چگونه از PLC برای کنترل دما و فشار استفاده کنیم؟

در این مقاله می خواهیم به زبان ساده و صمیمی نحوه استفاده از PLC برای کنترل دما و فشار را توضیح دهیم. هدف ما از این آموزش plc این است که حتی اگر تازه کار هستید بتوانید از این آموزش استفاده کنید و اولین پروژه ی خود را اجرا کنید. در کنار توضیحات جدول ها و مثال هایی عملی هم ارائه خواهیم کرد تا موضوع برایتان شفاف تر شود.

PLC چیست و چرا باید از آن استفاده کنیم؟

PLC (Programmable Logic Controller) یا کنترل کننده منطقی برنامه پذیر یک کامپیوتر صنعتی کوچک است که برای کنترل فرایندها و تجهیزات در صنایع مختلف طراحی شده است. دلیل محبوبیت PLC قابلیت انعطاف بالا پایداری و امکان برنامه نویسی برای فرایندهای مختلف است.

ابزار و تجهیزات موردنیاز برای کنترل دما و فشار

قبل از شروع پروژه باید تجهیزاتی را که نیاز دارید بشناسید :

تجهیزات	کاربرد
PLC	کنترل و مدیریت سیستم
سنسور دما (RTD یا ترموکوپل)	اندازه گیری دما
سنسور فشار	اندازه گیری فشار
HMI یا نمایشگر	نمایش و تغییر تنظیمات
عملگرها (مانند شیر برقی)	اعمال تغییرات موردنیاز در سیستم
منبع تغذیه	تأمین برق موردنیاز سیستم
نرم افزار برنامه نویسی PLC	نوشتن منطق برنامه و ارتباط با PLC

مراحل کنترل دما و فشار با PLC

۱. طراحی سیستم کنترلی

ابتدا باید بدانید چه محدوده ای از دما و فشار برای فرایند شما مناسب است. مثلاً :

• دما : بین ۲۰ تا ۸۰ درجه سانتی گراد
• فشار : بین ۵ تا ۱۵ بار

این اطلاعات را از مستندات فرایند یا مشاوران فنی دریافت کنید.

۲. انتخاب سنسورها و عملگرها

• سنسور دما : اگر دقت بالا نیاز دارید از RTD استفاده کنید؛ در غیر این صورت ترموکوپل گزینه ای اقتصادی تر است.
• سنسور فشار : بسته به محدوده فشار یک سنسور مناسب با خروجی آنالوگ (مثلاً ۴-۲۰ میلی آمپر) انتخاب کنید.
• عملگرها : شیر برقی یا کنترل کننده های دیگر برای اعمال تغییرات.

۳. اتصال سنسورها به PLC

PLC ها معمولاً دارای ورودی های آنالوگ و دیجیتال هستند. برای این کار :

1. خروجی سنسور دما (۴-۲۰ میلی آمپر یا ولتاژ) را به ورودی آنالوگ PLC وصل کنید.
2. خروجی سنسور فشار را نیز به یک ورودی آنالوگ دیگر متصل کنید.
3. برای عملگرها از خروجی های دیجیتال PLC استفاده کنید.

۴. نوشتن برنامه PLC

برنامه نویسی PLC به زبان هایی مثل Ladder Logic انجام می شود. برای کنترل دما و فشار می توانید از حلقه های کنترلی PID استفاده کنید. نمونه ای از منطق برنامه به این صورت است :

• اگر دما کمتر از ۲۰ درجه بود هیتر روشن شود.
• اگر دما بیشتر از ۸۰ درجه شد کولر فعال شود.
• اگر فشار بالاتر از ۱۵ بار رفت شیر تخلیه باز شود.

۵. تنظیم PID در PLC

PID (Proportional, Integral, Derivative) یک کنترلر قدرتمند برای فرایندهای حساس مثل دما و فشار است. مقادیر زیر را برای PID تنظیم کنید :

پارامتر PID	عملکرد	مقدار پیشنهادی اولیه
P (بهره تناسبی)	واکنش سریع به تغییرات	۲ تا ۵
I (انتگرالی)	جبران خطای ماندگار	۰.۱ تا ۰.۵
D (مشتق گیر)	کاهش نوسانات سریع	۰.۰۱ تا ۰.۱

۶. تست و رفع اشکال

بعد از نوشتن برنامه سیستم را در حالت تست اجرا کنید. این موارد را بررسی کنید :

• آیا دما و فشار به درستی اندازه گیری می شوند؟
• آیا عملگرها به درستی واکنش نشان می دهند؟
• آیا نوسانات زیادی در دما یا فشار وجود دارد؟ در این صورت تنظیمات PID را تغییر دهید.

مثال عملی : کنترل دما در یک بویلر

فرض کنید می خواهیم دمای آب در یک بویلر را بین ۵۰ تا ۷۰ درجه کنترل کنیم :

1. سنسور دما : RTD با خروجی ۴-۲۰ میلی آمپر
2. عملگر : شیر کنترل جریان گاز
3. برنامه PLC :
• اگر دما کمتر از ۵۰ شد گاز باز شود.
• اگر دما بیشتر از ۷۰ شد گاز قطع شود.

مزایای استفاده از PLC در کنترل دما و فشار

• دقت بالا : با استفاده از PID دما و فشار دقیقاً در محدوده مطلوب نگه داشته می شوند.
• انعطاف پذیری : تغییرات در فرایند به راحتی با برنامه نویسی قابل اعمال است.
• پایداری : PLC ها در شرایط صنعتی سخت نیز قابل اعتماد هستند.

نتیجه گیری

استفاده از PLC برای کنترل دما و فشار راهکاری حرفه ای و قابل اعتماد است. با شناخت تجهیزات و منطق برنامه نویسی می توانید فرایندهای مختلف را بهینه کنید و بهره وری را افزایش دهید.

پرسش و پاسخ

۱. آیا می توان با یک PLC کوچک چندین فرایند را کنترل کرد؟ بله به شرطی که تعداد ورودی/خروجی های PLC کافی باشد و برنامه بهینه نوشته شود.

۲. بهترین برندهای PLC کدام اند؟ زیمنس اشنایدر الکتریک و امرن از محبوب ترین برندها هستند.

۳. آیا می توان بدون استفاده از PID دما و فشار را کنترل کرد؟ بله اما دقت و پایداری کنترل کاهش می یابد. استفاده از PID توصیه می شود.