رک پی ال سی چیست و چه کاربردی دارد؟

پی ال سی ها یکی از اجزای کاربردی در اتوماسیون صنعتی می باشند که در صنایع مختلف کاربرد دارند. پی ال سی ها شامل تعداد بالایی از قطعات هستند که به صورت هماهنگ با یکدیگر کار می کنند. رک پی ال سی به عنوان یک قفسه، برای اتصال تمام اجزا به یکدیگر و برقراری ارتباط موثر بین آن ها مورد استفاده قرار گرفته و موجب گسترش پی ال سی می گردد. در این مقاله قصد داریم ضمن تعریف رک پی ال سی، با کاربرد و انواع رک پی ال سی آشنا شویم.

تعریف رک پی ال سی و وظایف آن

PLC یک دستگاه محاسباتی قابل برنامه ریزی است که برای مدیریت فرآیند های الکترومکانیکی معمولاً در اتوماسیون و برق صنعتی استفاده می شود. گاهی اوقات PLC به عنوان یک کامپیوتر صنعتی شناخته می شود، اصطلاحی که عملکرد اصلی PLC را به عنوان یک ماشین محاسبات صنعتی تخصصی توصیف می کند.

پی ال سی ها وضعیت یک دستگاه ورودی مانند سیگنال های یک سوئیچ چراغ را کنترل می کنند و در مورد وضعیت بعدی یک دستگاه خروجی، به عنوان مثال روشن یا خاموش کردن چراغ، تصمیم می گیرند. یک واحد PLC از چند قسمت مختلف تشکیل شده است. برای ایجاد یک بلوک عملکردی، گاهی اوقات دو یا چند جزء به هم متصل می شوند. تمام اجزای تشکیل دهنده یک بلوک باید طبق مکانیزم طراحی به هم متصل شوند.

رک دستگاهی است که به شما امکان می دهد تمام اجزای یک PLC را در یک مکان جمع کنید. از آن جایی که رک ها فضای مجزایی را برای واحد های مختلف PLC ارائه می دهند، به عنوان قفسه یا شاسی نیز شناخته می شوند.

هم چنین PLC ها برای انتقال اطلاعات از دستگاه ها در کارخانه ها استفاده می شوند و اغلب بر روی رایانه های شخصی اجرا می شوند. PLC ها معمولاً برای نظارت و گزارش دهی دستگاه، برای تشخیص عیوب در دستگاه های سخت افزاری مانند ماشین ها و ابزار های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. یک PLC به منبع تغذیه متصل است و از یک واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه فقط خواندنی (ROM)، حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، ماژول‌ های ورودی/خروجی (I/O) و یک دستگاه برنامه نویسی تشکیل شده است. پی ال سی ها طراحی مدولار دارند. ورودی/ خروجی و سایر ماژول های تخصصی در یک رک PLC قرار می گیرند.

رک پی ‌ال ‌سی در واقع یک قطعه سخت افزاری می باشد که به عنوان بستری برای نصب و اتصال ماژول ‌های مختلف پی ‌ال ‌سی به کار می ‌رود. این ماژول‌ ها می ‌توانند شامل منبع تغذیه، پردازنده، ماژول‌ های ورودی و خروجی و سایر قطعات مرتبط باشند. رک‌ های پی ‌ال‌ سی به انواع مختلفی تقسیم می ‌شوند که بسته به نیاز های سیستم و تعداد ماژول‌ های مورد استفاده، انتخاب می‌ شوند. این جز مهم plc بر روی ریل‌ های DIN نصب می‌ شوند که به کمک آن‌ ها می‌ توان قطعات الکتریکی را به راحتی نصب و جدا کرد.

