برنامه نویسی PLC

برنامه نویسی PLC یعنی چی؟

PLC به مخفف “Programmable Logic Controller” است که به معنای “کنترلر منطق قابل برنامه‌ریزی” است. PLC یک دستگاه الکترونیکی است که در صنعت به منظور کنترل و اتوماسیون فرایندها استفاده می‌شود. PLC ها به طور گسترده در سیستم‌های کنترل صنعتی، خطوط تولید، ماشین‌آلات، رباتیک و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شوند.

برنامه‌نویسی PLC شامل ایجاد و برنامه‌ریزی تابعیت‌ها و عملکردهای مورد نیاز برای کنترل فرایندها است. زبان‌های برنامه‌نویسی خاصی برای PLC وجود دارد که معمولاً به عنوان زبان‌های برنامه‌نویسی PLC شناخته می‌شوند. این زبان‌ها از قوانین و معماری خاصی پیروی می‌کنند و امکاناتی برای برنامه‌نویسی عملیات منطقی، کنترل و محاسبات را در اختیار برنامه‌نویسان قرار می‌دهند.

برنامه‌نویسی PLC معمولاً شامل تعریف ورودی و خروجی‌ها، ایجاد منطق برنامه، تعریف شرایط و عملگرهای منطقی، تنظیم زمان‌بندی و رخدادها، و اتصال به دستگاه‌های جانبی مانند سنسورها و اکتواتورها است. برنامه‌های PLC به صورت یکپارچه به دستگاه PLC ارسال می‌شوند و در داخل حافظه PLC اجرا می‌شوند تا فرایندها را کنترل کنند.

با استفاده از برنامه‌نویسی PLC، می‌توان کنترل دقیقی بر روی فرایندها و تجهیزات صنعتی داشته و عملیات‌های مختلفی مانند تنظیمات، محاسبات، رویدادها و شرایط منطقی را بر اساس نیازهای خاص سیستم تعریف کرد.

زبان‌های برنامه‌نویسی معمول برای PLC چیستند؟

 

برای برنامه‌نویسی PLC، چندین زبان برنامه‌نویسی وجود دارد که بسته به نوع PLC و تولیدکننده ممکن است متفاوت باشد. برخی از زبان‌های برنامه‌نویسی معمول برای PLC عبارتند از:

• زبان برنامه‌نویسی Ladder Logic (LD): این زبان بر اساس نمودارهای سیم‌کشی برق استوار است و بیشترین استفاده را در صنعت دارد. در این زبان، عملکردها و رفتارهای مختلف با استفاده از عناصر مانند کلیدها، رله‌ها و منطق‌گیت‌ها نمایش داده می‌شود.
• زبان برنامه‌نویسی Sequential Function Chart (SFC): این زبان بر اساس گراف‌های حالت استوار است و به صورت مراحل و حالت‌های مختلف روند کنترل را نشان می‌دهد. با استفاده از این زبان می‌توان رفتارها و انتقالات بین حالت‌ها را کنترل کرد.
• زبان برنامه‌نویسی Structured Text (ST): این زبان بر اساس ساختارهای برنامه‌نویسی پیشرفته مانند زبان‌های برنامه‌نویسی C و Pascal است. با استفاده از این زبان می‌توان کدهای پیچیده‌تر و المان‌هایی مانند حلقه‌ها، شرط‌ها و توابع را نمایش داد.
• زبان برنامه‌نویسی Function Block Diagram (FBD): این زبان بر اساس بلوک‌ها و اتصالات بین آن‌ها استوار است. بلوک‌ها که توابع و عملگرهای مختلف را نمایش می‌دهند، می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند و قابلیت تجزیه و تحلیل مدارهای پیچیده را فراهم می‌کنند.

 

همچنین، برخی از PLC‌ها از زبان‌های برنامه‌نویسی مانند Instruction List (IL) و Structured Text (ST) پشتیبانی می‌کنند که این زبان‌ها به زبان‌های برنامه‌نویسی معمول دیگری شباهت دارند و امکانات پیشرفته‌تری در برنامه‌نویسی ارائه می‌دهند.

