صفر تا صد برنامه نویسی plc + معرفی جامع

plc اطلاعات ورودی را با استفاده از سنسورها دریافت و در حافظه ذخیره می‌کند. این اطلاعات با توجه به فرمان‌های موجود در حافظه پردازش می‌شوند و خروجی ها به طریقی مناسب ایجاد می‌شوند. هر برنامه plc زبان برنامه‌ نویسی خاص خودش را دارد که بین کاربر و سخت افزار plc ارتباط برقرار می‌کند.

یکی از مهارت‌های پردرآمد و به روز عصر حاضر، برنامه نویسی plc است. IEC (کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی) به طور رسمی پنج زبان برنامه نویسی PLC را که شامل نمودار نردبانی، بلوک تابع، متن ساختاریافته، فهرست دستورالعمل و نمودار تابع متوالی هستند را در استاندارد IEC61131-3 به رسمیت می‌شناسد.

در این مقاله، ما هر یک از پنج زبان برنامه نویسی پی ال سی را به طور کامل همراه با معایب و مزایای آنها و کاربردشان در صنعت بررسی خواهیم کرد تا به شما کمک کنیم بهترین را برای پروژه اتوماسیون صنعتی خود انتخاب کنید.

زبان های برنامه نویسی plc

طبق استاندارد IEC61131 زبان‌های برنامه نویسی plc در پنج دسته قرار می‌گیرند. در اینجا نگاه عمیق‌تری به این زبان‌های برنامه نویسی محبوب PLC می‌اندازیم و به طور جداگانه آنها را توضیح می‌دهیم.

• نمودار نردبانی (LD)
• نمودار بلوک تابع (FBD)
• متن ساختاریافته (ST)
• فهرست دستورالعمل (IL)
• نمودار توابع متوالی (SFC)

1- نمودار نردبانی (LD) یا منطق نردبانی (Ladder Diagram):

معمولاً به نمودار نردبانی Ladder Logic هم می‌گویند. با استفاده از LD شما فقط می‌توانید از بلوک‌هایی که تعریف شده‌اند استفاده کنید و این یک محدودیت محسوب می‌شود. از چپ به راست و از بالا به پایین خوانده می‌شود. تمام کنتاکت‌های سمت چپ باید درست باشند تا سیم‌پیچ‌های خروجی انرژی دریافت کنند.

 اگر درک اولیه‌ای از منطق دیجیتال و عبارات شرطی دارید، یادگیری Ladder Logic برای شما بسیار آسان خواهد بود. برای سیستم‌های پیچیده‌تر، تفسیر LD می‌تواند چالش‌برانگیز باشد اما ابزارهای اشکال‌زدایی آنلاین، ردیابی خطاها و تصحیح مشکلات را آسان می‌کنند.

2- نمودار بلوک تابع (FBD):

دومین زبان محبوب برنامه نویسی plc ، نمودار بلوک تابع (FBD) نام دارد. در Function Block Diagram، بلوک‌های برنامه برای ساخت یک برنامه به یکدیگر متصل می‌شوند.

بسیاری از دستورات استفاده شده در نمودار نردبانی، در FBD هم استفاده می‌شوند و اغلب خواندن و مفهوم‌سازی آن بسیار آسان است. یکی از مزایای استفاده از نمودار بلوک تابع این است که می‌توانید بسیاری از خطوط کد را در یک بلوک ادغام کنید.

بسته به اندازه سیستم شما، FBD ممکن است انتخاب مناسبی باشد یا نباشد. اگر سیستم شما به برنامه‌ریزی کنترل حرکت زیادی و کارهای تکراری نیاز دارد، FBD می‌تواند بهترین انتخاب باشد.

 با این حال، اگر کدهای زیادی برای ساختن دارید، باید چند مرحله اضافی را برای سازماندهی کردن نمودارهای بلوک تابع انجام دهید.

3- متن ساختاریافته (ST):

یکی دیگر از زبان‌های برنامه نویسی پی ال سی Structure Text یا متن ساختاریافته است. متن ساختاریافته بسیار شبیه به برنامه نویسی BASIC یا C است. بهتر است برای سیستم‌های کنترلی که به ریاضیات یا کارهای پیچیده نیاز دارند استفاده شود.

مثلثات، حساب دیفرانسیل و انتگرال، و تجزیه و تحلیل داده‌ها را می‌توان در این زبان بسیار ساده‌تر از نمودار های نردبانی پیاده‌سازی کرد.

