رله هوشمند PLC , LOGO! Siemens و نرم افزار Soft Comfort به همراه فیلم‌های آموزشی - قسمت1

رله هوشمند لوگو  !LOGO 

در صنعت مینی پی‌ال‌سی های گوناگونی با اسامی مختلف تولید می‌شوند که با مقایسه کلی آن‌ها درمی‌یابیم که تقریباً همه آن‌ها ساختمان یکسانی دارند و تنها تفاوت آن‌ها در شکل ظاهری و نحوه برنامه‌ریزی آن‌هاست.(توجه نمایید که ساختار برنامه‌نویسی پی‌ال‌سی‌ها بسیار به یکدیگر شبیه هستند و نحوه انتقال برنامه نوشته به حافظه پی‌ال‌سی – پروگرم – در برندهای مختلف با یکدیگر متفاوت است. در آینده نزدیک بیشتر دراین‌باره صحبت می‌کنیم).

توجـــه :  در جدول زیر نام تعدادی از سازندگان به همراه نام مینی پی‌ال‌سی تولیدی آن‌ها را مشاهده می‌نمایید:

از دیدگاه تقسیم‌بندی، مینی پی‌ال‌سی‌ها کوچک‌ترین محصول، سازندگان پی‌ال‌سی می‌باشد که با هدف کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری در تابلوهای برق تولید شدند. 

مزایای PLC‌ها عبارت‌اند از:

• کوچک‌تر شدن و کاهش حجم سیم‌کشی نسبت به تابلوهای کنتاکتوری
• تعمیر و نگهداری ساده‌تر( عیب‌یابی سریع‌تر)
• امکان تغییر پروسه کنترل با توجه به امکان تغییر برنامه
• کاهش سروصدا در تابلو و خرابی کمتر با توجه به حذف کنتاکتور
• توانایی کنترل پروسه‌های کنترلی پیچیده‌تر

توجـــه : مینی پی‌ال‌سی‌ها با توجه به ابعاد کوچک آن‌ها و عدم امکان گسترش سخت‌افزاری آن‌ها (اضافه کردن امکانات جدید) معمولاً در کنترل فرآیندها و سیستم‌های کوچک نظیر کنترل موتورخانه‌ها، کنترل چیلرها و سیستم‌های تهویه مطبوع،کنترل آسانسور، کنترل شرایط محیطی سالن‌های پرورش قارچ و طیور(مرغ و بلدرچین و …) یا به‌طورکلی سیستم‌های هوشمند سازی (BMS) کاربرد دارند.

ساختمان PLC  LOGO :

Plc مخفف Programmable Logic Controller به معنای کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه پذیر می‌باشد و بر مبنای مدار منطقی (صفر و یک) طراحی‌شده‌اند. لوگو یک Mini PLC ساخت شرکت زیمنس بوده که از آن می‌توان در کنترل فرآیندهای کوچک استفاده نمود، در تصویر زیر بخش‌های مختلف یک سیستم اتوماسیون کوچک متشکل از یک LOGO  کامپکت و یک نمایشگر را ملاحظه می‌نمایید.

توجـــه : لوگو از بخش‌های سخت‌افزاری کمی به نسبت دیگر PLC ها تشکیل‌شده است و تنها شامل ماژول اصلی، کارت‌های افزایشی، ماژول تغذیه و قطعات جانبی می‌گردد و به همین علت آن را در دسته مینی PLC ها قرار داده‌اند.

