PLC چیست ؟

_____________________________________
پیشرفت های چشمگیر فناوری های نیمه هادی ها در زمینه ساخت ریزپردازنده حافظه های با حجم بالا ساخت ،کنترل کننده های منطقی الکترونیکی برنامه پذیررافراهم می آورد.دراین کنترل کننده ها،برای تغییر منطق کنترل کافی است بدون تغییری در سیم کشی یا قطعات فقط برنامه کنترل را تغییر دهیم.

_____________________________________
PLCکنترل کننده نرم افزاری است که در قسمت ورودی اطلاعاتی را به صورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ایی که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ارسال می کند.
PLC مخفProgramable logic contorerl به معنی برنامه کنترل منطقی می باشد که برنامه نوشته شده توسط کامپیوتر را از کامپیوتر به کنتاکتور ها یا رله ها توسط مدار رابط یا اینتر فیس انتقال میدهد و طبق برنامه ذکر شده دستگاه ها را راه اندازی و کنترل می نمایید. از PLC می توان در انواع دستگاهها و کارخانه ها استفاده کرد و مثلاً برای اتوماسیون خطوط تولید کار خانه ها ، ایجاد فرآیند اتوماتیک و پیچیده در دستگاههای مختلف صنعتی و همچنین طراحی BMS می توان از PLC استفاده نمود.
PLC ها مشخصه‌های فراوانی دارند ولی پرکاربردترین آنها عبارتند از : تعداد ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ، تعداد تایمر، تعداد شمارنده، تعداد رله های کمکی، حجم حافظه قابل برنامه ریزی ، سرعت اجرای دستورات .
کارخانه های سازنده PLC برای آن، نرم افزاری تهیه می کنند پس از نصب نرم افزار روی کامپیوتر می توان برنامه دلخواه را نوشت و سپس آن برنامه را از کامپیوتر وارد PLC نمود.
PLCکنترل کننده نرم افزاری است که در قسمت ورودی اطلاعاتی را به صورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ایی که در حافظه اش ذخیره شده پردازش می نماید و نتیجه عملیات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ارسال می کند
معمولاً PLC ها دارای پورتهای ارتباطی صنعتی هستند که به کمک آن می توانند با سایر دستگاهها ارتباط برقرار کنند که این امر باعث تسریع در امر تبادل اطلاعات می گردد و امکان کنترل دقیق تر را به PLC می دهد امروزه استفاده از PLC در صنایع و کارخانه ها رو به افزایش است و بایستی برقکاران صنعتی طرز استفاده از آن را بدانند. درواقع هر سیستم نیاز به کنترل دارد.در سیستم های صنعتی ۲ نوع کنترل وجود دارد. ۱-سخت افزاری(مدارات فرمان الکتریکی) ۲- سیستم های PLC خود به ۲ گروه تقسیم می شوند : سیستم های کنترلی گسترده DCS ، کامپیوتر های شخصی IPC
هرPLC از دو قسمت زیر تشکیل شده است
*سخت افزار
*نرم افزار
سخت افزار LOGO شامل
*ماژول اصلی
*کارت های افزایشی
*ماژول تغذیه
*قطعات جانبی
پروسه کار یک PLC
ورودی پردازش خروجی
ورودی می تواند سنسور ها – کلید های قطع ووصل -عوامل مکانیکی و…باشند. خروجی هم موتورها – رله یا کنتاکتورها – لامپ ها و نمایشگر ها باشند.
با اعمال ورودی به یک سیستم PLC که می تواند بصورت کلیدی و یا سنسور باشد عمل پردازش بر روی ان صورت گرفته و نتیجه عمل در یک عمل کننده یا یک شبیه ساز آشکار می شود.به مجموعه این اعمال یک فرایند یا پروسه کاری گفته می شود.
نقش PLC در اتوماسیون صنعتی
*کنترل بهتر فرآیندهای تولید
*سرعت و دقت عمل بالا
*توانایی خواندن انواع ورودی‌ها ی دیجیتال،آنالوگ و فرکانس بالا
*توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، …
*امکانات اتصال به شبکه
*ابعاد بسیار کوچک
*سرعت پاسخگویی بسیار بالا
*ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد
*شبکه کردن PLC ها و امکان مدیریت آنها با یک کامپیوتر مرکزی

