سیستم کنترل خشک کن تفاله چغندر
سیستم کنترل خشک کن تفاله چغندر
PLC و کاربردهای آن
کنترل کنندههای منطقی برنامه پذیر
1- كنترل كننده منطقي برنامه پذير :
پيشرفت هاي چشمگير فن آوري نيمه هادي در زمينه ساخت ريزپردازنده و حافظه هاي با حجم بالا امكان ساخت كنترل كننده هاي منطقي الكترونيكي برنامه پذير را فراهم آورد . در اين كنترل كننده ها بر خلاف كنترل كننده هاي مبتني بر قسمت هاي الكترومكانيكي ، براي تغيير منطق كنترل كافي است بدون تغييري در سيم كشي يا قطعات ، فقط برنامه كنترل را تغيير دهيم ، در اين صورت مي توانيم از يك كنترل كننده منطقي برنامه پذير هر جا كه خواسته باشيم استفاده نماييم . شكل 1-1 يك كنترل كننده منطقي برنامه پذير را بگونه نمايشي تعريف مي نمايد .
شكل 1- 1 : شماي كلي يك كنترل كننده منطقي برنامه پذير
مزاياي استفاده از كنترل كننده هاي منطقي :
1- استفاده از PLC حجم تابلوهاي فرمان را كاهش مي دهد .
2- استفاده از PLC مخصوصاً در فرآيندهاي پيچيده موجب صرفه جويي فراوان در هزينه مي گردد .
3- PLC استهلاك مكانيكي ندارد ، بنابراين علاوه بر طول عمر بيشتر نيازي به سرويس و تعميرات دوره اي ندارد .
4- مصرف انرژي PLC بسيار كمتر از مدارهاي رله اي است .
5- PLC نويزهاي صوتي و الكتريكي ايجاد نمي كند .
6- طراحي و اجراي مدارهاي كنترل منطقي با PLC آسان و سريع است .
7- ايجاد تغييرات ( Modifications ) و تنظيمات در PLC آسان و سريع است .
8- عيب يابي مدارات كنترل و فرمان با PLC سريع و آسان است و معمولاً PLC خود داراي برنامه عيب يابي مي باشد .
2- ساختمان داخلي PLC
ساختمان داخلي يك PLC كم و بيش مانند ساختمان داخلي هر سيستم ريزپردازنده ديگر است . شكل 1-2 حالت كلي مربوط به ساختمان داخلي يك PLC را بيان مي نمايد .
شكل 1-2 : ساختمان داخلي PLC
3- روش و زبان برنامه نويسي PLC
هر PLC داراي زبان برنامه نويسي خاص خود بوده كه رابط مابين كاربر و سخت افزار PLC مي باشد . بوسيله برنامه كنترل است كه يك PLC پروسه مورد نظر را كنترل مي نمايد . از آنجا كه مهمترين گروه علمي _ شغلي مرتبط با PLC گروههاي مرتبط با مهندسي برق مي باشند لذا سازندگان PLC اقدام به طراحي زبانهاي برنامه نويسي خاصي نمودند كه به دانسته هاي قبلي اين گروه كاري نزديكتر باشد . مهمترين روشهاي برنامه نويسي عبارتند از :
برنامه نويسي به روش فلوچارتي CSF ( Control System Flowchart )
يا نمايش جعبه اي تابع FBD ( Function Block Diagram )
در اين روش برنامه بصورت بلوكي نوشته شده كه در آن هر بلوك بيانگر يك عملگر ( Operation ) مي باشد .بدين ترتيب برنامه هاي نوشته شده به روش FBD عبارتند از يك سري جعبه كه به يكديگر متصل گرديده اند .
روشهاي فوق الذكر معمولاً بطور مستقل كاربرد چنداني ندارد و اغلب براي عيب يابي و يا شناخت منطق كنترل سيستم ناشناخته بسيار مفيد است . شكل پايين يك نمونه برنامه نوشته شده به روش CSF را نمايش مي دهد .
![]() |
Siemens
برنامه نويسي به روش ليست جملات STL ( Statement List )
در اين روش هر عمل منطقي توسط يك جمله يا عبارت مناسب نوشته مي شود . مثال ارائه شده در شكل پايين نمونه اي از برنامه نوشته شده به روش STL را نمايش مي دهد . در اين مثال حرف A بيانگر دستور AND مي باشد . نكته قابل توجه در اين روش برنامه نويسي آن است كه هر PLC داراي كد دستورات منحصر بفردي مي باشد كه اين دستورات به نوع CPU بكار رفته بستگي دارد .روش STL نيازهاي گرافيكي بسيار كمتري نسبت به دو روش قبل دارد ، لذا نوع و تعداد دستورات قابل درك واجرا در اين روش بسيار از روش هاي LAD و FBD مي باشد . به همين دليل برنامه هايي كه به روش LAD يا FBD نوشته مي شود معمولاً قابل تبديل به STL مي باشد در حاليكه عكس اين قضيه همواره امكان پذير نيست .
![]() |
نمونه برنامه نوشته شده به روش STL و برنامه معادل آن به روش CSF
3- كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير امروزي
از اولين سالهاي تولد PLC تاكنون بيش از سه دهه مي گذرد . در اين مدت شاهد تغييرات بسيار در ساختار PLC ها بوده ايم . از جمله اين تغييرات مي توان به افزايش سرعت عملكرد ، توانايي كار با سيگنالهاي آنالوگ و ديجيتال و همچنين برخوردار شدن از امكانات ارتباطي ( Communication ) سريع و … اشاره نمود .
براي برنامه نويسي PLC هاي قديمي نياز به يك Programmer مخصوص بود كه اين امر قيمت تمام شده يك سيستم كنترل منطقي با PLC را افزايش مي داد . در حال حاضر امكان برنامه ريزي PLC ها با استفاده از كامپيوترهاي شخصي فراهم گرديده است و اين امر سهولت و صرفه جويي قابل ملاحظه اي را ايجاد نموده است .
4- نحوه كار PLC
در ابتداي راه اندازي ، مانند هر سيستم مبتني بر پردازنده ، در PLC نيز برنامه سيستمي اجرا مي گردد . پس از اجراي برنامه سيستمي و چك شدن سخت افزار، در صورتي كه شرايط لازم براي ورود به حالت اجرا ( RUN ) فراهم باشد ، برنامه كاربر فرا خوانده مي شود .براي اجراي برنامه كاربر ابتدا تمام ورودي هاي PLC بطور يكجا فرا خوانده مي شود و وضعيت آنها ( صفر يا يك ) در مكاني بنام تصوير ورودي ( Input – Image – Area ) نوشته مي شود . PLC در خلال اولين Scan برنامه ، از داده هاي تصوير ورودي استفاده مي نمايد . توجه نماييد در صورتي كه در طول اولين Scan ، تغييراتي در ورودي ها حاصل شود ، اين تغييرات تا Scan بعدي به مكان تصوير ورودي ها منتقل نمي گردد .PLC ضمن Scan برنامه كاربر نتايج حاصل را درمكاني بنام تصوير خروجي ( Output – Image – Area ) مي نويسد و بعد از اجراي كامل برنامه و در پايان ، نتايج را بطور يكجا به خروجي ها ارسال مي دارد .خواندن يكجاي ورودي ها و ارسال يكجاي خروجي ها ، صرفه جويي قابل توجه اي در زمان بدنبال دارد ، زيرا خواندن يا نوشتن با آدرس دهي يك به يك زمان زيادي را به خود اختصاص مي دهد .از جمله مزاياي دسترسي به مكانهاي تصوير خروجي يا ورودي آن است كه امكان Set يا Reset نمودن هر يك از بيت هاي ورودي يا خروجي را مستقل از وضعيت فيزيكي آنها فراهم مي نمايد و اين كار مزيت بزرگي به هنگام عيب يابي يا آزمايش يك برنامه نوشته شده محسوب مي شود . روش فوق در عين مزايايي كه ذكر گرديد ، مسئله اي بنام زمان پاسخ دهي برنامه ( Program Response Time) را بوجود مي آورد . زمان پاسخ دهي مدت زماني است كه طول مي كشد تا PLC تمام برنامه كاربر را Scan نمايد و در اين مدت تغييرات بوجود آمده در ورودي ها وارد مكان تصوير ورودي نمي گردد و خروجي ها نيز به حالتي كه در Scan قبلي بودند باقي مي ماند اين امر در فرآيندهايي با سرعت تغييرات زياد ، مشكل ساز است مخصوصاً زماني كه برنامه كاربر طولاني بوده و مدت زمان زيادي صرف Scan برنامه مي گردد .همچنين گاهي ملاحظات ايمني لازم مي دارد كه تغييرات آني بعضي از ورودي ها همواره مورد توجه قرار گيرد كه در اين صورت زمان پاسخ دهي ممكن است مانع از ثبت به موقع اين تغييرات شود .براي حل اين مشكل در زبانهاي برنامه نويسي دستورات خاصي گنجانده شده است .
