راهنمای خرید و انتخاب PLC مناسب

در دنیای پیشرفته صنعتی امروز، استفاده از PLCها (کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر) به عنوان ستون اساسی اتوماسیون و کنترل در صنایع مختلف به‌طور گسترده‌ای رواج یافته است. با پیشرفت فناوری و نیازهای متغیر صنایع، انتخاب و استفاده از PLCهای مناسب برای کاربردهای مختلف بسیار حیاتی می‌باشد.

در این مقاله، به بررسی انتخاب و استفاده از PLCها در صنعت برق خواهیم پرداخت. در ابتدا، انواع مختلف PLCها از نظر ظاهری و اجزای اصلی آنها معرفی خواهند شد. سپس، ویژگی‌ها و معیارهای مهم برای انتخاب PLC مناسب برای کاربردهای برق بررسی می‌شود، از جمله انتخاب CPU، کارت‌های شبکه، و منابع تغذیه. در نهایت، برخی از مهم ترین نکات مربوط به انتخاب تابلو PLC نیز بررسی خواهد شد.

با مطالعه این مقاله، خوانندگان قادر خواهند بود تا با شناخت بهتری از انواع PLCها و ویژگی‌های آنها، تصمیمات هوشمندانه‌تری در مورد انتخاب و استفاده از PLC برای کاربردهای برق در صنایع خود بگیرند.

PLC ها از دیدگاه شکل ظاهری به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: کمپکت و ماژولار. هر یک از این دسته‌ها ویژگی‌ها و مزایا و معایب خود را دارند که در انتخاب و استفاده از PLC برای هر کاربردی مهم می‌باشند.

انواع PLC از لحاظ شکل ساختار

PLC کمپکت:

• PLCهای کمپکت دارای طراحی فشرده‌ای هستند که تمامی اجزای مورد نیاز برای کنترل ورودی و خروجی را در یک واحد فیزیکی یکپارچه گردآوری می‌کنند.
• این نوع PLCها معمولاً برای کاربردهایی مناسب هستند که نیاز به فضای کمتر و یا نصب در محیط‌های محدود دارند.
• از جمله مزایای PLCهای کمپکت می‌توان به فضای کمتر مورد نیاز برای نصب، زمان و هزینه کمتر برای نصب و پشتیبانی، و سادگی استفاده اشاره کرد. اما معایب آن شامل محدودیت در تعداد و نوع ورودی و خروجی و کمبود امکان ارتقاء در آینده می‌باشد.

PLCماژولار:

• PLCهای ماژولار از چندین ماژول جداگانه تشکیل شده‌اند که به صورت ماژولار قابل ترکیب با یکدیگر هستند.
• این نوع PLCها امکان انعطاف پذیری بیشتری را در نصب و استفاده از آنها فراهم می‌کنند، زیرا می‌توان به راحتی ماژول‌های مختلف را اضافه، حذف، یا تعویض کرد.
• مزایای PLCهای ماژولار شامل امکان افزودن و گسترش ورودی و خروجی، امکان ارتقاء و تعویض ماژول‌ها، و انعطاف پذیری در طراحی و نصب می‌باشد. اما معایب آن شامل ابعاد بزرگتر و هزینه بیشتر برای نصب و پشتیبانی است.

 اجزای اصلی

اجزای اصلی یک PLC شامل عناصری است که برای اجرای وظایف کنترلی و اتصال به دستگاه‌های جانبی مورد نیاز است. در زیر به معرفی این اجزا اصلی پرداخته می‌شود:

پردازنده مرکزی (CPU):

• پردازنده مرکزی (CPU) قسمت اصلی و مغزی PLC است که مسئول اجرای برنامه‌های کاربردی و کنترل دستگاه‌ها است.
• CPU وظایف مختلفی از جمله پردازش ورودی‌ها، اجرای برنامه‌های کاربردی، کنترل خروجی‌ها و ارتباط با دستگاه‌های جانبی را بر عهده دارد.

ورودی و خروجی (I/O):

• ورودی‌ها (Input) و خروجی‌ها (Output) به عنوان رابط با دنیای خارجی عمل می‌کنند و اجازه می‌دهند تا PLC با سیگنال‌های دیجیتالی و آنالوگی ارتباط برقرار کند.
• ورودی‌ها سیگنال‌هایی که از سنسورها و دستگاه‌های جانبی وارد می‌شوند را دریافت می‌کنند، در حالی که خروجی‌ها سیگنال‌های کنترلی را به دستگاه‌های جانبی ارسال می‌کنند.