۱.ماژول اصلی: این بخش ترکیب پردازنده مرکزی و بخش ورودی‌ها و خروجی‌ها می‌باشد. پردازنده مرکزی که در اصل مغز سیستم بوده و وظیفه پردازش سیگنال‌های ورودی و کنترل خروجی‌ها را بر عهده دارد. لازم به ذکر است که در برخی مدل‌ها، این بخش دارای صفحه‌نمایش و کلیدهای کنترلی نیز می‌باشد(کلیدهای کنترلی، کلیدهایی روی پی‌ال‌سی می‌باشد که مهم‌ترین کاربرد آن‌ها، نوشتن برنامه داخل پی‌ال‌سی می‌باشد). ورودی‌ها داده‌های موردنیاز را از دنیای بیرون گرفته و به CPU ارسال می‌کنند، CPU نیز پس از پردازش این اطلاعات، تصمیم‌های موردنیاز را اتخاذ و از طریق خروجی‌ها به دنیای خارج ارسال می‌نماید. در حالت کلی دو نوع ورودی و خروجی، آنالوگ و دیجیتال وجود دارد، همچنین خروجی‌ها در دو مدل رله‌ای یا ترانزیستوری تولید می‌گردند.

نکته: با توجه به عدم امکان تعویض بخش ورودی‌ها و خروجی‌ها در ماژول اصلی، تمهیدات لازم جهت حفاظت از این قسمت‌ها انجام گیرد ، استفاده از رله، دیود، فیوز و دیگر تجهیزات حفاظتی یا ایزولاتور ها می‌تواند علاوه بر افزایش طول عمر PLC باعث راحتی و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری گردد.

۲.کارت‌های افزایشی (Expansion Card): در برخی از مدل‌های لوگو، امکان افزایش تعداد ورودی‌ها و خروجی‌ها یا اضافه کردن کارت شبکه با استفاده از کارت‌های افزایشی (Expansion) وجود دارد.

۳.ماژول تغذیه : این بخش وظیفه تأمین تغذیه بخش‌های مختلف لوگو را بر عهده دارد. تغذیه لوگوها بسته به مدل می تواند ۱۲VDC ، ۲۴VCD/AC یا ۱۱۵ … ۲۴۰ VAC باشد.

۴.کارت حافظه: کارت‌های حافظه در LOGO در دو نوع تولید می‌گردد که هر دو توانایی حفظ برنامه در هنگام قطع شدن برق را دارا هستند. رنگ بدنه معرف کارکرد آن‌ها می‌باشد.کارت حافظه زرد رنگ، قابلیت خواندن/نوشتن را داراست و کارت حافظه قرمز رنگ، تنها امکان خواندن برنامه از روی آن وجود دارد.

۵.کابل ارتباطی: جهت برنامه‌ریزی مدل‌های قدیمی‌تر از لوگو۸،، نیاز به یک کابل رابط می‌باشد، این کابل به پورت سریال رایانه متصل می‌شود که البته از طریق مبدل‌های سریال به USB می‌توان به پورت سریال متصل نمود ، هم‌اکنون کابل رابط USB نیز در بازار یافت می‌شود. در مدل‌های جدید لوگو مانند لوگو۸، از کابل شبکه (LAN) برای ارتباط با لوگو استفاده می‌شود.

انتخاب لوگو مناسب برای پروژه : 

هر یک از بخش‌های مختلف لوگو، که در بالا معرفی گردید، می‌تواند یک پارامتر انتخابی برای شما باشد.

 تعداد ورودی‌ها و نوع آن‌ها در پروژه ( شامل میکرو سویچها، کلیدها، سنسورها و …..) و تعداد خروجی‌ها ( شیرهای برقی و ولوها، موتورها و …) تعیین‌کننده تعداد ورودی‌ها و خروجی‌ها هستند. همچنین نوع و ولتاژ تغذیه در دسترس داخل تابلو، تعیین‌کننده بخش تغذیه پی‌ال‌سی شما می‌باشد و در نهایت نیاز به امکانات جانبی، نظیر امکان شبکه شدن یا تمایل شما به نوع برنامه‌نویسی ( از طریق کلیدها روی لوگو، یا برنامه‌نویسی داخل یارانه) تعیین‌کننده بخش‌های دیگر می‌باشد.

توجه: در انتخاب تعداد ورودی‌ها و خروجی همیشه تلاش نمایید، که یک مدل‌بالاتر با تعداد ورودی و خروجی بیشتر نسبت به نیاز فعلی انتخاب نمایید.

