PLC یا کنترل کننده منطقی برنامه پذیر انقلابی در صنعت اتوماسیون ایجاد کرده است. امروزه PLC ها را می توان در همه چیز از تجهیزات کارخانه گرفته تا ماشین های خودکار پیدا کرد، اما قبل از روز سال نوی 1968، کنترل کننده قابل برنامه ریزی حتی وجود نداشت. در عوض آنچه وجود داشت مجموعه ای منحصر به فرد از چالش ها بود که نیاز به راه حل داشت.
در این مطلب از مطالب آسونیک می خواهیم برای شما بگوییم که شمارنده را چه کسی اختراع کرد؟ و تاریخچه شمارنده ها به چه صورت است.
برای درک تاریخچه PLC، ابتدا باید کمی وقت بگذاریم تا مشکلاتی را که قبل از کنترلرهای قابل برنامه ریزی وجود داشت، درک کنیم.
آلن برادلی در یک توسعه موازی، Odo Josef Struger گاهی اوقات به عنوان “پدر کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی” نیز شناخته می شود. او در اختراع کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی آلن برادلی شرکت داشت و به اختراع اولیه PLC نسبت داده می‌شود.
قبل از کنترل کننده قابل برنامه ریزی
قبل از زمان PLC تنها راه کنترل ماشین آلات استفاده از رله بود. رله‌ها با استفاده از سیم پیچی کار می‌کنند. رله ها وقتی انرژی می‌گیرند، نیروی مغناطیسی ایجاد می‌کنند تا به طور موثر کلید را به حالت ON یا OFF بکشند. هنگامی که برق رله قطع می شود، سوئیچ دستگاه را رها کرده و به حالت استاندارد روشن یا خاموش باز می گرداند.
بنابراین، برای مثال، اگر می‌خواستم روشن یا خاموش بودن موتور را کنترل کنم، می‌توانم یک رله بین منبع تغذیه و موتور وصل کنیم. سپس می‌توانیم با برق‌گرفتن یا خاموش کردن رله، کنترل کنیم که موتور چه زمانی برق می‌گیرد. بدون برق، البته، موتور کار نمی کند، بنابراین ما موتور را کنترل می کنیم. این نوع رله، به رله برق معروف است.
ممکن است چندین موتور در یک کارخانه وجود داشته باشد که باید کنترل شوند، پس شما چه کار می کنید؟ شما تعداد زیادی رله برق اضافه می کنید. بنابراین کارخانه ها شروع به جمع آوری کابینت های الکتریکی پر از رله های برق کردند. اما قبل از اینکه رله برق موتور را روشن کند، چه چیزی سیم‌پیچ‌های رله‌های برق را روشن و خاموش می‌کند، و اگر بخواهیم آن را کنترل کنیم چه می‌شود؟ چه کار میکنیم؟
رله های بیشتر این رله‌ها، به رله‌های کنترلی معروف هستند زیرا رله‌هایی را کنترل می‌کنند که کلید روشن و خاموش کردن موتور را کنترل می‌کنند. در تصویر زیر می توانید نحوه کنترل ماشین ها قبل از PLC را ببینید.
مشکل رله ها
به کارخانه‌های مدرن فکر کنید، و به چند موتور و کلیدهای روشن/خاموش برای کنترل فقط یک دستگاه نیاز دارید. سپس تمام رله‌های کنترلی مورد نیاز خود را اضافه کنید و آنچه به دست می‌آورید این است… بله، کنترل ماشین، اما یک کابوس لجستیکی نیز خواهید داشت. همه این رله ها باید با یک نظم بسیار خاص سیم کشی می شدند تا دستگاه به درستی کار کند و خدای ناکرده اگر یک رله مشکل داشته باشد، سیستم به طور کلی کار نمی کند.
مطالب پیشنهادی
عیب‌یابی ساعت‌ها طول می‌کشد، و چون سیم‌پیچ‌ها از کار می‌افتند و تماس‌ها فرسوده می‌شدند، نیاز به عیب‌یابی زیادی وجود داشت. این ماشین‌ها باید از یک برنامه نگهداری دقیق پیروی می‌کردند و فضای زیادی را اشغال می‌کردند. پس اگر بخواهی چیزی را تغییر دهی چه؟ شما اساسا باید کل سیستم را دوباره انجام دهید. به زودی مشخص شد که مشکلاتی در نصب و نگهداری این سیستم های کنترل رله بزرگ وجود دارد.
تولد راه حل PLC
پس راه حل چه بود؟ من مطمئن هستم که این دقیقاً همان سؤالی است که مهندسان بخش Hydra-Matic جنرال موتورز هر روز با آن دست و پنجه نرم می کردند. خوشبختانه، در آن زمان، مفهوم کنترل کامپیوتری راه خود را به مکالمات در شرکت های بزرگ مانند GM باز کرده بود. به گفته دیک مورلی، پدر بلامنازع PLC، “کنترل کننده قابل برنامه ریزی در روز سال نو، 1968 دقیق شد.”
این درخواستی بود که دیک مورلی و شرکتش، بدفورد و همکاران، در زمان تصور اولین PLC به آن پاسخ دادند. علاوه بر جایگزینی سیستم رله، الزامات ذکر شده توسط GM برای این کنترل کننده شامل موارد زیر است:
- یک سیستم حالت جامد که مانند یک کامپیوتر منعطف بود اما با یک سیستم منطقی رله ای مشابه قیمت رقابتی داشت.
