در کاربردهای صنعتی و خطوط تولید، یکی از مهمترین چالش‌هایی که در عملیات دیده می‌شود، کنترل ماشین‌ها و عارضه‌یابی آن‌ها است. در هر خط تولید، ممکن است چندین ماشین مشغول فعالیت باشند. معمولا هم خروجی هر ماشین به ماشین دیگر وابسته است و در صورتی که اختلال ناخواسته‌ای در هر کدام از آن‌ها رخ دهد، معمولا کل خط تولید با مشکل مواجه خواهد شد. برای همین نظارت روی عملکرد این دستگاه‌ها و حل مشکلات احتمالی، می‌تواند یک از بایدهای اداره‌ی یک خط تولید باشد. نظارت بر این دستگاه‌ها به صورت دستی، می‌تواند کار زمان و هزینه‌بری باشد. اما با استفاده از پی‌ال‌سی (PLC) یا Programmable Logic Controller که به معنای کنترلگر منطقی برنامه‌پذیر است، می‌توان نظارت روی چند ماشین را به صورت یکجا انجام داد.
در ادامه، با مزایا و کاربرد این دستگاه مفید، بیشتر آشنا می‌شویم.
رایانه‌ها، انجام کارهایی را که نیاز به محاسبات داشتند یا تکرارپذیر بودند، بسیار آسان کرده است. پی‌ال‌سی هم یکی از انواع رایانه‌ها است که به طور خاص برای کاربردهای صنعتی ساخته شده است.
نحوه کار پی‌ال‌سی
PLCها با استفاده از میکروپروسسورها ساخته شده‌اند. از اجزای دیگر این دستگاه می‌توان به زمان‌سنج، شمارنده و ثبات انتقالی اشاره کرد. با توجه به این قطعات، با استفاده از پی‌ال‌سی می‌توان ماشین‌های موجود در خط تولید را با توجه به شرایط و دستورهای خاصی، به صورت اتوماتیک کنترل کرد. پی‌ال‌سی هم مثل هر سیستم دیگری، دارای سه بخش ورودی، پردازش و خروجی است. داده‌های ورودی این دستگاه با استفاده از سنسورها به دست می‌آید و در حافظه موقت یا دائمی ماشین ذخیره می‌شود. پردازش روی داده‌ها انجام شده و با توجه به شرایطی که برای PLC تعریف شده است، خروجی مورد نظر دریافت می‌گردد.
هر پی‌ال‌سی دارای یک زبان برنامه‌نویسی مخصوص به خود است که ارتباط بین انسان و ماشین را تسهیل می‌کند. روش‌های مختلفی برای برنامه‌نویسی یک PLC وجود دارد که عبارتند از:
- روش نردبانی
- روش فلوچارتی
- روش لیست جملات
انواع PLCها
با توجه به این که در بازار PLC تولیدکنندگان زیادی مشغول به فعالیت هستند، تنوع محصول بالایی می‌توان در بین آن‌ها مشاهده کرد. بر اساس فاکتورهای مختلفی می‌توان پی‌ال‌سی را تقسیم‌بندی کرد. در ادامه، برخی از مهمترین آن‌ها را با هم بررسی می‌کنیم.
از نظر اندازه حافظه
همه‌ی خطوط تولید، شبیه به هم نیستند و در اندازه عملیات با یکدیگر تفاوت دارند. علاوه بر اندازه عملیات، ممکن است یک خط تولید، پیچیدگی بالایی داشته باشد، و یک خط تولید، عملیات ساده‌ای را اجرا کند. برای هر کدام از این‌ها، می‌توان از PLC، با اندازه‌ی حافظه‌ی مختلف استفاده کرد. هر چه اندازه حافظه‌ی PLC بیشتر باشد، امکان ذخیره‌سازی خطوط بیشتری از کد دارد. البته با افزایش ظرفیت حافظه، قیمت خرید PLC هم افزایش می‌یابد.
سایر دسته‌بندی‌ها
به جز ظرفیت حافظه که می‌توان گفت تقریبا مهمترین وجه تمایز پی‌ال‌سی‌ها با یکدیگر است، می‌توان انواع این محصول را با استفاده از فاکتورهای دیگری هم دسته‌بندی کرد:
- تعداد ورودی
- تعداد خروجی
- تعداد شمارشگر
- تعداد تایمر
- سرعت اجرای برنامه SCAN Time
مزایای استفاده از PLC
به جای این که از پی‌ال‌سی استفاده کنیم، می‌توان از رایانه‌های عادی غیر صنعتی هم استفاده کرد. اما با توجه به این که پی‌ال‌سی‌ها برای عملیات در خط تولید ساخته شده‌اند، معمولا بدنه‌های بادوامی دارند. برای همین احتمال وارد شدن آسیب به آن‌ها کمتر است. همچنین یک راه حل دیگر، به جای استفاده از PLC، استفاده از اپراتور انسانی است. اما اپراتور، همیشه امکان خطا در تشخیص و اجرا دارد. اما پی‌ال‌سی حافظه‌ی موقت یا دائمی دارد که با توجه به تکرارپذیری دستور، می‌توان دستورات را در دستگاه ذخیره کرد تا همیشه با کیفیت یکسان آن‌ها را انجام دهد.
یکپارچگی انجام کارهای در پی‌ال‌سی نیز یکی دیگر از مزایای آن محسوب می‌شود. گفتیم که در ساختار این دستگاه، از سنسورهای مختلفی هم استفاده می‌شود.(برای مطالعه بیشتر می‌توانید مقاله سنسور فشار چیست را مطالعه نمائید.) یعنی پس از تعریف دستورات، از مرحله‌ی تشخیص تا اجرا، به صورت یکپارچه توسط این محصول انجام می‌شود. برای همین سرعت عمل کار را به شدت افزایش می‌دهند. این موضوع، می‌تواند روی کاهش هزینه عملیات هم تاثیر زیادی داشته باشد.
از دیگر مزایای PLC می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاهش حجم تابلو فرمان
- نداشتن استهلاک مکانیکی (می‌توان برای بازه‌ی زمانی طولانی از یک پی‌ال‌سی استفاده کرد و نیاز به تعمیرات دوره‌ای ندارند)
- مصرف انرژی پایین‌تر نسبت به مدارهای رله‌ای
- عدم ایجاد نویزهای الکتریکی و صوتی
- عیب‌یابی سریع و آسان مدار کنترل
کاربردهای PLC
در بسیاری از صنایعی که در خط تولید، ماشین‌های زیادی دارند، استفاده از پی‌ال‌سی هم دیده می‌شود. اما اگر به طور خاص بخواهیم به چند زمینه‌ی کاربردی این محصول اشاره کنیم، عبارتند از:
- صنایع خودروسازی (تست قطعات، سیستم رنگ‌پاش، سوراخ‌کاری، اتصال قطعات و …)
- صنایع غذایی (سیستم‌های بسته‌بندی و عصاره‌گیری)
- صنایع ساختمانی (بالابر، کنترل هوا، تهویه، سیستم‌های روشنایی خودکار)
- صنایع شیمیایی (میکسرها)
- صنایع سنگین (کوره‌های صنعتی، سیستم‌های کنترل دما، تجهیزات ذوب فلزات و …)
- صنایع حمل و نقل (جرثقیل‌ها، نوار نقاله، تجهیزات حمل و نقل)
- صنایع پلاستیک‌سازی (ماشین‌های ذوب و قالب‌گیری تزریقی، دمش هوا، سیستم‌های تولید و آنالیز لاستیک)