بررسی امکانات لوگو 8 : 

زیمنس با هوشمندی بالای خود بار دیگر توانست محصولی منطبق بر نیازهای روز مشتری خود تولید نماید ، لوگو ۸ خوش‌دست، زیبا و کوچک  با صفحه‌نمایش جدید، امکان اتصال به شبکه اترنت را نیز داراست. همچنین اپلیکیشن وب سرور لوگو زیمنس همه‌چیز را بسیار ساده کرده است. 

یکی دیگر از ویژگی‌های این نسل جدید امکان ارتباط با شبکه موبایل و همچنین ماژولی جهت پیاده‌سازی پروژه‌های هوشمند سازی می‌باشد، که در میان مینی PLC ها یک نوآوری محسوب می‌گردد. لوگو به علت کوچکی، نصب راحت، سیم‌کشی کم و برنامه‌نویسی ساده  مدت‌ها به‌عنوان ماژول هوشمند منطقی برای اجرای پروژه‌های اتوماسیون کوچک شناخته‌شده است.

امکانات جدید در نرم افزار LOGO! Soft Comfort

سال‌هاست که لوگو سافت کامفورت، ساده‌ترین و سریع‌ترین نرم‌افزار جهت ایجاد برنامه، شبیه‌سازی پروژه، و سندسازی به شمار می‌رود. بلوک‌های توابع استاندارد بوده و برنامه‌نویسی را ساده‌تر می‌کنند. طراحی کاربر دوستانه نرم‌افزار هنوز هم در بازار بی‌رقیب بوده و یکی از اصلی‌ترین علل استفاده از لوگو در میلیون‌ها مشتری می‌باشد که در نسخه جدید بهتر نیز شده است. امکانات و توابع اتصال به شبکه، آرایش خودکار ارتباط با نمایش در تصویر شبکه، توانایی باز کردن سه برنامه در یک‌زمان و استفاده از  قابلیت کشیدن و رها کردن (Drag & Drop) برای انتقال راحت سیگنال از یک برنامه به دیگری، تنها چند مورد از امکانات متعدد و جدید  LOGO! Soft Comfort 8 می‌باشد.

برخی از کاربردهای لوگو

• ایده آل برای اجرا و پیاده‌سازی پروژه‌های اتوماسیون ساده در صنعت، ساختمان‌ها و کاربردهای خاص
• در زیرساخت، لوگو را می‌توان در سیستم تهویه سرمایش و گرمایش، کنترل نور و آبیاری
• در تجهیزات نظارتی مانند سیستم‌های هشدار دهی و کنترل مقادیر بحرانی و مهم به کار برد
• در صنعت، لوگو در تجهیزات حمل‌ونقل، از نوارهای نقاله گرفته تا تغذیه‌های خودکار
• در زمینه‌های خاصی مانند پانل‌های خورشیدی، تابلوهای علائم ترافیکی، در کنترل ماشین‌ها، پمپ‌ها، نصب فیلترها

توجـــه : در ویدیوی زیر بخش‌های گوناگون این اعجوبه کوچک را معرفی کرده‌ایم:

چگونگی نصب و سیم بندی لوگو : 

معرفی سخت افزار لوگو :

مقدمات برنامه نویسی لوگو :

برنامه‌نویسی در PLC ها بر اساس مدارهای منطقی (دیجیتال) صفر و یک هست.( با توجه به اینکه ورودی و خروجی اکثر PLC ها ۲۴ ولت است ، لذا منظور از یک دیجیتال ولتاژ بین ۱۸ الی ۲۴ ولت و منظور از صفر دیجیتال ولتاژ بین صفر الی ۳ ولت است) توجه: در ادامه این جلسه منظور از ” یک شدن “، فعال شدن و منظور از “صفر شدن” غیرفعال شدن می باشد. 