 

آیا همه PLC ها از همه این زبان ها پشتیبانی می کنند؟

خیر، همه PLC ها از همه زبان‌های برنامه‌نویسی مذکور پشتیبانی نمی‌کنند. قابلیت پشتیبانی از زبان‌های برنامه‌نویسی در PLC‌ها بسته به نوع و تولیدکننده PLC متفاوت است. هر تولیدکننده PLC ممکن است زبان‌های برنامه‌نویسی خاص خود را پشتیبانی کند و دستگاه‌هایی که با استفاده از آن طراحی و توسعه شده‌اند، تنها با زبان‌های مشخصی قابل برنامه‌ریزی باشند.

به عنوان مثال، بسیاری از PLC‌ها در صنعت از زبان‌های برنامه‌نویسی Ladder Logic و Function Block Diagram پشتیبانی می‌کنند، زیرا این زبان‌ها برای برنامه‌نویسان سیستم‌های کنترل صنعتی آشنا و قابل استفاده هستند. اما زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر مانند Structured Text و Sequential Function Chart ممکن است توسط برخی PLC‌ها پشتیبانی نشوند یا پشتیبانی محدودی داشته باشند.

قبل از انتخاب زبان برنامه‌نویسی برای PLC خود، بهتر است مشخصات و قابلیت‌های فنی PLC مورد نظر خود را مورد بررسی قرار داده و مطمئن شوید که زبان مورد نظر شما توسط آن پشتیبانی می‌شود. همچنین، ممکن است تولیدکننده PLC برای برنامه‌نویسی زبان‌های خاص خود، ابزارها و محیط‌های برنامه‌نویسی متفاوتی را ارائه کند که برنامه‌نویسان باید با آن‌ها آشنا باشند.

 

برنامه نویسی PLC به چه صورت است؟

 

برنامه‌نویسی PLC به صورت زیر انجام می‌شود:

• تعریف و طراحی سیستم: ابتدا باید سیستم کنترلی مورد نظر خود را تعریف و طراحی کنید. این شامل شناخت و توصیف ورودی‌ها و خروجی‌های سیستم، شناسایی توابع و عملکردها، و تعیین رفتار و منطق عملکرد آن است.
• نصب و راه‌اندازی سخت‌افزار PLC: پس از خرید و انتخاب PLC، باید آن را نصب و به درستی راه‌اندازی کنید. این شامل اتصال ورودی‌ها و خروجی‌ها، اتصال به منابع تغذیه، اتصال به شبکه‌ها و سایر تنظیمات مربوط به سخت‌افزار است. 6
• اجرا و نگهداری: پس از اطمینان از صحت و عملکرد صحیح برنامه، می‌توانید آن را در PLC اجرا کنید. همچنین باید به طور دوره‌ای برنامه را بررسی و نگهداری کنید تا اطمینان حاصل شود که سیستم به درستی کار می‌کند و هرگونه خطا یا مشکلی رفع شود.
• انتخاب PLC مناسب: بر اساس نیازهای سیستم کنترلی خود، باید PLC مناسب را انتخاب کنید. این شامل انتخاب تولیدکننده PLC، قابلیت‌های ورودی و خروجی، سرعت عملکرد، قابلیت اتصال به شبکه‌های صنعتی و دیگر امکانات مرتبط است.
• برنامه‌نویسی PLC: در این مرحله، برنامه‌نویسی PLC انجام می‌شود. شما باید با استفاده از زبان برنامه‌نویسی مورد نظر (مانند Ladder Logic، Function Block Diagram، Structured Text و غیره)، کدهای برنامه را بنویسید. این کدها برای کنترل و مدیریت ورودی‌ها و خروجی‌ها، انجام توابع و عملکردها، تصمیم‌گیری‌ها و منطق کنترلی سیستم استفاده می‌شوند.
• آزمایش و عیب‌یابی: پس از نوشتن برنامه، باید آن را آزمایش و عیب‌یابی کنید. این شامل تست عملکرد ورودی‌ها و خروجی‌ها، بررسی صحت عملکرد کدها، انجام تست‌های نرم‌افزاری و تست‌های عملیاتی است.

