترل باید بتواند بر طریقه عملکردی یک فرآیند دخالت و تسلط داشته باشد. این کار با استفاده المان‌های خروجی، از قبیل پمپ‌ها، موتورها، پیستون‌ها، رله‌ها و … انجام می‌شود.

یک طرح کنترلی به دو روش قابل اجرا است:

با استفاده از سیستم‌های کنترل غیرقابل تغییر توسط اپراتور و نیز با استفاده از کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی.

رله‌ یکی از قطعات مهم در بیشتر سیستم‌های کنترل مدرن است. این قطعه‌ یک سوئیچ الکتریکی با ظرفیت جریانی بالاست. یک سیستم رله‌ای ممکن است شامل چند صدیا حتی چند هزار کنتاکت باشد.

PLCها به عنوان جانشینی برای سیستم‌های منطقی رله‌ای و تایمری غیرقابل تغییر توسط اپراتور طراحی شدند تا به جای تابلوهای کنترل متداول قدیمی استفاده شوند. این کار به وسیله برنامه‌ریزی آن‌ها و اجرای دستورالعمل‌های منطقی ساده که اغلب به شکل دیاگرام نردبانی است، صورت می‌گیرد. PLCها دارای یک سری توابع درونی از قبیل: تایمرها و شمارنده‌ها و شیفت رجیسترها می‌باشند که امکان کنترل مناسب را‏، حتی با استفاده از کوچک‌ترین PLC نیز، فراهم می‌آورند.

یک PLC با خواندن سیگنال‌های ورودی، کار خود را شروع کرده و سپس دستورالعمل‌های منطقی (که قبلاَ برنامه‌ریزی شده و در حافظه جای گرفته است) را بر روی این سیگنال‌های ورودی اعمال می‌کند و در پایان، سیگنال‌های خروجی مطلوب را برای راه‌اندازی تجهیزات و ماشین‌آلات تولید می‌نماید. تجهیزات استانداردی درون PLCها تعبیه شده‌اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مستقیماَ و بدون نیاز به واسطه‌های مداری یا رله‌ها، به المان خروجی یا محرک (actuator) و مبدل‌های ورودی (مانند پمپ‌ها و سوپاپ‌ها) متصل شوند.

با استفاده از PLCها، اصلاح و تغییر یک سیستم کنترل بدون نیاز به تغییر محل اتصالات سیم‌ها ممکن شده است.

برخی ویژگی‌های خاص، آن‌ها را ابزاری مناسب جهت انجام عملیات کنترل صنعتی نموده است. برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از:

تجهیزات حفاظت کننده‌ها PLCها از نویز و شرایط نامساعد محیطی

ساختار PLCها، که به سادگی امکان تعویض یا افزودن واحد یا واحدهایی را به PLC می‌دهد. (مثلاَ واحد ورودی/ خروجی)

اتصالات استاندارد ورودی/ خروجی و نیز سطوح سیگنال استاندارد

زبان برنامه‌نویسی قابل درک و آسان (مانند دیاگرام نردبانی یا نمودار وظایف)

محدوده PLCهای در دسترس، از PLCهای جامع و کامل کوچک با 20 ورودی/ خروجی و 500 مرحله یا گام برنامه‌نویسی تا سیستم‌های مدولار با مدول‌های قابل افزایش را دربرگرفته است مدول‌ها برای انجام وظایفی نظیر:

ورودی/ خروجی آنالوگ

کنترل PID (تناسبی، انتگرال‌گیر و مشتق‌گیر)

ارتباطات

نمایش گرافیکی

ورودی/ خروجی اضافی

حافظه‌های اضافی و … استفاده می‌شوند.

کنترل کننده های قابل برنامه‌ریزی (PLC)ها:

PLCها، کامپیوترهایی ساخته شده به منظور خاص هستند که شامل سه قسمت اجرایی اصلی می‌باشند: پردازش‌گر، ورودی/ خروجی و حافظه. سیگنال‌ها از طریق ورودی به PLC فرستاده شده و آن‌گاه در حافظه، ذخیره می‌شوند. سپس سیگنال‌های خروجی به منظور راه‌اندازی تجهیزات مورد نظر، تولید می‌شوند.

در PLCهای کوچک‌تر، این عملیات توسط کارت‌های ویژه‌ای انجام می‌گیرند که به صورت واحدهای بسیار فشرده‌ای ساخته شده‌اند، در حالی که ساختار PLCهای بزرگتر به صورت مدولار با مدول‌هایی که بر روی شیارهای تعبیه شده بر روی دستگاه نصب می‌شود، بنا گردیده است. این امر امکان توسعه سیستم را- در صورت ضرورت- به سادگی فراهم می‌آورد. در هر دوی این موارد بوردهای مداری ویژه‌ای، به سادگی تعویض یا برداشته می‌شود و امکانات تعمیر سیستم نیز به سادگی فراهم می‌آید.

CPU بر تمام عملیاتی که در PLC رخ می‌دهد‏، کنترل و نظارت دارد و دستورالعمل‌های برنامه‌ریزی شده و ذخیره شده را اجرا می‌کند.

تمام PLCهای مدرن برای ذخیره برنامه از حافظه‌های نیمه هادی مانند EPROM, RAM یا EEPROM استفاده می‌کنند.

عملاَ از RAM برای تکمیل برنامه مقدماتی و تست آن استفاده می‌شود، زیرا که امکان تغییر و اصلاح راحت برنامه را فراهم می‌آورد.

پس از این که یک برنامه تکمیل شد و مورد آزمایش قرار گرفت می‌توان آن را در PROM یا EPROM، که اغلب ارزانتر از قطعات RAM می‌باشند، بار (Load) کرد. برنامه‌ریزی PROM معمولاَ توسط یک برنامه‌ریز مخصوص صورت می‌گیرد.

