کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر

کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر کنترل چیست؟ در زندگی روزمره، واژه کنترل بسیار بکار برده می‌شود و اصطلاحاتی نظیر کنترل رشد جمعیت، ترافیک و غیره در گفتگو‌های روزمره بسیار شنیده می‌شود معمولاً کلمه کنترل وقتی به کار برده می‌شود که نوعی مهارکردن و تسلط بر یک پدیده مورد نظر باشد علاقه انسان به تحت اختیار درآوردن و تسلط بر پدیده‌ها باعث پیدایش شاخه جدیدی از دانش‌ها به نام عمل کنترل گ

دسته بندی	فناوری و اطلاعات
فرمت فایل	doc
حجم فایل	888 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	310

علم کنترل، علمی است که در مورد چگونگی تحت اختیار در آوردن و هدایت رفتار‌های پروسة ها (فرآیند یا پدیده‌ای که مایل به تحت اختیار در آوردن آن هستیم) صحبت می‌کند.

1-1- خودکارسازی (اتوماسیون)

یک سیستم کنترل که بدون دخالت عامل انسانی و خود به خود قادر به تنظیم خروجی باشد را سیستم کنترل خودکار یا اتوماتیک می‌گوییم. خط سیر و هدف همة صنایع به سمت افزایش تولید بیشتر می‌باشد و این خط سیر از میان خودکارسازی یا اتوماسیون فرآیند‌ها و ماشین آلات می گذرد. خودکار‌سازی ممکن است به دلیل افزایش کمیت محصول و یا بهبودی در کیفیت و دقت آن صورت بگیرد. اما به هر شکل، این روند همواره با جایگزینی برخی یا همة اعمال و ورودی‌های انسانی مورد نیاز جهت انجام و کنترل عملکرد‌های ویژه، همراه می‌باشد. بسیاری از کارخانه‌ها و کارگا‌ه‌ها به جای اینکه کارگران را عملاً و به طور فیزیکی با انجام وظایف درگیر کنند. از آنها جهت کنترل ماشین‌ها و تجهیزات استفاده می نمایند. این نوع از کنترل نیازمند کارگری است که نحوه عمل یک فرآیند بخصوص را می داند.

و نیز می داند که چه ورودی‌هایی نیاز است تا خروجی در سطح دلخواه باقی بماند.

اما به منظور تحقق خودکارسازی یک فرآیند، اپراتور‌ها و کارگران باید توسط شکلی از سیستم‌های خودکار جایگزین گردند. سیستم‌های خودکار قادرند فرآیند را بدون مداخله انسان یا با دخالت اندک کنترل کنند. این امر نیازمند سیستمی است که قادر باشد یک فرآیند را راه ‌اندازی کرده و آن را متوقف کند.

کنترل اتوماتیکهر سیستم کنترل را به سه بخش اصلی می توان تقسیم کرد: ورودی، بخش پردازشگر و خروجی.

 

وظیفه بلوک پردازشگر یا کنترل‌گر، تهیه خروجی به شکل و اندازه دلخواه‌ از سیگنال‌های متفاوت ورودی می‌باشد.

روش‌های مختلفی برای اجرای توابع کنترلی جهت به دست آوردن خروجی‌های مشابه از ورودی های یکسان موجود می‌باشد که می توان از آن به عنوان بلوک کنترل استفاده کرد. همچنین در کنترل یک سیستم توسط یک اپراتور از نوع انسانی، اپراتور، هم‌ارز بلوک کنترل‌گر یا بخش پردازشگر است. زیرا این اپراتور است که می داند چه خروجی دلخواهی مورد نیاز است، بنابراین بطور بصری یا بوسیلة وسایل اندازه‌گیری در حال اندازه‌گیری و قرائت مداوم متغیر‌های مربوطه، یعنی ورودی‌ها می‌باشد و بسته به اطلاعات بدست آمده، عکس العمل لازمه را نشان خواهد داد و مقادیر پیش داده بلوک کنترل را تغییر خواهد داد تا خروجی دلخواه حاصل شود.

ورودی‌ها

سیگنال‌های ورودی معمولاً توسط مبدل‌های (Transducer) مختلفی که کیفیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کنند فراهم می‌شوند. این مبدل‌ها می‌توانند یک کلید فشاری ساده، ترموستات یا کشش سنج و غیره باشند همگی آنها اطلاعات مربوط به کمیت اندازه‌گیری شده را به بخش پردازشگر انتقال می دهند. بسته به نوع مبدل استفاده شده این اطلاعات می توانند به صورت دودویی (دیجیتال) یا پیوسته (آنالوگ) باشند که به عنوان کمیت ورودی ارائه می‌شوند.