با توجه به سرعت بالاي PLC هاي امروزي و كندي فرآيندهايي كه توسط آن كنترل مي گردند
( سيستم هاي الكترو مكانيكي ) زمان پاسخ دهي در شرايط عادي ، معمولاً مشكلي ايجاد نمي نمايد .شكل پايين طرز كار PLC را بيان مي دارد .
نگاهی به داخل PLC
يكPLC درواقع كامپيوتري است كه با آنچه احتمالاً درباره آن شنيده ايد يا با آن كار كرده ايد فرق دارد .بيشتر مردم با كامپيوترهاي خانگي آشنايي دارند . نوع ديگري رايانه نيز وجود دارد كه به عنوان رايانه كنترل فرآيند شناخته مي شود . هر چند كه اين رايانه نيز داده ها را پردازش مي كند ولي وظيفه اصلي آن كنترل فرآيندهاي صنعتي و توليدي است ( ماشين آلات توليد ، روباتها ،خطوط توليد و… ).
هر چند كه اين رايانه ها ممكن است صفحه كليد نيز داشته باشند ، ورودي هاي كنترل آنها سوئيچها وحسگرها هستند و خروجي هاي آنها علاوه بر نمايشگرها و چاپگر ، سيگنالهاي كنترلي براي انواع موتورها ، سولنوئيدها و ...مي باشند.
5- واحدهاي تشكيل دهنده PLC
در PLC هاي كوچك ، پردازنده ، حافظه نيمه هادي ، ماژول هاي I/O و منبع تغذيه در يك واحد جاي داده شده اند . در PLC هاي بزرگتر ، پردازنده و حافظه در يك واحد ، منبع تغذيه در واحد دوم و واسطه هاي I/O در واحدهاي بعدي قراردارند .
ابزار برنامه نويسي ، كه معمولاً يك واحد پردازنده با صفحه نمايش و صفحه كليد مي باشد ( بعنوان مثال يك كامپيوتر شخصي ، يك PG در خانواده زيمنس و يا كنسول در خانواده Omron ) به عنوان يك واحد مجزا از طريق يك سيم به واحد اصلي متصل مي گردد .
شكل پايين قسمتهاي اصلي يك سيستم پردازش در PLC را نمايش مي دهد .
حافظه ثابت سيستم ، حاوي برنامه اي است كه توسط كارخانه سازنده تعبيه شده است . اين برنامه وظيفه اي مشابه سيستم عامل Dos دردستگاههاي PC دارد كه بر روي تراشه هاي خاصي بنام حافظه فقط خواندني ( ROM ) قرار گرفته است . برنامه هاي ثابت در ROM ، درحين عمليات CPU نمي توانند تغيير يابند يا پاك شوند . برنامه موجود در اين حافظه غير فرار به هنگام قطع تغذيه CPU نيز حفظ مي شود .
اطلاعات حافظه تغيير پذير بر روي تراشه هاي نيمه هادي ذخيره مي شود كه امكان برنامه ريزي ، تغيير و پاك كردن آنها توسط برنامه ريز ميسر است . اين حافظه عمدتاً از نوع حافظه هاي با قابليت دسترسي تصادفي ( RAM ) انتخاب مي گردند .اطلاعات موجود درحافظه هاي RAM با قطع تغذيه ، پاك مي گردند .
اغلب CPU ها مجهز به يك باتري پشتيبان هستند . بنابراين اگر تغذيه ورودي قطع شود و متعاقباً منبع تغذيه نتواند ولتاژ سيستم را تامين كند ، باتري پشتيبان برنامه ذخيره شده در RAM را حفظ مي كند . همانگونه كه در شكل پايين ملاحظه مي گردد ، قسمت پردازنده داراي ارتباطاتي با قسمت هاي مختلف داخل و خارج خود مي باشد .
واحدهاي اصلي تشكيل دهنده سيستم پردازش در PLC
6- پردازنده
تمام پردازنده هاي رايانه اي ، به گونه اي طراحي شده اند كه بتوانند محاسبات منطقي و حسابي را انجام دهند . اين عمليات بوسيله ريزپردازنده ( Microproccessor ) و از طريق بكارگيري دستورالعمل هاي متفاوت انجام مي گيرد .ريزپردازنده ها بر حسب ميزان قدرت طبقه بندي مي گردند . دو عامل در تعيين ميزان قدرت ريزپردازنده ها عبارتند از تعداد بيت ها و سرعت پالس ساعت (Clock ) .ريزپردازنده هاي فعلي امكان پردازش داده ها ، بصورت 4 ، 8،16 يا 32 بيتي را دارا مي باشند .هرچه تعداد اين بيتها بيشتر باشد ، قدرت پردازنده بيشتر است . ميزان پالس ساعت ، سرعت اجراي هر دستورالعمل را نشان مي دهد . محدوده سرعت پالس ساعت در حال حاضر از محدوده 1MHz تا 66MHz متغير مي باشد .جدول ارائه شده در شكل پايين تعدادي از ميكروپروسسور هاي معروف را مقايسه نموده است .تعدادي از PLC ها از ريزپردازنده هاي عنوان شده در جدول فوق الذكر بهره مي گيرند و تعدادي ديگر از آنها از CPU هاي انحصاري خود كارخانه سازنده استفاده مي نمايند . با اختراع پردازنده هاي پنتيوم ، نسل جديد PLC ها نيز با بكارگيري اين پردازنده هاي سرعت بالا پا به عرصه صنعت گذاشته اند . از جمله اين PLC ها مي توان به خانواده هاي C7 و M7 از شركت زيمنس اشاره نمود .
8085 8-bit 1MHz
8086 16-bit 4.77MHz
80186 16-bit 8MHz
80286 16-bit 12.5MHz
80386 32-bit 33MHz
80486 32-bit 50MHz
مقايسه تعدادي از ريز پردازنده هاي معروف
7- (ماژول ها ي ورودي و خروجي Input / Output )
ماژول ورودي به صورت الكترونيكي چهار كار اصلي را انجام مي دهد . اولاً اين ماژول حضور يا عدم حضور سيگنال الكتريكي در تمام وروديها را بررسي مي كند . اين سيگنالهاي ورودي، وضعيت قطع يا وصل سوئيچها ، حسگرها و ساير عناصر در فرآيند تحت كنترل را نمايش مي دهند . ثانياً اين ماژول سيگنال مربوط به وصل بودن را از نظر الكتريكي به سطحي DC كه توسط مدارات الكترونيكي ماژول I/O قابل استفاده باشد ، تغيير مي دهد . براي سيگنال ورودي قطع ، هيچ تبديل سيگنالي صورت نمي گيرد و نشان دهنده حالت قطع است . ثالثاً اين ماژول ، جداسازي الكترونيكي را با جداكردن خروجي ماژول ورودي از ورودي اش به صورت الكترونيكي انجام مي دهد . در نهايت اين ماژول سيگنالي را كه توسط CPU سيستم PLC قابل تشخيص است ، ايجاد مي كند .تمام اين وظايف در طرح شكل پايين نشان داده شده است .
|
|
|
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
![]() |
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
طرح ماژول ورودي PLC
شكل فوق فقط مدار يك ترمينال رانمايش مي دهد . تمام ترمينالهاي يك ماژول ، داراي مدار يكسان هستند . بلوك اوليه سيگنالهاي ورودي را از سوئيچها ، سنسورها و غيره دريافت مي نمايند .سيگنالهاي AC ، در واحد مبدل DC كه به يكسوسازها ، المانهاي مربوط به كاهش ولتاژ و تنظيم كننده ها مجهز است ، به سيگنالهاي DC تبديل مي شوند . براي سيگنالهاي DC به نوعي از مدارات مبدل DC به DC نياز است . خروجي اين مبدل مستقيماً به ورودي CPU متصل نمي شود ، چون اين امر در صورت يك جهش ولتاژ يا نقص فني در مدار ممكن است ، سبب آسيب ديدن CPU شود. به عنوان مثال اگر واحد مبدل دچار اتصال كوتاه شود ، ولتاژ 120 ولت متناوب در ورودي مستقيماً به CPU مي رسد و چون CPU با ولتاژ 5 ولت مستقيم كار مي كند ، احتمال سوختن آن زياد خواهد بود . بلوك جداسازي ( Isolator ) ، CPU را از چنين صدمه اي حفظ مي نمايد . اين جداسازي معمولاً توسط جداسازهاي نوري ، همانطور كه در شكل نمايش داده شده است ، انجام مي گردد . قطع و وصل سيگنال ، از طريق فعال شدن يك اشعه نوراني ( توليد شده توسط يك LED ) و نهايتا فعال سازي توسط يك ترانزيستور نوري به خروجي اين طبقه منتقل مي گردد .
