نقش PLC زیمنس در پیاده‌سازی اتوماسیون پایدار و هوشمند

امروزه استفاده از اتوماسیون صنعتی به یک انتخاب ضروری و اجنتاب ناپذیر تبدیل شده است. استفاده از سیستم‌های صنعتی، افزایش بهره‌وری، بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش کیفیت تولیدات را امکان‌پذیر می‌نماید. در اتوماسیون صنعتی استفاده از سیستم‌های کنترل منطقی قابل برنامه‌ریزی مانند PLC به عنوان قلب خطوط تولید و تاسیسات صنعتی عمل می‌کند. از میان برندهای متعدد و مطرح جهان، شرکت زیمنس SIEMENS با ارائه تجهیزات گسترده صنعتی از جمله کنترلرهای قدرتمند و منعطف، جایگاهی متفاوت و ممتاز را در اتوماسیون صنعتی جهانی کسب نموده است. در این مقاله به بررسی نقش PLCهای زیمنس و تاثیر آن‌ها در پیاده‌سازی و هوشمندی‌سازی پروژه‌های صنعتی پرداخته‌ایم.

معرفی PLC زیمنس

PLC یک کامپیوتر صنعتی به حساب می‌آید که جهت کنترل فرآیندهای صنعتی طراحی شده است. این دستگاه قابلیت دریافت ورودی‌ها از تجهیزات محیط پروژه مانند سنسورها، سوییچ‌ها، و غیره را دارد. همچنین با توانایی پردازش خود، جهت صدور فرمان به خروجی‌ها و عملگرهای موجود در سیستم مانند موتورها، ولوها، آلارم‌ها و غیره به کنترل بهتر فرآیندها کمک می‌کند. شرکت زیمنس از دهه ۱۹۷۰ یکی از پیشگامان توسعه فناوری PLC بوده و با معرفی خانواده‌های مختلف مانند S7-200، S7-300، S7-400، S7-1200  و  S7-1500 همواره سعی در پاسخ به نیازهای متغیر صنایع مختلف را داشته است. آنچه زیمنس را از رقبای خود متمایز می‌کند، پایداری بالا، سازگاری گسترده با شبکه‌های صنعتی، تنوع در ظرفیت پردازش و توسعه‌پذیری ماژولار در سیستم‌های کنترلی می‌باشد.

ساختار توسعه‌پذیری و یا ماژولار PLC های زیمنس

PLCهای زیمنس با طراحی متفاوت و منحصربفرد به‌صورت ماژولار، توانایی اتصال هوشمند اجزای مختلف سیستم از جمله CPU، ماژول‌های ورودی/خروجی، ماژول‌های ارتباطی، منبع تغذیه و رک به‌صورت جداگانه امکان‌پذیر نموده است. این ساختار ماژولار به مهندسان این امکان را می‌دهند که بر اساس نیاز پروژه، یک پیکربندی دقیق و بهینه ایجاد کنند.

اجزای کلیدی در یک سیستم PLC زیمنس

• CPU واحد پردازنده مرکزی: مغز سیستم کنترل که وظیفه اجرای برنامه منطقی را بر عهده دارد.
• ماژول‌های I/O: جهت ارتباط با تجهیزات میدانی مانند ورودی‌های دیجیتال و آنالوگ، خروجی‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• ماژول‌های ارتباطی: برای اتصال به شبکه‌هایی مانند Profibus، Profinet، EtherNet/IP استفاده می‌کند.
• رک و باس:  بستری برای نصب فیزیکی ماژول‌ها و انتقال داده بین آن‌ها می‌باشند.

این ویژگی‌ها در کنار نرم‌افزار جامع TIA Portal  زیمنس، امکان طراحی، برنامه‌نویسی، مانیتورینگ و عیب‌یابی سیستم‌های پیچیده را به‌شکل یکپارچه فراهم می‌سازد.

نقش PLC زیمنس در اتوماسیون پایدار

یکی از مفاهیم کلیدی در دنیای امروز صنعت، اتوماسیون پایدار می‌باشد. این مفهوم نه‌تنها به بهینه‌سازی عملکرد سیستم اشاره دارد، بلکه دربرگیرنده معیارهایی همچون کاهش مصرف انرژی، افزایش عمر تجهیزات، و قابلیت تطبیق با فناوری‌های نوین نیز می‌باشد. با خرید PLC زیمنس و بهره‌مندی از ویژگی‌های کاربردی آن، شاهد نقش مؤثر این کنترلرها در تحقق اتوماسیون پایدار و کارآمد خواهیم بود. در ادامه به بررسی ویژگی‌های منحصربفرد این دستگاه می‌پردازیم.

در مسیر پیاده‌سازی اتوماسیون هوشمند، قابلیت توسعه‌پذیری و انطباق با نیازهای آینده اهمیت بسیاری دارد. PLCهای زیمنس، به‌ویژه در سری‌های پیشرفته مانند S7-1500 این امکان را فراهم می‌کنند تا با کمترین تغییر در سخت‌افزار و ساختار کنترلی، سیستم به‌روزرسانی شود یا با فناوری‌های نوین مانند IoT، Edge Computing  و سیستم‌های مانیتورینگ ابری تلفیق یابد. این ویژگی باعث می‌شود که انتخاب زیمنس نه‌تنها برای نیازهای کنونی بلکه برای افق‌های توسعه‌یافته کارخانه‌های هوشمند نیز منطقی و مقرون‌به‌صرفه باشد. چنین انعطافی، مهندسین و طراحان را ملزم می‌سازد تا دانش فنی خود را همگام با ابزارها و قابلیت‌های این پلتفرم ارتقا دهند.