PLC‌های کوچک معمولاَ تا حدی به دلیل ابعاد فیزیکی دستگاه دارای حجم حافظه محدود و ثابتی می‌باشند. حجم این حافظه‌ها بسته به تولیدکننده آن‌ها بین 300 تا 1000 دستورالعمل متفاوت است. این حجم حافظه ممکن است کمتر از آنی به نظر آید که مناسب جهت امور کنترلی باشد‏، اما تقریباَ حدود 90 درصد عملیات مورد نیاز کنترل‌های دودویی با کمتر از 1000 دستورالعمل قابل اجرا می‌باشند. بنابراین فضای حافظه لازم برای بیشتر کاربردها فراهم خواهد آمد.

PLCهای بزرگتر از مدول‌های حافظه‌ای استفاده می‌کنند که بین K1 تا K64 فضای حافظه را فراهم می‌آورند. این مدول‌ها امکان گسترش سیستم را با افزودن کارت‌های حافظه RAM یا PROM به PLC فرام می‌آورند.

معیار اولیه مشخص کننده اندازه PLCها، در قالب حجم حافظه برنامه و حداکثر تعداد ورودی و خروجی‌هایی که سیستم قادر به پشتیبانی از آن‌هاست ارائه می‎شود. اما به منظور ارزیابی و محک مناسب هر PLC، باید خصوصیات دیگری از آن، از قبیل نوع پردازشگر، زمان اجرای یک سیکل برنامه، تسهیلات زبان برنامه‌نویسی، توابع (از قبیل شمارنده، تایمر و …) قابلیت توسعه و … را نیز در نظر بگیریم.

معمولاَ، PLCهای کوچک و «مینی PLCها» به صورت واحدهای قدرتمند، کارآ و فشرده‌ای طراحی می‌شوند که قابل جاسازی بر روی، یا کنار تجهیزات تحت کنترل باشند. آن‌ها عمدتاَ به عنوان جایگزین سیستم‌های رله‌ای غیرقابل تغییر توسط اپراتور، تایمر، شمارنده و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند تا بخش‌های مجزا و منفرد کارخانجات یا ماشین‌آلات را کنترل کنند، اما می‌توان آن‌ها برای هماهنگ کردن عملکرد چند ماشین در تلفیق با یکدیگر سود جست.

PLCهای کوچک قادر به توسعه تعداد کانال‌های ورودی و خروجی با استفاده از یک یا دو مدول ورودی/ خروجی می‌باشند.

PLCهای بزرگ برای استفاده در کارخانجات عظیم یا ماشین‌های بزرگی که به کنترل پیوسته نیازمندند، طراحی شده‌اند.

همچنین آن‌ها به عنوان کنترل کننده‌ ناظر آن نظارت (monitor) و کنترل کردن چندین PLC دیگر یا سایر ماشین‌های هوشمند به کار می‌روند.

رشته تحصیلی: کامپیوتر رشته سخت افزار

رشته تحصیلی: کامپیوتر رشته سخت افزار

تابستان 87فهرست

عنوان صحفه

مقدمه 1

كنترل كننده هاي قابل برنامه‌ريزي (PLC) ها 2

برنامه نويسي (PLC) ها 7

PLCهاي زيمنس 11

PLC لوگو 14

مقدمه:

هر سيستم كنترلي را به سه بخش اصلي مي‌توان تقسيم كرد: ورودي، بخش پردازشگر و خروجي. سيگنالهاي ورودي توسط مبدل‌ها كه كميت‌هاي فيزيكي را به سيگنال‌هاي الكترونيكي تبديل مي‌كنند فراهم مي‌شوند. يك سيستم كنترل بايد بتواند بر طريقه عملكردي يك فرآيند دخالت و تسلط داشته باشد. اين كار با استفاده المان‌هاي خروجي، از قبيل پمپ‌ها، موتورها، پيستون‌ها، رله‌ها و … انجام مي‌شود.

يك طرح كنترلي به دو روش قابل اجرا است:

با استفاده از سيستم‌هاي كنترل غيرقابل تغيير توسط اپراتور و نيز با استفاده از كنترل كننده‌هاي قابل برنامه‌ريزي.

رله‌ يكي از قطعات مهم در بيشتر سيستم‌هاي كنترل مدرن است. اين قطعه‌ يك سوئيچ الكتريكي با ظرفيت جرياني بالاست. يك سيستم رله‌اي ممكن است شامل چند صديا حتي چند هزار كنتاكت باشد.

PLCها به عنوان جانشيني براي سيستم‌هاي منطقي رله‌اي و تايمري غيرقابل تغيير توسط اپراتور طراحي شدند تا به جاي تابلوهاي كنترل متداول قديمي استفاده شوند. اين كار به وسيله برنامه‌ريزي آن‌ها و اجراي دستورالعمل‌هاي منطقي ساده كه اغلب به شكل دياگرام نردباني است، صورت مي‌گيرد. PLCها داراي يك سري توابع دروني از قبيل: تايمرها و شمارنده‌ها و شيفت رجيسترها مي‌باشند كه امكان كنترل مناسب را‏، حتي با استفاده از كوچك‌ترين PLC نيز، فراهم مي‌آورند.