در هر مرحله از برنامه‌نویسی PLC، دقت و دانش مورد نیاز است و بهتر است با مستندات و منابع مربوط به PLC وزبان برنامه‌نویسی مورد استفاده آشنا باشید. همچنین، تجربه عملی در زمینه برنامه‌نویسی PLC بسیار مفید است.

انواع PLC ها با زبان مخصوص به خودشان:

در زمینه PLC، تولیدکنندگان مختلفی وجود دارند و هرکدام از آن‌ها زبان برنامه‌نویسی خاص خود را پشتیبانی می‌کنند. در زیر، تعدادی از تولیدکنندگان PLC را به همراه زبان‌های برنامه‌نویسی مشخص شده توسط آن‌ها ذکر می‌کنم:

• Mitsubishi Electric PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Diagram (LD), Structured Text (ST), Sequential Function Chart (SFC)
• Siemens PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Logic (LAD), Function Block Diagram (FBD), Structured Control Language (SCL), Structured Text (ST)
• Allen-Bradley (Rockwell Automation) PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Logic (LL), Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), Sequential Function Chart (SFC)
• Schneider Electric PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Logic (LD), Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST)
• Delta Electronics PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Diagram (LD), Structured Text (ST)
• Omron PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Diagram (LD), Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), Sequential Function Chart (SFC)
• ABB PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD)
• GE Fanuc PLC:
  – زبان برنامه‌نویسی: Ladder Diagram (LD), Structured Text (ST)

لطفاً توجه داشته باشید که این فهرست تنها یک نمونه از تولیدکنندگان PLC و زبان‌های برنامه‌نویسی مشخص شده توسط آن‌ها است. هر تولیدکننده ممکن است زبان‌های برنامه‌نویسی بیشتری را پشتیبانی کند و همچنین قابلیت‌ها و محدودیت‌های مربوط به زبان برنامه‌نویسی ممکن است بین تولیدکنندگان مختلف متفاوت باشد.

 

ویژگی زبان های برنامه نویسی PLC در چیست؟

زبان‌های برنامه‌نویسی PLC دارای ویژگی‌های خاصی هستند که آن‌ها را از زبان‌های برنامه‌نویسی عمومی متمایز می‌کند. در زیر، ویژگی‌های اصلی زبان‌های برنامه‌نویسی PLC را بررسی می‌کنیم:

• Ladder Logic (LD):
  – طراحی گرافیکی: این زبان بر اساس نمایش نمودار لادر استوانه‌ای (Ladder Diagram) است که به صورت گرافیکی اجزای سیستم کنترلی را نمایش می‌دهد.
  – شباهت با قطعات الکتریکی: به دلیل شباهت با نمودارهای الکتریکی، برنامه‌نویسان الکترونیکی و الکتریکی به راحتی می‌توانند با این زبان کار کنند.
  – منطق سیمولاتیک: به‌وسیله استفاده از عناصر منطقی (مانند رله، سوئیچ، و…)، می‌توان منطق کنترلی را بصورت سیمولاتیک بیان کرد.
• Sequential Function Chart (SFC):
  – مدل سلسله مراتبی: برنامه به صورت دستورالعمل‌های سلسله مراتبی نمایش داده می‌شود که به ترتیب اجرام دستورات و گام‌های کنترلی را تعریف می‌کند.
  – محدوده‌بندی زمانی: می‌توان زمان‌بندی‌های مختلف را برای اجرای دستورات مشخص کرد و به صورت دقیق زمان‌بندی کنترل را انجام داد.
• Structured Text (ST):
  – شبیه به زبان‌های برنامه‌نویسی عمومی: این زبان بر پایه ساختارهای برنامه‌نویسی معمولی مانند شرطی، حلقه‌ها، توابع و غیره استوار است.
  – قابلیت استفاده از ریاضیات: با استفاده از عملگرها و توابع ریاضی، می‌توان عملیات پیچیده را در برنامه‌ها انجام داد.
  – قابلیت استفاده از توابع و کتابخانه‌های خارجی: می‌توانید از توابع و کتابخانه‌های موجود در زبان‌های برنامه‌نویسی معمولی استفاده کنید.
• Function Block Diagram (FBD):
  – طراحی گرافیکی: در این زبان، برنامه به صورت بلوک‌های گرافیکی و اتصالات بین آن‌ها نمایش داده می‌شود.
  – استفاده از عناصر منطقی: برای طراحی برنامه، از عناصر محاسباتی، عملگرها و منطقی مانند عملگرهای منطقی و تابعی استفاده می‌شود.
  – قابلیت استفاده مجدد: می‌توان بلوک‌های قابل استفاده مجدد (Reusable Blocks) را ایجاد کرده و در برنامه‌های مختلف استفاده کرد.

