وظیفه اصلی یک کنترلر PLC اجرای کنترل اتوماسیون صنعتی است. سیگنالهای ورودی{1}}مانند دما، فشار و جریان شناسایی شده توسط سنسورها را دریافت میکند-آنها را با استفاده از منطق برنامه داخلی خود پردازش میکند و سپس سیگنالهای خروجی را برای کنترل عملکرد محرکها مانند موتورها، شیرها و سنسورهای سطح تولید میکند. کنترلکنندههای PLC را میتوان طوری برنامهریزی کرد که طیف وسیعی از نیازهای کنترل اتوماسیون را برآورده کند و برنامهریزی، پایداری و قابلیت اطمینان آنها بزرگترین مزیتهای آنهاست. با توجه به ساختار ماژولار، کنترلرهای PLC را می توان با توجه به نیازهای کنترلی خاص گسترش و ارتقا داد.
به طور خاص، یک کنترل کننده PLC از اجزای اساسی زیر تشکیل شده است:
CPU (واحد پردازش مرکزی): مسئول کنترل عملکرد کل سیستم، اجرای برنامههای{0}نوشته شده کاربر، و پردازش عملیات ورودی/خروجی است.
ماژول های ورودی/خروجی (ماژول های ورودی/خروجی): این ها سیگنال های ورودی (مانند سنسورها، دکمه ها و سوئیچ ها) را دریافت می کنند، آنها را به سیگنال های دیجیتال تبدیل می کنند و سپس برای پردازش به CPU ارسال می کنند. به طور مشابه، ماژولهای خروجی سیگنالهای دیجیتال پردازش شده توسط CPU را به اقدامات فیزیکی (مانند موتورها، چراغها و زنگها) تبدیل میکنند.
حافظه: کنترلکننده PLC از حافظه برای ذخیره اطلاعاتی مانند برنامههای{0}نوشته شده کاربر، دادهها، متغیرها و وضعیت استفاده میکند.
برنامه نویس: برنامه نویس PLC برای نوشتن، تغییر و دانلود برنامه ها در حافظه کنترل کننده PLC استفاده می شود.
رابط های ارتباطی: کنترل کننده های PLC همچنین می توانند از طریق رابط های ارتباطی مختلف با دستگاه های دیگر (مانند رایانه ها، حسگرها و محرک ها) ارتباط برقرار کنند.
به طور خلاصه، کنترلکنندههای PLC با پردازش سیگنالهای ورودی و خروجی به کنترل اتوماسیون صنعتی دست مییابند. قابلیت برنامهریزی، مدولار بودن و مقیاسپذیری آنها آنها را به یکی از اجزای ضروری کنترل اتوماسیون صنعتی تبدیل میکند.
توضیح پنج عملکرد اصلی یک PLC
1. کنترل منطق دیجیتال
این اساسی ترین و گسترده ترین کاربرد PLC است. هر دو سیگنال ورودی و خروجی یک PLC سیگنال های دیجیتالی هستند که فقط حالت های روشن/خاموش دارند. این نوع کنترل بیشتر شبیه به کنترل رله است. یک PLC کم هزینه فقط با قابلیت کنترل دیجیتال می تواند به عنوان جایگزینی برای سیستم کنترل رله استفاده شود. کنترل منطق دیجیتال را می توان برای تک تک تجهیزات یا خطوط تولید خودکار، مانند سیستم های کنترل رله مختلف، ماشین آلات مهر زنی و ریخته گری، تسمه نقاله، ماشین آلات بسته بندی، کنترل آسانسور، کنترل انواع پمپ ها و شیرهای برقی در سیستم های فرآوری شیمیایی، سیستم های تغذیه کوره بلند در سیستم های تولید متالورژیکی، ماشین آلات نورد الکتریکی، ماشین آلات نورد، استفاده کرد. خطوط، خطوط بطری آبجو، خطوط مونتاژ خودرو، و خطوط تولید تلویزیون و رادیو.
2. کنترل حرکت
PLC ها را می توان برای کنترل حرکت خطی یا دایره ای استفاده کرد. در روزهای اولیه، سنسورهای موقعیت و محرکها مستقیماً از طریق ماژولهای ورودی/خروجی دیجیتال به هم متصل میشدند. امروزه معمولاً از ماژول های کنترل حرکت اختصاصی استفاده می شود. PLC های تولید شده توسط سازندگان بزرگ در سراسر جهان تقریباً همه دارای قابلیت های کنترل حرکت هستند. عملکردهای کنترل حرکت PLC به طور گسترده در انواع مختلف ماشین آلات، مانند ابزارهای برش فلز، ماشین آلات شکل دهی فلز، ماشین آلات مونتاژ، ربات ها و آسانسورها استفاده می شود.
3. بسته{1}}کنترل فرآیند حلقه
کنترل فرآیند به کنترل{0} حلقه بسته مقادیر آنالوگ متغیر مانند دما، فشار و سرعت جریان اشاره دارد. از طریق ماژولهای ورودی/خروجی آنالوگ، PLCها تبدیلهای آنالوگ به دیجیتال (A/D) و دیجیتال{4}}به آنالوگ (D/A) بین سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال را انجام میدهند و کنترل PID حلقه بسته مقادیر آنالوگ را اجرا میکنند. PLCهای مدرن{8}}در اندازه بزرگ و متوسط معمولاً دارای قابلیت کنترل حلقه بسته{9} PID هستند. این قابلیت را می توان با استفاده از ماژول های اختصاصی PID هوشمند یا زیربرنامه های PID، یا با طراحی زیربرنامه های PID سفارشی پیاده سازی کرد. با این حال، دستورالعمل های تابع PID اختصاصی بیشتر استفاده می شود. قابلیتهای کنترل PID آنالوگ PLC به طور گسترده در تجهیزاتی مانند ماشینهای قالبگیری اکستروژن پلاستیک، کورههای گرمایش، کورههای عملیات حرارتی و دیگهای بخار و همچنین در صنایعی از جمله صنایع سبک، مهندسی شیمی، ماشینآلات، متالورژی، تولید برق و مصالح ساختمانی استفاده شده است.
4. پردازش داده ها
PLC های مدرن دارای توابعی مانند عملیات ریاضی (شامل عملیات ماتریس، عملیات تابع و عملیات منطقی)، عملیات داده، تبدیل، مرتب سازی، جداول جستجو و عملیات بیت هستند که امکان جمع آوری، تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها را فراهم می کند. این داده ها را می توان با مقادیر مرجع ذخیره شده در حافظه مقایسه کرد، از طریق توابع ارتباطی به دستگاه های هوشمند دیگر منتقل شد یا در جداول چاپ کرد. پردازش داده عموماً در سیستمهای کنترل مقیاس بزرگ، مانند سیستمهای تولید انعطافپذیر بدون سرنشین، استفاده میشود، و همچنین میتواند برای سیستمهای کنترل فرآیند، مانند سیستمهای کنترل مقیاس بزرگ در صنایع کاغذ، متالورژی و مواد غذایی به کار رود.
5. ارتباطات
ارتباطات PLC شامل ارتباط بین کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی و همچنین ارتباط بین PLC ها و سایر دستگاه های کنترل هوشمند است. با توسعه کنترل مبتنی بر رایانه، شبکههای ارتباطی اتوماسیون کارخانه در سالهای اخیر به سرعت در خارج از کشور پیشرفت کردهاند و تولیدکنندگان بزرگ PLC همگی سیستمهای شبکه را برای ارتباطات بین-PLC معرفی کردهاند.