PLC, مقاله آموزشی

مقایسه بین کنترل کننده های صنعتیPLC ، PAC و IPC و کاربرد هر یک در صنعت

fd7d3c3f 12b3 4bfb b7fc 27ea840a5d66

چکیده: انتخاب سیستم کنترل مناسب دراتوماسیون صنعتی همواره جزو دغدغه های اصلی صاحبان صنایع بوده است. کنترلر های صنعتی از گذشته تا به امروز دستخوش تغییرات زیادی شده اند و برای انتخاب یک سیستم کنترل نیاز به دانش فنی داریم تا با توجه به نیاز صنعت مورد نظر یک سیستم کنترل مناسب انتخاب کنیم و از پرداخت هزینه های اضافی جلوگیری کنیم.

مقدمه

سیستم های کنترل این روزها قوی تر، انعطاف پذیرتر، دارای تنظیمات ساده و امکان برقراری ارتباط آسان شده اند. شرکتهای بسیار زیادی سیستمهای کنترل را تولید می کنند و نظریات مختلف در یک واحد صنعتی برای ارزیابی سیستم کنترل مورد نیاز می تواند منجر یک فاجعه برای انجام پروژه شود. با داشتن دانش کمی در مورد ویژگی ها، محدودیت ها و سازگاری های انتخاب های مختلف، یک مهندس می تواند یک تصمیم علمی در زمان انتخاب از بین گزینه های زیر بیگیرد:
(Programmable Logic Controller( PLC
(Programmable Automation Controller( PAC
(Industrial PC( IPC
PLC ها دارای مزیت های حرفه ای زیادی هستند از جمله: افزایش قدرت پردازش، افزایش میزان حافظه، افزایش کنترل کردن بیت ها و کاهش سایز. این مزیت ها به کالسهای دیگری از کنترل کننده های صنعتی نیز گسترش یافت. از جمله این کنترل ها میتوان به PACها و IPC ها اشاره کرد. در حالی که PLC ها ویژگیهای اولیه خود را که از ابتدای دهه ۷۰ به همراه داشتند را حفظ کرده اند، PAC ها و IPC ها دارای قابلیتها و عمکردهای جدیدی هستند که آنها را فراتر از ویژگی های PLC اولیه برده است.

PLC (کنترل کننده قابل برنامه ریزی منطقی) :

PLC ها همان ساختار قبلی خود را برای پروژه های اتوماسیون کوچک حفظ کرده اند. این روزها PLC ها خیلی قدرمندتر شده اند و در زمینه کنترل قابلیت های زیادی دارند. از PLC ها برای استفاده های معمولی در صنایع شامل ماشین های تولید محصول مثل ماشین های بسته بندی، پرکننده ها، غلتک ها در فرایندهای تولید استفاده می شود. PLC ها به طور معمول به یک HMI) Interface Machine Human )برای تصویرسازی و اعالم اخطار متصل می شوند. آنها قابلیت رسیدگی به دنباله های خیلی سریع ورودی خروجی، کنترل Integral Proportional (PID Derivative ،)ورودی/خروجی دیجیتال و آنالوگ و دستورالعمل های فراتر از PLC های اولیه در دهه ۷۰ و ۸۰ میالدی هستند. عالوه بر این، بسته به مدل و ساختار PLC ،آنها به طورمعمول دارای ماژول های ویژه ای مثل شمارنده های پرسرعت، تجهیزات شبکه، کنترل حرکت و امکاناتی از این قبیل هستند. به نوعی تمام PLCها دارای گونه های استاندارد از تجهیزات و پروتکل های ارتباطی شبکه هستند که شامل امکانات این. باشند می Modbus TCP یا و Foundation Fieldbus ،Profinet ،Profibus ،EtherNet/IP شبکه شرایط را برای برقراری ارتباط تک به تک)Peer to Peer )ارتباط بین PLCها، قابلیت ورودی/خروجی توزیع شده و ارتباط های سیستم HMI و SCADA را ایجاد می کند. با وجود قدرت زیاد PLC ها در حال حاضر نسبت به مدل های اولیه آنها، باز هم محدودیت هایی در این سیستم ها وجود دارد. برای پایین نگهداشتن قیمت ها در این شرایط رقابت بین شرکت های تولید کننده PLC یک محدودیت برای میزان ورودی/خروجی که PLC می تواند اداره کند در کنار میزان واحدهای منطقی که بروی آن نصب می شود، وجود دارد.