توجــه : برنامه‌ریزی در لوگو به دو طریق امکان‌پذیر می‌باشد:

* Local : از طریق کلیدهای روی PLC 

* از طریق نرم‌افزار  LOGO! Soft comfort و از طریق کابل مربوطه

سیگنال دیجیتال و آنالوگ

سیگنال دیجیتال در توصیف ساده به شکل صفر و یک می باشد ( صفر، همان صفر تغذیه و یک، یک دیجیتال است که می تواند ۵ ولت، ۱۲ یا ۲۴ ولت باشد) که شامل تجهیزاتی است که به صورت بلی و نه ( دو وضعیتی) کار می کنند مانند میکرو سویچ ها، رله ها، کلید ها (Push button).
آنالوگ سیگنال چند وضعیتی است، مانند سنسورهایی که خروجی آنها جریان ۴ تا ۲۰ میلی آمپر است ( یعنی خروجی این سنسور می تواند هریک از جریان های مابین ۴ تا ۲۰ یعنی ۴، ۴.۲ ، ۵.۶، ۱۰ ، ۱۲.۷ و …. تا ۲۰ باشد). 

توجــه : در سیگنال آنالوگ بین حداقل و حداکثر یک پیوستگی وجود دارد ولی در سیگنال دیجیتال تغییر وضعیت از ۰% به ۱۰۰% است و بالعکس.

توجــه : در نمودار های زیر شکل موج سیگنال های آنالوگ و دیجیتال را ملاحظه می فرمایید:

دسته‌بندی توابع:

• constant: این توابع شامل اتصالات ورودی و خروجی، فلگ ها و ….
• Basic Function: شامل توابع منطقی مانند AND , NAND , OR و …
• Special Function: شامل توابع خاص مانند تایمر و کانتر و ….

 توجــه : قبلاً با گیت‌های منطقی و سیستم‌های اعداد آشنا شده‌اید ، اما برای یادآوری دوباره آنرا بیان می کنیم .

گیت‌های منطقی:

گیت منطقی AND: گیت AND معادل واژه “و” در زبان فارسی است و جدول بالا این‌گونه خوانده می‌شود : اگر ورودی A صفر باشد و ورودی B صفر باشد، آنگاه خروجی نیز صفر خواهد بود. یک‌راه ساده برای به خاطر سپردن عملکرد گیت AND این است که خروجی AND تنها در صورتی یک است، که هر دو ورودی یک باشد.امکان طراحی گیت AND با بیش از دو ورودی نیز وجود دارد و در این صورت باید همه ورودی‌ها یک باشد تا خروجی نیز یک گردد. AND معادل “سری کردن” کلیدها در برق صنعتی می‌باشد.

.

در تصویر زیر، لامپ در صورتی روشن می‌شود که هر دو کلید A و B بسته باشد یعنی کلید A، یک شود  و کلید B نیز یک شود. در کاربرد عملی این گیت، به‌عنوان‌مثال شما چند سنسور(حسگر)  دیجیتال دارید و می‌خواهید زمانی که همه آن‌ها یک شد (فعال شد) یک خروجی شما نیز فعال گردد. در این صورت سنسورها به ورودی‌های دیجیتال شما وصل می‌شوند و در برنامه این سنسورها سری می‌شوند . نگران نباشید در آینده بیشتر با نحوه برنامه‌نویسی آشنا خواهید شد.

گیت منطقی NAND: گیت NAND برعکس گیت NOT می‌باشد و خروجی آن همیشه یک است مگر اینکه همه ورودی‌ها یک باشند ، در کاربرد عملی فرض کنید که دو سنسور داریم که در حالت عادی خروجی آن‌ها یک است ( مانند سنسورهایی که خروجی کنتاکت دارند و در حالت عادی کنتاکت بسته است) و بافرمان دادن به آن‌ها خروجی فعال می‌شود . به‌عبارت‌ دیگر وقتی سنسور تحریک نشده، خروجی یک و وقتی تحریک شد، خروجی صفر می‌گردد.

گیت منطقی OR: گیت OR معادل واژه “یا” در زبان فارسی است و جدول بالا این‌گونه خوانده می‌شود : اگر ورودی A صفر باشد یا ورودی B صفر باشد، آنگاه خروجی نیز صفر خواهد بود. یک‌راه ساده برای به خاطر سپردن عملکرد گیت OR این است که برای یک شدن خروجی کافی است تا یکی از ورودی‌ها یک باشد ، OR معادل “موازی کردن” کلیدها در برق صنعتی می‌باشد.

