پایان نامه كارشناسی مهندسی برق صنعتی با عنوان كنترل كنندة منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
چكیده :
با توجه به پیشرفت بسیار سریع تكنولوژی و وجود رقابت‌های شدید در بین صنعتگران دو مقولة دقت و زمان در انجام كارهای تولیدی و خدماتی بسیار مهم و سرنوشت ساز شده است. دیگر سیستمهای قدیمی جوابگوی نیازهای صنعت توسعه یافتة امروز نبوده و بكار بردن سیستمهایی كه با دخالت مستقیم نیروی انسانی عمل می كنند، امری نامعقول می‌نمود. چرا كه در این موارد دقت و سرعت عمل سیستم بسیار پایین و وابسته به نیروی كاربر است. بنابراین ماشین‌های هوشمند و نیمه هوشمند وارد بازار صنعت شدند. و بعد از مدتی آنچنان جای خود را پیدا كردند كه علاوه بر زمینه‌های صنعتی در كارهای خدماتی نیز جایگاه ویژه‌ای یافتند. كنترل سیستمهای بسیار پیچیده‌ای كه قبلاً غیرممكن بود براحتی انجام می‌گرفت. مكانیزه كردن سیستمها و ماشین آلات (اتوماسیون صنعتی) مقولة بسیار مهم و پرطرفداری شده و نیاز به آن هر روز بیشتر و بیشتر مشهود می‌شود.
اتوماسیون صنعتی در زمینه‌های بسیار گسترده‌ای كاربرد دارد از مكانیزه كردن یك ماشین بسیار سادة كنترل سطح گرفته تا مكانیزه نمودن چندین خط تولید و شبكه كردن آنها با هم. با نگاهی به محیط اطرافمان می‌توانیم نمونه‌های بسیار زیادی از كاربرد اتوماسیون را در اغلب زمینه‌ها پیدا كنیم. در اتوماسیون واحدهای مسكونی جدید، در شبكه‌های مخابراتی، در سیستمهای دفع فاضلاب، سیستم توزیع برق، كارخانجات مختلف و ... .
در یك سیستم اتوماسیون شده كنترل پروسه توسط ماشین انجام می‌شود و در این سیستمها دخالت انسان به حداقل و در برخی موارد به صفر رسیده است. سیستم با گرفتن سیگنالهای ورودی از قطعاتی نظیر سنسورهای تشخیص فشار، رنگ، سطح مایعات، قطعات فلزی، سنسورهای دما، میكرو سوئیچها، كلیدها و شستی ها، واسطهای كاربر با ماشین و... وضعیت موجود را حس كرده و بررسی می‌كند و سپس در مورد عكس العمل ماشین تصمیم گیری كرده و فرمانهای لازمه را به قطعات خروجی كه تحت كنترل ماشین هستند اعمال می‌كند. با توجه به مواردی كه ذكر شد می‌توان ساختار یك سیستم اتوماسیون را بدین صورت لیست نمود.
•قطعات ورودی شامل سنسورها، سوئیچ ها، و ... .
•قطعات خروجی مثل موتور، پمپ، شیر برقی، نشانگرها و ... .
•یك كنترلر داخلی با CPU برای پردازش داده‌ها و اجرای برنامة كنترلی سیستم و حافظه برای ذخیره نمودن برنامة كنترلی و اطلاعات دریافتی از قطعات ورودی.
•یك واسط بین كاربر و ماشین (Human Machine Interface) در مواردی كه نیاز به انجام تنظیمات توسط كاربر داریم و یا می‌خواهیم یكسری اطلاعات و آلارمها را به اطلاع كاربر برسانیم .