ماژول خروجي به گونه اي عكس ماژول ورودي عمل مي نمايد . يك سيگنال DC كه از CPU ارسال مي گردد ، در هر ماژول خروجي به سيگنال الكتريكي با سطح ولتاژ مناسب به صورت AC يا DC كه توسط دستگاهها قابل استفاده باشد ، تبديل مي گردد . شكل پايين نمودار بلوكي يك ماژول خروجي را نمايش مي دهد .
![]() |
طرح ماژول خروجي PLC
8- انواع سيستم هاي PLC
در صنعت PLC بيش از يكصد كارخانه با تنوع بيش از هزار مدل از انواع مختلف PLC فعاليت مي نمايند .اين نمونه هاي مختلف داراي سطوح مختلفي از كارآيي مي باشند .PLC ها را مي توان از نظر اندازه حافظه يا تعداد ورودي / خروجي دسته بندي نمود . جدول ارائه شده در شكل پايين نمونه اي از اين تقسيم بندي را نمايش مي دهد .
اندازه PLC |
تعداد خطوط I/O |
اندازه حافظه |
كوچك |
40/40 |
1K |
متوسط |
128/128 |
4K |
بزرگ |
بيشتر از 128 / بيشتر از 128 |
بيش از4K |
دسته بندي PLC ها
البته براي ارزيابي قابليت يك PLC بايد ويژگي هاي ديگري نظير پردازنده ، زمان اجراي يك سيكل ، سادگي زبان برنامه نويسي ، قابليت توسعه و غيره را در نظر گرفت .در يك تقسيم بندي PLC ها در دو غالب PLC هاي با كاربرد محلي و PLC هاي با كاربرد وسيع تقسيم مي گردند .
9-PLC ها با كاربرد محلي :
اين نوع PLC ها براي كنترل سيستم هايي با حجم كوچك با تعداد ورودي و خروجي هاي محدود استفاده مي گردند . به علت قابليت محدود تر ، اين نوع P LC ها براي كنترل همزمان تعداد كمتري از پروسه ها و يا كنترل دستگاههاي مجزاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند . اغلب شركت هاي سازنده ، اين نوع PLC ها را به همراه ساير PLC ها به بازار ارائه نموده اند ولي برخي از شركت هاي سازنده آنرا با نام ميكرو PLC به بازار ارائه مي نمايند . ازجمله اين نوع PLC ها مي توان به نمونه هاي زير اشاره كرد :
1-ميني PLC ساخت كارخانه زيمنس آلمان با نام LOGO
2- ميني PLC ساخت كارخانه تله مكانيك فرانسه با نام Zelio
3- PLC مولر آلمان
4-PLC ، LG كره
10- PLC هاي بزرگ با كاربرد گسترده :
اين نوع PLC ها براي كنترل سايت كارخانجات بزرگ ، از جمله كارخانجات سيمان ، پتروشيمي و… استفاده مي گردند . معمولاَ در اين نوع صنايع ، PLC ها يا پورت هاي ورودي ، خروجي درقسمت هاي مختلف سايت كارخانه وجود داشته و كنترلي محلي بر قسمت هاي تحت پوشش خود انجــام مي دهند .
سپس اطلاعات مورد نياز با استفاده از روشهاي مختلف انتقال DATA به اتاق كنترل مركزي منتقل شده كه در آن محل با استفاده از روش هاي مختلف مونيتورينگ صنعتي ، اطلاعات را به شكل گرافيكي تبديل كرده و بر روي صفحه مونيتور نمايش مي دهند . در اين حال اپراتور تنها با دانستن روش كار با كامپيوتر و بدون نياز به اطلاعات تخصصي مي تواند سيستم را كنترل نمايد .
از جمله اين PLC ها مي توان به نمونه هاي زير اشاره كرد :
1- خانواده PLC هاي S5 و S7 زيمنس آلمان
2- خانواده PLC هاي OMRON ژاپن
3- خانواده PLC تله مكانيك فرانسه
4- خانواده PLC ميتسوبيشي ژاپن
5- خانواده PLC ، LG كره
6- خانواده PLC آلن برادلي آمريكا
7- ……
ميكرو PLC ساخت شركت زيمنس ( LOGO ) – ماژول اصلي بهمراه ماژول هاي اضافي
![]() |
PLC نوع GM7 از شركت LG بهمراه ماژول هاي اضافي
نمونه هاي مختلف PLC هاي خانواده CPM1A از شركت Omron
![]() |
نمونه هاي مختلف ميكرو PLC هاي شركت Moller
![]() |
نمونه اي از PLC خانواده CS1 از شركت Omron
PLC نوع GM4 از شركت LG
![]() |
PLC خانواده S5 ( (CPU 115Uاز شركت زيمنس
معرفی روش برنامهنویسی LAD
برنامه نويسي به روش نردباني ( Ladder )
از آنجا كه تمام نقشه هاي كنترل و فرمان منطقي قبل از ظهور PLC ها به صورت نردباني و يا چيزي شبيه به آن تهيه و طراحي مي شد ،لذا سازندگان PLC اين روش برنامه نويسي را بعنوان يكي از روشهاي ممكن برنامه نويسي انتخاب نمودند . شكل پايينيك نمونه برنامه نويسي به زبان LAD را نمايش مي دهد .در اين روش آن دسته از عناصر نردبان كه تابع يا عمل خاص و پيچيده اي را انجام مي دهند براي سهولت با يك جعبه نمايش داده مي شوند .دستورات نوشته شده به روش نردباني به ترتيب از چپ به راست و از بالا به پايين انجام مي گردند .
![]() |
یک برنامه کنترلی مجموعه دستورالعمل هایی است که به سیستم PLC جهت کنترل پروسه
فرمان هائی صادر می کند . در نتیجه این برنامه باید به زبان خاص و طبق قوانین و دستورات قابل درک برای PLC باشد .
در زبان برنامه نویسی S7 برنامه ها را می توان به صورت های زیر نوشت :
1- نردبانی LAD
2- فلوچارتی CSF
3- عبارتی STL
که ما در این بخش شرح مختصری از روش برنامه نویسی LAD می پردازیم .
در این روش , هر دستور یا خط برنامه به صورت نماد اتصال و سیم پیچ مدارهای فرمان رله ای نشان داده می شود . در نتیجه ساختار برنامه در این روش تقریبا شبیه به شکل مدارهای فرمان رله ای می باشد . این طرز نمایش از قدیم در سیستم های رله ای متداول بود , نقشه های مدار فرمان اکثرا به این روش ترسیم می شوند .
به همین دلیل این طرز نمایش تا حد زیادی مانوس و مورد پسند کسانی است که با سیستم های رله ای کار کرده اند . علاوه بر این , روش نردبانی به سادگی قابل درک بوده , نقشه ای که به این روش ترسیم شود درست مانند نقشه الکتریکی مدار فرمان همان سیستم است.
نمونه ای از این روش برنامه نویسی که مورد استفاده پروژه ما می باشد را در ذیل آورده ایم:
![]() |
|||||
![]() |
|||||
![]() |
معرفی خانوادهی S7 – 200
آشنایی با PLC خانواده S7 زیمنس (سخت افزار)
خانواده PLC هاي S7 زيمنس از جمله كنترل كننده هاي ساخت شركت زيمنس آلمان بوده كه نسبت به نمونه هاي قبلي ساخت اين شركت داراي قابليت هاي سخت افزاري و نرم افزاري بسيار گسترده تري مي باشند . اين خانواده شامل كنترل كننده هاي سري 200 ، 300 و 400 بوده كه در هر سري انواع مختلفي از CPU با قابليت هاي متفاوت در دسترس مي باشد . دراين جزوه به بررسي PLC هاي خانواده S7-200 پرداخته شده و در قسمت هاي مختلف و در صورت نياز به قابليت هاي ساير نمونه ها نيز اشاره خواهد شد .