موارد کاربرد PLC :
۱- کنترل هر گونه ماشین و وسیله برقی
۲- کنترل هر سیستم خط تولید
۳- کنترل فرمان مدار CNC (ماشین های فرز پیشرفته )
مزایای استفاده از PLC :
۱٫سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های کنترل رله‌ای تا ۸۰ظھ کاهش می‌یابد.
۲٫از آنجاییکه PLC توان بسیار کمی مصرف می‌کند، توان مصرفی بشدت کاهش پیدا خواهد کرد.
۳٫توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌کند.
۴٫برعکس سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های کنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه کنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این کار را انجام می‌دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندکی صرف انجام اینکار خواهد شد.
۵٫در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات کمکی از قبیل رله ، کانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/Aو… بسیار کمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی،  پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری کاسته شود.
PLC. 6ها استهلاک مکانیکی ندارند بنابراین علاوه بر عمر بیشتر، نیازی به تعمیرات و سرویس های دوره ای نخواهند داشت.
۷٫بر خلاف مدارات رله کنتاکتوری، نویزهای الکترونیکی و صوتی ایجاد نمی کنند.از آنجاییکه سرعت عملکرد و پاسخ‌دهی  PLC در حدود میکرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است،  لذا زمان لازم برای انجام هر سیکل کاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.
۸٫ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است.
وقتی توابع کنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین کردن PLC بسیار کم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود.

کاربردهای PLC در صنعت:
PLC ها در خیلی از وسایل و لوازم دنیای اطراف ما استفاده می شوند . اگر میگوئیم اکنون دوره صنعت است ، بهتر است بگوئیم دوره PLC است . اگر شغل شما مرتبط به ماشین سازی ، بسته بندی ، مواد شناسی ، مونتاژ خودکار یا یکی دیگر از صنایع بیشمار است ، شما یکی از کاربران PLC هستید ، وگرنه وقت و پول خود را هدر می دهید .تقریباً تمامی لوازمی که نیاز به نوعی کنترل الکتریکی دارند ، نیازمند PLC هستند .
صنایع اتومبیل سازی
تست قطعات و تجهیزات ، سیستم های رنگ پاش ، شکل دادن بدنه بوسیله پرس های اتوماتیک ، سوراخ کاری ، اتصال قطعات
صنایع پلاستیک سازی
ماشین های ذوب و قالب گیری تزریقی ، دمش هوا ، سیستم های تولید و آنالیز پلاستیک
صنایع سنگین
کوره های صنعتی ، سیستم های کنترل دمای اتوماتیک ، وسایل و تجهیزات مورد استفاده در ذوب فلزات
صنایع شیمیایی
سیستم های مخلوط کننده ، دستگاه های ترکیب کننده مواد با نسبت های مختلف
صنایع غذایی
سیستم های عصاره گیری و بسته بندی
صنایع ماشینی
صنایع بسته بندی ، صنایع چوب ، سیستم های سوراخ کاری ، سیستم های اعلام خطر و هشدار دهنده ، سیستم های استفاده شده درجوش فلزات
صنایع حمل و نقل
جرثقیل ها ، سیستم های نوار نقاله ، تجهیزات حمل ونقل
صنایع تبدیل انرژی
ایستگاه های تقویت فشار گاز ، ایستگاه های تولید نیرو، کنترل پمپ های آب ، سیستم های تصفیه آب و هوای صنعتی ، سیستم های تصفیه و باز یافت تصفیه و بازیافت گاز
خدمات ساختمانی
تکنولوژی بالابری ، کنترل هوا و تهویه مطبوع ،سیستم های روشنایی خودکار
تفاوت PLC با کامپیوتر :
تمامی اجزا یک کامپیوتر در یک PLC وجود دارد ولی کامپیوتر از لحاظ نوع ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و خروجی ها با PLC متفاوت می باشد.خروجی PLC می تواند یک رله – تریاک – ترانزیستور – تریستور و غیره باشد که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی PLC باید انتخاب شود تا آسیبی به سیستم وارد نشود.
در PLC ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.
انواع plc
از این که دیر به دیر وبلاگ رو به روز می کنم شرمنده ام هم تنبل شدم هم سرم شلوغه!
امروز در مورد  انواع  plc می نویسم .
در صنعت plc بیش از یکصد کارخانه با تنوع خیلی زیاد در طراحی و ساخت انواع مختلف plc فعالیت می کنند . plc ها را می توان از نظر اندازه حافظه یا تعداد ورودی /خروجی دسته بندی نمود .
باید توجه داشت که برای ارزیابی قابلیت یک plc باید ویژگی های دیگری مانند پردازنده ، زمان اجرای یک سیکل ، سادگی زبان برنامه نویسی، قابلیت توسعه و غیره را در نظر گرفت.
در یک تقسیم بندی plc ها در دو غالب کاربرد محلی و کاربرد وسیع تقسیم می  گردند.
Plc ها با کاربرد محلی:
این نوع plc ها برای کنترل سیستم هایی با حجم کوچک با تعداد ورودی و خروجی های محدود استفاده می شود و به علت قابلیت محدود تر ، این نوع plc ها برای کنترل همزمان تعداد کمتری از پروسه ها یا کنترل دستگاه های مجزای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. اغلب شرکت های سازنده ،این نوع plc ها را همراه دیگر plc ها به بازار ارائه می دهند ولی بزخی از شرکت های سازنده آنزا با نام میکرو plc ارائه می نمایند از جمله این نوع plc ها می توان به نمونه های زیر اشاره کرد:
۱-      LOGO ساخت شرکت زیمنس آلمان
۲-      Zelio ساخت شرکت تله مکانیک فرانسه
۳-      مولر آلمان
۴-      LG کره

