I. مقدمه
در زمینه اتوماسیون صنعتی مدرن، کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC) به دلیل قابلیت اطمینان بالا، قابلیتهای کنترلی قدرتمند و روشهای برنامهنویسی انعطافپذیر، به کنترلکنندههای اصلی سیستمهای اتوماسیون صنعتی تبدیل شدهاند. PLC ها نه تنها می توانند وظایف اصلی کنترل منطقی را انجام دهند، بلکه می توانند توابع کنترل حلقه بسته پیچیده- را نیز پیاده سازی کنند. این مقاله نحوه دستیابی PLCها به کنترل حلقه بسته و کنترل منطقی را شرح میدهد و اصول، روشها و کاربردهای آنها را بررسی میکند.
II. اصول و روش های PLC بسته-کنترل حلقه
مفاهیم بنیادی کنترل حلقه بسته-
کنترل حلقه بسته یک روش کنترل مبتنی بر بازخورد{1}}است. به طور مداوم مقدار واقعی خروجی شی کنترل شده را کنترل می کند، آن را با مقدار خروجی مورد نظر مقایسه می کند و خروجی کنترل کننده را بر اساس این مقایسه تنظیم می کند تا به تنظیم دقیق شی کنترل شده دست یابد. در سیستمهای اتوماسیون صنعتی، کنترل حلقه بسته معمولاً برای دستیابی به تنظیم دقیق مقادیر فیزیکی مانند دما، فشار و سرعت جریان استفاده میشود.
اصول PLC بسته-کنترل حلقه
کنترل حلقه بسته{0}} PLC در درجه اول به قابلیتهای پردازش داده قوی و روشهای برنامهنویسی انعطافپذیر آن متکی است. به طور خاص، PLC ها کنترل حلقه بسته-را از طریق مراحل زیر اجرا می کنند:
(1) اکتساب داده:PLC مقادیر واقعی خروجی جسم کنترل شده (مانند دما، فشار) را از طریق ماژول های ورودی آنالوگ جمع آوری می کند.
(2) پردازش داده ها:PLC مقدار خروجی واقعی جمع آوری شده را با مقدار خروجی مورد نظر مقایسه می کند تا مقدار خطا را محاسبه کند. سپس مقدار خروجی کنترلر را بر اساس یک الگوریتم کنترل از پیش تعریف شده (مثلاً الگوریتم PID) محاسبه می کند.
(3) سیگنال کنترل خروجی:PLC سیگنال کنترل محاسبه شده را از طریق ماژول های خروجی آنالوگ به محرک (به عنوان مثال، هیتر، موتور) ارسال می کند تا مقدار خروجی جسم کنترل شده را تنظیم کند.
(4) تشخیص بازخورد:PLC به طور مداوم مقدار خروجی واقعی شی کنترل شده را نظارت می کند، آن را با مقدار خروجی مورد نظر مقایسه می کند، و خروجی کنترل کننده را بر اساس نتایج مقایسه برای دستیابی به کنترل حلقه بسته تنظیم می کند.
روشهایی برای PLC بسته-پیادهسازی کنترل حلقه
روشهای پیادهسازی کنترل حلقه بسته{0}}PLC عمدتاً شامل جنبههای زیر است:
(1) انتخاب ماژول های ورودی/خروجی آنالوگ مناسب:ماژول های ورودی/خروجی آنالوگ مناسب را بر اساس ویژگی های شی کنترل شده و الزامات سیستم کنترل برای اطمینان از صحت و قابلیت اطمینان اکتساب داده ها و خروجی سیگنال کنترل انتخاب کنید.
(2) برنامه های کنترل نوشتن:برنامه های کنترل PLC را با توجه به الگوریتم های کنترل و منطق توسعه دهید. این برنامهها باید جمعآوری دادهها در زمان واقعی، محاسبه خطا، کنترل خروجی سیگنال و ترکیب خطاها و عملکردهای هشدار را فعال کنند.
(3) پارامترهای PID را پیکربندی کنید:برای سیستم هایی که نیاز به کنترل دقیق دارند، پارامترهای PID (متناسب، انتگرال، مشتق) را برای بهینه سازی عملکرد کنترل پیکربندی کنید. تنظیم پارامتر PID باید بر اساس ویژگی های شی کنترل شده و الزامات سیستم کنترل انجام و بهینه شود.
