نمایندگی زیمنس: اتوماسیون صنعتی و اجزای مورد استفاده در آن

در این مقاله نمایندگی زیمنس در ایران که قسمت اول از دوره آموزشی PLC LOGO! 8 است قصد داریم ابتدا شما را با اتوماسیون صنعتی و مزایای آن آشنا کنیم و در قسمت های بعدی این دوره آموزشی نیز وارد بخث اصلی یعنی آموزش PLC LOGO! 8 در نمایندگی زیمنس بپردازیم.

همانطور که می دانید استفاده از اتوماسیون صنعتی زیمنس دارای مزایای بی شماری است که از جمله آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بهره وری بیشتر
• تولید بیشتر
• کاهش ضایعات
• کاهش خطرات جانی

هرم اتوماسیون صنعتی از نظر نمایندگی زیمنس

وقتی در مورد اتوماسیون صنعتی صحبت می کنیم باید به هرم آن اشاره کنیم:

هنگامی که یک فرد در حوزه کاری نمایندگی زیمنس فعالیتی می خواهد انجام دهد باید فرآیند انجام کار را مکانیزه کند که از این سه سطح به عنوان هرم اتوماسیون صنعتی یاد می شود. این هرم همانطور که در شکل می بینید دارای چهار سطح می باشد که بالاترین سطح آن مدیریت است که بر روی سه زیرین خود نظارت می نماید.

در این هرم مهمترین سطح، سطح فیلد (Field) یا همان میدان است. حالا باید دید که در خط تولیدی که ما می خواهیم در آن از پی ال سی های زیمنس استفاده کنیم میدان به چه معنی است. تمام تجهیزاتی است که در فرآیند تولید استفاده می شود در میدان یا همان فیلد قرار می گیرد.

مثال: فرض کنید که یک مخزن آب داریم که یک ورودی دارد و آن ورودی توسط یک شیر کنترلی یا قطع و وصل کنترل می شود. مخزن ما نیز یک ارتفاع دارد. در پایین مخزن نیز یک خروجی دارد. در این مثال می خواهیم یک فیلد را در هرم اتوماسیون صنعتی بررسی کنیم.

فرض کنید ارتفاع سطح آب را H بنامیم. ابتدا باید ببنیم ارتفاع مطلوب H  برای ما چه میزانی است و در چه میزانی باید ثابت بماند (در نمایندگی زیمنس به این نقطه Set Point یا Set Value گفته می شود). نکته دوم در این مثال مقدار لحظه ای فرآیند است (که همان Processed Value در اتوماسیون زیمنس است). در این مثال مقدار لحظه ای فرآیند یعنی همین الان مقدار ارتفاع آب یا همان H چقدر است.

در نهایت هدف ما این است که با استفاده از محصولات اتوماسیون صنعتی و برنامه نویسی آن ها کاری کنیم که همواره Processed Value به سمت Set Point حرکت کند.

این یک مثال ساده از اتوماسیون صنعتی و کاربرد آن است.

در گذشته و قبل از ابتداع سیستم های اتوماسیون صنعتی، همواره یک انسان برای این کار در نظر گرفته می شد به طوری که چشم های او همان نقش سنسور ارتفاع آب را ایفا می کرد و هرگاه ارتفاع آب به حد مورد نظر یا همان Processed Value می رسید فرد مورد نظر شیر ورودی آب را می بست و هرگاه ارتفاع آب کمتر می شد دوباره شیر ورودی آب را باز می کرد.

البته این روش نه تنها هزینه بالایی داشت بلکه امکان بروز خطا نیز در آن بسیار بالا بود. به همین دلیل اتوماسیون صنعتی ابتدا شد تا دقت را بالا ببرد و هزینه اجرا را به شدت کمتر کند.

