معرفی جامع انواع زبان برنامه نویسی PLC (پی ال سی) و مزایا و معایب

پی ال سی(Programmable Logic Controller) یا همان کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی، بر اساس یک برنامه و نرم افزار مشخص پایه ریزی شده است و از روی کنترلر آپلود می شود. این نرم افزار در صنعت، به نام کامپیوتر صنعتی قابل برنامه ریزی شناخته شه است. هر نرم افزاری که در این قسمت طراحی شود، مختص به یک برند خاص است و هر شرکتی برند خود را دارد. طراحی مدارهای پی ال سی با زبان برنامه نویسی پی ای سی صورت می گیرد. در این مقاله قصد داریم تا شما را با انواع زبان های برنامه نویسی plc آشنا کنیم. توجه داشته باشید که این زبان های برنامه نویسی PLC با استاندارد IE 1131-3 تعبیه شده اند. البته اکثر این زبان ها دارای ویژگی ها و کارکردهای یکسانی هستند و تفاوت آنها، در اسم و برند شرکت مرتبط و سازنده آن می باشد.

استاندارد زبان های برنامه نویسی PLC

زمانی که اولین PLC وارد بازار شد، شرکت های دیگری نیز نسبت به ساخت آن کردند. از اینرو، ساختارهای مختلفی در قوانین برنامه نویسی PLC نوشته شد و محصولات متنوعی با استانداردهای غیرمشخص تولید شدند. این عدم انسجام، کمیسیون الکترونیک بین المللی(IEC) را بر آن داشت تا استانداردی را برای زبان برنامه نویسی پی ال سی تعریف کند تا بر اساس این استاندارد، تمامی پی ال سی ها به صورت یکپارچه مدون شوند. استاندارد زبان برنامه نویسی پی ال سی، IEC 61131 می باشد.

مطابق با استاندارد زبان های برنامه نویسی PLC، موارد زیر ارائه می شوند:

• سیستم‌های سخت‌افزاری خاص همانند تجهیزات جانبی مانند ورودی‌ها و خروجی‌های دیجیتال
• معرفی آزمایش‌های مختلف جهت ارزیابی عملکرد سیستم و اطمینان از صحت و دقت برنامه‌ها
• اطلاعات راجع به کنترل فازی
• استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی خاص مانند Fuzzy Logic
• استفاده از راهنمایی‌های کاربردی برای تنظیم و برنامه‌ریزی سیستم‌های کنترل فازی

PLC چگونه کار می کند و عملکرد آن به چه صورت است؟

پی ال سی یک برنامه کامپیوتری بسیار قوی است که در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این کنترلرها با توجه به عملکردها و استانداردهای تعریف شده پی ال سی، کلیه عملکردها و فرآیندهای صنعتی همانند خط تولید را تحت کنترل خود دارند.

عملکرد پی ال سی

برای پاسخ به این سوال که نحوه عملکرد PLCها چگونه است باید بیان کنیم که PLC(کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی) داده‌ها را از دستگاه‌های ورودی مانند حسگرها و سوئیچ‌ها به‌صورت باینری دریافت کرده و پس از پردازش، خروجی‌های مورد نیاز را براساس برنامه‌های از پیش تعیین شده ایجاد می‌کند.

این دستگاه‌ها به طور خودکار فرآیندها را مدیریت می‌کنند، نظارت بر وضعیت دستگاه‌ها را انجام می‌دهند و در صورت بروز خطا، هشدار صادر می‌کنند.. پی ال سی ها از ماژول‌های ورودی و خروجی برای ارتباط با سایر دستگاه‌ها استفاده می‌کنند و می‌توانند داده‌ها را به CPU ارسال کرده و نتایج پردازش شده را به خروجی‌ها منتقل کنند.

همچنین، PLC‌ها می توانند از طریق پورت‌ها و پروتکل‌های مختلف، به سیستم‌های دیگر اتصال یابند. طراحی این دستگاه‌ها به گونه‌ای است که در شرایط سخت صنعتی مانند گرما، سرما و رطوبت نیز عملکرد خود را حفظ می کنند. برنامه‌نویسی PLC از طریق اتصال به کامپیوتر و انتقال دستورات به میکروپروسسور آن انجام می‌شود.

