خروجی های آنالوگ S7-1200
کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا  PLC  ها به شکل گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. پی ال سی ها در مدل های بسیار متنوعی تولید و راهی بازار شده اند .  PLC S7-1200 یکی از پرکاربردترین کنترل کننده های صنعتی شرکت زیمنس است. خروجی های آنالوگ S7-1200  در کنترل بخش های مختلف سیستم نقش ایفا می کنند.  
  تنوع تعداد خروجی آنالوگ در پردازنده های مختلف و تفاوت مشخصات فنی آن ها از جمله مواردی است که باید مورد توجه قرار بگیرد. در این مقاله به بررسی نکات کاربردی و فنی در مورد خروجی های آنالوگ پی ال سی S7-1200  می پردازیم. با من همراه باشید.

پی ال سی S7-1200

PLC S7-1200 از جمله کنترل کننده های پرکاربرد زیمنس است که جایگزین مدل s7-200 شده است. این کنترلر منطقی برنامه پذیر برای عملی ساختن پروژه های سطح ساده تا متوسط اما خیلی دقیق اتوماسیون مناسب است. ویژگی های مختلف این پی ال سی،  آن را برای استفاده در پروژه های مختلف مناسب کرده است. برخی از ویژگی های مهم  PLC S7-1200  را در لیست زیر مشاهده می کنید:
  • توسعه پذیری
  • قیمت مناسب و اقتصادی
  • تنوع پردازنده ها که باعث سازگاری با محیط ها و نیاز های متفاوت شده است
  • ابعاد مناسب و جمع و جور
  • پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متنوع
  • و …
خروجی های آنالوگ S7-1200 زیمنس پشتیبانی از ورودی و خروجی های متنوع آنالوگ و دیجیتال از دیگر قابلیت های این کنترل کننده صنعتی است. در بخش بعد به بررسی خروجی های این کنترل کننده می پردازیم.

خروجی های پی ال سی S7-1200

خروجی های PLC به صورت کلی به دو گروه آنالوگ و دیجیتال تقسیم می شوند. خروجی های آنالوگ جهت کنترل تجهیزاتی که عملکرد پیوسته دارند مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان یک مثال ساده می توان به کنترل شدت نور یک لامپ یا کنترل دمای مخزن اشاره کرد.

خروجی های دیجیتال با عملگرهای دیجیتال ارتباط برقرار می کنند. برای آشنایی با خروجی های دیجیتال  PLC S7-1200  ، مقاله “خروجی های دیجیتال S7-1200 و نکات کاربردی درباره آن ها” را مطالعه کنید .

عملکرد خروجی آنالوگ پی ال سی PLC S7-1200

این خروجی ها سیگنال کنترلی آنالوگ یا پیوسته تولید می کنند. سیگنال آنالوگ یا پیوسته در تمام بازه زمانی خود، دارای مقدار است. برای مثال صوت یک سیگنال پیوسته یا آنالوگ است.  پی ال سی ها از طریق خروجی آنالوگ با تجهیزات آنالوگ ارتباط می گیرند و آنها را کنترل می کنند. افزایش تدریجی سرعت یک الکتروموتور که به خروجی آنالوگ پی ال سی  S7-1200 متصل است نمونه دیگری از کاربرد این نوع خروجی است. اساس عملکرد پردازنده ها ، پردازش داده های دیجیتال است. به عبارت دیگر پردازنده ها فقط  قادر به پردازش اطلاعات ورودی دیجیتال هستند و قاعدتا خروجی آنها نیز سیگنالی دیجیتال است. با توجه به خروجی دیجیتال پردازنده، برای کنترل تجهیزات آنالوگ، لازم است سیگنال دیجیتال خروجی به آنالوگ تبدیل شود. این کار به کمک مبدل ها انجام می شود. مبدل ها اطلاعات دیجیتال پردازش شده را از پردازشگر تحویل می گیرند و پس از تبدیل اطلاعات دیجیتال به آنالوگ، داده ها را برای خروجی آنالوگ پی ال سی ارسال می کنند. مبدل دیجیتال به آنالوگ یا DAC عملکردی عکس مبدل آنالوگ به دیجیتال دارد. جنس یا نوع سیگنال آنالوگ خروجی، برای مبدل دیجیتال به آنالوگ اهمیت دارد. مبدل های استفاده شده در خروجی آنالوگ  S7-1200رزولوشن های متفاوتی دارند. با توجه به اینکه سیگنال ورودی به مبدل از جنس جریان یا ولتاژ  است، رزولوشن مبدل  DAC متفاوت خواهد بود. منظور از رزولوشن دقت نمونه برداری در تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ است.