رک پی ال سی از نظر متصل نمودن اجزای مختلف به یکدیگر به شاسی خودرو مشابهت دارد. این قطعه در پی ال سی های ماژولار به عنوان ستون فقرات سیستم کنترلی عمل کرده و بسیار اهمیت دارد. علاوه بر آن، این قطعه در Rack Mounted PLC نیز کاربرد دارد. برقراری هماهنگی بین سیگنال برق و سیگنال ارتباطی نیز توسط رک ها انجام می شوند. در نمودار زیر مشاهده می کنید که نحوه اتصال ماژول های مختلف در یک رک سیستم کنترل PLC چگونه است.

معرفی کاربرد های رک پی ال سی

حال که با رک پی ‌ال‌ سی آشنا شدید، نوبت به این رسیده است که کاربرد آن ها را در اتوماسیون صنعتی مورد بررسی قرار دهیم. Rack یک ابزار کلیدی در سیستم ‌های کنترل و برق صنعتی است که به کاربران امکان می‌ دهد تا سیستم‌ های پیچیده و ماژولار را به صورت منظم و کارآمد مدیریت کنند. محل نصب رک ‌های پی ‌ال ‌سی بر روی ریل‌ های DIN می باشد. این ریل ها دارای استاندارد بین المللی بوده و برای نصب و جدا کردن قطعات الکتریکی در صنعت کنترل و اتوماسیون به طور گسترده ‌ای استفاده می‌ شوند. وظیفه اصلی رک پی ‌ال ‌سی ایجاد یک سازه منظم و استاندارد برای نصب و اتصال ماژول‌ های مختلف است. این سخت افزار به کاربر امکان می ‌دهد تا ماژول‌ ها را به راحتی نصب، جابجا و تعویض کند. هم چنین، رک پی ‌ال ‌سی باعث می ‌شود که ارتباطات بین ماژول ‌ها به صورت کارآمد و قابل کنترل انجام شود. کاربرد اصلی رک یا شاسی در سیستم PLC عبارتند از:

• تقسیم ولتاژ منبع تغذیه به طور مساوی بین اجزای PLC
• برقراری پیوند ارتباطی بین واحد پردازشگر CPU و ماژول های مختلف
• آن ها ماژول ها را با ولتاژ کاری تغذیه می کنند.
• آن ها تک تک ماژول ها را از طریق گذرگاه های سیگنال به یکدیگر متصل می کنند.
• در صورت وجود هرگونه عیب و خطا، به راحتی می توان ماژول معیوب را از طریق رک PLC حذف و جایگزین کرد.

آشنایی با انواع رک پی ال سی

انواع رک‌ های پی ‌ال ‌سی بسته به نیاز های سیستم و تعداد ماژول ‌های مورد استفاده متفاوت هستند. نکته قابل توجه این است که پی ال سی های دارای رک به طور عمودی نصب می شوند. در این قسمت می خواهیم انواع رک پی ال سی را در دو مدل پی ال سی Siemens S7-400 و Siemens S7-300 مورد بررسی قرار دهیم.

انواع رک پی ال سی Siemens S7-400

همان طور که می دانید پی ال سی های زیمنس، محبوب ترین و پر طرفدار ترین پی ال سی های مورد استفاده در صنایع داخل کشور هستند که شامل مدل های متفاوتی هستند. در این قسمت قصد داریم با رک پی ال سی Siemens S7-400 آشنا شویم. رک ها در PLC تک تک ماژول ها را از طریق گذرگاه های سیگنال به یکدیگر متصل می کنند. گذرگاه backplane رک از دو سیستم باس مختلف تشکیل شده است:

• باس ورودی/ خروجی (I/O bus): این یک باس پشتی موازی است که برای تبادل سریع سیگنال های I/O طراحی شده است. هر رک دارای یک باس I/O است. عملیات حساس زمانی برای دسترسی به داده های فرآیند ماژول های سیگنال از طریق باس I/O انجام می شود.
• باس ارتباطی (C bus): این یک باس پشتی سریال است که برای تبادل سریع حجم زیادی از داده ها به موازات سیگنال های ورودی/ خروجی طراحی شده است. به جز رک های ER1 و ER2، هر رک دارای یک باس ارتباطی است.