نقش پی ال سی در اتوماسیون صنعتی

نقش پی ال سی در سیستم های اتوماسیون صنعتی بسیار قابل توجه می باشد. به موارد اهمیت پی ال سی در صنعت در قسمت زیر نگاهی بیاندازید:

• PLC این قابلیت را دارد تا دقت، انعطاف‌پذیری و اطمینان سیستم‌های اتوماسیون را افزایش می‌دهد.
• هزینه پی ای سی ارزانتر از سایر تکنولوژی های اتوماسیونی است.
• از انعطاف پذیری برنامه نویسی بالایی برخوردار است.
• زبان های برنامه نویسی پی ال سی متنوع هستند.
• پی ال سی مطابق با پروتکل‌های ارتباطی استاندارد به سیستم های کامپیوتری متصل می شود.

مزایا و معایب پی ال سی

حال که با نحوه عملکرد PLC آشنا شدید، اجازه دهید تا مزایا و معایب این سیستم را در محیط اتوماسیون صنعتی به شرح زیر به تصویر بکشیم:

انواع زبان برنامه نویسی پی ال سی

در این قسمت قصد داریم تا شما را با انواع زبان های برنامه نویسی پی ال سی آشنا کنیم:

آشنایی با زبان های برنامه نویسی زیمنس(SIEMENS)

زبان های برنامه نویسی زیمنس(SIEMENS) شامل زبان های زیر است:

• زبان برنامه نویسی IL یا ( Instruction Iist )
• زبان برنامه نویسی FBD یا FUNCTION BLOCK DIAGRAM
• زبان برنامه نویسی لدر LADDER
• زبان برنامه نویسی ST یا structured text
• زبان برنامه نویسی SFC یا sequential function control
• زبان برنامه نویسی CFC یا Continuous Function Chart

زبان برنامه نویسی IL

زبان برنامه نویسی IL ، یک زبان برنامه نویسی سطح ساده است و شبیه به زبان اسمبلرهای میکروپروسسور می باشد. از زبان برنامه نویسی IL برای برنامه های دقیق استفاده کنید.

بلوک تابع FBD، دومین زبان برنامه نویسی PLC

FBD مخفف Function Block Diagram است که بر خلاف زبان برنامه نویسی LADDER، این بلوک ها بر روی یک صفحه و نه یک ردیف قرار می گیرند. ویژگی های زبان برنامه نویسی FBD را در قسمت زیر مورد توجه قرار دهید:

• دارای نقشه کشی شبیه به نقشه های لوله کشی، تجهیزات فرآیند و ابزار دقیق pipping and instrumentation diagram که به آن P&ID گفته می شود
• مورد استفاده در فرآیند پیوسته
• قابلیت استفاده در عملیات پیچیده ریاضی همانند محاسبه سطح مخزن و …
• تسهیل پیاده سازی منطق کنترل برای مهندسین
• امکات تشخیص خطا و عیب یابی آسان توسط زبان گرافیکی FBD
• کاهش حجم کد تکراری توسط بلوک های توابع یا بلوک های عملکردی
• دارای حلقه های PID و قابلیت استفاده در چندین حلقه PID با پردازش موازی
• استفاده از نمودارهای بلوکی در اتوماسیون های صنعتی

زبان برنامه نویسی لدر:LADDER

زبان نویسی Ladder diagram یا LD دارای ویژگی های زیر است:

• لدر همان پلکان است که زبان لدر به عنوان منطق پلکان شناخته شده است.
• مشابه با زبان رله ای می باشد
• مجهز به زبان تصویری است و دارای ابزارهای اشکال زدایی مناسب و نمایش خوب برای منطق گسسته می باشد
• کنتاکت یک رله، تایمر و … را می توان برای چندین پله مورد استفاده قرار داد
• برای کاربردهایی کنترلی و توالی به شکل باینری مورد استفاده قرار می گیرد
• توسط تیغه‌های باز (Normally Open: NO) و تیغه‌ی بسته (Normally Close): ، بوبین(coil) و … … اجرا می شود
• قوانین لدر بدین شکل است که هر خط از یک برنامه و یا هر پله، یک عملیات را در این سیستم کنترلی نشان می دهند
• هر پله دارای یک یا چند ورودی و حداقل یک خروجی است

زبان برنامه نویسی ST

زبان برنامه نویسی ST شبیه به برنامه C است و در الگوریتم های پیچیده ریاضی مورد استفاده قرار می گیرد. زبان برنامه نویسی ST، کاملا مبتنی بر متن(Structured text) می باشد که کمیت های آن بر اساس یک سری پارامترها مورد برررسی قرار گرفته و مشخص می شوند. زبان برنامه نویسی ST، شبیه به زبان های برنامه نویسی بیسیک و پلاسکا است و از دستورات IF،THEN و ELSE استفاده می کند. زبان برنامه نویسی ST، در پروژه های سنگین که دارای الگوریتم های پیچیده هستند مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی های زبان برنامه نویسی ST

• زبان ST محبوبیت کمتری دارد.
• سرعت اجرا در این زبان بسیار بالا می باشد.
• برای محاسبات و معادلات پیچیده ریاضی مناسب است.
• این زبان برخی از مشکلات زبان های گرافیکی را حل می کند.
• تمامی زبان های دیگر برنامه نویسی را می توان به این زبان تبدیل کرد.
• این زبان برنامه نویسی وقت بیشتری برای نوشتن می گیرد.
• عیب یابی این زبان دشوار می باشد.
• یادگیری این زبان برنامه نویسی نسبت به زبان های دیگر دشوار است.