حافظه:

• حافظه PLC شامل حافظه برنامه (Program Memory) و حافظه داده‌ها (Data Memory) است.
• حافظه برنامه فضایی است که برنامه‌های کاربردی PLC در آن ذخیره می‌شوند و حافظه داده‌ها برای ذخیره اطلاعات مربوط به وضعیت ورودی‌ها و خروجی‌ها استفاده می‌شود.

ماژول‌های اتصال:

• ماژول‌های اتصال (Communication Modules) امکان ارتباط PLC با شبکه‌های مختلف مانند Ethernet، Profibus و Modbus را فراهم می‌کنند.
• این ماژول‌ها به PLC اجازه می‌دهند تا با دیگر دستگاه‌ها و سیستم‌های کنترلی در یک شبکه ارتباط برقرار کند.

منبع تغذیه:

• منبع تغذیه پی ال سی مسئول تأمین برق مورد نیاز برای عملکرد درست PLC است.
• این منبع تغذیه معمولاً از نوع DC است و ولتاژ و جریان مشخصی را به PLC فراهم می‌کند.

تابلو و رک:

• تابلو و رک حاوی تمامی اجزای فیزیکی PLC هستند و محیطی مناسب برای نصب و نگهداری این اجزا فراهم می‌کنند.
• انتخاب تابلو و رک مناسب نقش مهمی در عملکرد و کارایی PLC دارد.

ویژگی‌ها و معیارهای مهم برای انتخاب PLC مناسب

تعداد و نوع ورودی‌ها و خروجی‌ها:

• بررسی تعداد و نوع ورودی‌ها و خروجی‌های مورد نیاز، از جمله ورودی‌های دیجیتال، آنالوگ، خروجی‌های رله، خروجی‌های آنالوگ و… و اطمینان از پشتیبانی PLC از این انواع.

سرعت و ظرفیت پردازش:

• بررسی سرعت پردازش PLC و ظرفیت حافظه برنامه و داده به منظور اطمینان از توانایی اجرای برنامه‌های کاربردی با دقت و سرعت لازم.

نوع کاربری و استفاده:

• تعیین نوع کاربری و شرایط استفاده از PLC (مثلاً صنعتی، کاربردی خاص، محیط‌های خاص مانند محیط‌های خطرناک یا محیط‌های دما و فشار بالا) و انتخاب PLC با استانداردهای مطابق با این نیازها.

قابلیت ارتباطی:

• بررسی قابلیت‌های ارتباطی مانند پشتیبانی از پروتکل‌های Ethernet، Profibus، Modbus، DeviceNet و… و امکان اتصال به شبکه‌های مختلف.

قابلیت‌های امنیتی:

• ارزیابی قابلیت‌های امنیتی مانند رمزگذاری، دسترسی محدود و سیستم‌های امنیتی داخلی برای حفاظت از داده‌ها و کنترل‌های مهم.

قابلیت‌های مدیریت شبکه:

• بررسی قابلیت‌های مدیریتی مانند پشتیبانی از پروتکل‌ها و امکانات مدیریتی مانند SNMP برای نظارت و مدیریت بهتر سیستم.

قابلیت اطمینان و پشتیبانی:

• ارزیابی قابلیت اطمینان، پشتیبانی و خدمات پس از فروش ارائه شده توسط تولید کننده

هزینه:

• بررسی هزینه‌ی تهیه، نصب، و نگهداری PLC و مقایسه آن با قابلیت‌ها و عملکرد سیستم.

قابلیت گسترش و ارتقاء:

• بررسی قابلیت گسترش و ارتقاء PLC در آینده به منظور انطباق با تغییرات و نیازهای پروژه.

استانداردها و مقررات صنعتی:

• بررسی پایبندی به استانداردها و مقررات صنعتی مرتبط با کاربرد مورد نظر مانند IEC، ISA، و استانداردهای صنایع خاص مانند صنایع برق و خودرو.