همچنین، بعضی از ویژگی‌های کلی برای زبان‌های برنامه‌نویسی PLC عبارتند از:

 

• قابلیت برنامه‌نویسی به صورت همزمان (Multitasking): می‌توان برنامه‌هایی را با وظایف مختلف در PLC اجرا کرد و به صورت همزمان کنترل را انجام داد.
  – پشتیبانی از کتابخانه‌های مبتنی بر استانداردها: برخی از زبان‌های برنامه‌نویسی PLC، استانداردهای مشترکی مانند IEC 61131-3 را پشتیبانی می‌کنند، که به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد از کتابخانه‌های استاندارد استفاده کنند و کد قابل استفاده مجدد ایجاد کنند.
  – پشتیبانی از ارتباطات صنعتی: زبان‌های برنامه‌نویسی PLC قابلیت ارتباط با تجهیزات و سنسورهای صنعتی را دارند و می‌توانند به طور مستقیم با آن‌ها ارتباط برقرار کنند و داده‌ها را تبادل کنند.

به طور کلی، زبان‌های برنامه‌نویسی PLC به منظور برنامه‌نویسی و کنترل سیستم‌های صنعتی و خودکار استفاده می‌شوند و ویژگی‌های خاص خود را برای این برنامه‌ها ارائه می‌دهند.

زبان‌های برنامه‌نویسی PLC چگونه با تجهیزات و سنسورهای صنعتی ارتباط برقرار می‌کنند؟

 

زبان‌های برنامه‌نویسی PLC قابلیت ارتباط با تجهیزات و سنسورهای صنعتی را از طریق پروتکل‌ها و رابط‌های مختلفی فراهم می‌کنند. این پروتکل‌ها و رابط‌ها به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهند با تجهیزات مختلف ارتباط برقرار کرده و داده‌ها را تبادل کنند. در زیر، برخی از پروتکل‌ها و رابط‌های معمول استفاده شده در زبان‌های برنامه‌نویسی PLC را بررسی می‌کنیم:

• Profinet: Profinet نیز یک پروتکل ارتباطی است که بر پایه Ethernet است و برای ارتباط با تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود. زبان‌های برنامه‌نویسی PLC می‌توانند از کتابخانه‌ها و توابع Profinet استفاده کنند تا ارتباط با تجهیزات Profinet را برقرار کنند.
• Profibus: Profibus نیز یک پروتکل صنعتی است که برای ارتباط با تجهیزات مختلف از جمله سنسورها، درایوها و PLC‌ها استفاده می‌شود. زبان‌های برنامه‌نویسی PLC می‌توانند از کتابخانه‌ها و توابع مربوط به Profibus استفاده کنند تا ارتباط با تجهیزات Profibus را برقرار کنند.

 

• Modbus: Modbus یک پروتکل ارتباطی صنعتی است که برای ارتباط با دستگاه‌های مختلف مانند سنسورها، مبدل‌ها، درایوها و PLC‌ها استفاده می‌شود. زبان‌های برنامه‌نویسی PLC می‌توانند از توابع و دستورات Modbus برای ارسال و دریافت داده‌ها از این دستگاه‌ها استفاده کنند.
• Ethernet/IP: Ethernet/IP یک پروتکل ارتباطی استاندارد بر پایه Ethernet است که برای ارتباط با تجهیزات صنعتی مانند PLC‌ها، HMI‌ها، درایوها و سنسورها استفاده می‌شود. زبان‌های برنامه‌نویسی PLC می‌توانند از کتابخانه‌ها و توابع مربوط به Ethernet/IP استفاده کنند تا ارتباط با این تجهیزات را برقرار کنند و داده‌ها را تبادل کنند.