يك PLC با خواندن سيگنال‌هاي ورودي، كار خود را شروع كرده و سپس دستورالعمل‌هاي منطقي (كه قبلاَ برنامه‌ريزي شده و در حافظه جاي گرفته است) را بر روي اين سيگنال‌هاي ورودي اعمال مي‌كند و در پايان، سيگنال‌هاي خروجي مطلوب را براي راه‌اندازي تجهيزات و ماشين‌آلات توليد مي‌نمايد. تجهيزات استانداردي درون PLCها تعبيه شده‌اند كه به آن‌ها اجازه مي‌دهد مستقيماَ و بدون نياز به واسطه‌هاي مداري يا رله‌ها، به المان خروجي يا محرك (actuator) و مبدل‌هاي ورودي (مانند پمپ‌ها و سوپاپ‌ها) متصل شوند.

با استفاده از PLCها، اصلاح و تغيير يك سيستم كنترل بدون نياز به تغيير محل اتصالات سيم‌ها ممكن شده است.

برخي ويژگي‌هاي خاص، آن‌ها را ابزاري مناسب جهت انجام عمليات كنترل صنعتي نموده است. برخي از اين ويژگي‌ها عبارتند از:

تجهيزات حفاظت كننده‌ها PLCها از نويز و شرايط نامساعد محيطي

ساختار PLCها، كه به سادگي امكان تعويض يا افزودن واحد يا واحدهايي را به PLC مي‌دهد. (مثلاَ واحد ورودي/ خروجي)

اتصالات استاندارد ورودي/ خروجي و نيز سطوح سيگنال استاندارد

زبان برنامه‌نويسي قابل درك و آسان (مانند دياگرام نردباني يا نمودار وظايف)

محدوده PLCهاي در دسترس، از PLCهاي جامع و كامل كوچك با 20 ورودي/ خروجي و 500 مرحله يا گام برنامه‌نويسي تا سيستم‌هاي مدولار با مدول‌هاي قابل افزايش را دربرگرفته است مدول‌ها براي انجام وظايفي نظير:

ورودي/ خروجي آنالوگ

كنترل PID (تناسبي، انتگرال‌گير و مشتق‌گير)

ارتباطات

نمايش گرافيكي

ورودي/ خروجي اضافي

حافظه‌هاي اضافي و … استفاده مي‌شوند.

كنترل كننده هاي قابل برنامه‌ريزي (PLC)ها:

PLCها، كامپيوترهايي ساخته شده به منظور خاص هستند كه شامل سه قسمت اجرايي اصلي مي‌باشند: پردازش‌گر، ورودي/ خروجي و حافظه. سيگنال‌ها از طريق ورودي به PLC فرستاده شده و آن‌گاه در حافظه، ذخيره مي‌شوند. سپس سيگنال‌هاي خروجي به منظور راه‌اندازي تجهيزات مورد نظر، توليد مي‌شوند.

در PLCهاي كوچك‌تر، اين عمليات توسط كارت‌هاي ويژه‌اي انجام مي‌گيرند كه به صورت واحدهاي بسيار فشرده‌اي ساخته شده‌اند، در حالي كه ساختار PLCهاي بزرگتر به صورت مدولار با مدول‌هايي كه بر روي شيارهاي تعبيه شده بر روي دستگاه نصب مي‌شود، بنا گرديده است. اين امر امكان توسعه سيستم را- در صورت ضرورت- به سادگي فراهم مي‌آورد. در هر دوي اين موارد بوردهاي مداري ويژه‌اي، به سادگي تعويض يا برداشته مي‌شود و امكانات تعمير سيستم نيز به سادگي فراهم مي‌آيد.

CPU بر تمام عملياتي كه در PLC رخ مي‌دهد‏، كنترل و نظارت دارد و دستورالعمل‌هاي برنامه‌ريزي شده و ذخيره شده را اجرا مي‌كند.

تمام PLCهاي مدرن براي ذخيره برنامه از حافظه‌هاي نيمه هادي مانند EPROM, RAM يا EEPROM استفاده مي‌كنند.

عملاَ از RAM براي تكميل برنامه مقدماتي و تست آن استفاده مي‌شود، زيرا كه امكان تغيير و اصلاح راحت برنامه را فراهم مي‌آورد.

پس از اين كه يك برنامه تكميل شد و مورد آزمايش قرار گرفت مي‌توان آن را در PROM يا EPROM، كه اغلب ارزانتر از قطعات RAM مي‌باشند، بار (Load) كرد. برنامه‌ريزي PROM معمولاَ توسط يك برنامه‌ريز مخصوص صورت مي‌گيرد.

PLC‌هاي كوچك معمولاَ تا حدي به دليل ابعاد فيزيكي دستگاه داراي حجم حافظه محدود و ثابتي مي‌باشند. حجم اين حافظه‌ها بسته به توليدكننده آن‌ها بين 300 تا 1000 دستورالعمل متفاوت است. اين حجم حافظه ممكن است كمتر از آني به نظر آيد كه مناسب جهت امور كنترلي باشد‏، اما تقريباَ حدود 90 درصد عمليات مورد نياز كنترل‌هاي دودويي با كمتر از 1000 دستورالعمل قابل اجرا مي‌باشند. بنابراين فضاي حافظه لازم براي بيشتر كاربردها فراهم خواهد آمد.

PLCهاي بزرگتر از مدول‌هاي حافظه‌اي استفاده مي‌كنند كه بين K1 تا K64 فضاي حافظه را فراهم مي‌آورند. اين مدول‌ها امكان گسترش سيستم را با افزودن كارت‌هاي حافظه RAM يا PROM به PLC فرام مي‌آورند.

معيار اوليه مشخص كننده اندازه PLCها، در قالب حجم حافظه برنامه و حداكثر تعداد ورودي و خروجي‌هايي كه سيستم قادر به پشتيباني از آن‌هاست ارائه مي‎شود. اما به منظور ارزيابي و محك مناسب هر PLC، بايد خصوصيات ديگري از آن، از قبيل نوع پردازشگر، زمان اجراي يك سيكل برنامه، تسهيلات زبان برنامه‌نويسي، توابع (از قبيل شمارنده، تايمر و …) قابليت توسعه و … را نيز در نظر بگيريم.