در ادامه با جزییات بیش تری به بررسی ویژگی های مهم برای انتخاب PLC مناسب می پردازیم:

انتخاب CPU

انتخاب CPU پردازنده مرکزی برای PLC بسیار اساسی است زیرا این قطعه مسئول اجرای برنامه‌های کنترلی و پردازش ورودی‌ها و خروجی‌ها می‌باشد. در انتخاب CPU، باید به فاکتورهای مختلفی از جمله نیازهای کنترلی، سرعت پردازش، تعداد و نوع ورودی‌ها و خروجی‌ها، و امکانات ارتباطی توجه کرد. در زیر به برخی از مهم ترین معیارهایی که باید در انتخاب CPU برای PLC در نظر گرفته شوند، اشاره می‌شود:

سرعت پردازش:

• سرعت پردازش CPU میزان کارایی و عملکرد PLC را مشخص می‌کند. برای کاربردهایی که نیاز به پردازش داده‌های بزرگ یا کنترل سریع دارند، CPU با سرعت بالا مورد نیاز است.

تعداد و نوع ورودی‌ها و خروجی‌ها:

• CPU باید توانایی اتصال به تمامی ورودی‌ها و خروجی‌های مورد نیاز سیستم را داشته باشد. باید از تعداد و نوع پورت‌ها و ماژول‌های I/O پشتیبانی کند.

امکانات ارتباطی:

• CPU باید امکان ارتباط با سایر دستگاه‌ها و شبکه‌ها را فراهم کند. پشتیبانی از پروتکل‌های ارتباطی مانند Ethernet، Profibus، Modbus و… اهمیت دارد.

حافظه برنامه و داده:

• CPU باید دارای حافظه کافی برای ذخیره برنامه‌های کاربردی و داده‌های مرتبط با وضعیت ورودی‌ها و خروجی‌ها باشد.

استانداردها و امکانات امنیتی:

• برخی از CPUها امکانات امنیتی مانند رمزگذاری و دسترسی محدود به برنامه‌ها را فراهم می‌کنند که برای برنامه‌هایی که نیاز به امنیت دارند مهم است.

امکانات ارتقاء:

• در نظر داشته باشید که آیا CPU انتخابی قابلیت ارتقاء دارد یا خیر، زیرا نیازهای کنترلی ممکن است در آینده تغییر کنند.

هزینه:

• هزینه CPU نیز یک فاکتور مهم در انتخاب آن است. باید ارزش و عملکرد آن را با هزینه مقایسه کرد.

کارت‌های شبکه

کارت‌های شبکه یکی از اجزای حیاتی PLC هستند که امکان اتصال آن به شبکه‌های مختلف را فراهم می‌کنند. این کارت‌ها برای ارتباط با دیگر دستگاه‌ها، کنترل و مانیتورینگ از راه دور، ارسال و دریافت داده‌ها، و انجام عملیات شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زیر به برخی از انواع کارت‌های شبکه که برای PLC موجود هستند، اشاره می‌شود:

کارت‌های Ethernet:

• این کارت‌ها به PLC امکان اتصال به شبکه‌های Ethernet را می‌دهند که بسیار رایج و پرکاربرد هستند. آن‌ها معمولاً از پروتکل TCP/IP برای ارتباط استفاده می‌کنند و امکان ارسال و دریافت داده‌ها با سرعت بالا را فراهم می‌کنند.

کارت‌های Profibus:

• Profibus یک استاندارد صنعتی برای ارتباط دستگاه‌های اتوماسیون صنعتی است. کارت‌های Profibus امکان اتصال PLC به شبکه‌های Profibus را فراهم می‌کنند که برای ارتباط با دستگاه‌های مختلف مانند سنسورها، موتورها و درایوها استفاده می‌شود.

کارت‌های Modbus:

• Modbus یک پروتکل ارتباطی ساده و رایج است که برای ارتباط بین PLC و دیگر دستگاه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کارت‌های Modbus امکان اتصال PLC به شبکه‌های Modbus RTU یا Modbus TCP را فراهم می‌کنند.

کارت‌های DeviceNet:

• DeviceNet یک استاندارد شبکه است که برای اتصال دستگاه‌های صنعتی مختلف مانند سنسورها، درایوها، و پنل‌های کنترلی استفاده می‌شود. کارت‌های DeviceNet امکان اتصال PLC به شبکه‌های DeviceNet را فراهم می‌کنند.

کارت‌های CANopen:

• CANopen یک استاندارد اتوماسیون صنعتی است که برای اتصال دستگاه‌های مختلف در یک شبکه صنعتی استفاده می‌شود. کارت‌های CANopen به PLC امکان اتصال به شبکه‌های CANopen را فراهم می‌کنند.