توجه داشته باشید با بالا بردن سرعت و دقت كنترلر مورد استفاده در سیستم اتوماسیون شده و انتخاب درست آن بر طبق كاربردی كه از آن انتظار داریم می‌توانیم امكانات و قابلیت‌های سیستم را بالاتر ببریم. بعنوان مثال در یك سیستم سادة كنترل سطح مخزن سرعت پاسخ گویی سیستم در حد چند ثانیه هم برای این كار كافی خواهد بود. اما در سیستمهای پیچیدة موقعیت یاب یا پردازش تصویر به سیستمهای بسیار سریعتر و دقیقتر احتیاج داریم و سرعت پاسخگویی در حد میكرو ثانیه برای ما لازم است.
بعنوان مثال در مواردی كه نیاز به كنترل در یك محیط نامساعد داریم و استفاده از نیروی انسانی بسیار مشكل و یا غیرممكن است چه‌كار باید كرد. در محیط‌هایی با شرایط آب و هوایی بسیار بد و با مناطق جغرافیایی صعب العبور و یا در محیط هایی كه آلودگی صوتی و یا آلودگی های شدید تنفسی دارند. در این موارد ایمن ترین و با صرفه ترین گزینه اتوماسیون كردن سیستمها و استفاده از ماشین بجای انسان است. اجرای كامل سیكل كنترلی، گرفتن گزارشات لازم در حین انجام عملیات كنترلی، قابلیت تغییر سیكل كاری و تعریف نمودن پارامترهای كنترلی، امكان انجام كنترل دستی در موارد اضطراری و...
حال به مثال دیگری می‌پردازیم. حساب كنید در یك سیستم بسیار سادة بسته‌بندی محصولات غذایی برای بسته‌بندی هزار كیلو شكر در بسته‌های یك كیلویی به چند نفر و چقدر زمان احتیاج داریم. چند نفر برای وزن كردن محصول، چند نفر برای آماده‌سازی پكت ها، چند نفر برای پر كردن پكت ها و بسته‌بندی آن، زدن تاریخ مصرف و ... .
در این گونه سیستمها مشكلات زیادی وجود دارد كه به برخی از آنها در زیر اشاره شده است.
•زیاد بودن تعداد نفراتی كه در این قسمت كار می‌كنند.
•نیاز به محیط كاری بزرگتر تا بتوان از شلوغی ناشی از تعدد نیروی انسانی كاست.
•خستگی و دقت پایین افراد
•صرف زمان زیاد
•هزینة بسیار بالا
•بازدهی بسیار اندك
•كیفیت بسیار پایین محصولات
•...
از این مثالها در صنعت بسیار زیاد بوده و شما هم می توانید صدها نمونة دیگر را مثال بزنید. به هر حال نتیجه‌ای كه از آنها می‌گیریم اینست كه نیاز به اتوماسیون یك نیاز غیر قابل اجتناب بوده و استفاده از آن روز به روز بیشتر خواهد شد. با استفاده از این نوع سیستمها لحظه به لحظه بر كیفیت محصولات و خدمات افزوده می‌شود و در نتیجه صنایعی را كه از این سیستمها استفاده می‌كنند بی‌رقیب و قدرتمند می‌سازد.