معمولاَ، PLCهاي كوچك و «ميني PLCها» به صورت واحدهاي قدرتمند، كارآ و فشرده‌اي طراحي مي‌شوند كه قابل جاسازي بر روي، يا كنار تجهيزات تحت كنترل باشند. آن‌ها عمدتاَ به عنوان جايگزين سيستم‌هاي رله‌اي غيرقابل تغيير توسط اپراتور، تايمر، شمارنده و غيره مورد استفاده قرار مي‌گيرند تا بخش‌هاي مجزا و منفرد كارخانجات يا ماشين‌آلات را كنترل كنند، اما مي‌توان آن‌ها براي هماهنگ كردن عملكرد چند ماشين در تلفيق با يكديگر سود جست.

PLCهاي كوچك قادر به توسعه تعداد كانال‌هاي ورودي و خروجي با استفاده از يك يا دو مدول ورودي/ خروجي مي‌باشند.

PLCهاي بزرگ براي استفاده در كارخانجات عظيم يا ماشين‌هاي بزرگي كه به كنترل پيوسته نيازمندند، طراحي شده‌اند.

همچنين آن‌ها به عنوان كنترل كننده‌ ناظر آن نظارت (monitor) و كنترل كردن چندين PLC ديگر يا ساير ماشين‌هاي هوشمند به كار مي‌روند.

در PLC‌هاي بزرگ از:

پردازشگر 16 بيتي به عنوان پردازشگر اصلي جهت محاسبات ديجيتالي و همچنين به كارگيري متن.

پردازشگرهاي تك‌بيتي به عنوان پردازشگر همكار براي محاسبه سريع‏، ذخيره‌سازي و …

پردازشگرهاي جانبي، براي انجام وظايف اضافي كه تابع زمان مي‌باشند مانند:

كنترل حلقه بسته PID ، كنترل موقعيت، محاسبات عددي با مميز شناور، تشخيص عيب و رصد ، ارتباطات بين ماشين‌هاي هوشمند براي ورودي/ خروجي توزيع شده، دياگرام‌هاي تقليدي از وضعيت فرآيند يا دياگرام‌هاي فرآيندنما ، نصبگاه‌هاي ورودي/ خروجي با فاصله دور استفاده مي‌شود.

برنامه نويسي PLCها:

مهم ترين خصيصه اي كه هر زبان برنامه نويسي PLC بايستي داشته باشد سادگي درك و سهولت استفاده از آن در كارهاي كنترلي است. اين امر دلالت بر نياز به يك زبان برنامه نويسي سطح بالا دارد كه دستورات آن تا حد ممكن به توابع و عمليات خواسته شده توسط يك مهندس كنترل نزديك بوده، با اين حال جداي از پيچيدگي ها و صرف وقت لازم براي آموزش ساير زبان هاي سطح بالا باشد.

امروزه دياگرام هاي نردباني به متداول ترين روش توصيف مدارهاي منطقي رله اي تبديل شده اند.

دياگرام نردباني مشتمل بر دو خط قائم است كه نمايشگر ريل هاي توان يا خطوط توان (فاز و نول) مي باشند، به اضافه سمبل هاي مداريي كه پلكان هاي نردبان را تشكيل مي‌دهند.

هر چند كه علايم نردباني براي ساختن هرگونه سيستم كنترل منطقي on/off به كار مي روند اما دياگرام هاي توليد شده مي‎توانند به همان پيچيدگي مدار واقعي باشند. با اين ترتيب يك جزء ضروري از هر طرح نردباني توضيح نويسي يا مستندسازي سيستم و عملكرد آن مي‎باشد. مستندسازي سبب مي‎شود كه كاربران ديگر نيز به سادگي، دياگرام را درك كنند.

متداول ترين شيوه استفاده شده براي برنامه نويسي PLCهاي كوچك، ترسيم دياگرام نردباني مربوط به مدار كنترل مورد استفاده است. سپس اين دياگرام به دستورالعمل‌هاي يادآور كه به صورت كليدهايي بر روي پانل برنامه نويسي متصل به PLC هستند تبديل مي‎شوند. اين دستورالعمل ها در ظاهر شبيه به كدهاي اسمبلي مي باشند، اما به ورودي‌ها، خروجي ها و توابع درون خود PLC اعمال مي‎شوند.

اين دستورالعمل ها براي PLCهاي ساخته شده توسط سازندگان مختلف متفاوتند، ليك همگي از نظر عمل انجام شده در يك سيستم كنترل تا اندازه اي شبيه به يكديگر مي باشند.

تمايل كلي چنين است كه مجموعه دستورالعمل هاي PLC حتي الامكان كوتاه باشند تا مهندسين و تكنسين ها سريعا بر آنها تسلط يافته و به راحتي از آنها استفاده كنند.

هر دستورالعمل برنامه، تركيبي از دو قسمت است: يك جز يادآور يا opcode كه سبب سادگي در به خاطر آوردن دستورالعمل مي‎شود و يك آدرس (operand) كه عناصر ويژه در يك PLC را مشخص مي‌كند.

از دستورالعمل ها براي نوشتن برنامه مدارهاي منطقي كنترل كه به شكل دياگرام نردباني طراحي شده اند استفاده مي‌شود. اين عمل به وسيله نسبت دهي ورودي ها و خروجي ها به يك (آدرس) مناسب درPLC مورد استفاده صورت مي‎گيرد. محدوده هاي اعداد به كار رفته جهت تخصيص دهي به عناصر ورودي/ خروجي هاي يك PLC بين سازندگان مختلف، متفاوت است اما موارد مشتركي نيز وجود دارد.

