مراحل گام به گام برنامه نویسی PLC در صنایع
مفهوم برنامه نویسی PLC
کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) اجزای اصلی در اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل هستند. ماهیت کنترلی PLC از تغییر دکمه ساده به یک موتور تا چندین ساختار کنترل پیچیده متغیر است. برنامه نویسی PLC یکی از وظایف مهم طراحی و اجرای برنامه کنترل بسته به نیاز مشتریان است. یک برنامه PLC شامل مجموعه ای از دستورالعمل ها به صورت متنی یا گرافیکی است که بیانگر منطقی است که باید برای کاربردهای بیدرنگ صنعتی خاص پیاده سازی شود.
یک نرم‌افزار برنامه‌نویسی اختصاصی PLC از یک سخت‌افزار PLC سازنده خاص می‌آید که اجازه ورود و توسعه کد برنامه کاربر را می‌دهد، که در نهایت می‌توان آن را در سخت‌افزار PLC دانلود کرد. این نرم افزار همچنین رابط ماشین انسانی (HMI) را به عنوان یک نمایش گرافیکی از متغیرها تضمین می کند. هنگامی که این برنامه در PLC دانلود می شود و اگر PLC در حالت Run قرار می گیرد، PLC به طور مداوم مطابق برنامه کار می کند.
مبانی برنامه نویسی PLC
یک CPU از PLC دو برنامه مختلف را اجرا می کند:
۱. سیستم عامل
۲. برنامه کاربر
سیستم عامل
سیستم عامل تمام عملکردها، عملیات و توالی های CPU را که با یک کار کنترلی مرتبط نیستند، سازماندهی می کند. وظایف سیستم عامل شامل:
- مدیریت راه اندازی مجدد داغ و راه اندازی مجدد گرم
- به روز رسانی و خروجی جداول تصویر فرآیند ورودی و خروجی
- اجرای برنامه کاربر
- تشخیص و فراخوانی وقفه ها
- مدیریت مناطق حافظه
- برقراری ارتباط با دستگاه های قابل برنامه ریزی
- مبانی برنامه نویسی PLC
برنامه کاربر
این ترکیبی از عملکردهای مختلف است که برای پردازش یک کار خودکار مورد نیاز است. این باید توسط کاربران ایجاد شود و باید در CPU PLC دانلود شود. برخی از وظایف برنامه کاربر عبارتند از:
شروع تمام شرایط برای شروع کار مشخص شده
خواندن و ارزیابی تمام سیگنال های ورودی باینری و آنالوگ
تعیین سیگنال های خروجی برای تمام سیگنال های خروجی باینری و آنالوگ
اجرای وقفه ها و رسیدگی به خطاها
در بخش اتوماسیون صنعتی کنونی، چندین تولید کننده PLC پیشرو وجود دارد که PLC های معمولی را از PLC های کوچک تا پیشرفته تولید می کنند. هر سازنده PLC نرم افزار اختصاصی خود را برای برنامه ریزی و پیکربندی سخت افزار PLC دارد. اما زبان برنامه نویسی PLC بسته به سازنده متفاوت است. برخی از تولیدکنندگان زبان های برنامه نویسی مشترک و برخی دیگر زبان های برنامه نویسی مشترک دارند. برخی از زبان های برنامه نویسی استاندارد PLC اساساً دو نوع هستند که در ادامه به چندین نوع تقسیم می شوند که به شرح زیر است:
۱. زبان متن
• Instructions List (IL)
• Structured Text (ST)
۲. زبان گرافیکی
• Ladder Diagrams (LD)
• Function Block Diagram (FBD)
• Sequential Function Chart (SFC)
در مقایسه با زبان‌های مبتنی بر متن، زبان‌های گرافیکی به دلیل ویژگی‌های برنامه‌نویسی ساده و راحت، توسط بسیاری از کاربران برای برنامه‌نویسی PLC ترجیح داده می‌شوند. تمام توابع لازم و بلوک های کاربردی در کتابخانه استاندارد هر نرم افزار PLC موجود است. این بلوک های تابع شامل تایمرها، شمارنده ها، رشته ها، مقایسه کننده ها، عددی، حسابی، تغییر بیت، توابع فراخوانی و غیره هستند.
programming device PLC
انواع مختلفی از programming device برای ورود، اصلاح و عیب یابی یک برنامه PLC استفاده می شود. این دستگاه های ترمینال برنامه نویسی شامل دستگاه های دستی و مبتنی بر رایانه می باشد. در روش programming device دستی، یک دستگاه اختصاصی از طریق کابل اتصال به PLC متصل می شود. این دستگاه از مجموعه ای از کلیدها تشکیل شده است که امکان وارد کردن، ویرایش و ریختن کد را در PLC فراهم می کند. این دستگاه های دستی از نمایشگر کوچکی تشکیل شده اند تا دستورالعمل های برنامه ریزی شده را قابل مشاهده کنند. این دستگاه‌های جمع‌وجور و آسان برای استفاده هستند، اما این دستگاه‌های دستی قابلیت‌های محدودی دارند.