در مدار زیر، چنانچه کلید A فعال شود یا کلید B فعال شود، لامپ روشن می‌شود.

گیت منطقی NOR: عملکرد این گیت عکس OR می‌باشد.

سیستم‌های اعداد:

۱- دسیمال – دهدهی: مبنای عددی ۱۰ و اعداد و شمارش عادی روزمره می‌باشد. در مبنای ۱۰ اعداد ۰ تا ۹ داریم ( ۱۰ عدد) و بعد از آن تکرار می‌شود.

اعداد دسیمال

(۵ × ۱) +( ۶ ×۱۰)  +( ۳ ×۱۰۰) + (۲ ×۱۰۰۰) + (۴ ×۱۰۰۰۰) + (۳ ×۱۰۰۰۰۰) +( ۱ ×۱۰۰۰۰۰۰) در این سیستم هر عدد جایگاهی دارد، ( از سمت راست) : یکان(ضربدر یک)، دهگان (ضربدر یک)، صدگان (ضربدر یک)، هزارگان(ضربدر یک)، ده هزار(ضربدر یک)، صد هزار(ضربدر یک) و ….

۲- باینری – دودویی: در مبنای دو ، اعداد ۰و۱ داریم (۲ عدد) ارزش مکانی اعداد با ضریبی از ۲ افزایش پیدا می‌کند، یعنی به‌جای یکان، دهگان، صدگان داریم ضربدر ۲ به توان صفر که می‌شود یک، ضربدر۲ به توان یک که می‌شود ۲، ضربدر دو به توان ۲ که می‌شود ۴، ضربدر ۲ به توان ۳ که می‌شود ۸ و الی‌آخر…

3- هگز – هگز دسیمال: ۰,۱,۲,۳,۴,۵,۶,۷,۸,۹,A,B,C,D,E,F سیستم عددی هگز بر مبنای ۱۶ است و ارقام ۱۰ تا ۱۵ به‌صورت A تا F نوشته می‌شود ، ارزش مکانی اعداد با ضریبی از ۱۶ افزایش پیدا می‌کند. یعنی به‌جای یکان، دهگان، صدگان داریم: ۱۶ به توان صفر که می‌شود یک، ۱۶ به توان یک که می‌شود ۱۶، ۱۶ به توان ۲ که می‌شود ۲۵۶ و الی‌آخر… به‌عنوان مثال عدد برای تبدیل عدد ۷DF به دسیمال مانند زیر عمل می‌کنیم:

۷DF = (7 * 16^۲) + (۱۳ * ۱۶^۱) + (۱۵ * ۱۶^۰

۷DF = (7 * 256) + (13 * 16) + (15 * 1

۷DF = 1792 + 208 + 15

۷DF = 2015

توجـــه : اطلاعات تکمیلی را می‌توانید در ویدیوی زیر مشاهده نمایید:

نصب نرم افزار و برنامه نویسی :

آموزش این قسمت در قالب ۳ بخش است:

بخش اول:

• ابتدا سری به سایت زیمنس می‌زنیم و نرم‌افزار موردنیاز را دانلود می‌کنیم. ( البته نسخه موردنیاز نرم افزار LOGO Soft Comfort را می‌توانید از این لینک دانلود نمایید)
• سپس نحوه نصب نرم‌افزار را مشاهده خواهید کرد.
• در گام بعد، با محیط نرم‌افزار و امکانات آن آشنا خواهید شد.
• با المان‌های ابتدایی و پرکاربرد برنامه‌نویسی لوگو به زبان Ladder آشنا خواهید شد و اولین برنامه در این محیط را خواهیم نوشت.
• در پایان با نحوه سیموله کردن و شبیه‌سازی برنامه آشنا خواهید شد و برنامه‌ای که نوشتیم را شبیه‌سازی می‌کنیم تا صحت عملکرد آن را بررسی نماییم.