4- فهرست دستورالعمل (IL):

این زبان برنامه نویسی plc شامل کدهای بسیاری است که در هر خط یک دستور وجود دارد. طریقه خواندن این زبان از بالا به پایین و از چپ به راست است. خواندن فهرست دستورالعمل بسیار ساده است زیرا هر خط به صورت متوالی اجرا می‌شود.

فهرست دستورالعمل نسبت به برخی از زبان‌های دیگر می‌تواند برای رفع خطا و اشکال پیچیده‌تر باشد. زبان برنامه نویسی فهرست دستورالعمل در مورد ساختار کد اندکی محدودیت دارد، زیرا “GOTO” تقریباً تمام کاری است که می‌توانید برای خارج شدن از لیست و اجرای دستورات اضافی انجام دهید.

5- نمودار توابع متوالی (SFC):

اگر روی پروژه‌ای کار می‌کنید که مراحل تکرارپذیری دارد و می‌توان آن‌ها را به وظایف کوچک‌تر تقسیم کرد، SFC ساده‌ترین زبان برای پیاده‌سازی آن است.

مزیت استفاده از نمودار توابع متوالی این است که می‌توانید فرآیندهای بزرگ را به مراحل اصلی تقسیم کنید، فرآیند را به هر زبانی که دوست دارید بنویسید و سپس کد خود را به صورت متوالی بر اساس وضعیت فعلی سیستم اجرا کنید. SFC برای رفع اشکال سریع هم عالی است زیرا می‌توانید دقیقاً محل وقوع خطا را ببینید و آن را رفع کنید.

مقایسه زبان های پی ال سی

برای اینکه بهتر بتوانید زبان‌های برنامه نویسی پی ال سی را با هم مقایسه کنید، مزایا و معایب هر کدام را به طور جداگانه شرح داده‌ایم.

مزایا و معایب زبان برنامه نویسی LD :

• ساختار پله‌ایی اجازه می‌دهد تا برنامه، سازمان یافته و آسان دنبال شود.
• شما می‌توانید دستوراتی که در برنامه استفاده کردید را ذخیره کنید.
• پشتیبانی قوی در بخش ویرایش آنلاین برنامه دارد.
• عیب اصلی این است که دستورالعمل‌هایی وجود دارد که در دسترس نیستند، که ممکن است برنامه‌نویسی مانند حرکت یا دسته‌بندی را دشوارتر کند.

مزایا و معایب زبان برنامه نویسی نمودارهای تابع متوالی (SFC):

• فرآیندها را می‌توان به مراحل اصلی تقسیم کرد که عیب‌یابی را سریعتر و آسان‌تر می‌کند.
• شما به این زبان دسترسی مستقیم دارید تا ببینید یک قطعه از تجهیزات ایراد دارد یا خیر.
• طراحی و نوشتن این زبان به دلیل قابلیت استفاده از اجرای مکرر تک تک قطعات می تواند سریعتر باشد.
• یکی از معایب این زبان برنامه نویسی plc این است که همیشه برای هر برنامه ای مناسب نیست.

مزایا و معایب زبان برنامه نویسی نمودار بلوک عملکرد (FBD):

• نمودار بلوک عملکرد با کنترل‌های حرکتی به خوبی کار می‌کند.
• روش بصری برای برخی از کاربران آسان تر است.
• بزرگترین مزیت Function Block Diagram این است که می‌توانید خطوط زیادی از برنامه نویسی را بردارید و آن را در یک یا چند بلوک تابع قرار دهید.
• عیب این زبان این است که کدها می‌توانند با استفاده از زبان برنامه‌نویسی PLC بی‌نظم شوند زیرا شما می‌توانید بلوک‌های عملکرد را در هر نقطه از برنامه قرار دهید. این کار می‌تواند عیب‌یابی را دشوارتر کند.

مزایا و معایب زبان برنامه نویسی متن ساختاریافته (ST):

• بسیار سازماندهی شده و در محاسبات بزرگ ریاضی خوب است.
• شما را قادر می سازد تا دستورالعمل هایی را پوشش دهید که در برخی از زبان های دیگر مانند نمودار نردبانی موجود نیستند.
• از معایب این زبان می‌توان به درک، اشکال زدایی و ویرایش آنلاین سخت اشاره کرد.

مزایا و معایب زبان برنامه نویسی فهرست دستورالعمل (IL):  

• زبان Instruction List برای برنامه‌هایی که نیاز به کد فشرده و زمان حیاتی دارند ارزشمند است.
• یکی از معایب آن امکانات کمی است که در ان وجود دارد، دستور Goto یکی از آنهاست.
• دهمچنین ممکن است خطاهای زیادی وجود داشته باشد که در مقایسه با بسیاری از زبان های دیگری که بررسی کردیم، رسیدگی به آنها دشوارتر است.

