اندیشه ساخت PLC در آغاز، در سال ۱۹۶۸ توسط یک گروه از مهندسین شرکت جنرال موتورز آمریکا مطرح شد. در این طرح کنترل­ کننده می­بایست دارای خصوصیات اولیه زیر می‏بود:

1. 1. به سادگی قابل برنامه­ ریزی و هم­چنین برنامه­ ریزی مجدد بوده (ترجیحًا در کارخانه) و نیز قابلیت تغییر ترتیب و توالی عملیات کنترل را داشته باشد .

1. 1. نگهداری و تعمیرات آن آسان باشد ، ترجیحًا با بهره گرفتن از ماژول­های افزودنی

1. 1. الف) دارای قابلیت اطمینان بیشتر در محیط­های صنعتی می‏باشد .

ب) کوچکتر از رله معادلش باشد.

1. 1. در عمل هزینه قابل رقابت با تابلوهای رله­ای و نیمه هادی داشته باشد .

این امر موجب شعله ور شدن شوق شدیدی در بین مهندسین همه شاخه­ های علوم در مورد اینکه چگونه از PLC میتوان در کنترل­های صنعتی استفاده کرد، گردید. بنابراین دستورالعمل­ها نیز سیر تکاملی خود را به سرعت از فرمان­های منطقی ساده به دستورالعمل­های شامل اجرای عملیات مربوط به شمارنده­ها، تایمرها، شیفت رجیسترها و سپس توابع ریاضی پیشرفته در PLC های بزرگتر طی کردند. به موازات آن، در سخت افزار PLC نیز پیشرفت­های فراوانی حاصل گردید، از جمله افزایش حافظه، افزایش تعداد ورودی­ ها و خروجی­های تعبیه شده بر روی ماژول‏های جدیدتر. در سال ۱۹۷۶ دیگر امکان کنترل ماژول‏های ورودی و خروجی راه دور فراهم آمده بود. در این گونه کاربردها تعداد متعددی از این ورودی خروجی‏ها که چند صد متر با PLC، فاصله داشتند می­بایست از طریق یک خط ارتباطی بطور مداوم مانیتور شوند و یا دستورات لازم به آنها اعمال شود. در سال ۱۹۷۷ یک PLC اساس میکرو پروسسوری(PLC مبتی بر ریز پردازنده) به وسیله شرکت آمریکایی آلن برادلی معرفی شد. این PLC بر مبنای ریز پردازنده ۸۰۸۰ بنا شده بوده و از یک پردازشگر دیگر به منظور اداره دستور العمل­های منطقی در سرعت بالا سود می­جست.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

آهنگ رشد کاربرد PLC در صنایع، تولیدکنندگان را تشویق به گسترش و توسعه خانواده سیستم­های میکرو پروسسوری با سطوح عملیاتی مختلف کرده است. امروزه محدوده PLC های در دسترس از PLC های جامع و کامل کوچک با ۲۰ ورودی خروجی و ۵۰۰ مرحله یا گام برنامه­نویسی تا سیستم های ماژولار با ماژول‏های قابل افزایش را در بر گرفته است [۱].
وظیفه PLC قبلا بر عهده سیستم­های کنترلی سخت افزاری بود که استفاده ازآن­ها در محیط­های صنعتی جدید منسوخ گردیده است. در سیستم کنترل سخت­افزاری مانند کنتـاکتـوری روند کنتـرل بستـگی به نحوه بسته شدن مـدار و استفـاده از کنتـاکت­ها دارد و هر جا نیاز به حافـظه باشد از رله­های کمکی استفـاده می­ شود. پس از طراحی و ساخت تابلو علاوه بر حـجـم سیم­کشی بـالا و صرف زمان زیاد جهت اجرا به این نتیجه می رسیم که تابلوی ساخته شده فقط محدود به همان دستگاه است و در صورت عوض شـدن دستگاه احتیاج به تابلـوی جدید می باشد. در مدارهای فـرمان کنتاکتوری اگر پـس از طراحی و اجرای یک تابلـوی فرمان نکته­ای از قـلم افتاده باشد مشکلات مختلـفی ایجاد می­ شود که باعـث اتلاف وقـت و هـزینه بسیاری خواهد شد و گاهی اوقات به علت محدودیت فضا اعـمال تغـییر غیر ممکن بوده و باید سیم­کشی مجـدد انجام شود که پر هزینه می­باشد. در صورتیکه در PLC روند کنترل را نرم­افزار تعـیین می‏کند و به راحـتی با عوض کردن برنامه، روند کنتـرل را می­توان تغـییر داد و متناسـب با دستگاه جدید نوشـت، بنابراینPLC محدود به یک دستگاه خاص نیست و تغییر آن نیز با زمان خیلی کم صورت می­گیرد [۵].

