شاید برای شما بارها این سوال پیش آمده باشد که چرا کارهایی را که میتوان به راحتی با میکروکنترلر و با قیمت مناسب انجام داد با PLC انجام می دهند.

یا این سوال که اصلا مگر PLC چیست یا داخل PLC چه چیزی وجود دارد؟

و اینکه چرا در صنعت و برای انجام برنامه ها کنترل صنعتی از PLC استفاده میشود؟

در این مقاله میخواهیم به تمامی این سوالات پاسخ بدهیم.

در ابتدا باید عرض کنم که PLC چیزی نیست جز همان میکروکنترلر که برای کاربردهای صنعتی طراحی، ساخته و مناسب شده است. حال ممکن است این سوال پیش بیاید که چطور و چگونه؟

در واقع وقتی یک مهندس الکترونیک بخواهد یک مدار کنترل کننده صنعتی-تجاری بسازد لازم است که ملاحظات زیادی را درنظر بگیرد، مانند حفاظت از ورودی ها و خروجی ها، تامین جریان و ولتاژ خروجی مناسب، متناسب کردن سطح ولتاژ ورودی با ولتاژ ورودی میکروکنترلر، ملاحظات طراحی منبع تغذیه، ملاحظات مربوط به ایزولاسیون ولتاژهای بخش کنترل و خروجی، ملاحظات مربوط به  حفاظت ESD یا بحث های الکترواستاتیکی، ملاحظات مربوط به استانداردها حفاظتی EMC یا تداخل های الکترومغناطیسی EMI، ملاحظات حفاظت های مربوط به زمین کردن، ملاحظات مربوط به طراحی PCB شامل ضخامت مسیرها (ترک ها)، طول مسیرها، بحث های مربوط به هم شنوایی (کراس تاک)، بحث های مربوط به عبور ترکها از کنار هم، عبور ترکها از زیر رله ها و آی سی ها، بحث های مربوط به Vcc  و Gnd، بحثهای مربوط به وایا ها(Vias)، بحث های مربوط به مونتاژ و لحیم کاری، بحث های مربوط به برنامه نویسی و پروگرامینگ و درنهایت صحت عملکرد و فانکشنالیتی صحیح طراحی است. اما آیا بعد از این همه ملاحظات موضوع تمام میشود؟ خیر. بسته بندی (Packaging) یکی از مهمترین بخشهای یک محصول هست، خصوصا در محیطهای صنعتی، بحث های مربوط به جذب امواج الکترومغناطیسی، بحث های مربوط به IP ها و بسیاری نکات ریز طراحی همچنان وجود دارد. مشکل بعدی اینجاست که بعد از اینهمه ملاحظات در عمل ممکن است بعد از مدتی لازم باشد تغییرات یا آپگرید (ارتقایی) در سیستم بوجود بیاید، در اینصورت حتی ممکن است لازم باشد تا بورد مداچاپی از اول طراحی گردد، که در مجموع کل این مراحل بسیار پیچیده و زمان بر خواهد بود.

اگر بسیاری از این نکات طراحی را نمیدانید نگران نباشید، میتواندید در دوره اصول طراحی مدارهای الکترونیکی همه این نکات را از صفر تا صد فرابگیرید.

همچنین برای آشنایی با نحوه طراحی مدارات چاپی میتوانید در دوره اصول طراحی مدارات چاپی با نرم افزار Altium Designer شرکت کنید.

بسیاری از این ملاحظات طراحی را حتی یک مهندس الکترونیک ممکن است بلد نباشد و نتواند رعایت کند. بنابراین هیچ انتظاری و توقعی از یک مهندس کنترل، ابزاردقیق، قدرت ، مخابرات یا مکانیک و صنایع هم نمیرود که بتواند چنین مداراتی با این ملاحظات طراحی نماید. حتی با فرض اینکه چنین بورد کنترلری هم موجود باشد، بحث های مربوط به برنامه نویسی، مدیریت خطا، خطا یابی و طراحی سیستمهای مقاوم در مقابل خطا، طراحی های real time، ارتباطات شبکه ای، HMI و بسیاری مطالب دیگر نیاز به یک دانش برنامه نویسی بسیار تخصصی و حرفه ای به زبان Embedded C دارد. که بسیاری از مهندسان فقط با مباحث مقدماتی آن آشنا هستند و همانطور که میدانید بحث طراحی بوردهای صنعتی شوخی بردار نیست و نیاز به تجربه زیاد برای رسیدن به حذاکثر قابلیت اطمینان (Reliability) دارد.

