رایانه های شخصی صنعتی (IPC) و کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) دو دستگاه بسیار مهم در زمینه اتوماسیون صنعتی هستند. آنها نقش مهمی در سیستم های کنترل خودکار دارند، اما عملکردها و سناریوهای کاربردی آنها متفاوت است. این مقاله مروری مفصلی از رابطه بین IPCها و PLCها و همچنین کاربردهای آنها در اتوماسیون صنعتی ارائه می دهد.
I. کامپیوترهای شخصی صنعتی (IPC)
کامپیوتر شخصی صنعتی یک سیستم کامپیوتری است که به طور خاص برای محیط های صنعتی طراحی شده است. در مقایسه با کامپیوترهای استاندارد، IPCها مقاومت قویتری در برابر تداخل، پایداری و قابلیت اطمینان بالاتر و سازگاری بیشتر دارند. IPCها به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، تولید هوشمند، کنترل رباتیک و سایر زمینه ها استفاده می شوند.
1. ویژگی های سخت افزاری
ویژگی های سخت افزاری رایانه های شخصی صنعتی در درجه اول شامل موارد زیر است:
(1) پردازندههای{1} با عملکرد بالا: رایانههای شخصی صنعتی معمولاً از پردازندههای{2} با عملکرد بالا برای برآورده کردن نیازهای محاسباتی سیستمهای اتوماسیون صنعتی استفاده میکنند.
(2) رابط های گسترده: رایانه های شخصی صنعتی دارای طیف گسترده ای از رابط ها هستند، مانند پورت های سریال، پورت های موازی و پورت های USB، که اتصالات با دستگاه های خارجی مختلف را تسهیل می کند.
(3) قابلیت گسترش قوی: رایانههای شخصی صنعتی قابلیت توسعه عالی را ارائه میدهند که امکان افزودن ماژولهای کاربردی مختلف در صورت نیاز، مانند هارد دیسک، حافظه و کارتهای گرافیک را فراهم میکند.
(4) مقاومت در برابر تداخل: رایانههای شخصی صنعتی دارای مقاومت تداخلی عالی هستند، که آنها را قادر میسازد تا در محیطهای صنعتی خشن کار کنند.
(5) مدیریت حرارتی: رایانه های شخصی صنعتی از طرح های مدیریت حرارتی برتر استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که در طول کارکرد طولانی مدت بیش از حد گرم نمی شوند.
2. ویژگی های نرم افزار
ویژگی های نرم افزاری رایانه های شخصی صنعتی در درجه اول شامل موارد زیر است:
(1)-سیستم عامل زمان واقعی: رایانه های شخصی صنعتی معمولاً از سیستم عامل- زمان واقعی برای اطمینان از پاسخگویی و پایداری سیستم استفاده می کنند.
(2) ابزارهای توسعه جامع: رایانه های شخصی صنعتی طیف گسترده ای از ابزارهای توسعه مانند نرم افزار برنامه نویسی و ابزارهای اشکال زدایی را برای تسهیل توسعه ثانویه توسط کاربران ارائه می دهند.
(3) پشتیبانی از چندین زبان برنامه نویسی: رایانه های شخصی صنعتی از زبان های برنامه نویسی مختلفی مانند C، C++ و Python برای رفع نیازهای کاربران مختلف پشتیبانی می کنند.
(4) یکپارچهسازی آسان: رایانههای شخصی صنعتی قابلیتهای یکپارچهسازی عالی را ارائه میکنند و به آنها اجازه میدهد به طور یکپارچه با دستگاههای دیگر متصل شوند و کار کنند.
II. PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی)
PLC یک دستگاه الکترونیکی است که به طور خاص برای کنترل صنعتی طراحی شده است که قابلیت اطمینان، انعطاف پذیری و سهولت استفاده را ارائه می دهد. PLC ها به طور گسترده در سیستم های اتوماسیون صنعتی مختلف مانند خطوط تولید، ماشین آلات و سیستم های قدرت استفاده می شوند.
1. ویژگی های سخت افزاری
ویژگی های سخت افزاری یک PLC در درجه اول شامل موارد زیر است:
(1) طراحی مدولار: PLC ها از طراحی مدولار استفاده می کنند که امکان ترکیب انعطاف پذیری از ماژول های کاربردی مختلف را در صورت نیاز فراهم می کند.
(2) واسط های گسترده I/O: PLC ها دارای طیف گسترده ای از رابط های ورودی و خروجی هستند که امکان اتصال راحت به دستگاه های مختلف مانند سنسورها و محرک ها را فراهم می کند.