یک کنترلر قابل برنامه ریزی S7-400 از یک رک جهانی (UR)، یک رک مرکزی (CR) و یک یا چند رک توسعه (ER)  در صورت لزوم تشکیل شده است.

رک جهانی (UR)

از رک های UR1 و UR2 برای مونتاژ رک های مرکزی و رک های توسعه استفاده می شود. رک ‌های UR1 و UR2 دارای باس ورودی/ خروجی و باس ارتباطی هستند. رک جهانی در دو نوع UR1 و UR2 استفاده می شوند که مشخصات فنی آن ها در شکل زیر نمایش داده شده است:

رک مرکزی (CR)

رک حاوی CPU به رک مرکزی (CR) معروف است. رک ‌های حاوی ماژول‌ های موجود در سیستم و متصل به CR، رک ‌های توسعه (ER) هستند. توجه داشته باشید که قفسه های مرکزی در دو نوع قفسه مرکزی تقسیم بندی شده و تقسیم بندی نشده وجود دارد. درCR  تقسیم بندی نشده، باس ورودی/ خروجی پیوسته است و تمام 18 یا 9 اسلات را به هم متصل می ‌کند، اما در CR تقسیم ‌بندی شده، باس ورودی/ خروجی از دو بخش تشکیل شده است. رک مرکزی شامل دو نوع رک CR2 و CR3 می باشد.

رک CR2; (6ES7401-2TA01-0AA0)

رک CR2 برای مونتاژ رک های مرکزی تقسیم شده استفاده می شود. CR2 دارای باس ورودی/ خروجی و باس ارتباطی است. باس I/O به دو بخش باس محلی با 10 یا 8 اسلات تقسیم می شود.

رک CR3; (6ES7401-2TA01-0AA0)

رک CR3 برای مونتاژ CR ها در سیستم های استاندارد (نه در سیستم های مقاوم به خطا) استفاده می شود. CR3 دارای یک باس I/O و یک باس ارتباطی است. در رک CR3 باس ارتباطی و باس ورودی/ خروجی به دو بخش با 9 اسلات تقسیم می شوند و هر بخش نشان دهنده یک CR مستقل است.

رک توسعه (ER)

می‌ توانید رک توسعه ER را برای جبران کمبود اسلات برای برنامه‌ تان اضافه کنید یا ارتباط با ماژول‌ های سیگنال را در مکان ‌های دور برقرار کنید. هنگام استفاده از ER ها، به ماژول های رابط و هم چنین رک های اضافی و ماژول های منبع تغذیه اضافی در صورت لزوم نیاز دارید.

شما می توانید 21 رک ER را به یک CR در پی ال سی S7-400 متصل کنید. علاوه بر این، به ER ها شماره هایی برای شناسایی آن ها اختصاص داده می شود. در این بخش می توانید مشخصات فنی برای ER1 و ER2 را مشاهده نمایید.

انواع رک پی ال سی Siemens S7-300

رک پی ال سی زیمنس S7-300 در ابعاد و اندازه های مختلفی ساخته می شوند. این رک ها می توانند به صورت افقی یا عمودی در پی ال سی قرار داده شوند. طول این رک ها بسته به تعداد ماژول های مورد استفاده در سیستم کنترلی متفاوت بوده، به طوری که می توان از قسمتی از آن برای رک اصلی و از قسمت دیگر برای رک توسعه استفاده کرد. رک های مورد استفاده در این نوع PLC از جنس آلومینیوم بوده و دارای 11 اسلات می باشد و برقراری ارتباط بین رک اصلی و اضافی با استفاده از ماژول IM صورت می گیرد.

نتیجه گیری

در این مقاله درباره رک پی ال سی صحبت کردیم و گفتیم چه کاربرد ها و وظایفی را برعهده دارد. امیدواریم که مطلب برای شما مفید باشد و مفهوم rack plc را به درستی یاد گرفته باشید. در صورت داشتن سوال می توانید در انتهای همین صفحه از ما بپرسید.