تعداد خروجی آنالوگ در  PLC S7-1200

پردازنده های S7-1200 در مدل های متنوعی تولید و به بازار عرضه شده اند. هر کدام از این سری ها دارای ویژگی ها و مشخصه های خاص خود هستند و کاربری خاصی را ارائه می دهند. از جمله تفاوت های سری های مختلف این خانواده می توان به تعداد خروجی آنالوگ آن ها اشاره کرد. برخی از پردازنده های خانواده S7-1200 خروجی آنالوگ ندارند. اما سری های S7-1215 و S7-1217 دو خروجی آنالوگ پیش فرض ارائه می کنند. در جدول زیر تعداد خروجی آنالوگ پیش فرض را سری های مختلف PLC S7-1200 می بینیم :
سری پردازنده S7-1217 S7-1215 S7-1214 S7-1212 S7-1211
تعداد خروجی آنالوگ 2 2 0 0 0

توسعه پذیری خروجی آنالوگ در S7-1200

همانطور که در بخش قبل اشاره کردیم، بعضی از سری های خانواده  S7-1200 خروجی آنالوگ ندارند و مدل هایS7-1215  و S7-1217  فقط دارای دو خروجی آنالوگ هستند. چالشی که ممکن است در اجرای برخی از پروژه ها با آن مواجه شویم، نیاز به خروجی آنالوگ بیشتر از تعداد پیش فرض پی ال سی است. استفاده از ماژول های توسعه خروجی آنالوگ و یا سیگنال بردها راه حل مناسبی است که  زیمنس پیش روی کاربران خود گذاشته است. با استفاده از ماژول های توسعه خروجی آنالوگ یا سیگنال بردها می توانیم از خروجی آنالوگ بیشتر و متناسب با نیاز پروژه بهره ببریم .

سیگنال ماژول آنالوگ یا SM

سیگنال ماژول ها یا SM  امکان تغییر تعداد ورودی و خروجی های کنترل کننده صنعتی متناسب با نیاز پروژه را فراهم می کند. سیگنال ماژول خروجی آنالوگ از جمله این ماژول ها است که برای افزایش تعداد ترمینال خروجی آنالوگ استفاده می شود. از جمله ماژول های توسعه خروجی آنالوگ PLC S7-1200 می توان موارد زیر را نام برد: نکته مهمی که در اینجا لازم است یادآوری کنیم، محدودیت تعداد ماژول توسعه قابل اتصال به هر پردازنده است. در جدول زیر حداکثر تعداد ماژول توسعه که میتوان به پردازنده های S7-1200 متصل کرد نشان داده شده است:
نوع پردازنده S7-1217 S7-1215 S7-1214 S7-1212 S7-1211
تعداد ماژول قابل اتصال 8 8 8 2 0