CPU داراي يك «رجيستر شمارنده برنامه» مي‎باشد كه به دستورالعمل بعدي اشاره مي كند تا از حافظه خوانده يا اصطلاحا واكشي شود. Fetch يا واكشي عملياتي است كه طي آن يك دستورالعمل از حافظه خوانده شده و در يك رجيستر ذخيره مي‎شود.

هنگامي كه يك دستورالعمل توسط CPU دريافت مي‎شود در «رجيستر دستورالعمل» قرار مي‎گيرد تا به عمليات دروني يا ريز دستورالعمل هاي موردنياز آن دستورالعمل به خصوص، ديكود يا كدگشايي شود.

در آغاز زماني كه PLC براي شروع به كار، ست مي‎شود شمارنده برنامه يا program counter به آدرس 0000 اشاره خواهد كرد: يعني محل اولين فرمان، سپس CPU دستورالعمل اين آدرس را خوانده، كدگشايي كرده و سپس اجرا مي‌كند.

PLCهاي بزرگ داراي چند صد كانال ورودي/ خروجي مي باشند. از آنجا كه در طي اجراي برنامه، CPU تنها قادر به پردازش يك دستورالعمل در هر لحظه است، وضعيت هر ترمينال ورودي بايستي جداگانه بررسي شده تا تأثير آن در برنامه مشخص گردد.

به منظور اجراي سريع برنامه، مي‎توان به هنگام رساني ورودي/ خروجي را در محل خاصي از برنامه انجام داد. در اين روش از يك ناحيه معين حافظه RAM كنترل كننده، به عنوان يك حافظه كمكي يا موقت (Buffer)، بين مدار منطقي كنترل و واحد ورودي/ خروجي استفاده مي‎شود. هر كانال ورودي و خروجي داراي يك خانه در اين I/O RAM مي‎باشد. در جريان كپي كردن ورودي/ خروجي ها، CPU همه ورودي ها را در واحد ورودي/ خروجي مرور (Scan) مي‌كند و وضعيت آنها را در خانه هاي I/O RAM ضبط مي‌كند. اين روند در ابتدا يا انتهاي هر سيكل برنامه انجام مي‎گيرد.

با اجراي برنامه، داده هاي ورودي ذخيره شده در I/O RAM به صورت «يك خانه در هر لحظه» خوانده مي‎شوند. بر روي اين داده ها عمليات منطقي مورد لزوم انجام مي‎گيرد و سيگنال هاي خروجي در قسمت خروجي حافظه I/O RAM ذخيره مي‎شوند. سپس در انتهاي هر سيكل برنامه، روتين كپي كننده I/O ، همه سيگنال هاي خروجي موجود در I/O RAM را به كانال هاي خروجي مربوطه انتقال مي‎دهد و طبقات خروجي متصل به واحد ورودي/ خروجي را راه اندازي مي‌كند. اين طبقات خروجي به صورت قفل شده يا Latch شده هستند و وضعيت خود را تا اجراي مجدد روتين كپي كننده ورودي/ خروجي حفظ مي‌كنند.

كپي كردن يك جاي ورودي/ خروجي به طور اتوماتيك توسط CPU به عنوان يك زيرروتين از برنامه اصلي انجام مي گيرد. (يك زير روتين يا Subroutine، برنامه اي كوچك است كه براي انجام وظيفه خاصي طراحي شده و مي‎تواند توسط برنامه اصلي فراخواني شود.

به واسطه سيكلي بودن برنامه «كپي ورودي/ خروجي»، وضعيت ورودي ها و خروجي ها در طي اجراي هر سيكل برنامه قابل تغيير نيست. اگر يك سيگنال ورودي پس از روتين كپي تغيير يابد، تا اجراي مرحله بعدي برنامه كپي قابل تشخيص نخواهد بود.

مدت زمان (update) همه ورودي/ خروجي ها، بستگي به تعداد كل ورودي/ خروجي هايي دارد كه بايستي كپي شود. با اين حال اين زمان نوعا كمتر از ميلي ثانيه مي‎باشد. زمان اجراي كل برنامه، بستگي به بزرگي برنامه كنترل دارد. هر دستورالعمل جهت اجرا بسته به نوع PLC مورد استفاده، به زماني بين 1 تا 10 ميكروثانيه نيازمند است. بنابراين يك برنامه مشتمل بر يك كيلو دستورالعمل (يا 1024 دستورالعمل)، بين 1 تا 10 ميلي ثانيه وقت مي‎گيرد. اما برنامه هاي PLC، اغلب كوتاه تر از 1000 و معمولاً شامل 500 يا كمتر دستورالعملند.

PLCهاي زيمنس:

شركت زيمنس تمام PLCهاي خود را زير مجموعه Simatic مي‌داند‏، يعني:

Simatic S5

Simatic S7

Simatic C7

505

LOGO

S5 خود، به مدلهاي زير تقسيم مي‌گردد:

90u

95u

100u

115u

135u

155u

مدلهاي 90u و 95u به صورت يكپارچه يا Compact هستند، يعني كارتهاي I/O (ورودي و خروجي)، CPU و بعضاَ منبع تغذيه كنار هم مي‌باشند.

مدلهاي 100u و 115u به صورت Modular هستند، يعني CPU و كارتهاي ورودي و خروجي را جداگانه داريم و آنها را بر روي قطعه‌اي به نام Rack قرار مي‌دهيم. مدلهاي 135u و 155u نيز Modular هستند ولي از نظر كاربردي، كاربرد وسيعتري دارند.

