آموزش سری TRi PLC Fx: شروع کار با برنامه‌نویسی نردبانی و راه‌اندازی سخت‌افزار

شرکت Triangle Research International با PLCهای سری Fx خود که به‌صورت بردهای باز طراحی شده‌اند، رویکردی منحصربه‌فرد به سیستم‌های کنترل ارائه می‌دهد. در این آموزش عملی، اصول اتصال، سیم‌کشی و برنامه‌نویسی یکی از این کنترلرها را بررسی می‌کنیم. این راهنما از راه‌اندازی سخت‌افزار تا بارگذاری یک برنامه ساده از طریق ارتباط سریال، نقطه شروعی عملی برای مهندسانی فراهم می‌کند که در حال بررسی پلتفرم‌های PLC قابل سفارشی‌سازی برای کاربردهای OEM و اتوماسیون توکار هستند.

اگرچه PCB نمایان ممکن است برای بسیاری از مهندسان صنعت اتوماسیون و سیستم‌های کنترل ناآشنا به نظر برسد، PLC در اصل دستگاهی است که با استفاده از ورودی‌ها و خروجی‌های تعامل‌کننده با دنیای واقعی، توابع منطقی را اجرا می‌کند. طراحی PLCها از نظر سطح حفاظت و دوام محیطی تفاوت زیادی دارد، اما عملکرد اصلی آن‌ها در همه سیستم‌ها یکسان است.

PLC سری Fx چیست؟

PLC سری Fx شرکت Mitsubishi Electric بیشتر قابلیت‌های موردنیاز پروژه‌ها، از کنترل ساده ماشین تا سامانه‌های اتوماسیون با پیچیدگی متوسط، را دربر می‌گیرد. این کنترلرها بسته به مدل معمولاً شامل اترنت، RS-232، دو درگاه ارتباطی RS-485 و ورودی/خروجی دیجیتال و آنالوگ هستند.

تعداد نقاط ورودی/خروجی را می‌توان با استفاده از شبکه‌سازی Modbus افزایش داد و سیستم را برای کاربردهای اتوماسیون صنعتی مقیاس‌پذیر انعطاف‌پذیر کرد.

این آموزش از مدل Fx2424 استفاده می‌کند که دارای موارد زیر است:

• ۲۴ ورودی دیجیتال
• ۲۴ خروجی دیجیتال
• ۸ ورودی آنالوگ
• ۴ خروجی آنالوگ

ویژگی‌های فنی مهم برای برنامه‌نویسان عبارت‌اند از:

• ورودی‌های دیجیتال از نوع سورس‌کننده هستند و به حسگرها یا کلیدهای سینک‌کننده (NPN) متصل به ۰ ولت DC نیاز دارند.
• ورودی‌ها برق موردنیاز خود را از منبع تغذیه ۲۴ ولت DC به‌صورت داخلی دریافت می‌کنند و به ترمینال مشترک جداگانه‌ای نیاز ندارند.
• خروجی‌های دیجیتال از نوع سینک‌کننده هستند؛ یعنی دستگاه‌های بار باید به‌صورت خارجی تغذیه شوند.
• ورودی/خروجی آنالوگ از سیگنال‌های ۰ تا ۵ ولت پشتیبانی می‌کند و شبکه‌های مقاومتی اختیاری امکان استفاده از دستگاه‌های ۰ تا ۱۰ ولت یا ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر را فراهم می‌کنند.

راه‌اندازی سخت‌افزار پروژه

این آموزش مقدماتی از پیکربندی ساده‌ای استفاده می‌کند که شامل یک دستگاه ورودی و یک دستگاه خروجی متصل از طریق رابط ارتباطی RS-232 است. سخت‌افزار موردنیاز شامل موارد زیر است:

• کنترلر سری Fx از TRi PLC
• منبع تغذیه صنعتی 24 VDC
• کابل مبدل USB به سریال
• کلید انتخابگر (دستگاه ورودی)
• رله مکانیکی (دستگاه خروجی)
• سیم‌کشی استاندارد

مرحله ۱: کنترلر را تغذیه کنید

منبع تغذیه 24 VDC را به هدر ورودی برق با برچسب‌های +24 V و 0 V متصل کنید. پیش از ادامه، روشن شدن نشانگر LED برق را بررسی کنید.

مرحله ۲: کلید ورودی را متصل کنید

از آنجا که ورودی‌ها از نوع سورس هستند، یک سیم از ترمینال 0 V منبع تغذیه به کلید متصل کنید. سپس سمت خروجی کلید را به ترمینال 1 روی بلوک ترمینال ورودی متصل کنید.

اگر PLC و کلید از منابع تغذیه متفاوتی استفاده می‌کنند، اطمینان حاصل کنید که هر دو منبع دارای اتصال مرجع مشترک 0 V باشند.