 

PAC (کنترل کننده قابل برنامه ریزی اتوماسیون) :

پروژه های بزرگتر نیاز به چندین Rack توزیع شده برای کاربردهای بزرگتر هستند زیرا نیاز به حافظه و توان پردازشی باالتری نسبت به PLCهای معمول هستند. PACها تمام امکانات PLCها را دارا می باشد به اضافه چند ویژگی دیگر. PAC ها برای کنترل یک سیستم توزیع شده کنترل مثل خط های بزرگ بسته بندی، سیستم کنترل گسسته تولید، یا یک فرآیند کنترل غلتک در سطح بزرگ طراحی شده اند. برای کنترل این گونه فرآیندها دستورالعمل های پیشرفته تری نیاز است. برخی شرکت ها تا آنجایی پیشرفته اند که برای صنایع بزرگ مثل نفت، گاز، نیروگاههای اتمی و صنایع ذوب دستورالعمل های ویژه ای طراحی کرده اند که نیازمند PACها با قدرت پردازش بسیار باال هستند. PACها معموال در سیستم های خبره (system Enterprise )و یا سیستم های and Control Supervisory (SCADA (Acquisition Data برای کابردهای بسیار گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. پیشرفت دستورالعمل های PAC و کتابخانه های پیشرفته HMI مرزهای بین PACها و DCSها بسیار کمرنگ کرده است. بیشتر قدرت محاسباتی و یکپارچگی DCSها، امروزه توسط PACها ارائه میگردد. PACها قابلیت کنترل پیشرفته سیستمها و DCSهای بزرگ را برای (Control Predictive Model ( MPC و منطق فازی را برای مکان هایی که PIDها ضعیف هستند را دارا می باشند.

 

IPC (کامپیوتر صنعتی):

شروع کار IPCها از سال های دهه ۹۰ میالدی با شرکت هایی بود که تالش می کردند نرم افزارهایی طراحی کنند که کار PLC را بروی یک محیط استاندارد PC شبیه سازی کنند. این تالش های اولیه برای استفاده از PCها در سیستم اتوماسیون در بیشتر موارد با شکست روبرو می شد زیرا سیستم عامل ها(Systems Operating )دارای پایداری مورد نیاز نبودند و نرخ شکست آنها بسیار باال بود. از آن به بعد، پیشرفت های زیادی در زمینه استفاده از IPCها شامل استفاده از چندین کامپیوتر صنعتی و سیستم عامل های پایدارتر ایجاد شد که باعث شد برخی تولیدکننده ها IPCهای مورد نظر را با ترمینال بالدرنگ  (Time Real kernel )خود برای کاربرد خاص اتوماسیون طراحی کنند. این ترمینال بالدرنگ این اجازه را به سیستم اتوماسیون داد که از محیط سیستم عامل خارج شده و از اولویتها)Priority )برای انجام فرآیندها سریعتر از سیستم عامل عمل کند مثل قابلیت های ورودی/خروجی. به این دلیل که IPCها بروی پلتفورم های کامپیوتری اجرا می شدند، آنها شامل پردازنده های مدرن تر و حافظه بیشتری نسبت به PLCهای استاندارد هستند. یکی از قابلیتهای IPCها این است که به طور معمول برنامه HMI بروی همان ماشینی اجرا می شود که برنامه اتوماسیون اجرا می شود و این باعث کاهش هزینه ها می شود. برخی استفاده های IPCها شامل خط های تولید محصول کوچک غلتک ها و فرآیندهای کوچک می باشد.

 

انتخاب درست سیستم کنترل:

هیچ قانون صریح و مشخصی برای انتخاب درست یکی از سیستم های ذکر شده در بحث کنترل وجود ندارد. شاخص های زیادی باید مد نظر قرار بگیرد مثل بودجه، اندازه، پشتیبانی شرکت نمایندگی، پیچیدگی فرآیند وتوانمندی شرکت مربوطه در ارتقا وگسترش قابلیت های سیستم با توجه به نیاز مشتری و بازار . توجه زیادی برای بحث فرآیند و نیازهای ایمنی سیستم و داشتن گواهینامه (Level Integrity Safety )SIL باید صرف شود تا هم ایمنی سیستم تضمین شود و هم زمان بین شکست سیستم )Failure Between Time Mean (MTBF )به حداقل برسد. به طور معمول مشتری ها به برند سیستم کنترلی که به آنها ارائه می شود توجه زیادی دارند. این معموال به دالیل مختلفی مثل وجود الیسنس برای برنامه نویسی، نگهداری و آشنایی به نمایندگی های پشتیبانی در منطقه برای سیستم است. یک راه حل مناسب در برخی موارد میتواند سیستمی از مجموع PLC ،PAC و IPCباشد. این روزها شبکه های صنعتی امکان برقراری ارتباط بین سیستم های مختلف کنترل در یک واحد صنعتی را به راحتی فراهم می کند.بنابراین داشتن پروتکل های ارتباطی قوی در یک سیستم کنترل بسیار مهم می باشد. از نکات مهم دیگر در انتخاب یک سیستم کنترل توانایی فنی شرکت پشتیبان در جهت رفع نیاز های مشتری,ارئه راه حل های مناسب برای سیستم های مختلف به منظور کاهش هزینه و افزایش قابلیت ها وکاهش زمان اجرای پروژه و همچنین توانایی ارتقای سیستم مربوطه با توجه به تکنولوژی روز و نیازهای مختلف در صنایع هرکشور می باشد.

مطالب مرتبط