در این مقاله به بررسی اتصال درایو V20 به پی ال سی خواهیم پرداخت. این موضوع در صنایع مختلف بسیار حائز اهمیت است. موتورهای الکتریکی را می توان پرکاربردترین تجهیزات در صنایع مختلف دانست. نتایج مطالعات انجام شده توسط کمپانی های بزرگ تولید کننده تجهیزات الکتریکی نشان از مصرف 70 درصد انرژی برق صنایع توسط موتورها دارد.
راه اندازی و کنترل عملکرد موتورها یکی از چالش های اصلی صنایع است که با استفاده از سافت استارتر و درایو مرتفع شده است.از سوی دیگر مزایای گسترده اتوماسیون صنعتی سبب شده است صنایع مختلف به سمت استفاده از آن مهاجرت کنند. مهاجرت به اتوماسیون صنعتی یکی از نسل های انقلاب صنعتی است. مغز متفکر هر سیستم اتوماسیون، یکی پی ال سی است.
برای انجام صحیح فرآیندها لازم است ارتباط بخش های مختلف با پی ال سی برقرار شود. درایو V20 زیمنس از جمله نمونه های پرکاربرد در صنایع مختلف است. روش های مختلفی برای اتصال درایو V20 به پی ال سی وجود دارد. در ادامه پس از بیان مقدمه ای کوتاه در مورد اتوماسیون صنعتی و درایو به بررسی روش های ارتباط خواهیم پرداخت.
مقدمه ای بر اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون یا اجرای اتوماتیک فرآیندها از جمله مفاهیم جدید در حوزه تکنولوژی است. نیاز روزافزون صنایع برای افزایش تولید و لزوم کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری، سبب مهاجرت صنایع به اتوماسیون صنعتی شده است. پی ال سی ها به عنوان مغز متفکر سیستم اتوماسیون با بخش های مختلف سیستم ارتباط برقرار می کنند. داده های محیطی و عملیاتی مورد نیاز برای تصمیم گیری از طریق ورودی های به پی ال سی داده می شود.
سپس براساس منطق تعیین شده برای برنامه، در مورد تغییر یا عدم تغییر وضعیت بخش های مختلف سیستم تصمیم گیری می شود. پس از تصمیم گیری، اطلاعات مورد نیاز از طریق خروجی ها با بخش های مختلف سیستم مبادله می شود. تبادل اطلاعات پی ال سی با بخش های مختلف به روش های متفاوتی انجام می شود. برخی از داده ها بر بستر پروتکل های ارتباطی استاندارد مبادله می شوند.
برخی دیگر از داده ها نیز توسط خروجی های آنالوگ و دیجیتال مبادله می شوند. این قاعده در مورد ورودی های نیز برقرار است. پی ال سی های مختلف از پروتکل های ارتباطی متفاوتی پشتیبانی می کنند. عامل تعیین کننده نوع پروتکل های ارتباطی، شرکت تولید کننده پی ال سی است. به عنوان مثال انواع پیشرفته پی ال سی زیمنس از جمله پی ال سی S7 – 1200 و پی ال سی S7 – 1500 از پروتکل پروفی نت و پروفی باس پشتیبانی می کنند.
کنترل موتور با درایو V20
چالش های مرتبط با راه اندازی و کنترل عملکرد موتورها سبب ارائه راهکارهای مختلفی در این زمینه شده است. در حال حاضر راه اندازی موتور سه فاز به روش های متنوعی قابل انجام است. اما برای کنترل عملکرد موتورها تنها یک راهکار وجود دارد و آن استفاده از درایو است. درایوها با استفاده از تکنیک کنترل فرکانس قادرند عملکرد موتور الکتریکی را در هر لحظه تحت کنترل داشته باشند.
درایو V20 زیمنس از اعضای خانواده سینامیکس زیمنس است. این درایوها یک انتخاب ایده آل برای استفاده در کاربردهای پایه به شمار می روند. رنج توان 0.12 تا 30 کیلووات توسط نمونه های تکفاز و سه فاز این درایوها پشتیبانی می شود. این درایو از پروتکل های ارتباطی USS و MODBUS جهت ارتباط با پی ال سی ها پشتیبانی می کند. هردو پروتکل روی باس ارتباطی RS485 ارتباط برقرار می کنند. از جمله مهمترین کاربردهای درایو V20 در صنایع مختلف می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کنترل دور پمپ و فن
- کنترل عملکرد کمپرسور ها
- کنترل سرعت انواع نوار نقاله، غلتکی و زنجیری
- کنترل دور آسیاب، میکسر و همزن
- کنترل سرعت چرخش سانتریفیوژ
- کاربردهای نساجی و دستگاه های بافندگی
- کنترل فرآیند (پردازش گر)
- دستگاه های کشنده سیم و کابل
- کنترل دستگاه های سنگ شکن
در برخی از این کاربردها درایو به صورت مستقل مورد استفاده قرار می گیرد. اما در برخی دیگر درایو به عنوان بخشی از سیستم اتوماسیون صنعتی ایفای نقش می کند. در چنین کاربردهایی ارتباط درایو V20 با پی ال سی الزامی است. هدف از برقراری این ارتباط، تبادل داده بین درایو و پی ال سی به منظور کنترل عملکرد موتور است.