در علاوه بر این پروتکل‌ها، برخی زبان‌های برنامه‌نویسی PLC قابلیت ارتباط با سایر رابط‌های استاندارد نیز دارند، مانند رابط‌های سریال (RS-232، RS-485)، رابط‌های آنالوگ (Analog I/O) و رابط‌های دیجیتال (Digital I/O). این رابط‌ها به برنامه‌نویسان امکان ارتباط با تجهیزات مختلف را می‌دهند و آنها را قادر می‌سازند تا ورودی‌ها و خروجی‌های صنعتی را کنترل کنند.

با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی PLC، برنامه‌نویسان می‌توانند دستورات و توابع مربوط به پروتکل‌ها و رابط‌های فوق را در برنامه‌های PLC خود پیاده‌سازی کنند. به عنوان مثال، برنامه‌نویسی PLC با استفاده از زبان برنامه‌نویسی Ladder Logic می‌تواند دستورات Modbus را برای ارتباط با دستگاه‌های Modbus پیاده‌سازی کند.

به طور خلاصه، زبان‌های برنامه‌نویسی PLC از طریق پروتکل‌ها و رابط‌های مختلفی با تجهیزات و سنسورهای صنعتی ارتباط برقرار می‌کنند. این قابلیت امکان کنترل و مانیتورینگ تجهیزات صنعتی را توسط PLC را فراهم می‌کند.

 

بهترین و کامل ترین زبان های PLC به ترتیب:

 

تعیین بهترین و کامل‌ترین زبان‌های PLC به ترتیب می‌تواند بستگی به معیارها و نیاز‌های خاص شما داشته باشد. اما در زیر، تعدادی از زبان‌های محبوب و گسترده استفاده شده در صنعت برنامه‌نویسی PLC را بررسی می‌کنیم:

• Ladder Logic: Ladder Logic یک زبان برنامه‌نویسی گرافیکی است که به طور گسترده در صنعت استفاده می‌شود. این زبان بر پایه نمایش شماتیک مدارهای الکتریکی باطرح شده است و به راحتی قابل فهم برای فنی‌ها و الکتریکی‌ها است. به علت شباهت ظاهری به نمایش مدارهای قدیمی برقی در تابلوها، بسیاری از فنی‌ها به سرعت با آن آشنا می‌شوند. این زبان برای برنامه‌نویسی کنترلرهای مبتنی بر PLC مناسب است و در برنامه‌های ساده تا متوسط ​​کاربرد دارد.
• Instruction List (IL): Instruction List یک زبان برنامه‌نویسی مبتنی بر متن است که برای برنامه‌نویسی PLC استفاده می‌شود. این زبان به صورت لیستی از دستورهای ساده و متکامل برنامه‌نویسی PLC، توسعه زبان‌های برنامه‌نویسی مشابه با زبان‌های برنامه‌نویسی عمومی‌تر نظیر C و Python نیز دیده شده است. در حال حاضر، زبان‌های توابع برنامه‌نویسی استاندارد شده برای PLC شامل Structured Text (ST) و Continuous Function Chart (CFC) می‌باشد.
• Structured Text (ST): Structured Text یک زبان برنامه‌نویسی مبتنی بر متن است که بر اساس استاندارد IEC 61131-3 توسعه یافته است. این زبان شباهتی به زبان‌های برنامه‌نویسی متداول مانند Pascal و C دارد و قابلیت برنامه‌نویسی پیچیده‌تر و ساختارمندتر را در PLC‌ها فراهم می‌کند. Structured Text برای برنامه‌های پیچیده و پیشرفته تر مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای برنامه‌نویسانی که با زبان‌های برنامه‌نویسی متنی آشنایی دارند، مناسب است.
• Function Block Diagram (FBD): Function Block Diagram نیز یک زبان گرافیکی است که برای برنامه‌نویسی PLC استفاده می‌شود. این زبان از بلوک‌ها، ماژول‌ها و اتصالات بین آنها برای نمایش عملیات منطقی استفاده می‌کند. FBD برای برنامه‌نویسی کنترلرهای پیچیده و برنامه‌های توزیع شده قابل استفاده است و به برنامه‌نویسانی که با مفاهیم شماتیک‌های الکترونیکی آشنا هستند توصیه می‌شود.