(3) مقاومت در برابر تداخل: PLC ها دارای مقاومت تداخلی عالی هستند که آنها را قادر می سازد در محیط های صنعتی خشن به طور پایدار عمل کنند.
(4) آسان برای گسترش: PLC ها قابلیت گسترش عالی را ارائه می دهند و به ماژول های کاربردی مختلف اجازه می دهند در صورت نیاز اضافه شوند.
(5) رابط های برنامه نویسی: PLC ها معمولاً دارای رابط های برنامه نویسی هستند که برنامه نویسی و اشکال زدایی را برای کاربران راحت می کند.
2. ویژگی های نرم افزار
ویژگی های نرم افزاری یک PLC در درجه اول شامل موارد زیر است:
(1) زبان های برنامه نویسی اختصاصی: PLC ها معمولاً از زبان های برنامه نویسی اختصاصی مانند نمودارهای نردبانی و نمودارهای تابع متوالی استفاده می کنند که درک و استفاده از آنها آسان است.
(2){1}}قابلیت زمان واقعی: PLCها عملکرد{2}}در زمان واقعی عالی را ارائه میدهند و پاسخ سریع به تغییرات سیگنالهای خارجی را ممکن میسازند.
(3) قابلیت برنامه ریزی: PLC ها بسیار قابل برنامه ریزی هستند و امکان سفارشی سازی از طریق برنامه نویسی و اشکال زدایی در صورت نیاز را فراهم می کنند.
(4) یکپارچه سازی آسان: PLC ها قابلیت های یکپارچه سازی عالی را ارائه می دهند و امکان اتصال و همکاری یکپارچه با دستگاه های دیگر را فراهم می کنند.
III. رابطه بین رایانه های شخصی صنعتی و PLC ها
رایانه های شخصی و PLC های صنعتی هر کدام ویژگی ها و مزایای خاص خود را در سیستم های اتوماسیون صنعتی دارند. رابطه آنها را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
1. توابع مکمل
رایانه های شخصی صنعتی و PLC ها از نظر عملکردی مکمل یکدیگر هستند. رایانههای شخصی صنعتی عمدتاً برای پردازش دادهها، تعامل انسانی-و ارتباطات شبکه استفاده میشوند، در حالی که PLCها عمدتاً برای-کنترل زمان واقعی، تصمیمگیری منطقی{3}}و پردازش داده استفاده میشوند. در کاربردهای عملی، رایانه های شخصی صنعتی و PLC ها معمولاً برای انجام مشترک وظایف مختلف سیستم های اتوماسیون صنعتی نیاز به همکاری با یکدیگر دارند.
2. یکپارچه سازی سیستم
در سیستم های اتوماسیون صنعتی، رایانه های شخصی و PLC های صنعتی نیاز به یکپارچه سازی سیستم دارند. از طریق یکپارچه سازی سیستم مناسب، تبادل داده، انتقال سیگنال و کنترل هماهنگ بین رایانه های شخصی صنعتی و PLC ها می تواند به دست آید، در نتیجه ثبات و قابلیت اطمینان کل سیستم را افزایش می دهد.
3. عملیات مشارکتی
رایانه های شخصی و PLC های صنعتی باید به طور مشترک در سیستم های اتوماسیون صنعتی کار کنند. رایانه صنعتی می تواند به عنوان رایانه میزبان عمل کند و عملکردهایی مانند پردازش داده ها و تعامل انسانی{1}}را انجام دهد، در حالی که PLC به عنوان دستگاه میدانی عمل می کند و-کنترل زمان واقعی و تصمیم گیری منطقی{3}} را مدیریت می کند. این همکاری عملکرد کارآمد کل سیستم را تضمین می کند.
4. نقش های مکمل
در سناریوهای کاربردی خاص، رایانه های شخصی صنعتی و PLC ها می توانند مکمل یکدیگر باشند. به عنوان مثال، در برخی از سیستمهای اتوماسیون صنعتی پیچیده، ممکن است هم رایانههای شخصی صنعتی و هم PLCها برای انجام عملکردهای مختلف به طور همزمان مورد نیاز باشند. در چنین مواردی، آنها می توانند با همکاری یکدیگر وظایف مختلف سیستم را انجام دهند.
کاربرد رایانه های شخصی و PLC های صنعتی در اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون خط تولید
در اتوماسیون خط تولید، رایانه های شخصی صنعتی و PLC ها می توانند برای دستیابی به کنترل خودکار خط تولید با یکدیگر همکاری کنند. رایانههای شخصی صنعتی عملکردهایی مانند پردازش دادهها و تعامل انسان را انجام میدهد، در حالی که PLC کنترل واقعی زمان و تصمیمگیری منطقی را انجام میدهد.