کتاب مرجع کامل PLCS7

این کتاب در 20 فصل تدوین شده است و به طور کامل مراحل کار با نرم افزار و برنامه نویسی برای پی ال سی را آموزش می دهد.

پیشگفتار مولف:

سپاس خداوندگار مهربان و حکیم را که به نگارنده این کتاب توفیق داد تا بتواند قدمی هرچند ناچیز و اندک در جهت خدمت به جامعه علمی کشور بردارد.

با اختراع ترانزیستور در اواخر دهه چهل میلادی، صنعت الکترونیک دچار دگرگونی عظیمی گشت؛ به گونه ای که ضرب آهنگ پیشرفت ها در این صنعت چندین برابر شد. حضور موفق بردهای الکترونیکی کوچک با قابلیت ها و توانایی های بالا در صنایع مختلف صنعتی جهت کنترل دقیق و مطلوب دستگاه ها و تجهیزات، از دست آورد های فن آوری مدارات الکترونیکی جدید بود.

از دهه های 1960 میلادی به بعد با حضور فو آوری جدید ریزپردازنده ها در عرصه علوم مختلف و گسترش آن در بخش های صنعت، روند فرآیند تولید محصول در واحد های مختلف صنعتی دارای ساختارهای نظام یافته نوینی شد. در ساختار جدید، زمان و هزینه تولید به همراه کیفیت مطلوب بعنوان سه راس از پایه های اصلی فرآیند تولید تعریف شدند. حضور ریزپردازنده ها در صنایع مختلف صنعتی سبب کاهش هزینه ها، زمان تولید و همچنین ارتقاء سطح کیفی محصولات شد، به گونه ای که این فن آوری نوین به سرعت در تمام عرصه های صنعت گسترش یافته و مورد استقبال قرار گرفت.

حضور محصول جدیدی که ثمره دیگر از فن آوری ریزپردازنده ها بود، موجب تحول نوین و چشمگیری در صنعت شد. محصول جدید که برپایه این فن آوری ساخته شد، مطابق با نیازهای صنایع طراحی و با نام کنترل کننده منطقی برنامه پذیر یا همان PLC به بازار عرضه شد. به دلیل نوع سختار و طراحی به کار گرفته شده در PLC اندک زمانی این محصول حضور خود را در کلیه بخش های صنعت گسترش داد. انعطاف پذیری، سرعت بالا در پردازش داده های فرآیند به واسطه وجود بخش های نرم افزاری و سخت افزاری قدرتمند و صرفه اقتصادی از ویژگی های بارز محصول جدید بود که استفاده از آن را در عرصه های مختلف صنعت توجیه پذیر ساخت. استفاده از این محصول تا بدانجا گسترش یافت که اکنون  از PLC در بیشتر واحد های تولیدی و صنعتی جهت کنترل و اتومات کردن دستگاه ها و تجهیزات استفاده می شود.

به دلیل روند روبه گسترش استفاده از PLC و همچنین ارتقاء سطح درخواست ها و انتظارات در کنار پیشرفت های علوم رایانه ای، PLC از قالب محصولی پیشرفته خارج شده و مبدل به نوعی تخصص و دانش فنی گردیده است. در کتاب حاضر سعی بر آن شده با انتخاب یکی از کامل ترین و کاربردی ترین PLC های موجود به ارائه و تشریح مناسب مطالب و عناوین آن پرداخته شود.

با توجه به مطالب فوق، موارد استفاده شده در صنایع مختلف کشور و استاندارد سازمان فنی و حرفه ای، نوع PLC از سری S&-300 , 400 شرکت زیمنس انتخاب گردیده است. مطالب عنوان شده پیرامون PL S7 در کتاب حاضر،  تا حد امکان با نگاه برنامه نویسی و تشریح کامل دستورات استاندارد تدوین شده است.