با توجه به تفاوت‌های میان زبان‌های برنامه‌نویسی PLC و نیاز‌های خاص شما، بهتر است قبل از انتخاب یک زبان، موارد زیر را در نظر بگیرید:

• نیازهای پروژه: بررسی کنید که پروژه شما چه نوع عملکردها و عملیاتی را نیاز دارد و آیا زبان مورد نظر شما قادر به پشتیبانی از این نیازهاست.
• تجربه شما: اگر با زبان‌های برنامه‌نویسی مشخصی آشنایی بیشتری دارید، ممکن است ترجیح دهید از زبانی که به سادگی قابل فهم استفاده می‌کنید، استفاده کنید.
• پشتیبانی و منابع: بررسی کنید که زبانی که می‌خواهید استفاده کنید، در PLC مورد استفاده شما پشتیبانی می‌شود و آیا منابع آموزشی و اطلاعات مربوط به آن به راحتی در دسترس است.

به طور خلاصه، هیچ زبانی به تنهایی بهترین یا کامل‌ترین زبان برنامه‌نویسی PLC نیست. انتخاب زبان مناسب بستگی به نیازها و شرایط خاص شما دارد.

 

دوره ی برنامه نویسی PLC شامل چه سر فصل هایی است؟

 

دوره‌های برنامه‌نویسی PLC معمولاً شامل مجموعه‌ای از سرفصل‌ها و مباحث مرتبط با برنامه‌نویسی و کنترل صنعتی با استفاده از PLC می‌شوند. در زیر، چندین سرفصل معمولاً در دوره‌های برنامه‌نویسی PLC را بررسی می‌کنیم:

• مقدمه به PLC: مفاهیم و اصول اولیه مربوط به PLC، تاریخچه و اهمیت آن در کنترل صنعتی.
• معماری PLC: ساختار و قطعات داخلی PLC شامل واحد پردازشگر، ورودی/خروجی‌ها، حافظه و سیستم عامل.
• زبان‌های برنامه‌نویسی PLC: معرفی زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف استفاده شده در PLC، از جمله Ladder Logic، Structured Text، Function Block Diagram و Sequential Function Chart.
• برنامه‌نویسی مقادیر ورودی و خروجی: استفاده از روش‌ها و تکنیک‌های برنامه‌نویسی برای کنترل و تعامل با ورودی‌ها و خروجی‌های PLC.
• عملیات منطقی و ریاضی: استفاده از منطق بولی و عملیات ریاضی برای انجام عملیات و تصمیم‌گیری در برنامه‌های PLC.
• برنامه‌نویسی تابعی: استفاده از توابع و زیربرنامه‌ها در برنامه‌های PLC برای طراحی و سازماندهی بهتر کدها.
• کنترل حرکت: برنامه‌نویسی حرکت و کنترل سرعت موتورها، سیستم‌های پنوماتیک و هیدرولیک با استفاده از PLC.
• ارتباطات و شبکه‌های صنعتی: اتصال PLC به سایر دستگاه‌ها و سامانه‌ها از طریق پروتکل‌های ارتباطی صنعتی مانند Modbus، Ethernet/IP و Profibus.
• عیب‌یابی و رفع اشکال: روش‌ها و تکنیک‌های عیب‌یابی و رفع اشکال در برنامه‌های PLC.
• امنیت PLC: مفاهیم و روش‌های حفاظت و امنیت برنامه‌ها و دستگاه‌های PLC در مقابل حملات و نفوذ.

این فهرست تنها یک نمونه از سرفصل‌های معمول در دوره‌های برنامه‌نویسی PLC است و ممکن است در دوره‌های مختلف و با توجه به سطح پیشرفته برنامه‌نویسی، سرفصل‌های دیگری نیز وجود داشته باشد.