![]() |
s7-200 CPU
تركيبيازيكواحدپردازشگرمركزي،منبعتغذيهوپايانهها I/O مجتمعوپورتارتباطيوچراغهايوضعيتدريكقطعهميباشد . باولتاژهای230/24 مورد ایتفاده قرار می گیرد.
: CPUوظيفهپردازشمركزيرابهعهدهداردوبرنامهرااجراميكندواطلاعاترابرايكنترلكارباپروسهاتوماسيونايجادميكند.
منبع تغذیه : توانالكتريكيرابرايواحدپايهوماژولهاياضافيمتصلفراهمميكند.
وروديهاوخروجيها :پايانههايكنترليسيستمميباشند . وروديهاسيگنالقطعاتحوزهمثلسنسورها، كليدهاوسوئيچهاميباشند،خروجيهادارايانواعرلهايوترانزيستوريميباشندوپيچها،موتورها ،شيرها،لامپهاوياديگرقطعاترادرپروسهكنترلميكنند.
پورتارتباطي : امکان اتباطی CPU رابهشبكههايصنعتيكامپيوتروديگردستگاههايجانبيرافراهمميكند .
چراغهای وضعیت : اطلاعات بصری در مورد حالت (RUN/STOP)CPU وضعیت جریان ورودی / خروجی محلی و وجود خطا در سیستم می دهد تا کنون ده مدل S7-200 CPU به بازار عرضه شده است شامل 22X,21X می باشد .
21X: 210,212,214,215,216
22X: 221,222,224,226,226XM
که مدل 210 از سری (21X) از رده خارج شده است و مدل های 22X بدلیل کوچکتر و سریعتر بودن نسبت به مدل های 21X بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند .
CPU 221 :
تعدادكلوروديهاوخروجيهايآنهمانورودي / خروجيهايمحليو10 عددميباشد .
: CPU 222
تعدادكلوروديهاوخروجيهايديجيتالآن78 ووروديخروجيهايآنالوگآن28 عددميباشد .
:CPU 224
تعدادكلوروديهاوخروجيهايديجيتالآن168 ووروديخروجيهايآنالوگآن35 عددميباشد . قابليتاتصالبه AS-1 را دارد و 31 SLAVE را پشتيبانيميكند .
CPU 226/226 XM :
تعدادكلوروديهاوخروجيهايديجيتالآن248 ووروديخروجيهايآنالوگآن35 عددميباشد .
ماژولهايافزايشي
ماژولهايورودي / خروجيديجيتال :
ورودي / خروجيهاييكهبهصورت onboard روی CPUوجوددارندراتكميلميكنندوكاركنترلرهاراانعطافپذيرميسازند . اينماژولها براينصبروي DIN RAIL در سمت راست CPU قرار می گیرند و با استفاده از Bus connector بهم و به CPU وصل می شوند و دارای مدلهای :
ماژولوروديديجيتالEM 221:
سطحسيگنالهايخارجيپروسهرابهسطحسيگنالهايداخلي S7-200 تبدیل می کند و دارای 8 کانال ورودی می باشد )برای CPU22X) .
ماژولخروجيديجيتالEM 222:
سطحسيگنالهايورودي S7-200رابهسطحسيگناللازمبرايپروسهتبديلميكند.
EM233ماژول ورودی / خروجی:
سطحسيگنالخارجيپروسهرابهسطحسيگنالداخلي S7-200وبرعكستبديلميكند.
ماژولهايافزايشيآنالوگ :
امكاناستفادهازورودي / خروجيهايآنالوگاضافيرافراهمميكند،زمانتبديلبسياركوتاهيدارندوبراياتصالسنسورهايآنالوگو محركهابدوناستفادهازآمپليفايراضافيبكارميروندوبراينصبروي DIN RAIL در سمت راست CPU قرار می گیرند و بوسیله Bus connector به یکدیگر و به CPU وصل می شوند .
EM231 ماژول ورودی آنالوگ :
سيگنالهايآنالوگپروسهرابهسيگنالهايديجيتالبراي S7-200 تبدیل می کند.
EM23 ماژول خروجی آنالوگ:
سیگنالهای دیجیتال CPU S7-200 را به سیگنالهای آنالوگ برای پروسه تبدیل می کند.
EM235 ماژول ورودی /خروجی آنالوگ:
سيگنالهايآنالوگپروسهرابهسيگنالهايديجيتالبراي S7-200 و برعکس تبدیل می کند.
ماژولهايآنالوگخاص:
EM231 ماژول ترموکوپل:
ماژول های ترموکوپل EM231برايمحاسبهدرجهحرارتبكارميروندكهازهفتنوعترموكوپلاستاندارداستفادهميكنند . بعلاوهسيگنالهاي آنالوگسطحپايينحدود +80 MV را اندازه می گیرند. از طرف راست به CPU وصل می شوند و به وسیله یک کابل ribbon انعطاف پذیر به آن متصل می شوند. دارای یک Dip Switch می باشند که تنظیمات لازم ، مثل انتخاب ترموکوپل ها ی متصل شده توسط آن انجام می شود.درجه حرارت اندازه گیری شده می تواند بر حسب °C يا°F باشد.
Em231 ماژول RTD :
اينماژولبرايمحاسبهحرارتبااستفادهازترموكوپلهاياستاندارد ، بادقتبالامناسباست. برای نصب روی DIN RAIL
به وسیله کابل Ribbon انعطاف پذیر از سمت راست به CPU متصل می شود و دارای یک Dip Switch می باشند که تنظیمات لازم مثل انتخاب سنسورهايمقاومتيمتصلشده،بوسيلهآنانجامپذيرميشود. درجهحرارتاندازهگيريشدهميتواندبرحسب °C یا °F باشد.
ماژولهايتابعي : (FUNCTION MODULES)
CPUراازكارهايمحاسباتيفشردهرهاميسازدمانندماژولهايتعيينموقعيت
ماژولتعيينموقعيت EM235 :
Function modulesهاييبرايكارهايتعيينموقعيت. ازطريقپالسوروديفركانسبالا Stepper motor و Servo motor را کنترل می کند.
ازطريقيككابلاتصالبهباس expansionوصلميشودواطلاعاتپيكربنديبطوراتوماتيكازروي CPU در حالت اتصال خوانده می شود.
عملکرد :
فرکانس خروجی متغییر 12-200000 HZ برای کنترل محورها
رابط خروجی قابل انعطاف RS-4222 یا 5VDDC
پيمايشكامل : محورهارابرايبرايتعيينموقعيتكاملپيمايشميكند.
پيمايشنسبي : محورهارابايكفاصلهنسبيپيمايشميكند .
پیمایش دستی
دسترسی به نقطه مرجع
جبران BACKLASH برای تغییرات در جهت
ماژولهای ارتباطی:
ماژولهاياضافيمودمEM2421
مدمآنالوگقابلاستفادهدرتشخيصونگهداريازراهدور P.L.C ارتباطات CPU به CPU و CPU به CP یا SM/PAGE MASSAG نیازهای مهندسی را با کمترین سرمایه گذاری مرتفع می کند به همان روش EM ها به CPU متصل می شود. دارای دو عدد Switch چرخنده برای تنظيمنامكشورميباشد .توانازطريقترمينالهاازنوعپيچيرويقطعهتامينميشود،ميتواندبطورمستقيمازطريقتغذيهسنسور 24 S7-200 VDCتامينشود .اطلاعاتپيكربنديبطوراتوماتيكازروي CPU خوانده می شود.
ماژولEM 277 PROFIBUS –DP :
برای اتصال S7-22X به PROFIBUS-DP به عنوان SLAVE و همچنین برای اتصال S7-22X به شبکه MPI مورد استفاده قرار می گیرد. به طور همزمان می تواند به عنوان MPI SLAVE و DP SLAVE عمل کند و میزان انتقال اطلاعات 12MBIT/S می باشد.
قطعاتقابلاتصال :
TD 200 V2.0 OR HIGHER
OP
TP
PC برای برنامه نویسی
S7-300-400
PROFIBUS –DP MASTER
ماژولپردازشگرارتباطي Communication Processor :
ماژول CP 242-2:
S7-200 از طریق CP242-2 می تواند به عنوان MASTER در شبکه AS-I قرار بگیرد از این طریق 31 AS-I SLAVE می توانند در شبکه قرار بگیرند. بنابراينبطورموثرورودي/خروجيهاراافزايشميدهدمثليك EM به S7-200 وصل میشود. 8 ورودی/ خروجی آنالوگ 8 ورودی/ خروجیهای دیجیتال در ناحیه آدرس ورودی/ خروجی S7-200 را اشغال می کند.