معمولاً رایانه شخصی (PC) برای برنامه نویسی PLC در ارتباط با نرم افزار ارائه شده توسط سازنده استفاده می شود. با استفاده از این کامپیوتر می توانیم برنامه را در حالت آنلاین یا آفلاین اجرا کنیم و همچنین می توانیم برنامه PLC را ویرایش، نظارت، تشخیص و عیب یابی کنیم. نحوه انتقال برنامه به PLC در شکل بالا نشان داده شده است که در آن رایانه شخصی شامل کد برنامه مربوط به برنامه کنترل است که از طریق کابل برنامه نویسی به CPU PLC منتقل می شود.
Ladder Logic PLC Programming
در میان چندین زبان برنامه نویسی، نمودار منطق نردبانی، ابتدایی ترین و ساده ترین شکل برنامه نویسی PLC است. قبل از برنامه نویسی PLC با این زبان، باید اطلاعات اولیه ای در مورد آن بدانید. شکل زیر نمودار نردبان سخت سیمی را نشان می دهد که در آن همان بار لامپ توسط tw کنترل می شود.
o کلیدهای فشاری، در صورت بسته شدن هر یک از کلیدها، لامپ می درخشد. در اینجا دو خط افقی پله نامیده می شوند که بین دو خط عمودی به نام ریل به هم متصل می شوند. هر پله تداوم الکتریکی را بین ریل های مثبت (L) و منفی (N) برقرار می کند تا جریان از ورودی به دستگاه های خروجی جریان یابد. برخی از نمادهای مورد استفاده در برنامه نویسی منطق نردبانی در شکل نشان داده شده است.
سوئیچ های ورودی از انواعی هستند که در شکل نشان داده معمولاً بسته و معمولاً باز هستند. علاوه بر نمادهای عملکردی داده شده ، چندین توابع مانند تایمر، شمارنده، PID و غیره وجود دارد که در کتابخانه استاندارد برای برنامه ریزی کارهای پیچیده ذخیره می شوند.
روش گام به گام برای برنامه نویسی PLC با استفاده از Ladder Logic
روش برنامه نویسی PLC برای یک برنامه خاص به نوع ابزار نرم افزار استاندارد سازنده و نوع برنامه کنترل بستگی دارد. در ادامه این مقاله یک رویکرد ساده از طراحی برنامه کنترل در نرم افزار برنامه نویسی PLC را ارائه می دهد، همانطور که در زیر آورده شده است، اما این روش برنامه نویسی دقیقاً در همه انواع ابزارهای برنامه نویسی و برنامه های کاربردی کنترل نمی گنجد. .
مرحله ۱: تجزیه و تحلیل و دریافت ایده از برنامه کنترل
گام اولیه برای برنامه‌نویسی PLC، دریافت ایده‌ای است که می‌خواهید برای آن یک برنامه مبتنی بر برنامه توسعه دهید. اگر در حال رانندگی با یک ربات پیرو خط با استفاده از موتور DC با فشار دادن دکمه فشار هستید. این وضعیت باید با چراغ LED هنگام روشن شدن موتور نمایش داده شود. موتور همچنین با یک سنسور (در اینجا به عنوان کلید دیگری در نظر گرفته می شود) متصل می شود که موانع را تشخیص می دهد، بنابراین هنگام روشن شدن، موتور باید خاموش شود. و به همین ترتیب، در صورت خاموش شدن موتور، آژیر باید روشن شود.
مرحله ۲: همه شرایط را فهرست کنید و طرح را با استفاده از فلوچارت دریافت کنید
متغیرهای پروژه فوق عبارتند از M: Motor، A: Input Switch 1، B: Input Switch 2، L:LED و Bu: Buzzer و طراحی منطق با اجرای فلو چارت آسان است که در زیر آورده شده است. برای برنامه فوق
مرحله ۳: نرم افزار برنامه نویسی PLC را باز کرده و پیکربندی کنید
نرم افزار برنامه نویسی نصب شده در رایانه شخصی همراه با سخت افزار PLC را باز کنید. مدل سخت افزاری PLC را در نرم افزار انتخاب کرده و با ماژول های ورودی و خروجی مناسب پیکربندی کنید. زبان نردبانی (LD) را از لیست زبان های برنامه نویسی انتخاب کنید و پردازنده سخت افزار را انتخاب کنید و نامی برای برنامه بگذارید.
مرحله ۴: پله های مورد نیاز را اضافه کنید و به آنها آدرس دهید
پله های مورد نیاز را بر اساس منطق برنامه کنترل اضافه کنید و به هر ورودی و خروجی آدرس بدهید. نمودار منطق نردبانی مثال مورد بحث در بالا در زیر آورده شده است.
مرحله ۵: خطاها را بررسی کنید و آن را شبیه سازی کنید
قسمت Online را در نوار منو پیدا کرده و Online را انتخاب کنید. خطاها را بررسی کنید و پس از انتخاب Offline تغییرات لازم را انجام دهید. دوباره آنلاین شوید و گزینه Run را انتخاب کنید تا شبیه سازی شود.
مرحله ۶: برنامه را در حافظه CPU PLC دانلود کنید
پس از شبیه سازی موفقیت آمیز برنامه، با انتخاب گزینه Download از طریق شبکه یا کابل ارتباطی، برنامه را در CPU دانلود کنید.