در هرم اتوماسیون صنعتی، بخش میدان به قسمت های کوچک تری تقسیم می شوند:

• ابزار دقیق یا همان Instrument (که چشم و گوش ما در صنعت هستند) که سنسورهای مختلف در این بخش قرار می گیرند.
• عملگر یا همان محرک. در صنعت مثال برای عملگر را می توان موتورها یا شیرها نام برد.
• کنترل های تکی یا Single Controler (مثلا کنترلی که بخواهد ارتفاع مخزن را کنترل کند).
• کنترل کننده آنالوگ یا PID Controler

بخش دوم از هرم اتوماسیون صنعتی، کنترل کننده های قابل برنامه ریزی هستند. اولین نسلی که کنترل کننده های قابل برنامه ریزی تولید شدند کنترل کننده های رله-لاجیک بوده اند. این نسل بورده های بودند که با گیت های منطقی AND و OR طراحی می شدند و معمولا آی سی های شمارنده داشتند و چون نمی توانند ولتاژ ۲۲۰ ولت را پوشش دهند از یک واسط به نام رله استفاده می کردند.

بخش دیگری از کنترل کننده های قابل برنامه ریزی کنتاکتورها در تابلوهای مدار فرمان می باشند. قسمت دیگر این بخش از هرم اتوماسیون صنعتی، بخش برنامه نویسی آن ها باکامپیوتر است.

ممکن است این سوال در ذهن شما به وجود بیاید که چرا از خود کامپیوتر ها برای کنترل کردن استفاده نمی شود. جواب این سوال این است که اولا برنامه نویسی برای کامپیوتر ها بسیار سخت است و ممکن است ویروس بگیرد، هنگ کند و علاوه بر آن تعمیر و نگه دارای و حجم آن بسیار بیشتر است. از همین رو PLC ها ابداع شدند. هم برنامه نویسی آن ها آسان بود هم ویروس نمی گرفت و هم تعداد کارت های زیادی در یک فضلی کوچک جا سازی می شد.

PLC چیست؟

پی ال سی مخفف کلمه Programmable Logic Controllers یا کنترل کننده های قابل برنامه ریزی به زبان منطقی است. هر PLC زیمنس شامل مجموعه کارت های ورودی، کارت های خروجی و CPU می باشد.

کاربرد PLC  ها چیست؟

در ابتدا در نظر داشته باشید در پی ال سی های زیمنس تمام فرمان های ورودی به صورت جدا جدا وارد می شوند.

این سوال را با یک مثال پاسخ می دهیم.

فرض کنید که می خواهیم وقتی دو کلید به صورت همزمان فشرده شد یک لامپ روشن شود. بنابراین ورودی های ما به PLC یک کلید یک و دیگری کلید دو می باشد و خروجی آن نیز به لامپ متصل می گردد.

برای برنامه نویسی این PLC باید در آن بگوییم ورودی کلید اول و ورودی کلید دوم را به صورت منطقی AND کن و حاصل را در خروجی انجام بده. یعنی در CPU پی ال سی این محاسبه انجام می شود و در صورتی که ورودی کلید یک TRUE بود و ورودی کلید دو نیز TRUE بود لامپ را رون کن. در غیر این صورت حتی اگر ورودی یکی از کلید ها یا یهردوی آن های FALSE بود لامپ را روشن نکن.

حال فرض کنید کاربرد مثال ما تغییر کند و ما بخواهیم حتی اگر یکی از دو کلید فشرده شد لامپ روشن شود. اگر این مثال را با استفاده از روش سنتی سیم کشی انجام داده بودیم نیاز داشتیم تا دوباره سیم کشی انجام شود که بسیار پر هزینه و وقت گیر بود. اما در اتوماسیون صنعتی این کار به راحتی با تغییر برنامه نویسی PLC مذکور قابل انجام است. کافیست برنامه نویسی درون آن را کمی تغییر دهیم و به جای استفاده از AND منطقی از OR منطقی استفاده کنیم. با این کار حتی اگر یکی از کلید ها فشرده شده باشد لامپ روشن می شود.