توسعه پذیری با سیگنال برد ها یا  SB

یکی از قابلیت های کاربردی ، جذاب و مقرون به صرفه زیمنس برای توسعه کنترل کننده سیگنال برد ها هستند. سیگنال بردها، در واقع ماژول های توسعه هستند که امکان توسعه محدود را فراهم می کنند. به عنوان مثال  اگر در یک پروژه از تمامی خروجی های آنالوگ ماژول اصلی  PLC-S7-1200 استفاده کرده باشیم و بخواهیم دو خروجی آنالوگ دیگر به پروژه اضافه کنیم، سیگنال برد ها پیشنهاد های جذابی هستند. سیگنال بردها با هزینه بسیار کمتر نسبت به ماژول های توسعه آنالوگ، خواسته کاربر را برای توسعه محدود خروجی آنالوگ فراهم می کنند. در حقیقت سیگنال ماژول و سیگنال برد برای توسعه پذیری ماژول اصلی استفاده می شوند اما تفاوت هایی نیز با هم دارند که عبارتند از:
  • تعداد کمتر ترمینال توسعه در سیگنال برد
  • سیگنال برد فضای کمتری اشغال می کند
  • هزینه سیگنال برد بسیار پایین تر است
ذکر این نکته ضروری است که هر یک از پردازنده های مرکزی S7-1200 تنها قابلیت اتصال یک سیگنال برد را دارند. از جمله سیگنال بردهای خروجی آنالوگ s7-1200 می توان به SB1232AQ1*12bit اشاره کرد.

کاربرد خروجی آنالوگ در PLC S7-1200

تعدادی از تجهیزات آنالوگ که به عنوان مصرف کننده به خروجی آنالوگ PLC S7-1200  متصل می شوند عبارتند از:
  • کنترل میزان روشنایی لامپ
  • جک های آنالوگ
  • شیر برقی آنالوگ
  • نشان دهنده آنالوگ سطح مایع
کاربرد خروجی آنالوگ در PLC S7-1200 در ادامه مقاله به ارائه یک مثال از کاربرد این خروجی ها می پردازیم.

کنترل هیتر برقی با PLC S7-1200

فرض کنید می خواهیم  محیط یک مرغداری را در طول زمستان گرم کنیم. دمای سوله در ساعات  17 الی 5 بامداد باید 28 درجه سلسیوس باشد و در باقی ساعات دما روی 24 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود. برای اجرای این پروژه از یک دما سنج آنالوگ برای سنجش دمای محیط مرغداری، یک دستگاه هیتر جهت گرمایش و یک ماژول پی ال سی S7-1200 برای پایش، کنترل و مدیریت این پروژه استفاده شده است. دما سنج به ورودی آنالوگ S7-1200 و هیتر برقی به خروجی آنالوگ پی ال سی متصل می شود.  کنترل کننده دمای محیط را به طور پیوسته توسط دماسنج پایش می کند. پس از انجام  پردازش های لازم، خروجی برای هیتر برقی ارسال می شود. در بازه زمانی 17 الی 5 بامداد، به دمای بالاتری نیاز داریم بنابراین خروجی آنالوگ پی ال سی جریان بیشتری به هیتر می دهد. در باقی ساعات شبانه روز، قرار است هیتر با دمای کمتری محیط را گرم نگه دارد. بنابراین خروجی آنالوگ پی ال سی، جریان کمتری نسبت به حالت قبل به بخاری برقی می دهد. در واقع خروجی آنالوگ s7-1200 با کنترل میزان جریان خروجی ترمینال آنالوگ، دمای محیط را کنترل می کند .

سخن پایانی

کنترل تجهیزات آنالوگ یکی از نیازهای مهم صنعت است. خروجی آنالوگ S7-1200  امکان کنترل تجهیزات آنالوگی چون جک ها، شیر برقی ها و گیج های آنالوگ و… را برای کاربر فراهم می کند.

پردازنده های 1215 و 1217 دارای دو خروجی آنالوگ پیشفرض هستند. در صورت نیاز به تعداد خروجی آنالوگ بیشتر می توانید از ماژول های توسعه یا سیگنال بردها استفاده کنید. سیگنال بردها انتخاب اقتصادی تری هستند اما تنها یک خروجی به سیستم اضافه می کنند. علاوه بر این هر پردازنده تنها یک سیگنال برد می تواند داشته باشد. از سوی دیگر تعداد ماژول توسعه قابل اتصال به هر پردازنده نیز محدود است.