همچنین میتوانید در دوره های حرفه ای Embedded C شرکت کنید.

برای آشنایی با قابلیت های مدارات میکروکنترلری سرفصل های کاربردی دوره های طراحی مدارات میکروکنترلری با میکرو کنترلر AVR مقدماتی و پیشرفته را حتما ملاحظه بفرمایید.

سرفصل های جامع و کاربردی دوره های طراحی مدارات میکروکنترلری با میکروکنترلر ARM مقدماتی و پیشرفته را در فناورسرا ملاحظه بفرمایید.

دورۀ طراحی و برنامه نویسی بوردها با حداکثر قابلیت اطمینان نیز بزودی ارائه میگردد.

همه مطالب ذکر شده در بالا باعث شده که شرکت های ارائه دهنده مدارات کنترلی برای صنعت دست به تولید بوردهای الکترونیکی صنعتی و ماژولار با قابلیت برنامه نویسی ساده (مشابه مدارات کنترلی رله کنتاکتوری که به نام مدارات فرمان شهرت دارند) بزنند، این بوردها همان PLC یا کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر نام دارند. جالب است بدانید که اولین PLC ها (Programable Logic Controller) در اوایل دهه 1970 به منظور کنترل و مانیتورینگ صنعتی ارائه گردیدند.

کارگاه آموزش مدارات فرمان برق صنعتی با استفاده از Mini PLC LOGO، در این کارگاه انواع مدارات فرمان کاربردی برق صنعتی آموزش داده شده، طراحی شده و در با زبان لدر (رله-کنتاکتوری) پیاده سازی میگردد.

پس PLC در واقع یک مدار میکرروکنترلری است که در طراحی آن تمامی ملاحظات مربوطه (ذکر شده در بالا) درنظر گرفته شده است و برای کار در محیطهای پر نویز صنعتی مناسب شده است. همچنین در PLC از ایده ماژولاریتی سخت افزاری استفاده میشود و برای توسعه آن به راحتی میتوان بوردهای ماژولار را به آن اضافه نمود.

همچنین محیط برنامه نویسی آن گرافیکی و بسیار ساده بوده و نیازی به دانستن زبان برنامه نویسی C ندارد، و حتی تکنسینی که سالها با مدارات فرمان رله کنتاکتوری کار کرده به راحتی میتواند در محیط زبان برنامه نویسی نردبانی (Ladder) برنامه نویسی کند. هرچند که تنوع زبانهای برنامه نویسی در PLC ها از دیگر مزایای آنها محسوب میشود. برای مثال کسانیکه با مدارهای منطقی دیجیتال و گیتهای منطقی أشنایی دارند میتوانند با زبان FBD یا (Function Block Diagram) برنامه نویسی کنند. یا کسانیکه به زبان اسمبلی علاقه دارند با زبان STL و کسانیکه به زبان های سطح بالا علاقه دارند به زبان SCL که مشابه زبان C است برنامه نویسی نمایند. زبان برنامه نویسی گراف (Graph) نیز برای کسانیکه به طراحی های فلوچارتی علاقه دارند برای PLCها گسترش یافته است.

موضوع دیگر، ملاحظات مربوط به خطایابی، رفع خطا، دیباگینگ برخط، بلوکها و توابع مدیریت خطا، بحث های ریداندنسی (افزونگی) برای تحمل پذیری اشکال، وقفه های مختلف برای مسائل زمان حقیقی (Real Time) هست که در PLC ها بخوبی درنظر گرفته شده و قابل اعمال و پیاده سازی هستند. برای یادگرفتن این مسائل مهم حتما در دوره PLC پیشرفته ما شرکت نمایید.

در نهایت لازم است توجه مهندسین الکترونیک عزیز را به این نکته جلب نمایم که همانطور که ملاحظه میکنید بزرگترین شرکتهای تولیدی کنترلرهای الکترونیکی دیجیتال برای طراحی های خود از ایده ماژولاریتی استفاده میکنند، این ایده باعث کمترین هدر رفتن انرژی و زمان بابت باز طراحی  شده و همچنین قابلیت توسعه طراحی را بسیار افزایش میدهد. افزایش سرعت طراحی وپیاده سازی و تنها تمرکز بر روی برنامه ها کنترلی از مزایای این نحوه نگرش به طراحی مدارات است.

نکته دیگری که لازم است ذکر شود برنامه نویسی فانکشنال و ساختاریافته است که در PLC ها بسیار مشهود میباشد. برنامه نویسی فانکشنال یا ساختار یافته مزایای زیادی دارد که در مقالۀ مجزایی بررسی میکنیم.