(4) نظارت و رفع اشکال:در طول عملیات سیستم، PLC باید به طور مداوم مقادیر خروجی شی کنترل شده و وضعیت عملیاتی سیستم کنترل را کنترل کند و در صورت نیاز اشکال زدایی و بهینه سازی را ممکن کند.
III. اصول و روشها برای کنترل منطقی PLC
مفاهیم اساسی کنترل منطقی
کنترل منطقی روشی مبتنی بر روابط منطقی است که از طریق شرایط از پیش تعریف شده و اتصالات منطقی به کنترل شی هدف دست می یابد. در سیستم های اتوماسیون صنعتی، معمولاً از کنترل منطقی برای اجرای عملکردهایی مانند شروع/توقف تجهیزات و کنترل ترتیبی استفاده می شود.
اصول پیاده سازی کنترل منطقی PLC
اصل اجرای کنترل منطقی PLC در درجه اول به قابلیت های پردازش منطقی داخلی و روش های برنامه نویسی انعطاف پذیر متکی است. به طور خاص، PLC ها کنترل منطقی را از طریق مراحل زیر انجام می دهند:
(1) دریافت سیگنال های ورودی:PLC سیگنال های ورودی را از دستگاه های خارجی مانند سنسورها و دکمه ها از طریق ماژول های ورودی دیجیتال دریافت می کند.
(2) عملیات منطقی را انجام دهید:PLC سیگنال های ورودی را با استفاده از شرایط و روابط از پیش تعریف شده منطقی، مانند AND، OR، NOT و غیره پردازش می کند.
(3) سیگنال های کنترل خروجی:بر اساس نتایج عملیات منطقی، PLC سیگنالهای کنترلی را از طریق ماژولهای خروجی دیجیتال به محرکهایی مانند موتورها یا سوپاپها ارسال میکند و در نتیجه شی مورد نظر را کنترل میکند.
روشهای پیادهسازی کنترل منطقی PLC
روش های اولیه برای اجرای کنترل منطقی PLC شامل جنبه های زیر است:
(1) انتخاب ماژول های ورودی/خروجی دیجیتال مناسب:برای اطمینان از دقت سیگنال ورودی و قابلیت اطمینان سیگنال خروجی، ماژول های ورودی/خروجی دیجیتال مناسب را بر اساس الزامات سیستم کنترل انتخاب کنید.
(2) برنامه کنترل منطقی را توسعه دهید:برنامه کنترل منطقی PLC را بر اساس منطق کنترل و الزامات ایجاد کنید. برنامه باید قادر به دریافت سیگنال های ورودی به صورت بلادرنگ، انجام عملیات منطقی و خروجی سیگنال های کنترل باشد.
(3) پیکربندی تایمر / شمارنده:برای سیستمهای کنترلی که به عملکردهای زمانبندی یا شمارش نیاز دارند، قابلیتهای تایمر/ شمارنده PLC را برای دستیابی به زمانبندی دقیق و کنترل شمارش پیکربندی کنید.
(4) نظارت و رفع اشکال:در طول عملیات سیستم، PLC باید به طور مداوم سیگنالهای ورودی، نتایج عملیات منطقی و وضعیت سیگنال خروجی را کنترل کند و در صورت نیاز اشکال زدایی و بهینهسازی را ممکن کند.
IV. موارد کاربردی PLC بسته-حلقه و کنترل منطقی
(در اینجا، کاربردهای صنعتی خاص مانند سیستمهای کنترل دما یا سیستمهای کنترل خط تولید را میتوان فهرست کرد تا اجرای عملی و اثربخشی PLCها در کنترل حلقه بسته و منطقی نشان داده شود.)
V. نتیجه گیری
بهطور خلاصه، PLCها از قابلیتهای پردازش داده قوی، روشهای برنامهنویسی انعطافپذیر، و ماژولهای عملکرد گسترده خود برای پیادهسازی بدون زحمت عملکردهای کنترل حلقه بسته و کنترل منطقی{0}}خود استفاده میکنند. در سیستم های اتوماسیون صنعتی، برنامه های کاربردی PLC نه تنها کارایی تولید و کیفیت محصول را افزایش می دهد، بلکه مصرف انرژی و هزینه های نگهداری را نیز کاهش می دهد. همانطور که فناوری اتوماسیون صنعتی به پیشرفت خود ادامه می دهد، PLC ها نقش های حیاتی فزاینده ای را در حوزه های وسیع تر ایفا خواهند کرد.