فهرست مطالب کتاب:

• فصل اول:   -----------------------  1

این فصل از 13 زیر شاخه تشکلی شده است و به معرفی کنترل کننده منطقی برنامه پذیر یا همان  PLC می پردازد. از معرفی اجزاء سخت افزا گرفته تا شیو برنامه نویسی

1- کنترل  کننده منطقی برنامه پذیر PLC

2- اجزاء سخت افزاری

3- اجزاء سخت افزاری S7-200

4- اجزاء سخت افزاری S7-300

5- اجزاء سخت افزاری S7-400

6- واحد برنامه ساز PG

7- سری  Simatic C7

8- ماژول های SM

9- بافر تصویر ورودی و خروجی PII/PIO

10- سیکل اجرایی برنامه

11- مدهای اجرایی و مد انتقال

12- اولویت مدهای اجرایی CPU

13- بلوک برنامه در S7

دستگاه های کنترل کننده منطقی برنامه پذیر یا همان PLC در سال های اولیه پیدایش خود جایگزین بسیار مناسبی برای مدارات رله کنتاکتوری گردیدند. اما امروزه از PLCها در سیستم های کنترل صرفا به این منظور استفاده نمی شود. در حال حاضر انتظار می رود که کنترل یک سیستم توسط PLC نه  تنهادر بعد Logic مداری بلکه در ابعادی همچون پردازش پیوسته و آنالوگ، کنترل دور و وضعیت، دریافت و تولید پالس هایی با فرکانس مختلف به سهولت و با امنیت بالا و همچنین به طور دقیق در ظرف زمان کوتاهی انجام پذیرد. با توجه به کارایی و میزان استفاده از PLCها در صنعت در ادامه به بخشی از معایب و محاسن موجود بین سیستم های مبتنی بر PLC و رله ای اشاره می شود.

معایب سیستم ها رله کنتاکتوری:

1- تغییرات در برنامه کنترلی مستلزم صرف زمان و هزینه زیاد است.

2- عیب یابی و رفع اشکال به دلیل شلوغی و سیم کشی مشکل است.

3- دارای استهلاک و سر و صدای زیادی بوده

4- انرژی الکتریکی زیادی را مصرف می کنند.

مزایای سیستم های مبتنی بر PLC:

1- سهولت در طراحی برنامه و انعطاف پذیری مناسب به لحاظ نرم افزاری بودن

2- عیب یابی و رفع عیب به سادگی و در ظرف زمان کم

3- عملکرد PLC بدون سر و صدا و ایجاد نویز در شبکه بوده است.

4- امکان ایجاد شبکه های محلی داخلی در یک پروسه صنعتی بزرگ و ایجاد ارتباط در بین ایستگاه های مختلف

• فصل دوم: -----------------------  24
  

در این فصل که از 19 زیر شاخه تشکیل شده است به شیوه های ترکیب بخش نرم افزاری و سخت افزاری و شبیه سازی پرداخته شده است.

1- ترکیب بخش سخت افزار و نرم افزار PLC

2-روش پایه ای در استفاده از S7

3- ایجاد پروژه جدید با Simatic Manager

4- ساختار پروژه در Simatic Manager و فراخوان Online Help

5- دسترسی به اجزای ساختاری

6- برنامه نویسی سمبولیک Symbolic

7- ایجاد برنامه در OBI

8- ایجاد برنامه با FBs و DBs

9- ایجاد برنامه در FCs

10- نحوه ایجاد یک بلوک داده عمومی

11- پیکربندی سخت افزاری یا Hardware Configuration

12- ...

با استفاده از نرم افزار S7 می توان یک پروژه اتوماسیون را توسط برنامه های کنترلی PLC تحت نظارت و کنترل قرار داد. کنترل منطقی برنامه پذیر از بخش های سخت افزاری همچون منبع تغذیه و سوئیچینگ، CPU، ماژول های ورودی و خروجی و ... تشکیل شده است.

کنترلر منطقی برنامه پذیر PLC S7 قابلیت کنترل سیستم های یک ماشین و مانیتورینگ آن را توسط برنامه نرم افزاری خود دارا می باشد. کلیه بخش های سخت افزاری PLC دارای مشخصات و آدرس های خاص خود می باشد. کلیه ماژول های ورودی و خروجی از طریق آدرس دهی در برنامه S7 دارای آدرس های معین و ثابتی هستند.

• فصل سوم:  -----------------------  82

این فصل از 4 زیر شاخه تشکیل شده است که کلا مربوط به قسمت برنامه نویسی می باشد.