خروجی‌ها

چنانچه قرار باشد که یک سیستم کنترل بر طریقة عملکرد یک فرآیند، دخالت و تسلط داشته باشد، بایستی قادر به تغییر عناصر کلیدی یا کمیت های مهم فرآیند باشد. این‌ کار با استفاده از المان‌های خروجی از قبیل پمپ‌ها، موتور‌ها، پیستون‌ها، رله‌ها و غیره تحقق می پذیرد. این المان‌ها، سیگنال‌های سیستم کنترل را به دیگر کمیت‌های مورد نیاز، تبدیل می‌کنند. به عنوان مثال، یک موتور، سیگنال‌های الکتریکی اخذ شده از سیستم کنترل را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند. به بیان دیگر المان‌های خروجی نیز به گونه‌ای، نوعی از مبدل‌ها می باشند. همانند مبدل‌های ورودی، المان‌های خروجی نیز می توانند واحد‌های ساده دودویی و یا متغیر‌های پیوسته در حوزه تغییری بین حالت کاملاً خاموش تا کاملاً روشن (آنالوگ) باشند

 

بخش پردازشگر یا بلوک کنترل

این بلوک مشابه با دانسته‌های اپراتور در مورد عملکرد سیستم است که به این دانسته‌ها، جهت تحت کنترل باقی‌ماندن یک فرآیند نیاز می‌باشد. اپراتور از این آگاهی و نیز مهارت خود استفاده می‌کند و با تلفیق کردن آن با اطلاعات بدست آمده از اندازه‌گیری ورودی، خروجی مطلوب را تولید می‌کند. در سیستم‌های کنترل اتوماتیک، طرح استفاده شده به عنوان بلوک کنترل این وظیفه را به عهده دارد و با توجه به اطلاعات اخذ شده از سیگنال ورودی، خروجی مطلوب را تهیه می‌کند. این طرح کنترلی به دو روش متفاوت قابل اجرا است: با استفاده از سیستم‌های کنترل غیر قابل تغییر توسط اپراتور و نیز با استفاده از کنترل کننده‌های قابل برنامه‌ریزی. در سیستم‌های غیر قابل تغییر توسط اپراتور وقتی که سیستم کنترل ساخته شد و عناصر آن به یکدیگر مرتبط شدند، دارای توابع و برنامة ثابتی خواهند شد که دیگر به وسیلة اپراتور امکان تغییر در آن وجود ندارد. اما در یک سیستم قابل برنامه‌ریزی، توابع و وظایف کنترلی، برنامه‌ریزی شده و در یک واحد حافظه ذخیره می‌شوند و اگر ضرورتی پیش آمد، می‌توانند بوسیلة برنامه‌ریزی مجدد تغییر داده شوند.

جدول زیر نمونه‌هایی از سیستم های کنترل ثابت و قابل برنامه‌ریزی را همراه با نوع کنترلی که توسط آن ها قابل اجرا است – دیجیتالی یا آنالوگ – به تصویر می کشد.

سیستم‌های ثابت	نوع	سیستم‌های قابل برنامه‌ریزی	نوع
رله ها	دیجیتال	کامپیوتر‌ها	دیجیتال/آنالوگ
منطق الکترونیک	دیجیتال	میکروکامپیوترها	دیجیتال/آنالوگ
منطق پنوماتیکی	دیجیتال	سیستم‌های C-P	دیجیتال/آنالوگ
منطق هیدرولیک	دیجیتال
الکترونیک آنالوگ	آنالوگ

 

1-2- سیستم‌های دیجیتال و آنالوگ

تغییرات بیشتر کمیت‌های طبیعی مانند دما، سرعت، مکان و غیره پیوسته و تدریجی بوده و در حوزه‌ای محدود از مقادیر متفاوت مربوط به کمیت قرار دارد. این‌گونه کمیت ها را کمیت‌های آنالوگ یا پیوسته می نامند. بسیاری از سنسور‌ها (سنسور یک نوعی آشکار ساز است که یک کمیت فیزیکی را به شکلی از سیگنال مثلاً صوتی، تصویری و … تبدیل میکند. بنابراین به نحوی می توان آن را یک مبدل هم خواند) سیگنال‌های آنالوگی را تولید می‌کنند که یا دامنه و یا فرکانس آن بسته به نوع سنسور و کمیت اندازه‌گیری شده، تغییر می‌کند. در سنسورها سیگنالها، دامنه تغییراتی در حدود V ۵-۰ دارند. برای سنسور‌های با فرکانس خروجی متغیر،محدوده فرکانس بستگی به شصتمین پریود (فرکانس برق شهر Hz ۶۰ فرض شده است) و بهسازی سیگنال دارد. از سوی دیگر وسایل زیادی نیز وجود دارند که سیگنال‌های دیجیتالی را تولید کرده و یا به این نوع سیگنال‌ها پاسخ می‌دهند. در این نوع سیگنال‌ها فقط دو حالت ممکن وجود دارد و این حالت بطرق مختلفی نامگذاری می‌شود:

Off	On
Closed	Open
NO	Yes
0V	+5V
	1
False	True

 

سیگنال‌های دو حالته را می توان با استفاده از سیستم اعداد دودویی نمایش داده به این ترتیب که یک سطح به مقدار ۱ و سطح دیگر به مقدار نسبت داد. بنابراین در سیستم‌های دیجیتالی، سطح واقعی سـیگنال، بیشـتر برای نمایش منطقی بصورت ۱ یا اهمیت دارد تا برای اندازه‌ کمیت دقیق سیگنال.