PLC های وسیع:
این نوع PLC ها برای کنترل سایت کارخانه ها استفاده می گردد. معمولا در صنایع بزرگ ، PLC ها یا پروزت های ورودی – خروجی در قسمت های مختلف سایت کارخانه وجو داشته وکنترل محلی بر قسمت ها تحت پوشش خود انجام می دهند.
سپس اطلاعات مورد نیاز با استفاده از روشهای مختلف انتقال داده ها به اتاق کنترل مرکزی منتقل شده و که در آن محل با استفاده از روش های مختلف مونیتورینگ صنعتی، اطلاعات به را شکل گرافیکی تبدیل کرده و بر روی صفحه مانیتور نمایش می دهند. در این حال اپراتور تنها با دانستن روش کار با رایانه و بدون نیاز به اطلاعات تخصصی می تواند سیستم را کنترل کند.
از جمله معروف ترین PLC ها از این خانواده را که می توان نام برد عبارتند از:
۱-      S7,S5 شرکت زیمنس
۲-      شرکت OMRON ژاپن
۳-       شرکت تله مکانیک فرانسه
۴-       شرکت میتسوبیشی ژاپن
۵-      شرکت LG کره
۶-      شرکت آلن برادلی آمریکا

دیسپاچینگ

یکی از مهمترین فراسنج‌های کنترلی شبکه، فرکانس می‌باشد که تغییرات آن نمایانگر تغییر در فرایند تولید و مصرف است و به همین مناسبت ازعوامل بسیار مهم در بهره‌برداری و کنترل وضعیت شبکه می‌باشد. در بهره‌برداری شبکه، اطلاعات مربوط به فرکانس شبکه باید به‌صورت لحظه ای ثبت گردد و این بدان معنی است که حجم وسیعی از این اطلاعات در یک محدوده زمانی باید ثبت و مورد بررسی قرار گیرد. لازم به توضیح است که تغییرات فرکانس بیش از مقدار نامی آن افزون‌بر وارد آوردن صدمات به تاسیسات شبکه برق رسانی، بر وسائل مشترکان برق نیز اثرات زیانباری خواهد داشت هم‌چنین در صورتیکه فرکانس شبکه در حد مطلوب و مجاز کنترل نگردد موجب عدم پایداری و حتی فروپاشی شبکه خواهد شد. در شبکه‌های قدرت در صورتیکه به دلایلی همچون قطع خطوط انتقال و یا خروج خود کار واحدهای بزرگ تولیدی، افت ناگهانی فرکانس اتفاق افتد و موجب کاهش فرکانس از حد مشخصی گردد، رله‌های قطع بار فعال شده و بخشی از مصرف را قطع می‌نماید تا تعادل بین تولید و مصرف برقرار گردد. عملکرد رله‌های اشاره شده زمانی اثر بخش خواهد بود که میزان تغییرات کاهشی فرکانس و ولتاژ در حدی باشد که فرصت لازم (حداقل ۲۵۰ میلی ثانیه) را در اختیار رله قرار دهد. زیرا در غیر این صورت رله‌ها عمل نکرده و فرکانس همچنان کاهش می‌یابد تا سرانجام فروپاشی حادث شود. عکس‌العمل سریع در تصحیح فرکانس و ولتاژ شبکه خصوصاً در زمان وقوع حادثه، یکی از عوامل تعیین کننده می‌باشد. به‌طور سنتی تصحیح کننده‌های فرکانس عمدتاً نیروگاه‌های آبی مجهز به گاورنرهای سریع هستند که می‌توانند کل توان تولیدی خود را در ظرف چند ثانیه به میزان قابل توجه ای تغییر دهند.