بخش دوم:

• ورودی و خروجی را در برنامه قرا دهید و مشخصات آن‌ها را تنظیم نمایید.
• از بیت‌های حافظه به‌عنوان خروجی استفاده نمایید.
• از گیت‌های منطقی (AND,OR,…) در برنامه خود استفاده نمایید.
• بلوک‌های تایمر و شمارنده را در برنامه قرار داده و تنظیم نمایید.
• پیش از دانلود، برنامه خود را شبیه‌سازی کنید و باگ‌های احتمالی آن را رفع کنید.
• از Help نرم‌افزار استفاده کنید.
• با استفاده از امکانات نرم‌افزار زبان برنامه‌نویسی را از LADDER به FBD یا بالعکس تغییر دهید.

بخش سوم:

در بخش سوم ، با بلوک‌ها، فانکشن ها و توابع مورداستفاده در نرم‌افزار LOGO! Soft Comfort آشنا خواهید شد . ( در آموزش قسمت بعد )

نحوه انتقال برنامه به لوگو و تنظیمات آن :

پس از نوشتن برنامه و تست آن ، نوبت به انتقال برنامه به PLC می رسد ، برای این کار از منوی Tools گزینه Transfer را انتخاب می کنیم :

دو گزینه اول مربوط به انتقال برنامه بین LOGO و PC می باشد . ( برای این کار نیاز به اتصال کابل مربوطه بین LOGO و PC می باشد . )

گزینه های سوم و چهارم مربوط به Run و Stop کردن PLC از طریق PC می باشد .

گزینه  ..... Synchronize  clock مربوط به تنظیم ساعت PLC  از طریق ساعت  PC می باشد .

دو گزینه Config Network  و  Config Master/Slave مربوط به تنظیمات شبکه است .

Summer  Time/Winter مربوط به تنظیم ساعت برای کشورهایی نظیر ایران است ، که در شش ماه اول و دوم ساعت یک ساعت به جلو و عقب کشیده می شود ، با این تنظیم ، تغییر ساعت به شکل خودکار انجام می شود .

گزینه بعدی در منوی Determine LOGO  , Tools می باشد ، با استفاده از این گزینه ، نرم افزار شروع به بررسی توابع مورد استفاده در متن برنامه می کند و با توجه به پیچیدگی مدار طراحی ، لیستی از سخت افزارهای مناسب را پیشنهاد می دهد .

به طور کلی دو گزینه مهم در نرم افزار Simulation و Transfer برای پروژه های معمولی و گزینه های تنظیم شبکه در پروژه های پیشرفته می باشد ، مهمترین تنظیمات نرم افزار را شامل می شوند و گزینه های دیگر بیشتر برای موارد سلیقه ای استفاده می گردد .

اتصال LOGO از طریق کابل شبکه به کامپیوتر :

1- ابتدا در پنجره زیر ، در قسمت Ethernet  ,  Connect  through را انتخاب کنید . 

2- در قسمت Target  IP address  نیز به وارد کردن IP لوگو داریم ، برای اطلاع از IP لوگو ، در منوی لوگو وارد قسمت network شده و IP Address را انتخاب می کنیم، یک دلخواه مانند 192.168.0.4 وارد می کنیم .

3- حال IP تنظیم شده در مرحله دو را در پنجره مرحله یک وارد می کنیم .

4- مرحله بعد تنظیم IP کامپیوتر می باشد ، برای این کار به مسیر زیر بروید :

                                                             Control Panel  >     Network & Sharing Center

5- روی Local Area Connection کلیک نمایید تا پنجره زیر باز شود :

6- روی properties کلیک نمایید و سپس روی IP version4 دوبار کلیک کنید .

7- در پنجره زیر Use the following  IP  Address  را انتخاب کنید و تنظیمات را به شکل زیر انجام دهید :

                                                       IP Address : 192.168.0.1

                                           Subnet mask : 255.255.255.0

سپس دوبار OK کنید .

8- پس از انجام این تنظیمات ، به مرحله یک بازگردید و روی Test کلیک کنید ، اگر خط ارتباطی سبز رنگ شد ، یعنی ارتباط برقرار شده است .