در مجموع برنامه‌ريزي اين نوع پي‌ال‌سي‌هاي S5 توسط نرم‌افزار Step5 صورت مي‌گرفت.

S7:

S7 200

S7 300

S7 400

S7 300F

S7 300C

S7 400H

پي‌ال‌سي S7 200 توسط نرم‌افزار Step 7 Micro Win برنامه‌ريزي مي‌شود.

مهمترين موردي كه باعث تفاوت بين S7 300, S7 200 و S7 400 مي‌گردد، حجم I/O مي‌باشد.

C7 مشابه S7 300 است با اين تفاوت كه داراي Operator Panel نيز مي‌باشد.

جهت برنامه‌ريزي C7، از نرم‌افزار Step 7 به اضافه نرم‌افزار Protools استفاده مي‌شود.

S7 300F در سيستم‌هايي كه نياز به ايمني زياد دارند به كار مي‌روند.

S7 400H داراي دو CPU است كه يكي رزرو ديگري است و در زماني در حد ms (ميلي‌ثانيه) اين CPU خارج و CPU دوم جايگزين مي‌گردد.

S7 300 خود، داراي انواع مختلفي نظير 319, 315, 314, 312 و … مي‌باشد.

دو ويژگي مهم در step 7 عبارتند از:

توانايي پيكربندي سخت‌افزار و شبكه توسط نرم‌افزار، تطابق با استاندارد IEC 1131.

استاندارد IEC 1131:

اين استاندارد خاص PLCها است. آخرين ورژن اين استاندارد 8 بخش دارد كه سه بخش عمده آن عبارتند از: سخت‌افزار، شبكه و نرم‌افزار.

يكي از نسخه‌هاي رايج اين برنامه Step7 ورژن 5 , 2 مي‌باشد كه تنها سه زبان LAD STL و FBD را پشتيباني مي‌كند.

نسخه Step 7 Professional قابليت پشتيباني هر پنج زبان را دارد.

در كنار Step 7 شركت زيمنس نرم‌افزارهاي جابني با نام SIMATIC ارائه نموده است.

1- Teleservice: جهت ارتباط با PLC از طريق خط تلفن

2- PLcSIM: سيمولاتور نرم‌افزاري جهت شبيه‌سازي ورودي و خروجي و خود PLC.

3- PDIAG: ابزاري جهت عيب‌يابي سريعتر.

4- PID Control: در واقع Loop Controller است كه به صورت نرم‌افزاري استفاده مي‌شوند.

5- WINCC: جهت مانيتورينگ صنعتي به كار گرفته مي‌شود.

6- DOC PRO: جهت فرام كردن نقشه‌هاي Wiring و اسناد مربوط به پروژه ايجاد شده.

PCL لوگو

پي‌ال‌سي لوگو كوچكترين پي‌ال‌سي ساخت شركت زيمنس مي‌باشد كه با كارآيي بالا و وزن كم در صنايع و ماشين‌آلات بسته‌بندي پركنها، پله برقي و غيره كاربرد دارد. نوعي از اين پي‌ال‌سي داراي صفحه نمايش بوده و توسط كليدهاي روي آن يا ac/Dc با كامپيوتر قابل برنامه‌ريزي مي‌باشد ارائه مي‌گردد. بطور كلي در دو مدل بمنظور كاهش هزينه‌ها و بعنوان راه‌حلي بهينه پيشنهاد گرديد و به دليل مديريت ساده و كاربردي بودن، پيشرفت چشمگيري در مهندسي برق و اتوماسيون صنعتي بوجود آورد. سخت‌افزار لوگو شامل ماژول اصلي، پايه كارت‌هاي افزايش ماژول تغذيه و قطعات جانبي آن مي‌باشد.

وظيفه پردازش مركزي سيگنالها براي قطعات و در صورت نياز براي كنترلهاي ديگر را دارد. شامل تعدادي ورودي/ خروجي محلي و در بعضي از مدلها داراي صفحه نمايش محلي نيز مي‌باشد كه با ولتاژهاي مختلف كاري بشرح زير مورد استفاده مي‌گردد.

AC 240/115 AC V 24 DC VDC/ 24 V 12

در آخرين مدل لوگو وروديها و خروجيها مي‌توانند آنالوگ يا ديجيتال باشند كه واحد پايه حداكثر 12 ورودي/ خروجي ديجيتال و دو مورد ورودي آنالوگ را پشتيباني مي‌كند. وروديها شامل سنسورها مي‌باشند كه ممكن است فشاري يا سوئيج باشند. سوئيچهاي كنترل نوري با ولتاژ و جريان مشخص مي‌توانند به لوگو متصل شوند. خروجيها داراي انواع رله و ترانستوري مي‌باشند و مي‌توانند موتورها، شيرها، لامپها و غيره باشند.

در لوگو با خروجي ترانزيستوري، خروجيها از لحاظ اتصال كوتاه و بار اضافي حفاظت شده‌اند و ولتاژ تغذيه كمكي مورد نياز نيست و لوگو آنرا تأمين مي‌كند. ماكزيمم جريان در كليدزني در خروجيها 3،0 آمپر مي‌باشد، در لوگو خروجي با خروجي رله‌اي خروجيها ميبايست از منبع تغذيه و وروديها ايزوله باشند، ماكزيمم جريان كليدزني بستگي به نوع بار و تعداد سيكل كليدزني دارد. براي بارهاي مقاومتي 20 آمپر و براي بارهاي سلفي 3 آمپر در AC/DC 12/24 و ماكزيمم جريان كليدزني از طريق 4 رله 20 آمپر مي‌باشد.