ماژول CP242-8 :
AS-I MASTER / PROFIBUS – DP SLAVE در یک ماژول برای S7-200 که باعث افزایش قابل ملاحظه ورودی/خروجی می شود تا 31 AS-I SLAVE می توانند از این طریق کنترل شوند مثل EM ها به S7-200 وصل می شود همه ارتباطات بین S7-200 و AS-I یا PROFIBUS –DP را مدیریت می کند. بطورهمزمانميتواندبههردوشبكهمتصلشودوهردوشبكهبهصورتمستقلعمل میکنند و پیکر بندی آن بوسیله STEP 7 MICRO/WIN پشتیبانی میشود.
تعریف پروژه
امروز که در قرن 21 به سر میبریم با پیشرفت فزایندهی علم روبهرو هستیم. هر روزه در سر تا سر این کره خاکی نکاتی نهفته کشف میشود که بشر را به سوی تکامل سوق میدهد.
بشر به دنبال استفاده از هر آنچه که در طبیعت است روز به روز صنایع جدید بهرهبرداری را کشف میکند. یکی از این روشها استفاده از تفالهی چغندر است که در گذشته کارخانهها آن را به عنوان زباله، به دور میریختند. تفالهی چغندر به عنوان غذای دام به خصوص گاو در گاوداری مورد استفاده است. به همین دلیل کارخانههای قند هر ساله 100 تن تفالهی چغندر قند را به فروش می رساند. ضمن این که از خروج سرمایه جلوگیری کرده و واردات را در این زمینه کاهش میدهد.
و اما این که این تفالهها را چگونه خشک میکنند شرح مفصلی دارد که ما در اینجا به مختصری مفید از این شرح اکتفا میکنیم.
کل ای سیستم شامل چند خط است که ما بر روی دو خط آن کار کردهایم:
1- خط گاز اصلی
2- گاز پیلوت
مسیر گاز اصلی : این مسیر شامل شیرهای زیادی است که میتوان به شیرهای کنترل فشار اشاره کرد. در ابتدای این مسیر شیراصلی گاز به مدار است که گاز را در مسیر اصلی و در مسیر پبلوت به جریان میاندازد. (شیر 8 ). بعد از جدا شدن مسیر اصلی از پیلوت، سنسور LGP شیر کنترل فشار شیر گاز ورودی اصلی، شیر دستی و سنسور HGP در مسیر اصلی وجود دارند.
سنسور LGP پایین بودن فشار گاز را کنترل میکند، شیر دستی که با شماره 4 شمارهگذاری شده فقط کارایی دستی دارد. شیر کنترل فشار یا شیر 3 فشار گاز داخل مسیر را کنترل میکند و شیر گاز ورودی اصلی گاز را در مسیر اصلی در جریان میاندازد . سنسور HGP، بالا بودن فشار گاز را کنترل میکند.
مسیر گاز پیلوت: انشعاب این مسیر بعد از شیر 8 است و شامل سنسور LPP، شیر کنترل فشار، جرقه زدن میشود. سنسور LPP فشار پایین گاز را تحت نظارت دارد، شیر کنترل فشار به هم فشار گاز را در مسیر پیلوت کنترل میکند و جرقهزدن، روشن کردن پیلوت دستگاه گرمکن را بر عهده دارد.
نحوه کار سیستم آتش زدن با باز شد شیر اصلی ( شیر 8) گاز در دو مسیر اصلی و پیلوت جریان می یابد. در مسیر پیلوت اگر فشار گاز پایینتر از حد لازم باشد. سنسور LPP ، شیر اصلی یا شیر 8 را میبندد. جرقه زدن ، وارد عمل میشود و پیلوت را روشن میکند. در سیستمی که داخل گرم کن تایید شده، چشم یا سنسوری وجود دارد که حضور آتش جرقه زن را تشخیص میدهد. در صورت روشن نشدن جرقه زن به صورت خودکار شیر اصلی را میبندد و اگر جرقه زن روشن شد. شیر گاز پیلوت یا شیر 5 را باز میکند. بعد ؟ فرصت وجود دارد تا اپراتور شیر دستی یا شیر 4 را باز کند. اگر این شیر باز شود گاز قطع می شود اما اگر باز شود شیر 1 را باز کرده گاز جریان می یابد. سنسور HGP بالا بودن فشار گاز را کنترل میکند و در صورت بالا بودن آن از حد لازم گاز توسط شیر کنترل فشار (شیر 3) تخلیه میکند. یک چشم یا سنسور دیگر هم داخل گرمکن وجود دارد که روشن شدن آن را کنترل میکند. اگر شیر اصلی باز شود ولی گرمکن روشن نشود، جریان گاز را قطع میکند.
نحوه کار سیستم خشک کن تفاله چغندر:
و اما در این قسمت نحوه کار سیستم خشک کن را شرح میدهیم.
بر روی گرمکن 2 درجه قابل تغییر و یک تخلیه دریچهی 45 کیلووات که ورودی گاز اصلی را کنترل میکند و مقدار آن را مشخص میسازد. دریچهی 160 کیلوات که به صورت یک فن کار میکند و هوای گرم داخل گرمکن را به داخل خشک کن و پشت آجرهای آن هدایت میکند. شیر تخلیه هم در صورت بالا رفتن دما در داخل گرمکن آن را تخلیه میکند.
بر روی خشک کن یک دریچه 55 کیلووات وجود دارد که کار اگزوز را می کند و دود را از داخل خشک کن تخلیه میکند. یک دریچه هم وجود دارد که تفالههای چغندر را با داخل خشک کن هدایت میکند و دریچهای هم برای خارج کردن تفالههای خشک شده تعبیه شده است. سه دریچهی 160، 55، 45 کیلووات، توسط، PID کنترلرها، کنترل شده و به صورت متغیر عمل میکند.
جالب است بدانید که بزرگی این سیستم خشک کن شامل گرمکن و خود خشک کن که استوانهای خوابیده است و میچرخد به بزرگی یک سالن فوتبال است. کار این سیستم فصلی است و فقط یک بار در سال روشن میشود. روشن کردن و خاموش کردن سیستم هر کدام یک هفته تا 9 روز طول میکشد چرا که سیستم خشک کن باید در حال چرخیدن خشک شود تا آجرهای آن خراب نشود و قابل استفاده بماند. و اما میتوانید روند تحلیل را در بخش بعد دنبال کنید.
روند تحلیل:
در این قسمت شما میتوانید با روند تحلیل این سیستم یا به طور کلی یک سیستم مبتنی بر PLC را ملاحظه کنید.
- شیر اصلی یا 8 باز شود.
- در صورت عدم فرمان LPP، جرقهزن 7 روشن و سپس شیر 5 باز میگردد.
- در صورت دیده شدن جرقه زن توسط چشم ؟ فرصت وجود دارد تا شیر اصلی بار گردد.
- در این فاصله سنسورهای LGP و HGP چک شود، در صورت فرمان HGP شیر 3 جهت تخلیه باز میگردد. و در صورت LGP شیر w بسته شود.
- اگر پس از ؟ چشم اصلی ندید، شیر 8 بسته شود.
- پس از استارت 3 دریچه بسته شده سپس موتور 160 کیلووات پس از تایمی موتور 45 کیلووات و پس از مدتی موتور 55 کیلووات استارت میشود.
- پس از مدتی دریچهها باز میشوند و با ٪100 باز شدنشان سیکل تخلیه شروع میشود.
- برای باز و بسته شدن هر یک از دریچهها یک زمان outTime در نظر گرفته شود. Alarm
- برای تخلیه هم Time داریم. بعد از 5 دقیقه دریچهها شروع به بسته شدن میکنند و باز هم زمان outTime .
- فرمان تزریق گاز در هر دو مسیر اصلی و پیلوت داده می شود. 1s قبل از آن فرمان میگیرد.
- اگر جرقهزن در حال کار و گاز از پیلوت نیامد تا یک دقیقه و ؟ شعله ندید آلارم سیستم و stop شود.
- با گرفتن جرقه (شعله) جرقهزن قطع میشود و در یک زمان اپراتور باید شیر دستی را باز کند. در غیر این صورت Alram قرمز و STOP.
- پس از باز شدن گاز (شعله) اصلی شیر گاز پیلوت را میبندیم در غیر این صورت Timer،Alram،STOP.