• • 1. 1. سخت‏افزار PLC

کنترل­ کننده­ های قابل برنامه­ ریزی (PLC ها) همانطور که در شکل ۲-۱نشان داده شده است، سخت­افزاری شبیه کامپیوتر دارند، البته با ویژگی‏های خاصی که مناسب کنترل صنعتی است [۵]:

• • در مقابل نویز حفاظت شده اند؛

• • ساختار ماژولار دارند که تعویض بخش­های مختلف آن­ را ساده می سازد؛

• • اتصالات ورودی- خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند؛

• • زبان برنامه‏نویسی آن­ها ساده و سطح بالاست؛

• • تغییر برنامه در هنگام کار آسان است.

شکل ۲-۱٫ ساختار داخلی یک کنترل کننده قابل برنامه‏ ریزی [۱].
اجزای مختلف تشکیل دهنده یک PLC نمونه ماژولار همانطور که در شکل ۲-۲ نشان داده شده است، در زیر آورده شده است:
شکل ۲-۲٫ اجزای یک PLC ماژولار [۶].

• • واحد منبع تغذیه PS ^[۸]

• • واحد پردازش مرکزیCPU و حافظه

• • ماژول رابط IM^[9]

• • ماژول­های ورودی

• • ماژول­های خروجی

• • ماژول ارتباط پروسسوری CP^[10]

هر یک از واحدهای فوق به صورت مختصر در زیر تشریح شده ­اند.
واحد منبع تغذیه (PS): ولتاژ ۲۴ ولت یا ۲۲۰ ولت لازم جهت CPU و سایر ماژول ها را تامین می کند. برای مثال منبع تغذیه استاندارد زیمنس دارای سه نوع ۲، ۵ و ۱۰ آمپر است که ابتدا باید جریان مصرفی همه ماژول­های I/O را حساب کرد و سپس منبع تغذیه مناسب را انتخاب کرد.
واحد پردازش مرکزی (CPU): هسته اصلی هر PLC کارت CPU می‏باشد. ماژول CPU شامل پروسسور، حافظه داخلی، حافظه خارجی، بخش ارتباط با I/O و بخش ارتباط با کامپیوتر می­باشد و کنترل کلیه بخش­ها را بر عهده دارد و در واقع قلب PLC می باشد [۶].
حافظه: در حالت کلی در PLC ها دو نوع حافظه وجود دارد. حافظه موقت (RAM) که محل نگهداری فلگ‏ها، تایمرها، شمارنده‏ها و برنامه‏های کاربردی کاربر است و حافظه دائم (EEPROM , EPROM) که جهت نگهداری و ذخیره همیشگی برنامه کاربر استفاده می­ شود. در مواردی از RAM های CMOS که باتری پشتیبان دارند استفاده می­ شود، بدین ترتیب در صورت قطع برق اطلاعات آن­ها حفظ می­گردد.
ماژول رابط (IM): در صورت نیاز به اضافه نمودن واحدهای دیگر ورودی و خروجی به PLC یا جهت اتصال پانل اپراتوری و پروگرامر، به PLC از این ماژول ارتباطی استفاده می شود. در صورتی که چندین PLC به صورت شبکه به یکدیگر متصل شوند، از واحد IM جهت ارتباط آن­ها استفاده می­ شود.