PLC در مقایسه با سیستم های کنترل دیگر

PLC ها به خوبی با طیف وسیعی از اتوماسیون سازگار هستند وظایف اینها معمولاً فرآیندهای صنعتی در ساخت هستند که هزینه توسعه و نگهداری سیستم اتوماسیون نسبت به هزینه کل اتوماسیون زیاد است و انتظار می رود تغییراتی در سیستم در طول عمر عملیاتی آن ایجاد شود. PLC ها حاوی دستگاه های ورودی و خروجی سازگار با دستگاه ها و کنترل های آزمایشی صنعتی هستند. طراحی الکتریکی کمی لازم است ، و مسئله طراحی بر اساس بیان توالی مورد نظر است. برنامه های PLC به طور معمول سیستم های بسیار سفارشی هستند ، بنابراین هزینه PLC بسته بندی شده در مقایسه با هزینه طراحی کنترل کننده خاص ساخته شده است. از طرف دیگر ، در مورد کالاهای تولید انبوه ، سیستم های کنترل سفارشی مقرون به صرفه هستند. این به دلیل هزینه کمتر اجزای سازنده است که می تواند به جای یک راه حل “عمومی” به صورت بهینه انتخاب شود ،و هزینه های غیر تکراری مهندسی در هزاران یا میلیون ها واحد پخش می شود.

کنترل کننده های قابل برنامه ریزی به طور گسترده ای در حرکت ، موقعیت یابی یا کنترل گشتاور استفاده می شوند. برخی از تولیدکنندگان واحدهای کنترل حرکت را با PLC ادغام می کنند تا بتوان از کد G (شامل دستگاه CNC ) برای آموزش حرکت ماشین استفاده کرد. 

برای کارهای اتوماسیون ثابت با حجم بالا یا بسیار ساده ، از تکنیک های مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال ، یک ماشین ظرفشویی ارزان قیمت مصرف کننده توسط یک تایمر بادامک الکترومکانیکی کنترل می شود که فقط چند دلار در مقادیر تولید هزینه دارد.

میکروکنترلر طراحی مبتنی بر مناسب خواهد بود که در آن صدها و یا هزاران واحد تولید خواهد شد و به همین ترتیب هزینه توسعه (طراحی های قدرت، ورودی / خروجی سخت افزار، و آزمایش های لازم و صدور گواهینامه) می تواند گسترش بیش از بسیاری از فروش، و که در آن پایان کاربر نیازی به تغییر کنترل ندارد. برنامه های کاربردی خودرو یک نمونه است. سالانه میلیون ها واحد ساخته می شود و تعداد بسیار کمی از کاربران نهایی برنامه نویسی این کنترل کننده ها را تغییر می دهند. با این حال ، برخی از وسایل نقلیه ویژه مانند اتوبوس های ترانزیت از لحاظ اقتصادی از PLC به جای کنترل های طراحی شده سفارشی استفاده می کنند ، زیرا حجم کم است و هزینه توسعه آن غیر اقتصادی است.

کنترل فرآیند بسیار پیچیده ، مانند مورد استفاده در صنایع شیمیایی ، ممکن است به الگوریتم ها و عملکردی فراتر از توانایی حتی PLC های با کارایی بالا نیاز داشته باشد. کنترل های بسیار سریع یا دقیق ممکن است به راه حل های سفارشی نیز نیاز داشته باشند. به عنوان مثال ، کنترل پرواز هواپیما. رایانه های تک برد با استفاده از سخت افزار نیمه سفارشی یا کاملاً اختصاصی ممکن است برای برنامه های کنترلی بسیار طاقت فرسا که می تواند از هزینه های بالای توسعه و نگهداری پشتیبانی کند ، انتخاب شوند. “PLC های نرم” که روی رایانه های از نوع دسک تاپ اجرا می شوند ، می توانند هنگام اجرای برنامه ها در نسخه ای از سیستم عامل های تجاری متناسب با نیازهای کنترل فرآیند ، با سخت افزار ورودی و خروجی صنعتی ارتباط برقرار کنند. 

افزایش محبوبیت رایانه های تک برد همچنین در توسعه PLC تأثیرگذار بوده است. PLC های سنتی به طور کلی سیستم عامل بسته هستند ، اما برخی از PLC های جدیدتر (به عنوان مثال ctrlX از Bosch Rexroth ، PFC200 از Wago ، PLCnext از Phoenix Contact و Revolution Pi از Kunbus) ویژگی های PLC های سنتی را بر روی یک سیستم عامل باز فراهم می کنند .