شرح و توضیحات برنامه
متن برنامه به زبان LAD در ضمیمهی الف آمده است. اما توضیحات در مورد برنامه به صورت خط به خط را در اینجا اشاره میکنیم:
خط اول : استارت سیستم و فعال شدن موتورها برای بستن دریچهها.
خط دوم: اگر دریچهی 160 بسته شد موتور خاموش شود.
خط سوم: آلارم بسته شدن دریچهی 160 کیووات.
خط چهارم: اگر دریچهی 160 ، 45 بسته شد موتور 45 کیلووات خاموش شود.
خط پنجم: آلارم بسته نشدن دریچهی 45 کیلووات.
خط ششم: : اگر دریچهی 45 ، 54 کیلووات بسته شد موتور 55 کیلووات خاموش شود. و تایمر T33 فعال شود.
خط هفتم: آلارم بسته نشده دریهی 55 کیلووات.
خط هشتم: در صورت فعال شدن T33 موتور 160 برای باز شدن دریچهها روشن شود و T34 فعال شود.
خط نهم: آلارم باز نشدن دریچهی 160 کیلووات.
خط دهم: در صورت فعال شدن T34 موتور 45 برای باز شدن دریچهروشن و T 35 فعال می شود.
خط یازدهم: آلارم باز نشدن دریچهی 45 کیلووات.
خط دوازدهم: در صورت فعال شدن T35 موتور 35 کیلووات برای باز شدن دریچه روشن و T36 فعال شود.
خط سیزدهم: آلارم باز نشدن دریچهی 55 کیلووات.
خط چهاردهم: در صورت فعال شدن T36 و باز شدن تمام دریچهها سیکل تخلیه شروع می شود.
خط پانزدهم: بسته شدن دریچهها بعد از تخلیه و پایان سیکل تخلیه و شروع تزریق گاز.
خط شانزدهم: اگر دریچهی 160 بسته شد موتور خاموش شود.
خط هفدهم: آلازم بسته نشدن دریچهی 160.
خط هجدهم: اگر دریچه 160 و 45 بسته شد موتور 45 خاموش شود.
خط نوزدهم: آلارم بسته نشدن دریچهی 45
خط بیستم: اگر دریچهی 45 و 55 بسته شد موتور 55 خاموش شود.
خط بیست و یکم: آلارم بسته نشدن دریچهی 55
خط بیست و دوم:آلارم بسته نشدن شیر اصلی گاز به مدار هم با شستی هم با سیستم.
خط بیست و سوم: در صورت نبودن فشار پایین پیلوت (LPP) جرقه زن فعال شود.
خط بیست و چهارم: در صورت جرقه زن شیر گاز پیلوت باز می شود.
خط بیست و پنجم: در صورت دیده شدن آتش پیلوت جرقه زن خاموش و T34 برای مهلت باز کردن شیر اصلی فعال شود.
خط بیست و ششم: اگر بعد از فعال شدن T100 چشم پیلوت ندید آلارم و استوپ گاز.
خط بیست و هفتم: در صورت فعال شدن T34 و دیده نشدن آتش ؟ توسط چشم اصلی شیر اصلی گاز به مدار بسته شود و آلارم.
خط بیست و هشتم: در صورت دیدن آتش توسط چشم اصلی پیلوت بسته میشود.
خط بیست و نهم: در صورت فشار گاز بالا در مسیر اصلی HGP شیر تخلیه فشار باز شود.
خط سی: در صورت فشار گاز پایین شیر اصلی گاز بسته شود.
خط سی و یک: رفتن به روتین وقفه.
. اما خطوطی که تا اینجا برای شما توضیح دادیم برنامهی OB1 است با همان Main برنامه . اما این برنامه شامل وقفه نیز هست. که در زیر متن آن برنامه را هم توضیح میدهیم.
INT –O
خط یک: گرفتن مقدار آنالوگ و آنالوگ اینپوت 0 برای دما و فشار)
خط دوم: مقایسه ی آنالوگها برای اعلام آلارم دما.
خط سوم: مقایسهی آنالوگها برای اعلام آلارم فشار.
S7200 Manual
نرمافزار STEP 7 – Microwin 32 برای PLC های S7 به کار می رود. با CUP های مختلف که وقتی نرمافزار را از طریق پرت سریال به PLC وصل میکنیم نرم افزار به طور خودکار CUP را میشناسد.
در زیر مقایسه مختصری از این نرمافزار و قسمتهای مختلف آن میبینید:
وقفه ها
مفهوم وقفه :
وقفه یا کار با اولویت بالاتر امکان اجرای یک برنامه مهم را در طی عملکرد عادی سیستم فراهم می نماید. از آنجا که اکثر ویژگی های خاص یک PLC با بکارگیری وقفه ها تعریف شده و قابل استفاده می باشند , لذا ابتدا با ذکر چند مثال به بیان مفهوم وقفه پرداخته و سپس این موضوع را بصورت کامل مورد بررسی قرار خواهم داد .
مثال1 – فرض کنید در حال صحبت با یکی از دوستان خود با تلفن بوده و صحبت شما چند دقیقه ای ادامه یافته است . ممکن است در حین این صحبت زنگ درب منزل شما هم بصدا در آید .( بصدا در آمدن زنگ درب یک موضوع کاملاً اتفاقی در حین صحبت شما با تلفن بوده و زمان وقوع آن به هیچ وجه توسط شما قابل پیش بینی نمی باشد ).در این حال از آنجا که انسان از یک پردازش ذهنی وقفه پذیر بهره مند است , عملکرد شما در قبال وقوع این امر مطابق با یک روند از پیش برنامه ریزی شده جهت پاسخگویی به این واقعه می باشد . به عنوان مثال شما به دوست خود می گویید , پشت خط بمان تا درب را باز نموده و بر گردم . سپس به سراغ آیفون منزل رفته و پس از پرسش در خصوص شناسایی فردی که زنگ درب منزل را زده است , با فشردن شستی مربوطه درب را باز می نمایید . سپس به سمت تلفن بازگشته و ادامه صحبت را از نقطه ای که متوقف شده بود ادامه می دهید . ذکر چند نکته در خصوص این مثال به جهت واضح شدن موضوع وقفه ها ضروری به نظر می رسد .
- زمان فشرده شدن زنگ درب ( واقعه ) توسط شما قابل پیش بینی نبوده و لذا نمی توانید منتظر فشرده بودن زنگ درب بنشینید . لذا شما مشغول به کار خود شده و در هر لحظه که زنگ درب به صدا در آید , آنرا تشخیص داده و پاسخ دهی مر بوط به آنرا انجام می دهید .
- پاسخ مربوط به فشرده شدن زنگ ( برنامه وقفه ) توسط ما مشخص بوده و در ذهنیات خود با آن آشنا هستیم , لذا به محض وقوع واقعه , بلافاصله به انجام آن می پردازیم .
- پس از باز نمودن درب ادامه صحبت ( کارکرد عادی ) از محل توقف قبلی ادامه خواهد یافت , لذا سیستم ذهنی ما قابلیت ذخیره شرایط موجود روند عادی کارو سپس پاسخ دهی به کارکرد مهم تر را دارا می باشد .
- فرض کنید در حین باز نمودن درب , گوشی آیفون را برداشته و مشخصات شخص را سوال می نماییم , ولی قبل از بازکردن درب متوجه سرریز شدن ظرف شیری که بر روی اجاق گاز قراردارد می شویم . در این حال بازکردن درب را متوقف نموده و به موضوع مهم تر رسیدگی می نماییم و پس از انجام آن به بازکردن درب و سپس به ادامه صحبت با تلفن خواهیم پرداخت . بطور معمول بدلیل وقوع یک رخدادمهم تر از رخداد مهم , میبایست رونداجرای رخداد مهم متوقف شده و به موضوع مهم تر پاسخ دهی شود . در مبحث پروسسورها به این موضوع وقفه در وقفه گفته می شود .
مثال 2 : در یک دستگاه تراش CNC کارکرد عادی دستگاه انجام عملکرد تعریف شده برای آن و ایجاد قطعه فلزی مطابق با الگوی داده شده می باشد . از آنجاکه عدم وجود گریس در چنین سیستمی که دارای قسمت های متحرک زیادی می باشد , باعث آسیب دیدن دستگاه می گردد , لذا فرمان صادر شده از سنسور حرارتی که برای تشخیص عدم وجود گریس دستگاه بکار برده شده است , فرمانی مهم تلقی شده و ما آنرا به عنوان یک وقفه جهت سیستم در نظر می گیریم .با وقوع این واقعه می بایست در هر مرحله از کارکرد , دستگاه متوقف شده و پیغامی جهت رویت اپراتور دستگاه صادر گردد .