اتصال درایو V20 به پی ال سی
به صورت کلی اتصال درایو به پی ال سی جهت کنترل دقیق عملکرد موتورها ضروری است. درایوها به دو روش می توانند با پی ال سی تبادل داده کنند:
- ارتباط بر بستر پروتکل های ارتباطی استاندارد
- ارتباط از طریق ورودی/ خروجی های کنترلی
انواع مختلف درایو از پروتکل های ارتباطی مختلفی پشتیبانی می کنند. درایو V20 که موضوع صحبت ما در این مقاله است از پروتکل های USS و مدباس پشتیبانی می کند. از سوی دیگر نمونه های مختلف درایو V20 دارای ورودی خروجی های کنترلی متنوعی هستند که عبارتند از:
- 4 ورودی دیجیتال
- 2 ورودی آنالوگ (قابل استفاده به عنوان ورودی دیجیتال)
- 2 خروجی دیجیتال (یک خروجی رله ای و یک خروجی ترانزیستوری)
- 1 خروجی آنالوگ
به کمک این ورودی و خروجی ها نیز می توان فرآیند اتصال درایو V20 به پی ال سی را انجام داد. در ادامه به جزئیات بیشتری در این مورد خواهیم پرداخت.
اتصال درایو V20 به پی ال سی با پروتکل های ارتباطی
تولید کنندگان مختلف قابلیت های ارتباطی متفاوتی برای درایوها در نظر می گیرند. حتی محصولات یک تولید کننده نیز پروتکل های ارتباطی یکسانی ندارند. به عنوان مثال درایو G120 زیمنس از پروتکل ارتباطی پروفی نت پشتیبانی می کند. اما درایو V20 از این پروتکل پشتیبانی نمی کند و در عوض از دو پروتکل ارتباطی USS و مدباس پشتیبانی می کند.
پروتکل USS یک استاندارد ارتباطی ویژه جهت تبادل اطلاعات بین محصولات مختلف زیمنس است. اما پروتکل مدباس یک پروتکل عمومی است که توسط بسیاری از پی ال سی ها و سایر تجهیزات صنعتی پشتیبانی می شود. بستر ارتباطی مورد استفاده برای هر دو پروتکل، باس ارتباط سریال RS485 است. به کمک این پروتکل های ارتباطی می توان با انواع پی ال سی ها از جمله نمونه های مختلف پی ال سی سیماتیک زیمنس ارتباط برقرار کرد. شکل زیر نمایی از این رابتاط را نشان می دهد:
لازم به ذکر است به صورت پیشفرض پروتکل ارتباطی درایو V20 روی USS تنظیم شده است. در صورت نیاز و متناسب با نیازهای پروژه می توانید پروتکل ارتباطی را به MODBUSRTU تغییر دهید. مزیت اصلی استفاده از پروتکل های اتباطی، امکان ارتباط چندین نود مختلف روی یک باس ارتباطی است. ارتباط RS485 از 32 نود مختلف به صورت همزمان پشتیبانی می کند. با در نظر گرفتن یک نود (پی ال سی) به عنوان مستر، 31 درایو یا تجهیز دیگر را می توان با این پروتکل به هم متصل کرد.
این روش ارتباطی مناسب کاربردهایی است که در آن تعداد زیادی درایو باید تحت کنترل پی ال سی قرار بگیرند.
ارتباط با درایو V20 از طریق ورودی/ خروجی های کنترلی
در پروژه های کوچک که فرآیندهای ساده ای دارند از مینی پی ال سی ها استفاده می شود. لوگو 8 زیمنس یکی از رایج ترین نمونه های مینی پی ال سی در بازار است. هدف زیمنس از عرضه این کنترل کننده، پوشش پروژه های کوچک و فرآیندهای منفرد اتوماسیون بوده است. اگر در چنین پروژه ای نیاز به کنترل عملکرد موتور نیز داشته باشید، با استفاده از ورودی / خروجی های کنترلی درایو می توانید این کار را انجام دهید. این روش اتصال درایو V20 به پی ال سی برای همه انواع درایو قابل استفاده است.
برای کنترل درایو V20 به این روش لازم است از ماکروها استفاده کنید. به عنوان مثال ماکروی CN002 درایو V20 ورودی های دیجیتال را به عنوان مررجع فرمان درایو انتخاب می کند. در این حالت می توانید خروجی های دیجیتال لوگو 8 را به ورودی های درایو متصل و از این طریق موتور را کنترل کنید. شکل زیر سیم بندی مرتبط با ماکروی CN002 را نشان می دهد.
به بیان بهتر هرکدام از ماکروهای V20 که با توجه به ورودی/ خروجی های درایو قادر به کنترل موتور باشند را می توان به کمک خروجی های آنالوگ و دیجیتال پی ال سی کنترل کرد.
پروتکل های ارتباطی لوگو 8 تنوع بالایی دارند. اما لوگو 8 به صورت پیشفرض از پروتکل مدباس پشتیبانی نمی کند. در صورت نیاز می توانید به کمک یک ماژول توسعه ویژه، قابلیت پشتیبانی از پروتکل مدباس را نیز به لوگو 8 اضافه کنید. با توجه به هزینه نسبتا بالای این ماژول، تنها در مواردی که نیاز به اتصال چندین درایو V20 به پی ال سی لوگو 8 دارید استفاده از این ماژول منطقی است.
جمع بندی
کنترل دقیق عملکرد موتورها نقش موثری در بهبود کارایی و بهره وری سیستم دارد. برای نیل به این هدف ارتباط بین درایو و پی ال سی ها به عنوان مغز متفکر سیستم ضروری است. روش های مختلفی برای برقراری این ارتباط وجود دارد. به عنوان مثال اتصال درایو V20 به پی ال سی به دو روش مختلف امکانپذیر است. روش اول استفاده از پروتکل ارتباطی و روش دوم استفاده از ورودی / خروجی های کنترلی درایو. هر کدام از این روش ها مزایا و معایبی دارند که در این مقاله مورد بررسی قرار داده ایم.