تنظیم کننده‌های ولتاژ نیز عمدتاً ژنراتورهای سنکرون مجهز به سیستم‌های [AVR۱] می‌باشند که در کسری از ثانیه وارد عمل می‌شوند. تنظیم فرکانس شبکه می‌تواند در هر نقطه از شبکه صورت پذیرد به شرط آنکه امکان انتقال توان در خطوط در شبکه وجود داشته باشد. به‌عنوان مثال اگر حادثه ای در خراسان باعث کاهش فرکانس شبکه شود واحدهای آبی در خوزستان می‌توانند نسبت به تصحیح فرکانس وارد عمل شوند اما پاره ای از مواقع این امر ممکن است موجب افزایش بار خطوط ” دز- اندیمشک ” و یا ” علی آباد – اسفراین ” شود و حتی موجب قطع این خطوط گردد که در این حالت وضعیت شبکه بسیار آسیب پذیر خواهد شد. بنابراین برای حفظ پایداری و ایمنی شبکه، کنترل
فرکانس و ولتاژ باید به‌گونه ای انجام پذیرد که قابلیت انجام عملیات کنترلی چه در منطقه و چه در کل شبکه وجود داشته باشد.
اهداف و شرح و ظایف دیسپاچینگ
١- پایش ، نظارت ، کنترل و حفظ پایداری و بهره برداری بهینه از شبکه انتقال و فوق توزیع
۲- برنامه ریزی قطعی های درخواستی جهت تعمیر ، سرویس ، نگهداری و توسعه شبکه انتقال و فوق توزیع
۳- هماهنگی و نظارت بر تعمیر ، سرویس ، نگهداری و توسعه سیستمهای مخابراتی ( بی سیم _ PLC _ تلفن و مراکز تلفن _ مایکروویو … ) و تله متری

سلسله مراتب دیسپاچینگ
از آنجایی که حفظ ایمنی ، پایداری ،  برنامه‌ریزی و بهره ‌برداری بهینه از شبکه تولید و انتقال به عهده دیسپاچینگ ملی می‌باشد ، کلیه دیسپاچینگ منطقه‌ای ، نیروگاهها و کلیه پست ‌ها و خطوط ٢٣٠ و ۴٠٠ کیلوولت و نیروگاههای با ظرفیت کمتر از ١٠٠ مگاوات ،  با توجه به دستورالعمل شرایط تفویض اختیار از طریق دیسپاچینگ مناطق اعمال می‌گردد .
طراحی سیستم دیسپاچینگ بایستی به گونه‌ای باشد که علاوه بر منطبق بودن با ساختار شبکه برق ، با ساختار فعلی وزرات نیرو و روش فعلی بهره‌ برداری همخوانی داشته باشد و در عین حال قابلیت انعطاف جهت هماهنگی با ساختارهای آتی وزارت نیرو یا روشهای بهره ‌برداری در آینده را داشته باشد .
سطح ١ : دیسپاچینگ ملی (System control Center – SCC )
با توجه به اینکه فرکانس یک مفهوم متمرکز بوده و یکی از شاخصهای اصلی پایداری و تعادل بین میزان تولید و مصرف برق می‌باشد ، کنترل فرکانس شبکه به مرکز ملی سپرده شده است . ابزار مرکز کنترل ملی جهت تثبیت فرکانس شبکه ، مدیریت تولید واحدهای بزرگ می‌باشد . سیستم دیسپاچینگ ملی با نصب تجهیزات اسکادا در نیروگاه ‌های بزرگ ، ضمن قرائت تولید هر واحد و وضعیت آنها با استفاده از نرم‌افزار‌های کنترل از راه دور تولید ( نرم‌افزار AGC ) چه به صورت دستی و یا خودکار بار  واحدها را متناسب با فرکانس شبکه کنترل می‌نماید . بدین منظور لازم است که کلیه نیروگاهها و پست‌های توزیع برق با این مراکز ارتباط داشته  و اطلاعات آنها دریافت گردد .
سطح ٢ : دیسپاچینگ ‌های منطقه‌ای ( Area Operating System – AOC )
دیسپاچینگ منطقه‌ای کنترل ولتاژ و بار شبکه انتقال را بر عهده دارد . با توجه به اینکه ولتاژ یک مفهوم غیرمتمرکز می‌باشد و شبکه انتقال کشور بسیار گسترده می‌باشد ، لذا شبکه انتقال به مناطق کوچکتری تقسیم شده است تا کنترل بار و ولتاژ هر منطقه‌  به صورت غیرمتمرکز انجام گیرد .
هم اکنون شبکه انتقال کشور به شش قسمت تقسیم شده است :‌
١-  منطقه شمال شرق که مرکز دیسپاچینگ آن در مشهد می‌باشد . (  NEAOC)
۲-  منطقه شمال غرب که مرکز دیسپاچینگ آن در تبریز می‌باشد . ( NWAOC)
۳-  منطقه جنوب شرق که مرکز دیسپاچینگ آن درکرمان می‌باشد . ( SEAOC)
۴- منطقه جنوب‌غرب که مرکز دیسپاچینگ آن در اهواز می‌باشد . (SWAOC )
۵-  منطقه مرکزی که مرکز دیسپاچینگ آن در اصفهان می‌باشد . (ESSC )
۶- منطقه تهران که مرکز دیسپاچینگ آن در تهران می‌باشد . ( TAOC)
و در آینده نزدیک نیز سه مرکز زیر اضافه خواهد شد :
۷- منطقه غرب که مرکز دیسپاچینگ آن در کرمانشاه می‌باشد .
۸- منطقه فارس که مرکز دیسپاچینگ آن در شیراز می‌باشد .
۹- منطقه شمال که مرکز دیسپاچینگ آن در ساری می‌باشد .
سطح ۳ : دیسپاچینگ محلی ( Regional Dispatching Center – RDS )
مراکز دیسپاچینگ محلی به مراکز دیسپاچینگ فوق توزیع معروف هستند و کنترل و بهره ‌برداری از شبکه فوق توزیع را در شهرهای بزرگ به عهده دارند .