مثالهای عنوان شده فوق علاوه بر ارائه مفاهیم وقفه به کلمات کلیدی مورد استفاده از آن نیز اشاره می نمایند .
1- واقعه یا وقفه : عبارتست از رویداد یا شرایطی که به عنوان یک امر مهم تلقی شده و سرعت پاسخ دهی به آن می بایست بسیار بالا باشد .وقایع می توانند از دنیای خارج PLC به سیستم وارد شده و یا به دلیل ایجاد شرایطی خاص از داخل سیستم پدید آیند . در هر PLC ( در صورتی که CPU مورد استفاده در آن وقفه پذیر باشد . ) انواع مختلفی از وقایع تعریف گشته و برنامه نویس قادر به ایجاد وقفه های دیگر نمی باشد . به بیان دیگر وقفه جزء تعاریف CPU می باشد .
2- برنامه وقفه ( ISR–روتین ) : عبارتست از برنامه ای که در هنگام تعریف سیستم به عنوان پاسخ به وقوع یک واقعه در نظر گرفته شده و می بایست در محل معینی از فضای حافظه سیستم نوشته شود . پس از انتقال این برنامه به PLC و در صورت وقوع رخداد مورد نظر , بدون هیچ فراخوانی توسط برنامه , CPU وقوع رخداد را درک نموده و در اثر آن بصورت خودکار برنامه مورد نظر را اجرا می نماید .
برنامه نویسی وقفه در S7-200 :
فضای برنامه نویسی در نرم افزار Microwin به سه بخش Main( بدنه اصلی برنامه ) - Sub routine ( زیربرنامه ها ) و Interrupt routine ( آدرس های وقفه ) تقسیم می گردد . جهت نوشتن برنامه وقفه می بایست برنامه مورد نظر را در یکی از 128 آدرس مربوط به وقفه ( Int_0 تا Int_127 ) نوشته و سپس با بکارگیری دستورات مربوطه این آدرس را به یک واقعه دلخواه متصل نمود ( دستور ATCH ) در این حال با وقوع واقعه , برنامه نوشته شده در آدرس مورد نظر اجرا خواهد شد .
دستورات وقفه در S7-200 :
جهت استفاده از وقفه ها می توان از دستورات زیر استفاده نمود .
1- ENI (دستور فعال سازی وقفه- Enable Interrupt )
با بکارگیری این دستور , یک فعال سازی عمومی جهت کل وقفه ها انجام خواهد شد . استفاده از دستور ENI به معنی فعال شدن تمام وقفه ها نبوده و تنها امکان فعال سازی هر وقفه را ایجاد نموده است . جهت فعال نمودن یک وقفه خاص از دستور ATCH استفاده می گردد .
2- DISI ( دستور غیر فعال کردن کل وقفه ها –Disable Interrupt )
با بکارگیری این دستور کل وقفه ها غیر فعال می گردد . جهت فعال سازی مجدد وقفه ها می بایست از دستور ENI استفاده نمود.
3- ATCH INT,EVENT ( اتصال یک واقعه به آدرس وقفه )
این دستور جهت اتصال دهی یک واقعه به یک آدرس وقفه استفاده می شود . در این دستور به جای INT یکی از آدرس های وقفه ( از صفر تا 127 ) و به جای EVENT از یکی از شماره وقایع تعریف شده ( دربا لاترین قابلیت با CPU 226 از صفر تا 33 ) استفاده می شود .
4- DTCH EVENT ( جداسازی یک واقعه از آدرس وقفه )
در صورت نیاز به غیر فعال نمودن یک وقفه کافی است آن وقفه را از آدرسی که به آن اتصال داده شده است با بکارگیری دستور DTCH جدا نمود .
5- CRETI ( بازگشت شرطی از وقفه)
در صورتی که نیاز به توقف اجرای برنامه مربوط به وقفه و بازگشت از آن در طی برنامه در صورت وقوع شرط خاصی باشد , می توان از این دستور استفاده نمود .
لازم به یادآوری است که در صورت وقوع یک واقعه روند برنامه به آدرس وقفه منتقل شده وپس از اتمام برنامه در نظر گرفته شده برای وقفه , روند اجرا در کارکرد عادی برنامه , به خط بعد از محلی که در آن محل واقعه مورد نظر اتفاق افتاده است منتقل خواهد گشت .
نکات مهم در برنامه نویسی وقفه :
1- دستورات DISI ,ENI , CALL , HDEF ,FOR/NEXT ,LSCR , SCRE ,SCRT و END را نمی توان در برنامه نوشته شده در آدرس وقفه بکار برد .
2- یک واقعه نمی تواند به چندین آدرس وقفه متصل گردد ولیکن می توان یک آدرس وقفه را به چندین واقعه متصل نمود . به عبارت دیگر نمی توان انتظار داشت در اثر ایجاد یک رخداد بطور همزمان و در آنٍ واحد چند برنامه مختلف اجرا گردد ولی می توان توقع داشت در اثر وقوع چند رخداد مجزا سیستم یک عمل مشخص را به انجام رساند .
3- در اثر وقوع چند واقعه , ترتیب اجرای برنامه ها به اولویت وقفه های ایجاد شده بستگی داشته که این موضوع در ادامه بررسی خواهد شد .
انواع وقفه ها :
وقفه های موجود دراین PLC در چند گروه دسته بندی می گردد :
الف – وقفه های سخت افزاری
ب- وقفه های مرتبط با زمان
ج- وقفه های ارتباطی
د- وقفه های خاص
وقفه های سخت افزاری
وقفه سخت افزاری به وقایعی اطلاق می گردد که به نحوی از دنیای خارج PLC و توسط یک سیستم دیگر ایجاد می گردند . وقفه های سخت افزاری در اثر ایجاد لبه بالارونده یا پایین رونده سیگنال در برخی از خروجی های خاص که توسط شرکت سازنده تعریف می گردد , ایجاد می شوند .
در خانواده S7-200 درمجموع 8 عدد وقفه سخت افزاری با شماره وقایع تعریف شده در جدول ذیل وجوددارند .
شماره واقعه |
دلیل ایجاد |
0 |
لبه بالارونده در I0.0 |
1 |
لبه پایین رونده در I0.0 |
2 |
لبه بالارونده در I0.1 |
3 |
لبه پایین رونده در I0.1 |
4 |
لبه بالارونده در I0.2 |
5 |
لبه پایین رونده در I0.2 |
6 |
لبه بالارونده در I0.3 |
7 |
لبه پایین رونده در I0.3 |
مثال : برنامه ای بنویسید که با هر بار تحریک شستی متصل به I0.0 خانه حافظه M0.0 یک شده و با هر بار تحریک شستی متصل به I0.1 این بیت صفر گردد .
توضیح : جهت بررسی روش برنامه نویسی وقفه , این برنامه به دو صورت ( با بکارگیری وقفه و بدون وقفه ) نوشته شده است .
در روش اول که بدون بکارگیری وقفه ها نوشته شده است , ایجاد هر لبه بالارونده در I0.0 که با دستور EU تشخیص داده شده و به مفهوم تحریک شستی متصل به این پایه ورودی می باشد , باعث SET شدن M0.0 و ایجاد لبه بالارونده در ورودی I0.1 باعث RESET شدن یا صفر شدن M0.0 می گردد .
MAIN
LD I0.0
EU
S M0.0,1
LD I0.1
EU
R M0.0,1
درروش برنامه نویسی وقفه جهت تشخیص تحریک شستی ها از وقایع مربوطه ( واقعه شماره صفر برای تشخیص لبه بالارونده در I0.0 و واقعه 2 برای تشخیص لبه بالارونده در I0.1 ) استفاده شده است و دستوری برای چک نمودن تحریک شستی بکار نرفته است . به عبارت دیگر تشخیص وقوع واقعه یا تحریک شدن شتی ها بر عهده CPU بوده و برنامه کاربر فقط به ایجاد تعریف و ارتباطات لازمه می پردازد . این امر در سیکل اول و دربدنه اصلی برنامه ( MAIN ) انجام گرفته و برنامه مورد نظر جهت اجرا در زمان وقوع رخداد , در آدرس های مشخص شده ( INT 0 و INT 1 ) قرار داده شده است .
