تتمثل الوظيفة الأساسية لوحدة التحكم PLC في تنفيذ التحكم في الأتمتة الصناعية. فهو يستقبل إشارات الإدخال-مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق التي تم اكتشافها بواسطة المستشعرات-ويعالجها باستخدام منطق البرنامج الداخلي الخاص به، ثم يقوم بإنشاء إشارات الإخراج للتحكم في تشغيل المشغلات مثل المحركات والصمامات وأجهزة استشعار المستوى. يمكن برمجة وحدات التحكم PLC لتلبية مجموعة واسعة من احتياجات التحكم الآلي، وتعد قابليتها للبرمجة والاستقرار والموثوقية من أعظم مزاياها. نظرًا لبنيتها المعيارية، يمكن توسيع وحدات التحكم PLC وترقيتها وفقًا لمتطلبات التحكم المحددة.
على وجه التحديد، تتكون وحدة التحكم PLC من المكونات الأساسية التالية:
وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية): مسؤولة عن التحكم في تشغيل النظام بأكمله، وتنفيذ البرامج المكتوبة للمستخدم-، ومعالجة عمليات الإدخال/الإخراج.
وحدات الإدخال/الإخراج (وحدات الإدخال/الإخراج): تتلقى إشارات الإدخال (مثل أجهزة الاستشعار والأزرار والمفاتيح)، وتحولها إلى إشارات رقمية، ثم تنقلها إلى وحدة المعالجة المركزية للمعالجة. وبالمثل، تقوم وحدات الإخراج بتحويل الإشارات الرقمية التي تعالجها وحدة المعالجة المركزية إلى إجراءات مادية (مثل تشغيل المحركات والأضواء وأجهزة الإنذار).
الذاكرة: تستخدم وحدة التحكم PLC الذاكرة لتخزين المعلومات مثل البرامج المكتوبة للمستخدم والبيانات والمتغيرات والحالة.
المبرمج: يتم استخدام مبرمج PLC لكتابة البرامج وتعديلها وتنزيلها على ذاكرة وحدة التحكم PLC.
واجهات الاتصال: يمكن لوحدات التحكم PLC أيضًا التواصل مع الأجهزة الأخرى (مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار والمحركات) من خلال واجهات الاتصال المختلفة.
باختصار، تحقق وحدات التحكم PLC التحكم في الأتمتة الصناعية من خلال معالجة إشارات الإدخال والإخراج. إن قابليتها للبرمجة والنمطية وقابلية التوسع تجعلها عنصرًا لا غنى عنه في التحكم في الأتمتة الصناعية.
شرح الوظائف الخمس الرئيسية للـ PLC
1. التحكم المنطقي الرقمي
هذا هو التطبيق الأساسي والأكثر انتشارًا لـ PLC. كل من إشارات الإدخال والإخراج الخاصة بـ PLC هي إشارات رقمية مع حالات تشغيل / إيقاف فقط. هذا النوع من التحكم يشبه إلى حد كبير التحكم في التتابع؛ يمكن استخدام PLC منخفض التكلفة مع إمكانيات التحكم الرقمي فقط كبديل لنظام التحكم في الترحيل. يمكن تطبيق التحكم المنطقي الرقمي على قطع فردية من المعدات أو على خطوط الإنتاج الآلية، مثل أنظمة التحكم في التتابع المختلفة، وآلات الختم والصب، والأحزمة الناقلة، وآلات التعبئة والتغليف، والتحكم في المصاعد، والتحكم في المضخات المختلفة وصمامات الملف اللولبي في أنظمة المعالجة الكيميائية، وأنظمة تغذية الأفران العالية في الأنظمة المعدنية، ومصانع الدرفلة، وآلات الصب المستمر، والمقصات الطائرة، وخطوط إنتاج الطلاء الكهربائي، وخطوط تعبئة البيرة، وخطوط تجميع السيارات، وخطوط إنتاج التلفزيون والراديو.
2. التحكم في الحركة
يمكن استخدام PLCs للتحكم في الحركة الخطية أو الدائرية. في الأيام الأولى، تم توصيل أجهزة استشعار الموضع والمحركات مباشرة عبر وحدات الإدخال/الإخراج الرقمية؛ اليوم، يتم استخدام وحدات مخصصة للتحكم في الحركة بشكل عام. تتميز جميع أجهزة PLC التي تنتجها الشركات المصنعة الكبرى في جميع أنحاء العالم تقريبًا بقدرات التحكم في الحركة. تُستخدم وظائف التحكم في الحركة PLC على نطاق واسع في أنواع مختلفة من الآلات، مثل أدوات آلات قطع المعادن، وآلات تشكيل المعادن، وآلات التجميع، والروبوتات، والمصاعد.
3. حلقة مغلقة- للتحكم في العمليات
يشير التحكم في العملية إلى التحكم في الحلقة المغلقة- للكميات التناظرية المتغيرة باستمرار مثل درجة الحرارة والضغط ومعدل التدفق. من خلال وحدات الإدخال/الإخراج التناظرية، تقوم PLCs بإجراء تحويلات تناظرية - إلى - رقمية (A/D) ورقمية - إلى - تناظرية (D/A) بين الإشارات التناظرية والرقمية، وتنفيذ - حلقة تحكم PID مغلقة للكميات التناظرية. تتميز أجهزة PLC الحديثة الكبيرة والمتوسطة الحجم عمومًا بقدرات التحكم في الحلقة المغلقة -PID. يمكن تنفيذ هذه الوظيفة باستخدام وحدات PID الذكية المخصصة أو إجراءات PID الفرعية، أو عن طريق تصميم إجراءات فرعية PID مخصصة؛ ومع ذلك، يتم استخدام تعليمات وظيفة PID المخصصة بشكل أكثر شيوعًا. لقد تم تطبيق قدرات التحكم التناظرية PID الخاصة بـ PLC على نطاق واسع في المعدات مثل آلات قولبة بثق البلاستيك، وأفران التسخين، وأفران المعالجة الحرارية، والغلايات، وكذلك في الصناعات بما في ذلك الصناعات الخفيفة، والهندسة الكيميائية، والآلات، والمعادن، وتوليد الطاقة، ومواد البناء.
4. معالجة البيانات
تتميز أجهزة PLC الحديثة بوظائف مثل العمليات الحسابية (بما في ذلك عمليات المصفوفة، والعمليات الوظيفية، والعمليات المنطقية)، وعمليات البيانات، والتحويل، والفرز، وجداول البحث، وعمليات البت، مما يتيح الحصول على البيانات وتحليلها ومعالجتها. ويمكن مقارنة هذه البيانات بالقيم المرجعية المخزنة في الذاكرة، أو نقلها إلى أجهزة ذكية أخرى عبر وظائف الاتصال، أو طباعتها في جداول. تُستخدم معالجة البيانات بشكل عام في أنظمة التحكم-الكبيرة الحجم، مثل أنظمة التصنيع المرنة غير المأهولة، ويمكن تطبيقها أيضًا على أنظمة التحكم في العمليات، مثل-أنظمة التحكم واسعة النطاق في صناعات الورق والمعادن والأغذية.
5. الاتصالات
يتضمن اتصال PLC الاتصال بين وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، بالإضافة إلى الاتصال بين PLC وأجهزة التحكم الذكية الأخرى. مع تطور التحكم المعتمد على الكمبيوتر-، تطورت شبكات اتصالات التشغيل الآلي للمصانع بسرعة في الخارج في السنوات الأخيرة، وقدمت جميع شركات تصنيع PLC الكبرى أنظمة شبكات للاتصالات-بين PLC.