- به راحتی مطابق با روش منطقی نردبان رله پذیرفته شده برای انجام کارها نگهداری و برنامه ریزی می شود.
- باید در یک محیط صنعتی با تمام کثیفی، رطوبت، الکترومغناطیس و ارتعاش خود کار می کرد.
- باید به شکل ماژولار باشد تا امکان تبادل آسان اجزا و قابلیت گسترش را فراهم کند.
ظاهر برنامه نویسی PLC مستلزم آن بود که به راحتی توسط برقکاران تعمیر و نگهداری و مهندسان کارخانه قابل درک و استفاده باشد. همانطور که سیستم های کنترل مبتنی بر رله تکامل یافته و پیچیده تر شدند، استفاده از نمودارهای سیم کشی مکان اجزای فیزیکی نیز به منطق رله تبدیل شد که به صورت نردبانی نشان داده می شود. سیم داغ برق کنترل، ریل سمت چپ، با کنترل خنثی به عنوان ریل سمت راست خواهد بود.
کنتاکت‌های مختلف رله، دکمه‌های فشاری، کلیدهای انتخابگر، کلیدهای محدود، سیم‌پیچ‌های رله، سیم‌پیچ‌های استارت موتور، شیرهای برقی و غیره که به ترتیب منطقی نشان داده شده‌اند، پله‌های نردبان را تشکیل می‌دهند. درخواست شد که PLC به این روش منطق نردبانی برنامه ریزی شود.
PLC در سال های نوجوانی
اولین PLC ها توانایی کار با سیگنال های ورودی و خروجی، کویل رله/منطق داخلی تماس، تایمر و شمارنده را داشتند. تایمرها و شمارنده‌ها از ثبت‌های داخلی اندازه کلمه استفاده می‌کردند، بنابراین زمان زیادی نگذشت که ریاضیات چهار کاره ساده در دسترس قرار گرفت. PLC با افزودن یک شات، سیگنال های ورودی و خروجی آنالوگ، تایمرها و شمارنده های پیشرفته، ریاضیات ممیز شناور، ترتیب دهنده های درام و توابع ریاضی به تکامل خود ادامه داد.
داشتن عملکرد داخلی PID (Proportional-Integral-Derivative) یک مزیت بزرگ برای PLC های مورد استفاده در صنعت فرآیند بود. مجموعه‌های متداول دستورالعمل‌ها به جعبه‌های داده پرکننده تبدیل شدند که برنامه‌نویسی را کارآمدتر کردند.
امکان استفاده از نام های برچسب معنی دار به جای برچسب های غیر توصیفی به کاربر نهایی این امکان را می دهد که کاربرد خود را با وضوح بیشتری تعریف کند و امکان وارد کردن/صادرات نام برچسب ها به دستگاه های دیگر خطاهایی را که هنگام وارد کردن اطلاعات در هر دستگاه ایجاد می شود حذف می کند.
همانطور که عملکرد کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی تکامل یافت، دستگاه های برنامه نویسی و ارتباطات نیز رشد سریعی را تجربه کردند. اولین دستگاه های برنامه نویسی اختصاص داده شد، اما متاسفانه اندازه چمدان. بعداً دستگاه های برنامه نویسی دستی وارد صحنه شدند، اما به زودی با نرم افزار برنامه نویسی اختصاصی که روی رایانه شخصی اجرا می شد جایگزین شدند.
DirectSOFT AutomationDirect که توسط Host Engineering توسعه داده شد، اولین بسته نرم افزاری برنامه نویسی PLC مبتنی بر ویندوز بود. برقراری ارتباط رایانه شخصی با PLC نه تنها امکان برنامه ریزی را فراهم می کند، بلکه امکان تست و عیب یابی آسان تر را نیز فراهم می کند.
ارتباطات با پروتکل MODBUS با استفاده از ارتباطات سریال RS-232 آغاز شد. افزودن پروتکل‌های مختلف اتوماسیون که از طریق RS-485، DeviceNet، Profibus و دیگر معماری‌های ارتباطی سریال ارتباط برقرار می‌کنند، به‌دنبال آن هستند.
استفاده از ارتباطات سریال و پروتکل های مختلف PLC همچنین به PLC ها اجازه می دهد تا با PLC های دیگر، درایوهای موتور و رابط های انسان به ماشین (HMI) شبکه شوند. اخیرا اترنت و پروتکل هایی مانند اترنت/IP (برای پروتکل صنعتی) محبوبیت فوق العاده ای به دست آورده اند.
سخن پایانی
قبل از اینکه PLC ها ساخته شوند، برای کنترل ماشین ها از رله ها استفاده می کردند. اما مشکلی که وجود داشت این بود که همه این رله ها باید با یک نظم بسیار خاص سیم کشی می شدند تا دستگاه به درستی کار کند.
در این مطلب آموزش از سایت آسونیک، به شما گفتیم که چه کسی شمارنده را اختراع کرد و همچنین اختراع شمارنده ها و PLC ها چه انقلابی در کنترل ماشین آلات صنایع ایجاد کردند. و همچنین مخترع و تاریخچه شمارنده ها را برای شما شرح دادیم اگر مطالب بیشتری در این باره می دانید حتما در بخش نظرات برای ما ارسال کنید.