منابع تغذیه

برای انتخاب منبع تغذیه مناسب برای PLC، این مراحل را دنبال کنید:

شناسایی نیازها: ابتدا نیازهای تغذیه PLC خود را شناسایی کنید، از جمله ولتاژ و جریان مورد نیاز.

بررسی ویژگی‌های مورد نیاز: بررسی کنید که منابع تغذیه باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند، مانند ولتاژ خروجی، جریان، پایداری و محافظت‌های ایمنی.

محاسبه توان: با محاسبه توان مصرفی PLC و ماژول‌های مختلف، توان مورد نیاز برای منبع تغذیه را محاسبه کنید.

انتخاب منبع تغذیه: با توجه به نیازها و محاسبات، یک منبع تغذیه مناسب با ویژگی‌های مطلوب را انتخاب کنید.

بررسی استانداردها: اطمینان حاصل کنید که منبع تغذیه انتخابی با استانداردهای ایمنی و کیفیت مطابقت دارد.

آزمایش و اعتبارسنجی: پس از انتخاب منبع تغذیه، آن را آزمایش کرده و اعتبارسنجی کنید تا اطمینان حاصل شود که به درستی کار می‌کند و نیازهای سیستم را برآورده می‌کند.

نصب و راه‌اندازی: منبع تغذیه را به درستی نصب و راه‌اندازی کنید و اطمینان حاصل کنید که به طور صحیح با سیستم PLC متصل شده است.

نگهداری و پشتیبانی: پس از نصب، به نگهداری و پشتیبانی منبع تغذیه بپردازید تا از عملکرد بهینه آن اطمینان حاصل شود.

برخی از مهم ترین نکات مربوط به انتخاب تابلو PLC

موقعیت نصب: انتخاب موقعیت مناسب برای نصب تابلو امری حیاتی است؛ درب‌های تابلو باید به‌طور کامل باز شوند تا دسترسی لازم فراهم شود. همچنین، فاصله کافی بین تابلو و داخل آن باید برای اطمینان از عملکرد بهینه در نظر گرفته شود.

کلید اضطراری: نصب کلید قطع اضطراری در نقطه‌ای آسان بر روی درب تابلو ضروری است. این اقدام اطمینان می‌دهد که در مواقع ضروری، قابلیت قطع سریع و آسان فراهم است.

کاهش نویز: انتخاب موقعیت مناسب برای نصب تابلو باید در نظر گرفته شود تا از تجهیزاتی که نویز تولید می‌کنند، فاصله کافی داشته باشد. این اقدام موجب کاهش نقصان در عملکرد سیستم می‌گردد.

مقاومت در برابر لرزش: مکانیکی که تابلو در آن نصب می‌شود باید مقاومت لازم در برابر لرزش را داشته باشد. این امر از عملکرد سیستم در شرایط نامطلوب جلوگیری می‌کند.

سیستم خنک‌کنندگی: استفاده از سیستم خنک‌کنندگی مناسب برای تابلو ضروری است تا دمای داخل آن از حداکثر مقدار مجاز پایین‌تر باشد. این اقدام از افزایش دما و خطرات مربوطه جلوگیری می‌کند و عمر مفید سیستم را افزایش می‌دهد.

جمع بندی

در نتیجه، انتخاب PLC مناسب برای سیستم‌های صنعتی برق و الکترونیک امری حیاتی است که نیاز به دقت و شناخت عمیق از نیازهای سیستم دارد. با توجه به تنوع ویژگی‌ها و معیارهایی که باید در انتخاب PLC در نظر گرفته شوند، مهم است که مهندسان و تکنسین‌ها با دقت و آگاهی کافی به این فرآیند پرداخته و از راهنمایی‌ها و استانداردهای موجود استفاده کنند. همچنین، نصب و راه‌اندازی تابلوها و PLC‌ها نیز نیازمند رعایت نکات ایمنی و فنی است تا عملکرد بهینه سیستم به‌دست آید و خطرات احتمالی کاهش یابد. با توجه به اهمیت این موضوعات، مقاله حاضر با ارائه راهنمایی جامع و مفید، به خوانندگان کمک می‌کند تا به انتخاب  صحیح‌تری در این زمینه بپردازند و از عملکرد بهینه و ایمنی سیستم‌های خود اطمینان حاصل کنند.