1- ساختار دستورات در زبان STL

2- استفاده از داده هایی به طول 8 بیت، 16 بیت، 32 بیت

3- نواحی حافظه و توابع آن ها

4- رجیسترهای CPU

دستورات در STL به یکی از دو گروه پایه زیر تعلق دارند:

* ساختارهایی که تنها از دستورالعمل تشکیل شده اند. مانند دستور NOT

* ساختارهایی که از دستور العمل و آدرس تشکیل شده اند. مانند دستور A I0.0

وضعیت صفر بیت FC در برنامه بیانگر آن است که در ادامه خطوط بعدی زنجیره منطقی جدیدی از دستورات آغاز خواهد شد به عبارتی یک RLO جدید آماده شکل گیری خواهد شد.

هر دستور بیتی، سیگنال موجود در بیت FC و آدرس خود را چک می کند. چنانچه FC=0 باشد دستور یا عملگر نتیجه چک وضعیت سیگنال را در بیت RLO کلمه وضعیت ذخیره ذخیره کرده و بیت FC را ست به یک می کند. چنانچه FC=1 باشد نتیجه چک سیگنال وضعیت آدرس دستور، به صورت منطقی و با توجه به نوع عملگر با مقدار RLO خطوط قبلی برنامه ترکیب خواهد شد.

• فصل چهارم: -----------------------  96
  

در این فصل که از 21 زیر شاخه تشکیل شده است، اصول برنامه نویسی و قوانین منطق مدار آموزش داده شده اند.

1- منطق بیتی

2- جدول صحت توابع

3- آدرس توابع پایه

4- وضعیت بیت های کلمه وضعیت نسبت به توابع

5- کنتاکت نرمان باز

6- کنتاکت نرمال بسته

7- یای انحصاری X

8- دستور XN

9- دستورات AN , ON

10- کاربرد پرانتزها در برنامه نویسی

11- استفاده از حافظه های داخلی M بجار پرانتز

12- ....

دستورات پایه منطق بیتی شامل موارد زیر است:

* تابع AND منطقی A و معکوس آن AN

* تابع OR منطقی O و معکوس آن ON

* تابع OR انحصاری X و معکوس آن XN

دستورات منطق بیتی، دستورات منطق رله ای نیز نامیده می شوند. این دستورات می توانند جایگزین مداراتی با منطق رله ای شده و وظایف مدارات رله ای را به طور دقیق و با سرعت بالاتر انجام دهند. در ادامه نشان داده می شود که چگونه یک مدار رله ای با دستورات LAD, FBD. STL طراحی می گردد.

• فصل پنجم: -----------------------  130
  

در این فصل که از 6 زیر شاخه تشکیل شده است، دستورات بارگذاری و تایمر آموزش داده شده اند.

1- دستورات بارگذاری و انتقال

2- آدرس دهی فوری

3- بارگذاری و انتقال اطلاعات به کلمه وضعیت

4- بارگذاری مقدار تایمر و شمارنده

5- بارگذاری و انتقال بین رجیسترهای آدرس

6- معادل LAD و FBD دستورات L , T

دستور بارگذاری L و دستور انتقال T این امکان را در برنامه فراهم می سازند تا اطلاعات را بین ماژول های ورودی و خروجی و نواحی مختلف حافظه جابجا نمود. این دستورات بدون هیج وابستگی به مقدار RLO در برنامه اجرا می شوند. دستورات L و T با استفاده از انباره های می توانند مقادیر مختلف را در نقاط مختلف برنامه جابجا کنند.

• فصل ششم: -----------------------  140
  

در این فصل که از 7 زیرشاخه تشکیل شده است، به انواع آدرس دهی ها پرداخته شده است.

1- آدرس دهی آنی

2- آدرس دهی مستقیم

3- آدرس دهی غیر مستقیم

4- رجیسترهای آدرس

5- آدرس دهی غیر مستقیم در ناحیه Area-Internal

6- آدرس دهی غیر مستقیم در ناحیه Area-Crossing

7- فرمت های عددی

* در آدرس دهی آنی، آدرس دستور کد مستقیمی است که جلوی دستور به کار می رود، به شکلی که آدرس به کار رفته برای دستور L با یک مقدار مشخص و ثابت مستقیما اعمال می شود. همچنین دستور می تواند خود را به عنوان یک مقدار نیز ارائه کند، مانند دستور SET.