محدوده عملکرد این مراکز عبارت  است از :
١-  کنترل وبهره‌برداری از شبکه ۶۳کیلوولت و نیز پست‌های ۲٠/۶۳ کیلوولت
۲- کنترل و بهره‌برداری از شبکه ١۳۲ کیلوولت و کلیه پست‌های (۳۳ )۲٠/١۳۲کیلوولت واقع در سه منطقه تهران ، مرکزی و جنوب‌ غربی کشور
۳- کنترل و بهره ‌برداری از پست‌های (۳۳ )۲٠/١۳۲کیلوولت که به صورت شعاعی در سه منطقه شمال‌ شرق ،  شمال غرب  و جنوب ‌شرق قرار گرفته‌اند .
۴- کنترل و بهره‌برداری از طرف ( ۳۳ )۲٠کیلوولت کلیه پست‌های (۳۳ )۲٠/١۳۲کیلوولت در کلیه مناطق .
سطح ۴ : دیسپاچینگ توزیع ( Distibution Control center – DCC )
این مراکز دیسپاچینگ ، شبکه ١١ ، ۲٠ ، ۳۲ کیلوولت و نیز پست‌ها ٠۴/ ١١ ، ٠۴/۲٠ ، ٠۴/۳۳ کیلوولت را در شهرها مورد بهره ‌برداری و کنترل قرار می‌دهند .
محدوده عملکرد این مراکز به شرح ذیل می‌باشد :
١- کلیه خطوط ( ١١ )۲٠ کیلوولت
۲- تجهیزات فشار قوی داخل پست‌ های ۴٠٠کیلوولت / ( ١١ )۲٠
این مراکز عموما” به اداره اتفاقات یا مراکز حوادث موسوم می‌باشند . در حال حاضر در شهرهای متوسط و بزرگ شبکه فشار متوسط توسط دو یا چند مرکز حوادث یا اداره اتفاقات مورد بهره ‌برداری قرار می‌گیرد .

سطح۵: دیسپاچینگ فشار ضعیف
شبکه فشار ضعیف از شینه ۴٠٠ ولت پستهای فشار متوسط تا کنتور مصرف‌کنندگان خانگی توسط نواحی یا مناطق ۴٠٠ ولت تحت نظارت و کنترل قرار می‌گیرد . تعداد این نواحی با توجه به گستردگی و وسعت شهرها ممکن است به ۲٠ نیز برسد .