حال فرض کنید در این مثال ۱۰ ورودی داشته باشیم و طبق قاعده منطقی خاصی بخواهیم لامپ را روشن کنیم. تصور کنید که بدون استفاده از محصولات اتوماسیون صنعتی سیم پیچی آن چقدر مشکل خواهد بود و اگر تغییر کوچکی در سیستم بخواهیم بدهیم با چه مشکلاتی مواجه می شویم.

در دنیا تولید کننده های زیادی برای پی ال سی ها وجو دارند که بیشترین استفاده در صنایع ایران PLC های زیمنس آلمان می باشد.

سطح سوم از هرم اتوماسیون صنعتی و قبل از مدیریت سطح مانیتورینگ است. در صنعت مانیتورینگ اتوماسیون صنعتی به دو بخش تقسی می شود:

• HMI
• SCADA

در بسیاری موارد مفاهیم این دو بخش یکی می شوند.

در نظر داشته باشید HMI یک دستگاه است اما SCADA یک نرم افزار است.

در روش سنتی و قدیمی ما معمولا دارای یک میز OP یا Operation Panel بودیم. معمولا این میز دارای تعداد زیادی کلید و شاسی بود و اپراتور سیستم برای به حرکت درآوردن موتور ها و روشن و خاموش کردن سیستم از این کلید ها و شاسی ها استفاده می کرد. اما اکنون با استفاده از سیستم های مانیتورینگ این میز حذف شده است و ما با ستفاده از نرم افزار یا مانیتورها به صورت لمسی و یا کلیک کردن کار دکمه ها و شاسی ها را انجام میدهد.

در HMI ما سیستم اتوماسیون صنعتی خود را طراحی و برنامه نویسی می کنیم و ظاهر آن را ترسیم می کند و آن را روی HMI بارگذاری می نمایید. پس از آن HMI ما دیگر با PLC ها در ارتباط خواهد بود.

در SCADA که یک نوع نرم افزار است ما برنامه نویسی ها را انجام میدهیم و از طریق این نرم افزار سیستم اتوماسیون صنعتی خود را کنترل می کنیم. در این روش دیگر نیازی به یک مانیتور دیگر نداریم.

معمولا HMI ها بر روی تابلوها قرار می گیرد اما کامپیتری که نرم افزار SCADA  بر روی آن است در اتاق کنترل قرار می گیرد.

مزایای استفاده از سیستم مانیتورینگ در اتوماسیون صنعتی زیمنس

با این سیستم ما می توانیم به صورت گرافیکی SET Point ها را ببینیم. از نمودارها و روندهای سیستم آگاه شویم. دسترسی را محدود به افراد خاصی کنیم. می توانیم آرشیو سازی انجام دهیم.

نحوه ارتباط سطوح مختلف اتوماسیون صنعتی با یکدیگر:

سطوح مختلف در هرم اتوماسیون صنعتی با انواع مختلفی از شبکه های صنعتی با یکدیگر در ارتباط خواهند بود.

از انواع مختلف شبکه های صنعتی می توان شبکه Profi Bus و اترنت صنعتی را نام برد. شبکه پروفی باس معمولا در سطح میدان کاربرد دارد و اجزای مختلف میدان را با هم ارتباط می دهد همچنین برای ارتباط سطح میدان با سطح کنترل کننده های قابل برنامه ریزی از شبکه پروفیباس استفاده می شود. برای ارتباط کنترل کننده های قابل برنامه ریزی با بخش مانیتورینگ نیز از شبکه اترنت صنعتی یا شبکه Mod Bus استفاده می کنیم.

امیدواریم این خلاصه گردآوری شده توسط نمایندگی زیمنس در مورد اتوماسیون صنعتی و زیرمجموعه آن مورد توجه شما قرار گرفته باشد. در ادامه این دوره آموزشی با ما همراه باشید.