مرحله ۳: رله خروجی را متصل کنید

از آنجا که خروجی‌ها از نوع سینک هستند، سیم‌پیچ رله را به +24 VDC متصل کنید. سپس سمت دیگر سیم‌پیچ رله را به ترمینال خروجی 1 روی PLC متصل کنید.

برای تکمیل مدار، ترمینال مشترک خروجی باید به ترمینال 0 V منبع تغذیه بار متصل شود.

نرم‌افزار برنامه‌نویسی PLC

PLC سری Fx از نرم‌افزار برنامه‌نویسی i-TRiLOGI استفاده می‌کند. پیش از اتصال کنترلر، نرم‌افزار را طبق دستورالعمل‌های سازنده نصب کنید.

این نرم‌افزار محیطی برای برنامه‌نویسی منطق نردبانی فراهم می‌کند که برای ایجاد، ویرایش و بارگیری برنامه‌ها روی PLC استفاده می‌شود.

اتصال به PLC با استفاده از ارتباط سریال

این آموزش به‌جای اترنت از اتصال سریال RS-232 استفاده می‌کند. کابل USB به سریال را بین رایانه و درگاه ارتباطی PLC متصل کنید.

پس از اتصال کابل، سیستم‌عامل یک شماره درگاه COM اختصاص می‌دهد. شماره درگاه اختصاص‌یافته را با استفاده از «مدیریت دستگاه» بررسی کنید.

در نرم‌افزار برنامه‌نویسی:

• منوی کنترلر را باز کنید
• «اتصال به سرور» را انتخاب کنید
• «درگاه سریال/USB» را انتخاب کنید
• درگاه COM صحیح را پیکربندی کنید
• روی «باز کردن درگاه» کلیک کنید

اگر اتصال موفق باشد، نرم‌افزار پیام تأییدی نمایش می‌دهد که برقرار شدن ارتباط با PLC را نشان می‌دهد.

نوشتن یک برنامه ساده منطق نردبانی

برنامه‌نویسی منطق نردبانی با ایجاد یک ردیف آغاز می‌شود که رابطه بین یک وضعیت ورودی و یک عمل خروجی را تعریف می‌کند. در این مثال، یک کلید خروجی رله را کنترل می‌کند.

مراحل برنامه‌نویسی شامل موارد زیر است:

• یک کنتاکت نرمال باز نشان‌دهنده دستگاه ورودی ایجاد کنید
• یک سیم‌پیچ خروجی نشان‌دهنده رله اضافه کنید
• آدرس‌های ورودی/خروجی را به هر دو دستگاه اختصاص دهید

برنامه نردبانی حاصل یک عملکرد کنترلی ساده را انجام می‌دهد: هنگامی که کلید فعال می‌شود، رله تحریک می‌شود.

دانلود برنامه به PLC

پس از تکمیل برنامه منطق نردبانی، آن را با استفاده از قابلیت دانلود برنامه به PLC منتقل کنید.

مراحل انتقال شامل موارد زیر است:

• کنترلر را انتخاب کنید
• «انتقال برنامه به PLC» را انتخاب کنید
• درگاه ارتباطی را تأیید کنید
• فرایند دانلود را آغاز کنید

اگر انتقال با موفقیت کامل شود، PLC بلافاصله اجرای برنامه جدید را آغاز می‌کند.

مراحل بعدی در برنامه‌نویسی PLC

این مثال ساده‌ترین برنامه ممکن منطق نردبانی را با استفاده از یک PLC متصل به‌صورت سری نشان می‌دهد. در سیستم‌های عملی اتوماسیون صنعتی، معمولاً قابلیت‌های بیشتری پیاده‌سازی می‌شوند، از جمله:

• پردازش سیگنال آنالوگ
• دستورالعمل‌های تایمر و شمارنده
• ارتباط شبکه‌ای
• پایش هشدارها و خطاها
• ثبت داده‌ها و عیب‌یابی سیستم

درک این قابلیت‌های پیشرفته به مهندسان امکان می‌دهد سیستم‌های اتوماسیون قابل‌اعتماد و مقیاس‌پذیری برای کاربردهای تولید، بسته‌بندی، جابه‌جایی مواد و کنترل فرایند ایجاد کنند.

درباره نویسنده

دنیل چن مهندس ارشد اتوماسیون صنعتی است و بیش از ۱۵ سال تجربه عملی در برنامه‌نویسی PLC، سیستم‌های کنترل صنعتی و پروژه‌های اتوماسیون کارخانه دارد. او راهکارهای اتوماسیون را در صنایع تولید، بسته‌بندی و جابه‌جایی مواد طراحی و راه‌اندازی کرده است.

تخصص فنی او شامل توسعه منطق نردبانی، سیم‌کشی میدانی، پروتکل‌های ارتباطی صنعتی و عیب‌یابی سیستم‌های کنترل مبتنی بر PLC است. او بر روش‌های مهندسی عملی تمرکز دارد که قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می‌بخشند، نگهداری را ساده‌تر می‌کنند و از بهره‌برداری بلندمدت صنعتی پشتیبانی می‌کنند.