در مدلهايي كه صفحه نمايش دارند دو امكان فراهم شده: 1- قابليت نمايش وضعيت ورودي/ خروجي و تست برنامه. 2- برنامه ريزي لوگو بصورت محلي با استفاده از كليدهاي محلي لوگو. بدون صفحه نمايش نيز مزايايي دارد از جمله: 1- صرفه اقتصادي. 2- فضاي كابينت كليد زني كمتر. 3- سادگي استفاده، بعلاوه اين نوع لوگوها با مدلهاي بيسيك سازگاري دارد. در ارتباط با اين لوگو اطلاعات بايد فقط از روي پي‌سي يا كارت حافظه خوانده شود، (بعلت نداشتن صفحه كليد محلي) تا كنون چهار نسل از اين كنترلها وارد بازار جهاني شده است.

ماژول لوگو داراي سه گونه اصلي مي‌باشد:

- STANDARD داراي مدلهاي مختلف و قابليت EXPANSION را داراست (OBA3)

- LONG تعداد ورودي/ خروجيهاي آن دو برابر مدل استاندارد است و قابليت افزايش ورودي و خروجي را ندارد و با حرف L شناخته مي‌شوند (OBA2) و داراي مدلهاي RCL 230 RCL 24 L24 RCL 12 مي‌باشد.

داراي مدل AS- IENTERFACE و داراي مدلهاي قابليت اتصال به شبكه BUS- RCLB 11230 RCLB 1124 مي‌باشد.

و B11 شناخته مي‌شوند.

لوگو داراي تقسيمات ريزتري به شرح زير مي‌باشد:

R- نوع خروجي رله‌اي، (بدون آن خروجي ترانزيستوري) مي‌باشد.

C- داراي ساعت همزماني داخلي.

O- فاقد صفحه نمايش.

B11 مدل BUS

L مدل LOGO

كارتهاي افزايشي الف كارتهاي ورودي/ خروجي.

كارتهاي افزايشي:

كارتهاي ورودي/ خروجي.

اين كارتها در صورت نياز به ورودي/ خروجيهاي بيشتر از آنچه بصورت مجتمع روي واحد پايه قرار دارد مورد استفاده قرار مي‌گيرند. توجه به اين نكته ضروريست كه ماژول پايه لوگو فقط با ماژولهايي با همان ولتاژ قابل وصل شدن و اضافه شدن است. در مدلهاي نسل سوم كه قابليت افزايش ورودي/ خروجي وجود دارد ماكزيمم 24 ورودي ديجيتال، 16 خروجي ديجيتال و 8 ورودي آنالوگ پشتيباني مي‌شود.

- كارت ديجيتال:

كارتهاي ديجيتال داراي 4 ورودي و 4 خروجي مي‌باشند.

- كارت آنالوگ:

در نسل چهارم به دو دسته تقسيم مي‌شود:

داراي دو ورودي مي‌باشد DC 12/24 AM 2PT 100, AM2 با تغذيه

- ماژولهاي ارتباطي:

KNX/EBI(INSTABUSEIB)

با ولتاژ تغذيه 24 ولت بعنوان ماژول EXPANSION به لوگو متصل مي‌شود.

- كارت ارتباط با شبكه AS- INTERFACE :

اين ماژول داراي 4 ورودي و 4 خروجي مي‌باشد و به منظور ارتباط با شبكه AS-I طراحي گرديده است.

- LOGO CONTACT:

ماژول كليدزني بارهاي مقاومتي تا 20 آمپر و موتورها تا 4 كيلووات به طور مستقيم مي‌باشد. نويز ناخواسته ندارد و نصب و سيم‌بندي ساده دارد و داراي دو مدل 24 ولت DC، و 230 ولت AC مي‌باشد.

- ماژول تغذيه:

داراي دو سايز 72*90*55 ميليمتر و 126*90*55 ميليمتر مي‌باشد. با ورودي 85-246 ولت براي كارهاي متفاوت، در توانهاي پائين مناسب است و داراي خروجي با رنجهاي زير مي‌باشد:

لازم به ذكر است كه اين ماژولها علاوه بر Expand شدن به لوگو در موارد ديگر نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

كارتهاي حافظه:

آبي: قابل خواندن و نوشتن- عدم حفظ برنامه در هنگام قطع برق

زرد: قابل خواندن و نوشتن- حفظ برنامه در هنگام قطع برق

قرمز: فقط خواندني- حفظ برنامه در هنگام قطع برق

كابل pc: به منظور اتصال ساده و مستقيم LOGO و pc جهت انتقال برنامه از LOGO به pc يا برعكس مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

سيم‌بندي:

در هنگام سيم بندي LOGO ميبايست استاندارد زير و موارد زير رعايت شوند:

ميبايست قطر سيم مصرفي 1.5 يا 2.5 باشد.

كوتاهترين فاصله براي سيم‌بندي در نظر گرفته شود.

مدارات AC, high voltage با سيكلهاي كليدزني سريع و سيم‌هاي سيگنال low voltage از هم ايزوله شوند.

در صورت استفاده از برق سه فاز هر گروه از وروديها به يك فاز خاص متصل شوند. براي يك گروه نمي‌توان از دو فاز استفاده كرد.

در LOGO نياز به سيم ارت نيست.

كارتهاي آنالوگ بايد زمين شوند.

در مدلهاي 12/24 به دليل نداشتن ايزولاسيون نياز به زمين است.

براي وروديهاي آنالوگ از كابلهاي بهم تابيده شده و حتي‌المقدور كوتاه استفاده شود.

از اتصال فازهاي مختلف به وروديهاي LOGO پرهيز شود.

در LOGO با ورودي آنالوگ وروديهاي 7 و 8 نبايد براي ديجيتال بكار برده شود.

15 و 16 براي وروديهاي سريع بكار مي‌رود. ماژولهاي افزايشي ورودي سريع ندارند.