* در آدرس دهی مستقیم آدرس دستور از دو قسمت شامل شده است، یکی بخشی که ناحیه حافظه و اندازه داده را معین می سازد، مانند IW دوم بخشی که به صورت دقیق محل داده مورد نظر را در داخل ناحیه مربوطه معین می سازد، مانند بایت 10 در IW10

• فصل هفتم: -----------------------  158
  

در این فصل که از 14 زیر شاخه تشکیل شده است، به دستورات انباره اشاره شده است.

1- دستور TAK

2- دستور PUSH

3- دستور POP

4- دستور ENT برای چهار انباره

5- دستور LEAVE برای چهار انباره

6- دستور INC

7- دستور DEC

8- ....

در این فصل با دستوراتی که بر روی انباره ها عمل می کنند آشنا شده و آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم. در طول ایجاد یک پروژه برنامه نویسی، این امکان وجود دارد که نیاز باشد مقادیر موجود در انباره ها با یکدیگر تعویض، مساوی و یا تغییرات دیگری متناسب با نوع تابع برنامه بر روی آن ها انجام گیرد. وجود دستوراتی که بتواند به طور مستقیم این امکان را فراهم آورد، از طولانی شدن برنامه و نیز عدم استفاده اضافی از حافظه های کمکی در برنامه می کاهد.

• فصل هشتم: -----------------------  164
  

در این فصل که از 4 زیر شاخه تشکیل شده است، دستورات مقایسه کننده ها آموزش داده شده است.

1- دستورات مقایسه دو عدد صحیح 16 بیتی

2- دستورات مقایسه دو عدد صحیح 32 بیتی

3- دستورات مقایسه دو عدد حقیقی

4- وضعیت بیت های CC1 و CC0

از توابع مقایسه به منطور مقایسه دو عدد استفاده می شود. از جمله عدد صحیح 16 بیتی، عدد صحیح 32 بیتی و عدد حقیقی، از کاربرد های دستورات L و T می توان مورد استفاده قرار گرفتن آن ها در دستورات مقایسه را نام برد. دو مقداری که در برنامه با هم مورد مقایسه قرار می گیرند به وسیله دستور L در Accul و Accul2 بارگذاری می گردند. این ها توسط دستورات مقایسه، بین دو مقدار قرار گرفته در Accul2 و Accl مقایسه انجام می پذیرد. نتیجه حاصل از مقایسه بر روی بیت RLO تاثیر گذاشته، به طوری که اگر نتیجه مقایسه صحیح باشد، RLO برابر 1 شده و چنانچه نادرست باشد، RLO برابر صفر می شود.

• فصل نهم: -----------------------  172
  

در این فصل که از 17 زیر شاخه تشکیل شده است، انواع دستورات مبدل آموزش داده شده است.

1- دستور تبدیل فرمت BCD به عدد صحیح 16 بیتی و بالعکس

2- دستور تبدیل فرمت BDC به عدد صحیح 32 بیتی و بالعکس

3- دستور معکوس کردن علامت عدد حقیقی NEGR

4- دستور گرد کردن عدد حقیقی RND

5- دستور حذف اعشار عدد حقیقی TRNUC

6- ...

• فصل دهم: -----------------------  186
  

در این فصل که از 22 زیر شاخه تشکیل شده است، به مباحث مربوط به دستورات ریاضی می پردازد.

1- ارزیابی بیت های کلمه وضعیت

2- دستور جمع دو عدد حقیقی +R

3- دستور تابع نمایی EXP

4- دستور قدر مطلق عدد حقیقی ABS

5- دستور لگاریتم طبیعی عدد حقیقی LN

6- دستور تابع تانژانت TAN

7- ...

• فصل یازدهم:  -----------------------  204

در این فصل که از 20 زیر شاخه تشکیل شده است، به مباحث مربوط به دستورات پرش پرداخته می شود.

1- انواع دستورات پرش

2- پرش بدون شرط JU

3- پرش به برچسب ها JL

4- پرش اگر BR=1 باشد JBI

5- پرش اگر OR=1 باشد JO

6- پرش اگر نتیجه محاسبه مخالف صفر باشد JN

7- ...

• فصل دوازدهم:  -----------------------  218

در این فصل کلا به بررسی بیت های وضعیت پرداخته می شود. Status Bits

• فصل سیزدهم:  -----------------------  223

در این فصل که از 14 زیر شاخه تشکیل شده است، به دستورات شمارشی پرداخته شده است.