کلمات کلیدی:
PLC
درایور
رابطهای برنامه نویسی
Programmable Logic Controller
كنترل كنندة منطقی قابل برنامه ریزی
فهرست مطالب :
فصل 1 ساختار PLC1
1-1- PLC1
1-2- تفاوت PLC با كامپیوتر5
1-3- كاربرد PLC در صنایع مختلف7
1-4- سخت افزار PLC
1-4-1- مدول منبع تغذیه (PS)10
1-4-2- واحد پردازش مركزی (CPU)11
1-4-3- حافظه (Memory)11
1-4-4- ترمیتال ورودی (Input Module)12
1-4-5- ترمینال خروجی (Output Module)13
1-4-6- مدول ارتبط پروسسوری (CP)14
1-4-7- مدول رابط (IM)15
1-5- تصویر ورودی ها (PII)16
1-6- تصویر خروجی ها (PIO)17
1-7- فلگ ها،تایمر ها و شمارنده ها17
1-8- انبارك یا اَكومولاتور (ACCUM)19
1-9- گذرگاه عمومی ورودی/خروجی (I/O bus)19
1-10- روشهای مختلف آدرس دهی 20
1-11- نرم افزار PLC21
1-12- واحد برنامه ریزی(PG)22
فصل 2 انواع سخت افزار24
2-1- انواع PLC24
2-2- انواع رابطهای برنامه نویسی (Programmers)26
2-3- انواع حافظه28
2-4- پاسخ زمانی PLC33
فصل 3 وسایل ورودی و خروجی34
3-1- انواع وسایل ورودی34
3-1-1- سنسورهای تشخیص اشیاء36
•لیمیت سوئیچ36
•پروكسیمیتی سوئیچ (القایی، خازنی)37
•سنسور اثر هال39
•رید سوئیچ39
•سنسور های نوری39
3-1-2- سنسور های جابجایی 41
•LVDT42
•اِنكدر43
3-1-3- كرنش سنج (Strain Guage)45
3-1-4- اندازه گیری فشار سیال48
3-1-5- اندازه گیری سطح مایعات52
3-1-6- اندازه گیری جریان عبوری سیال (دبی)53
3-1-7- اندازه گیری دما54
•RTD54
•ترموكوپل54
3-1-8- صفحه كلید57
3-2- انواع وسایل خروجی58
3-2-1- وسایل خروجی دیجیتال58
•سولونوئید59
•سیلندر تك كاره63
•سیلندر دو كاره63
3-2-2- وسایل خروجی آنالوگ64
•شیر كنترل64
فصل 4 مقاصد خاص در PLC67
4-1- كارتهای شمارنده سریع68
4-2- كارتهای ورودی/خروجی آنالوگ69
4-2-1- مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D)73
4-2-2- مبدل دیجیتال به آنالوگ (D/A)76
فصل 5 شبكه های صنعتی78
5-1- نحوة نمایش اطلاعات78
5-2- نحوة ارسال اطلاعات81
5-3- استاندارد های ارتباط سریال82
5-3-1- استاندارد RS23282
5-3-2- استاندارد RS42289
5-3-3- استاندارد RS48591
5-4- شبكه های اختصاصی سازندگان PLC94
فصل 6 ساختار و نحوة عملكرد درایور های AC98
6-1- استفاده از درایور و صرفه جویی98
6-2- مزایای استفاده از كنترل كننده های دور موتور101
6-3- ساختمان درایور AC103
6-4- مبانی كنترل سرعت106
6-5- كنترل كننده های دور مدرن109
6-5-1- كلیات109
6-5-2- ساختمان قسمت قدرت درایور های AC مدرن112
•كنترل برداری113
•جریان راه اندازی115
6-6- قابلیت های پیرامونی درایور AC115
6-7- مقایسة درایور های AC مدرن با درایور های متعارف116
6-8- سیستمهای ورودی و خروجی117
فصل 7 كنترل دور موتور AC توسط PLC و ساختار برنامه118
7-1- كنترل دور موتور AC به صورت آنالوگ118
7-2- مدول آنالوگ119
7-3- نحوة كنترل سرعت موتور (كنترل دور)122
7-4- شمارنده های سرعت بالا و نحوة برنامه ریزی آنها127
7-5- برنامة نرم افزاری سیستم كنترل131
•برنامة اصلی132
•زیر برنامة صفر (CTRL_DIR)133
•زیر برنامة یك (HSC_PROG)139
•زیر برنامة دو (READ_VALUE)141
•زیر برنامة سه (CULC_PROG)142
•زیر برنامة چهار (OUT_AQW)143
•زیر برنامة پنج (RUN_FID)144
•زیر برنامة وقفة صفر (INT_0)146
مراجع149
ضمیمة الف – برنامه های نوشته شدة سیستم كنترلی150
دانلود طرح توجیهی پوشال کولر