زبان برنامه نویسی SFC یا sequential function control

زبان برنامه نویسی SFC یک زبان برنامه نویسی جدید است. همان طور که از اسم این نرم افزار پیداست، برنامه ها از طریق برنامه هایی که به صورت ترتیبی روی الگوریتم ها اجرا می شوند، تقسیم بندی می شوند. این برنامه دارای مراحل مختلفی است که به صورت توالی کار می کند. بدین صورت که اگر یک STEP غیر فعال شود، STEP بعدی فعال خواهد شد و به همین صورت ادامه خواهد داشت. SFC پس از کامپایل، تبدیل به کدهای STL می شوند. در نهایت، فرآیند کنترل در زبان برنامه نویسی SFC به آسانی قابل درک است.

زبان برنامه نویسی CFC یا Continuous Function Chart

زبان برنامه نویسی Continuous در پروسه های کنترل دما، کنترل فشار، کنترل تجهیزات و شرایطی که کنترل آنها، به صورت ترکیبی است مورد استفاده قرار می گیرد. این زبان برنامه نویسی به نام چارت نیز شناخته شده است.

معرفی نرم افزار STEP7 شرکت زیمنس

نرم افزار STEP7 بعد از نرم افزار STEP5 وارد بازار برنامه نویسی پی ال سی شد که توسط شرکت زیمنس تولید شده است. نرم افزار STEP7 نرم افزاری استاندارد است که جهت تنظیم و برنامه نویسی پی ال سی یا همان کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی سیماتیک(SIMATIC) به بازار معرفی شد. این نرم افزار از قابلیت های زیر برخوردار است:

• قابلیت استفاده در سیستم های عامل و برنامه هایی که نسخه استاندارد دارند
• قابل استفاده بر روی برنامه SIMATIC S7-200
• قابل استفاده بر روی برنامه SIMATIC M7-300 و SIMATIC M7-400
• دارای قابلیت امکان انتخاب و تعیین پارامترها جهت بررسی عملکرد ماژول ها
• امکان بهره وری از ارتباطات داده های جهانی
• دارای قابلیت کانفیگ اتصالات
• امکان استفاده از قابلیت MULTICOMPUTER

سخن پایانی در مورد دوره آموزشی PLC در آموزشگاه فنون برق

در این مقاله به بررسی انواع زبان برنامه نویسی پی ال سی و مزایا و معایب هر یک پرداختیم. در صورتی که قصد دارید به صورت حرفه ای وارد بازار کار پی ال سی شوید توصیه می کنیم در دوره های آموزش PLC در یک آموزشگاه معتبر شرکت کنید تا بتوانید بازارکار PLC موفقی را برای خود با تضمین آینده شغلی ایجاد کنید.

در دوره های آموزش پی ال سی در فنون برق که به شکل تضمینی برگزار می شوند و تا ۶ سال به صورت مستمر مورد حمایت قرار می گیرید، به آموزش موارد زیر می پردازیم:

• آشنایی با مفاهیم پنوماتیک و هیدرولیک
• بررسی ورودی ها و خروجی ها از نظر سطح ولتاژ و نوع آنها
• توانایی شناخت سیستم های اعداد و انواع واحدهای حافظه
• توانایی شناخت انواع PLC های شرکت زیمنس و معرفی همه خانواده های موجود در بازار
• آشنایی با ابزار و تجهیزات کارگاه برای راحتی در دوره plc
• توانایی شناخت نحوه کار PLC
• توانایی انتخاب ابزار کار
• معرفی انواع کانتر اعمم از بالا شمار، پایین شمار و ترکیبی
• معرفی دستورالعمل های مقایسه ای و کاربرد آنها
• بررسی و یادگیری تفاوت های بین نرم افزار سیماتیک منیجر با نرم افزار تیا پورتال
• برنامه نویسی و سیم بندی و راه اندازی مدار ستاره مثلث
• آموزش برنامه نویسی STL ,LAD , FBD