1- دستور شمارش صعودی CU

2- دستور شمارش نزولی CD

3- دستور ریست R

4- دستور دریافت عدد شمارنده به فرمت باینری L

5- دستور فعال سازی شمارنده FR

6- تابع شمارنده صعودی  S-CU

7- تابع ست SC

8- ...

• فصل چهاردهم: -----------------------  230
  

در این فصل که از 13 زیر شاخه تشکیل شده است، مباحث تایمر و دستورات مربوطه آموزش داده می شود.

1- مقدار زمان سنجی تایمر Time Value

2- تایمر پالسی SP

3- دستور آغاز به کار تایمر S

4- دستور دریافت زمان باقیمانده از TV به فرمت باینری L

5- دستور فعال سازی تایمر FR

6- تایمر پالسی توسعه یافته SE

7- تایمر با تاخیر در خاموش شدن SF

8- تایمر تاخیری پایدار SS

9- ...

• فصل پانزدهم:  -----------------------  248

در این فصل که از 11 زیر شاخه تشکیل شده است، مباحث دستورات جابجایی و چرخشی یا Shift and Rotate Instruction آموزش داده می شود.

1- دستور شیفت به چپ SLW

2- دستور شیفت به راست SRW

3- دستور شیفت عدد صحیح 16 بیتی علامت دار SSI

4- دستورات چرخشی

5- دستور چرخش به چپ Accul از طریق CCI

6- ...

• فصل شانزدهم: -----------------------  258
  

در این فصل که از 3 زیر شاخه تشکیل شده است. مباحث مربوط به اجرای دستورات منطقی در غالب Word Logic Instruction آموزش داده شده است.

1- 16 دستور AND

2- 16 دستور OR

3- 16 دستور XOR

• فصل هفدهم:  -----------------------  264

در این فصل که از 13 زیر شاخه تشکیل شده است. مباحث مربوط به دستورات بلوک داده Data Block Instruction آموزش داده شده است.

1- داده Date-And-Time

2- داده String

3- داده Array

4- داده Struct

5- داده UDT

6- دستور CDB

7- دستور L DBLG

8- دستور L DBNO

9- دستور L DINO

10- ...

• فصل هجدهم: -----------------------  290
  

در ابن فصل که از 20 زیر شاخه تشکیل شده است، مباحث مربوط به دستورات کنترل برنامه یا Program Control Instruction آموزش داده شده است.

1- دستورات فراخوان Call Instruction

2- پارامتر نوع Bloc

3- پارامتر نوع Pointer

4- پارامتر نوع Any

5- دستور فراخوان CC

6- دستور فراخوان UC

7- توابع رله کنترل اصلی Master Control Relay

8- دستورات MCRD, MCRA

9- دستور BE

10- دستور BEU

11- ...

• فصل نوزدهم: -----------------------  312
  

این فصل که از 9 زیر شاخه تشکیل شده است. به تشریح مباحث مربوط به بلوک های سازماندهی که انحصارا توسط سیستم عامل اجرا می شوند، می پردازد.

1- نگاه کلی به بلوک های سازماندهی

2- OBهای وقفه Time-of-Day

3- OBهای وقفه سخت افزاری Hardware Interrupts

4- بلوک های وقفه خطایاب و خطاای غیر همزمانی

5- خطاهای هم زمانی

6- ...

• فصل بیستم: -----------------------  326

این فصل که از 11 زیر شاخه تشکلی شده است. مباحث مربوط به پردازش آنالوک و انواع ماژول های آنالوگ و شیوه ارتباط آن ها می پردازد.

1- پردازش آنالوگ

2- آدرس در ماژول آنالوگ سری S7-300

3- ماژول آنالوگ ورودی SM331

4- ماژول آنالوگ SM335 خروجی

5- ماژول آنالوگ SM335 ورودی

6- استفاده از FC105 در پیمایش مقدارهای آنالوگ ورودی

7- ...

------------------------------------------------------------------------------------------------------

در انتهای کتاب در 10 صفحه و به صورت دو ضمیمه مجزا انواع دستورات کلی که در برنامه نویسی PLC نیاز است، برای دسترسی سریع تر آورده شده است.

امیدواریم از خواندن و استفاده از این کتاب لذت ببرید.