MAIN
LD SM0.1
ATCH 0,0
ATCH 1,2
ENI
INT 0
LD SM0.0
S M0.0,1
INT 1
LD SM0.0
R M0.0,1
وقفه های مرتبط با زمان :
همانگونه که از نام این گروه مشخص است , این وقفه ها در اثر طی یک سیکل کاری برحسب زمان ایجادمی گردند . این وقفه ها خود به دو گروه تقسیم بندی می گردند : وقفه های تایمر و وقفه های زمانی ( Time Interrupt )
وقفه های تایمر در اثر فعال شدن خروجی بیتی در تایمر های دقیق یک میلی ثانیه شامل T32 و T96 بوجود آمده و وقفه های زمانی در صورت فعال شدن , بصورت سیکلی و در بازه های زمانی مشخص ایجاد می گردند . به عنوان مثال برنامه نویس علاقه مند به اجرای برخی دستورالعمل ها در بازه های زمانی 100 میلی ثانیه بوده و هدف تکرار هر 100 میلی ثانیه یکبار , از این دستورات می باشد . جهت رسیدن به این هدف می توان از وقفه های زمانی استفاده نمود . شرکت سازنده جهت ایجاد قابلیت برای برنامه نویس دو عدد وقفه زمانی بنامهای وقفه زمانی صفر و وقف زمانی یک در نظر گرفته است که هر دو ازلحاظ نحوه عملکرد همانند هم می باشند .
جهت تعریف زمان تکرار ( بازه های زمانی تکرار وقفه ) از دو بایت از حافظه های ویژه استفاده شده است . از SMB34 جهت تععین زمان در وقفه زمانی صفر و از SMB35 جهت تعیین زمان در وقفه زمانی یک استفاده می شود . مقدار عددی قرار داده شده دراین دو حافظه زمان تکرار هر یک از وقفه ها را بر حسب میلی ثانیه تعین می نماید .
جدول زیر شماره وقایع مربوطه را نمایش می دهد
شماره واقعه |
دلیل ایجاد |
10 |
وقفه زمانی صفر |
11 |
وقفه زمانی یک |
2 |
وقفه تایمر T32 |
3 |
وقفه تایمر T96 |
مثال : برنامه ای بنویسید که هر 100 میلی ثانیه یکبار , مقدار یک ورودی آنالوگ را خوانده و در یک خانه حافظه ( VW100 ) ذخیره نماید .
تحلیل برنامه : در سیکل اول مقدار عددی 100 در SMB34 قرارداده شده و سپس واقعه 10 به آدرس صفر متصل گردیده است . با این کار پس از فعال نمودن وقفه ها که با دستور ENI انجام می گردد , هر 100 میلی ثانیه یکبار برنامه عادی ( MAIN ) رها شده و یکبار برنامه نوشته شده در آدرسINT 0 اجرا می گردد . در این آدرس هم مقدار ورودی آنالوگ خوانده شده و در خانه حافظه 100 قرار می گیرد .
MAIN
LD SM0.1
MOVB 100,SMB34
ATCH 0,10
ENI
INT 0
LD SM0.0
MOVW AIW4,VW100
در تحلیل این برنامه , یک برنامه نویس کم تجربه می بایست موارد ذیل را مد نظر قرار دهد .
1- از آنجا که سرعت اجرای برنامه توسط CPU بمراتب بالاست , لذا ممکن است در یک ثانیه چند هزار بار حلقه MAIN تکرار گردد ,ولی چون از شرط SM0.1 جهت اجرای دستورات MAIN استفاده شده است , لذا هیچ کاری در این دفعات تکرار انجام نمی شود .
2- پس از فعال سازی وقفه ها در حلقه MAIN , هر 100 میلی ثانیه یکبار روند اجرای برنامه از MAIN خارج شده و به آدرس INT 0 منتقل می گردد , و پس از اجرای برنامه نوشته شده در این آدرس به MAIN باز می گردد .
وقفه های ارتباطی و وقفه های خاص :
جهت پرهیز از دوباره نویسی و تکرار , این وقفه ها در ادامه و هنگام بررسی موضوعات مرتبط اشاره خواهد شد . جدول زیر لیست کلیه وقفه های موجود در خانواده S7-200 زیمنس را بیان می دارد .
شماره واقعه |
شرح واقعه |
CPU 221 CPU 222 |
CPU 224
|
CPU 226 CPU 226 M |
0 |
لبه بالارونده در I0.0 |
Y |
Y |
Y |
1 |
لبه پایین رونده در I0.0 |
Y |
Y |
Y |
2 |
لبه بالارونده در I0.1 |
Y |
Y |
Y |
3 |
لبه پایین رونده در I0.1 |
Y |
Y |
Y |
4 |
لبه بالارونده در I0.2 |
Y |
Y |
Y |
5 |
لبه پایین رونده در I0.2 |
Y |
Y |
Y |
6 |
لبه بالارونده در I0.3 |
Y |
Y |
Y |
7 |
لبه پایین رونده در I0.3 |
Y |
Y |
Y |
8 |
دریا فت کاراکتر از پورت صفر |
Y |
Y |
Y |
9 |
ارسال کاراکتر از پورت صفر |
Y |
Y |
Y |
10 |
وقفه زمانی صفر |
|
Y |
Y |
11 |
وقفه زمانی یک |
|
Y |
Y |
12 |
برابری مقدار جاری و مقدار تنظیمی در HSC 0 |
|
Y |
Y |
13 |
برابری مقدار جاری و مقدار تنظیمی در HSC 1 |
|
Y |
Y |
14 |
تغییر جهت در HSC 1 |
|
Y |
Y |
15 |
ریست خارجی در HSC 1 |
|
Y |
Y |
16 |
برابری مقدار جاری و مقدار تنظیمی در HSC 2 |
|
Y |
Y |
17 |
تغییر جهت در HSC 2 |
|
Y |
Y |
18 |
ریست خارجی در HSC 2 |
|
Y |
Y |
19 |
اتمام تعداد پالس ایجاد شده در PTO 0 |
Y |
Y |
Y |
20 |
اتمام تعداد پالس ایجاد شده در PTO 1 |
Y |
Y |
Y |
21 |
اتمام زمانسنجی در تایمر T32 |
Y |
Y |
Y |
22 |
اتمام زمانسنجی در تایمر T96 |
Y |
Y |
Y |
23 |
تکمیل دریافت پبغام از پورت صفر |
Y |
Y |
Y |
24 |
تکمیل دریافت پبغام از پورت یک |
|
|
Y |
25 |
دریا فت کاراکتر از پورت یک |
|
|
Y |
26 |
ارسال کاراکتر از پورت یک |
|
|
Y |
27 |
تغییر جهت در HSC 0 |
Y |
Y |
Y |
28 |
ریست خارجی در HSC 0 |
Y |
Y |
Y |
29 |
برابری مقدار جاری و مقدار تنظیمی در HSC 4 |
Y |
Y |
Y |
30 |
تغییر جهت در HSC 4 |
Y |
Y |
Y |
31 |
ریست خارجی در HSC 4 |
Y |
Y |
Y |
32 |
برابری مقدار جاری و مقدار تنظیمی در HSC 3 |
Y |
Y |
Y |
33 |
برابری مقدار جاری و مقدار تنظیمی در HSC5 |
Y |
Y |
Y |
ضمیمه
الف: برنامهی پروژه به زبان LAD
ب: متن لاتین
ج: نمای کلی از سیستم تفاله خشک کن
مراجع
کتاب مرجع کامل PLC نوشته ی مهندس فربد قابوسی
زبان برنامهنویسی LAD تالیف محمد نبوی .
PLCS 7200 : شرکت مهندسی برق و الکترونیک قشم ولتاژ.
شرکت اندیشه سازان صنعت برق.
مرجع کامل اتوماسیون با PLC: مهندس مهدی توانا.
فهرست مطالب
1- كنترل كننده منطقي برنامه پذير :
3- روش و زبان برنامه نويسي PLC
3- كنترل كننده هاي منطقي برنامه پذير امروزي
7- (ماژول ها ي ورودي و خروجي Input / Output )
10- PLC هاي بزرگ با كاربرد گسترده :
نکات مهم در برنامه نویسی وقفه :
الف برنامهی پروژه به زبان LAD
ج: نمای کلی از سیستم تفاله خشک کن
منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنیداين مطلب در تاريخ: شنبه 23 اسفند 1393 ساعت: 10:30 منتشر شده است
برچسب ها : سیستم کنترل خشک کن تفاله چغندر,