تاریخچه و نقش PLC زیمنس

تاریخچه PLC های زیمنس به دهه‌ی ۱۹۶۰ میلادی باز می‌گردد، زمانی که این شرکت به دنبال جایگزینی سیستم‌های رله‌ای قدیمی با یک کنترل‌کننده‌ی منطقی برنامه‌پذیر (PLC) بود. در ادامه به معرفی و تاریخ حدودی سری‌های PLC زیمنس می‌پردازیم.

• دهه ۱۹۶۰: زیمنس به دنبال توسعه PLC برای جایگزینی سیستم‌های رله‌ای بود.
• دهه ۱۹۷۰: معرفی سری SIMATIC N و S3. 
• دهه ۱۹۸۰: معرفی سری SIMATIC S5 با قابلیت‌های پیشرفته‌تر. 
• دهه ۱۹۹۰: معرفی سری SIMATIC S7 با قابلیت‌های ارتباطی پیشرفته و پشتیبانی از استانداردهای Profibus و اترنت و معرفی شبکه صنعتی در تاریخ اتوماسیون صنعتی
• دهه ۲۰۰۰: معرفی سری‌های S7-1200 و S7-1500 و لوگو!

دقت بالا در کنترل فرآیند

کنترل دقیق در این دستگاه‌ها، منجر به کاهش اتلاف انرژی و مواد اولیه می‌شود. زیمنس با ارائه  CPUهایی با زمان سیکل بسیار پایین در حد نانوثانیه در سری S7-1500 خود، دقت فوق‌العاده‌ای در کنترل فرآیندها فراهم می‌کند.

امکان مانیتورینگ و عیب‌یابی پیشگیرانه

PLC زیمنس از طریق امکانات یکپارچه در نرم‌افزارTIA Portal  و بهره‌مندی از قابلیت‌هایی مانند Diagnostics Buffer و Trace می‌توان خطاهای احتمالی را پیش از وقوع شناسایی کند.

پشتیبانی از پروتکل‌های صنعتی هوشمند

امکان استفاده از شبکه‌های Profinet و OPC UA به‌عنوان پایه‌های Industry 4.0 در  PLCهای زیمنس، آن‌ها را برای اتصال به سیستم‌های مانیتورینگ سطح بالا مانند SCADA و یا MES مناسب کرده است.

افزایش عمر مفید تجهیزات

با تنظیم دقیق زمان‌های کاری، سرعت موتورها و وضعیت ولوها، سیستم‌های کنترلی زیمنس می‌توانند عمر کاری اجزای مکانیکی را به شکل چشمگیری افزایش دهند.

PLC  زیمنس و چالش یادگیری

علیرغم تمام مزایایی که PLC زیمنس در طراحی، بهره‌برداری و نگهداری سیستم‌های صنعتی ارائه می‌دهد، یادگیری و تسلط بر این سیستم‌ها نیازمند دانش تخصصی، تمرین عملی و تجربه پروژه‌ای می‌باشد.

از جمله چالش‌هایی که مهندسان با آن مواجه می‌شوند:

• تنوع زیاد در ماژول‌ها و سری‌های  PLC
• پیچیدگی در پیکربندی شبکه‌های صنعتی مانند Profibus و  Profinet
• نیاز به درک عمیق از نرم‌افزار TIA Portal و ساختار برنامه‌نویسی آن
• انتخاب صحیح ماژول‌ها بر اساس نیاز فرآیند

در چنین فضایی، یادگیری هدفمند و پروژه‌محور PLC زیمنس می‌تواند مسیر رسیدن به مهارت حرفه‌ای را هموارتر کند. همین‌طور انتخاب صحیح آموزش پی ال سی زیمنس برای مهندسین تازه وارد بسیار دشوار باشد. چراکه تسلط بر مفاهیمی همچون آدرس‌دهی، ساختار OB‌ها، بلوک‌های منطقی (FB و FC)، تابع‌های سیستمی (SFC/ SFB) و روش‌های برنامه‌نویسی مانند LAD، FBD  و STL، همگی نیازمند یک رویکرد آموزشی ساختاریافته و اصولی هستند.

نتیجه‌گیری

PLC زیمنس به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و قابل‌اعتمادترین ابزارهای کنترل صنعتی، نقشی محوری در تحقق سیستم‌های اتوماسیون پایدار و هوشمند ایفا می‌کند. انعطاف‌پذیری بالا، توان پردازش قدرتمند، و یکپارچگی با فناوری‌های بروز، آن را به ابزاری قدرتمند در صنایع مختلف تبدیل کرده است. با توجه به گسترش روزافزون نیاز صنایع به کنترل دقیق و بهینه، انتظار می‌رود تسلط بر PLC زیمنس به‌عنوان یک مهارت ضروری برای مهندسان برق، الکترونیک و اتوماسیون شناخته شود. یادگیری اصولی و عملی این سیستم نه‌تنها راه را برای ورود به بازار کار تخصصی هموار می‌سازد، بلکه امکان مشارکت مؤثر در پروژه‌های صنعتی پیچیده را نیز فراهم می‌آورد.