براي اتصال منبع تغذيه بايد به مدارك موجود در قطعه براي سيم‌بندي توجه شود و از اتصال موازي منبع تغذيه و خروجي D.C بعلت وجود جريان معكوس پرهيز شود.

مدل 230 تغذيه مناسب براي ولتاژهاي نامي 115V AC/DC؛ 240V AC/DC مي‌باشد، و مدلهاي 12 و 24 ولت آن مناسب با ولتاژ 12 ولت DC و 24 ولت DC/ AC مي‌باشد. در تغذيه DC استفاده از فيوز براي حفاظت لازم مي‌باشد.

برنامه‌نويسي:

ماژول LOGO براساس قوانين مدارات منطقي كار مي‌كند و شرايط برنامه‌پذيري آن به وروديهاي يك برنامه بستگي دارد و برنامه‌ريزي از دو طريق امكان‌پذير است:

الف- با استفاده از نرم‌افزار خود LSC (LOGO SOFT COMFORT) روي PC و انتقال آن از طريق كابل رابط به LOGO كه در V3.1 اين نرم‌افزار دو زبان برنامه‌نويسي FBD و LDD در دسترس مي‌باشد. با اجراي برنامه SETUP برنامه LSC از روي CD برنامه اجرا شده و به سادگي نصب مي‌گردد (روي PC).

ب- بصورت محلي و با استفاده از كليدهاي روي دستگاه (در مدلهائي كه DESPLAY هستند).

در هر دو نوع برنامه‌نويسي Connectorها و Blockها وجود دارند.

(Connectors) شامل همه اتصالات و حالتها در LOGO مي‌باشند مانند وروديها خروجيها MEMORY MARKERها و سطوح ثابت ولتاژ.

Blocks: توابعي هستند كه اطلاعات ورودي را به خروجي تبديل مي‌كنند و شامل توابع منطقي (basic Function) و توابع ويژه (Special funcion) مي‌باشند. BF شامل AND, OR, NAND و … مي‌باشند و SFها شامل COUNTER TIMERو … مي‌باشند.

وروديها:

وروديهاي ديجيتال: تنها داراي سطح صفر و يك مي‌باشند.

ورديهاي آنالوگ: LOGOهاي RCO, 12/34 RC, 2424/12 داراي ورودي آنالوگ مي‌باشند.

وروديهاي AS-I وروديهاي IA1 تا IA2 براي ارتباط از طريق باس AS-I در LOGOهائي كه اتصال AS-I را دارند مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

خروجيها:

خروجيهاي LOGO از نوع ديجيتال مي‌باشند و QA1 تا QA4 براي ارتباط از طريق باس AS-I با مدلهائي از LOGO كه اتصال AS-I دارند مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

MEMORY BIT (MARKER)ها:

با حرف M مشخص مي‌شوند. خروجيهاي مجازي مي‌باشند كه همان مقدار ورودي را در خروجي خود دارند. در LOGO هشت عدد MARKER وجود دارد.

STARTUP FLAG:

در اولين سيكل از برنامه مصرف كننده تنظيم مي‌شود و متوالياَ بعنوان STARTUP FLAG در برنامه مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين M8 مي‌تواند مانند ديگر MARDERها در برنامه مورد استفاده قرار گيرد.

FIXED LEVE:

با HI=1, LO=0 مشخص مي‌شوند.

OPEN CONINECTOR (X):

در مواردي كه نياز به سيم‌بندي نمي‌باشد از اين پايه استفاده مي‌شود.

از مزاياي اين برنامه اين است كه مي‌توان انواع مدارات را طراحي و در كامپيوتر شخصي تست كرد حتي بدون داشتن LOGO.

براي برنامه‌نويسي مي‌توان از دو زبان برنامه‌نويسي كه در اين نرم‌افزار پس از طراحي به يكديگر تبديل مي‌شوند استفاده نمود.

BFها توابع خواصي مي‌باشند كه با منطقي خاص ورودي/ خروجي را بهم ارتباط مي‌دهند. پايه‌هاي بكار رفته در اين توابع شامل ورودي 1 خروجي Q يا X مي‌باشند. در جايي كه نياز به سيم‌بندي پايه نباشد از X استفاده مي‌شود اين توابع شامل:

AND:

از لحاظ مداري ارتباط سريال تعدادي كنتاكت Normally open مي‌باشند و خروجي در صورتي يك مي‌شود كه كليه وروديها يك باشند.

AND WI TH RLO:

شكل سمت چپ در اين تابع خروجي در صورتي يك مي‌شود كه همه وروديها باشند و حداقل يك ورودي در سيكل قبلي حالت صفر داشته باشد.

NAND:

شامل اتصال موازي تعداد كنتاكت Normaly clos مي‌باشد و خروجي زماني يك مي‌شود كه همه وروديها يك باشند.

AND WI TH RLO:

خروجي ANND زماني يك مي‌شود كه حداقل يك وروي حالت صفر داشته باشد و همه وروديها در سيكل قبل يك باشند.

OR:

شامل اتصال موازي تعداد كنتاكت Normaly open مي‌باشد و خروجي زماني يك مي‌شود كه حداقل يكي از وروديها يك باشند.

NOR:

اتصال سريال تعدادي كنتاكت Normaly close مي‌باشد و خروجي زماني يك مي‌شود كه همه وروديها صفر باشند و با يك شدن هر يك از وروديها خروجي صفر مي‌شود.

XOR:

اتصال دو كنتاكت Changeover مي‌باشد و خروجي زماني يك است كه وروديها حالت متفاوت داشته باشند. (هر دو يك يا صفر باشند خروجي صفر است).