بهترین زبان plc

با پیشرفت در زمینه علم و فناوری، تکنیک‌های سخت‌افزاری و همچنین نرم‌افزاری (مانند برنامه‌نویسی plc) برای پاسخگویی به نیازهای بازار توسعه یافتند.

هر زبان برنامه نویسی مزایا و معایب خاص خود را دارد، به همین دلیل نمی‌توان به صورت قطعی و حتمی گفت کدام زبان برنامه نویسی پی ال سی از همه بهتر است. شما باید برحسب نیازتان زبان برنامه‌نویسی مدنظرتان را انتخاب کنید.

 به عنوان مثال زبان Ladder Diagrams همواره گزینه خوبی برای اتوماسیون بوده است. دلیل اصلی این امر این است که زبان LD به طور طبیعی پیشرفت فناوری را از منطق رله فیزیکی به منطق دیجیتال دنبال می‌کند. همین امر باعث شد که مهندسان و تکنسین‌های صنعتی از همان ابتدا با تغییرات همراه شوند و به آنها این امکان را داد تا پیگیری و عیب‌یابی را سریع‌تر انجام دهند.

به طور خلاصه می توان گفت؛ پیشینه، تجربه و برنامه‌ای که با آن کار می‌کنید، کلید انتخاب زبان برنامه‌نویسی PLC هستند.

محبوب ترین زبان plc

پس از ثبت استاندارد IEC1131 شرایط برای برنامه‌نویسان بسیار بهتر از قبل شد و همین مسئله‌ به ظاهر ساده سبب توسعه و استفاده بیشتر از  PLCها در همان سال‌های ابتدایی شد، به ‌مرور دستگاه‌های پی ال سی و نرم‌ افزارهای آنها پیشرفت کرده و عمدتا همگی آنها توانایی استفاده از 5 زبان ذکر شده برای زبان پی ال سی را داشتند، این مسئله سبب شد دیگر محدودیتی در انتخاب زبان برنامه نویسی plc برای مهندسین وجود نداشته باشد.

با پیشرفت بیشتر علم شاهد جداسازی بخش محیط برنامه نویسی از درون خود PLC به خارج آن شدیم، به این صورت که ابتدا برنامه مدنظر روی یک کامپیوتر و در یک نرم افزار خاص نوشته می‌شد و سپس این برنامه به PLC  انتقال داده می‌شد.

به همین دلیل عمدتا زبان خود PLC به زبان سطح ماشین تغییر کرد و تمام فرآیند برنامه نویسی به سمت کامپیوتر کاربر انتقال پیدا کرد، این مسئله سبب شد تا شما بتوانید برنامه نوشته شده به هر زبانی را به هر 4 زبان دیگر به سادگی و با چند کلیک کردن تبدیل کنید.

چگونه برنامه نویسی plc را شروع کنیم و یاد بگیریم؟

از آنجا که امکانات و ظرفیت تولید در سراسر جهان به شدت به  PLCها متکی است و این فناوری همچنان به پیشرفت خود ادامه می‌دهد، نیاز روز‌ افزون متخصصانی که قادر به توسعه، پشتیبانی و مدیریت این سیستم‌ها هستند، افزایش می‌یابد. PLC‌ های تولیدکنندگان مختلف را می‌توان به روش‌های مختلفی برنامه‌ریزی کرد.

مهارت برنامه‌نویسی پی ال سی ممکن است بر شغل، حقوق و پیشرفت شما تأثیر بگذارد. همان طور که قبلا ذکر کردیم، برنامه نویسی plc دارای پنج زبان است. چند راه برای یادگیری برنامه نویسی plc وجود دارد که می‌توان به آموزشگاه‌ها، دوره‌های آنلاین و YouTube اشاره کرد.

لازم نیست در هر زبان پی ال سی استاد باشید، به عنوان مثال اگر LD را خیلی خوب می‌دانید، می‌توانید با حدود 80 درصد از پروژه‌های اتوماسیون امروزه را انجام دهید. اگر در یک کارخانه یا در آزمایشگاه کار می‌کنید، ببینید دستگاه‌های plc آنجا از چه زبان برنامه نویسی استفاده می‌کنند. اگر همه دستگاه‌ها LD را اجرا کنند، یادگیری ST منطقی نیست.

در آخر می‌توان گفت با توجه به اینکه اتوماسیون صنعتی امروز دنیا بر پایه پی ال سی است، یادگیری برنامه نویسی plc مسیر پیشرفت زندگی را برای شما هموار می‌کند و شما را به قله‌های پیشرفت می‌رساند.