PLC ها ممکن است منطقی برای حلقه کنترل آنالوگ بازخورد تک متغیر ، یک کنترل کننده PID داشته باشند . برای مثال می توان از یک حلقه PID برای کنترل دمای یک فرآیند تولید استفاده کرد. از لحاظ تاریخی PLC ها فقط با چند حلقه کنترل آنالوگ پیکربندی می شدند. در جایی که فرایندها به صدها یا هزاران حلقه احتیاج دارند ، به جای آن از یک سیستم کنترل توزیع شده (DCS) استفاده می شود. با قدرتمندتر شدن PLC ، مرز بین برنامه های DCS و PLC محو شده است. 

در سالهای اخیر ، محصولات کوچکی به نام رله های منطقی قابل برنامه ریزی (PLR) یا رله های هوشمند ، رایج تر و مورد قبول واقع شده اند. این موارد مشابه PLC هستند و در صنایع سبک که فقط به چند نقطه ورودی و خروجی نیاز است و هزینه کم مورد نظر است استفاده می شود. این دستگاه های کوچک معمولاً در اندازه و شکل فیزیکی مشترک توسط چندین تولید کننده ساخته می شوند و توسط سازندگان PLC های بزرگتر مارک می شوند تا دامنه محصولات پایین رده خود را پر کنند. اکثر اینها 8 تا 12 ورودی گسسته ، 4 تا 8 ورودی گسسته و حداکثر 2 ورودی آنالوگ دارند. اکثر این دستگاه ها شامل صفحه LCD کوچکی به اندازه تمبر پستی برای مشاهده منطق نردبان ساده (فقط قسمت بسیار کمی از برنامه در یک زمان مشخص قابل مشاهده است) و وضعیت نقاط ورودی / خروجی است و به طور معمول این صفحات با کلید دکمه ای 4 جهته به همراه چهار دکمه جداگانه دیگر ،مشابه دکمه های کلیدی در کنترل از راه دور VCR ، و برای پیمایش و ویرایش منطق استفاده می شود. اکثر آنها یک اتصال کوچک برای اتصال از طریق RS-232 یا RS-485 به رایانه شخصی دارند تا برنامه نویسان بتوانند از برنامه های ساده در سیستم عامل های عمومی مانند MS Windows ، MacOS یاگنو / لینوکس ، که دارای رابط کاربر پسند (G) است ، برای برنامه نویسی به جای اینکه مجبور شوید از مجموعه کوچک و دکمه فشار برای این منظور استفاده کنید. برخلاف PLC های معمولی که معمولاً مدولار بوده و تا حد زیادی قابل ارتقا هستند ، PLR ها معمولاً مدولار و قابل ارتقا نیستند ، اما قیمت آنها می تواند دو مرتبه کمتر از PLC باشد و هنوز هم طراحی قوی و اجرای قطعی منطق ارائه می دهند.

یک نوع PLC ، که در مکان های از راه دور استفاده می شود ، واحد ترمینال از راه دور یا RTU است. RTU معمولاً یک PLC کم مصرف و ناهموار است که وظیفه اصلی آن مدیریت ارتباطات بین سایت و سیستم کنترل مرکزی (معمولاً SCADA ) یا در برخی سیستم های مدرن “ابر” است. برخلاف اتوماسیون کارخانه با استفاده از اترنت پرسرعت ، پیوندهای ارتباطی به سایت های از راه دور اغلب مبتنی بر رادیو بوده و از اطمینان کمی برخوردار هستند. برای پاسخگویی به میزان اطمینان کمتر ، RTU پیام ها را بافر می کند یا به مسیرهای ارتباطی جایگزین می رود. هنگام بافر کردن پیام ها ، RTU به هر پیام علامت گذاری می کند تا تاریخچه کاملی از وقایع سایت بازسازی شود. RTU ها به عنوان PLC ، دارای طیف وسیعی از I / O هستند و کاملاً قابل برنامه ریزی هستند ، به طور معمول با زبان هایاستاندارد IEC 61131-3 که در بسیاری از PLC ها ، RTU ها و DCS ها مشترک است. در مکان های از راه دور ، معمولاً استفاده از RTU به عنوان دروازه ای برای یک PLC ، جایی که PLC تمام کنترل سایت را انجام می دهد و RTU مدیریت ارتباطات ، وقایع زمان بندی و نظارت بر تجهیزات جانبی معمول است. در سایتهایی که فقط تعداد انگشت شماری I / O دارند ، RTU ممکن است PLC سایت باشد و هم عملکرد ارتباطی و هم کنترل را انجام خواهد داد.