فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 10 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
تاریخچه plc
Programable logic controller
اولین plc در سال 1968 به درخواست شرکت جنرال موتورز آمریکا و توسط شرکت گولد مایکان آمریکا تولید شد و هدف از طراحی plc برای تولید محصولات متنوع و تغییرپذیری سریع و قابل برگشت سیستم های کنترل بود . بعد ها شرکت های ژاپنی
Mitsubishi _ omronو شرکت آلمانی simens plc های کوچک و بزرگ را به بازار ارائه کردند .
آْشنایی با سخت افزار plc
Power supply )) یا منبع تغذیه
Central processing unit یا cpu
Input moudle یا ماژول ورودی
Input analog یا ماژول ورودی آنا لوگ (ia )
Digital input یا ماژول ورودی دیجیتال (di )
Out put module یا ماژول خروجی
Out put analog یا ماژول خروجی آنا لوگ (ao )
Dijital out put یا ماژول خروجی دیجیتال (do )
Interface moudl;e یا ماژول واسط (im )
Proccosser یا کارت شبکه
مدل های راه اندازی cpu
Hot restart یا راه اندازی گرم
Warm restart یا راه اندازی گرم
Cold restart یا راه اندازی سرد
مدل های cpu
Standard
Compact
Fail safe
کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC):
باپیشرفت تکنولوژی وبرروی کارآمدن ریزپردازنده ها تحولی چشمگیر در فرآیندهای کنترل به وجودآمد وآن تحول بکارگیری علم اتوماسیون صنعتی و PLCدر روند پروسه های صنعتی بوده است. امروزه در بسیاری از صنایع به حلقه های کنترل PLCختم می شوند که مغز متفکر سیستم است و در یک بررسی پدیده قابل کنترل را تحت اختیار دارد . به عبارت دیگر PLCنوعی کامپیوتر است که برنامه خاص را اجرا می کند .
شرح عملکرد سیستم PLC
در این سیستم برای ارتباط دو طرفه میان دو پست A,B یک زوج فرستنده و گیرنده در هر کدام از پستها قرار می گیرد.و چون دستگاههای فرستنده و گیرنده PLC را نمی توان مستقیماً به خط فشار قوی وصل کرد.به همین خاطر به تجهیزات واسطه ای نیاز است تا هم سیگنال فرکانس بالای PLC را به خط کوپل نموده و هم مانع از اتصال مستقیم ولتاژ بالا به دستگاههای حساس PLC بشوند به همین خاطراز خازنهای کوپلاژ استفاده می شود.که با افزایش فرکانس به طور اتصال کوتا عمل می کنند و در فرکانسهای بالا به صورت اتصال باز در می آیند.معمولاً خازنهای کوپلاژ بین 2000pf تا 1000pf انتخاب می شوند.
در پستهای فشار قوی برای اندازه گیری ولتاژ و جریان خط از تقسیم کننده های ولتاژ خازنی به نام CVT استفاده می شود لذا از آنها می توان جهت خازن جدا کننده Ccoupl استفاده کرد.برای اینکه تلفات خط کم شود باید حداکثر توان فرستنده به خط کوپله شده و توان برگشتی به حداقل خود برسد.وسیله ای که جهت تطبیق امپدانس به کار می رود جعبه یا واحد تطبیق امپدانس نامیده می شود و با علامت اختصاری LMU (Line Matching Unit) نشان داده می شود.
برای اینکه سیگنال ارسالی توسط PLC به خطوط دیگر انتشار پیدا نکند باید با قرار دادن مداری بر سر راه نشتی مانع از راه یابی آن به مسیر ناخواسته شویم به عبارت دیگر در مقابل فرکانسهای بالای PLC مقاومت زیاد از خود نشان دهد. و در مقابل سیگنال فشارقوی 50 هرتز همانند یک اتصال کوتاه عمل کند با توجه به این دو خصوصیت عنوان شده به نظر می رسد استفاده از دو سلف سری با خط انتقال در پستهای A,B را حل می کند.زیرا امپدانس سلفی XL=2∏FL با فرکانس رابطه مستقیم دارد. که به آنها Line trap نیز گفته می شود.
اما استفاده از یک سلف سری با خط انتقال مطلوب نمی باشد. چون با خازنهاى معادل ترانسفورماتورهاى موجود درپست بصورت سرى قرار گرفته و جنانچه اندر کتانس L و سوسپنانس خازنهاى معادل ترانسفورماتورهاى پست(C) به گونه اى باشند که فرکانس رزونانس با تشدید مجموع سری این دو یعنی F=1/2∏√LC معادل فرکانس کار دستگاه PLC شود. در این فرکانس مدار اتصال کوتاه بوده و در نتیجه نقطه سیگنال PLC به خط انتقال از دید سیگنال PLC زمین شده و تمام سیگنال از دست می رود. به خاطر رفع این عیب از یک مقاومت اهمی بالا با سلف سری شده است .
استفاده تلفات خط زیاد خواهد شد. همین خاطر از یک مدار تیونینگ که به موازات سلف قرار گرفته باشد وکل مجموع با خط انتقال انرژی به صورت کسری می باشد. مدار داخلی Tuning عموماً برای تله مجهای با باند وسیع به صورت زیر می باشد:
لازم به تذکر است که هزینه ساخت تله موج با افزایش Rmin بیشتر می شود.
دو تصویر از مدم های PLC موجود در بازار
FSK یا frequency shift keying چیست ؟
همانطور که اشاره کردم ، امروزه FSK رایج ترین روش مدولاسیون است که در ساخت مدم های PLC برای کاربرد های خانگی یا اصطلاحا indoor استفاده می شود و تقریبا بیشتر مدم های PLC که تا کنون تولید شده اند از این طرح مدلاسیون استفاده می کنند . FSK مشکلاتی نیز دارد که سعی میکنیم از این پس به فواید و معایب این روش بپردازم ، اما پیش از هرچیز می بایست بدانیم که اساس FSK بر چیست . از این رو در مقالات آتی FSK را بیشتر شرح میدهم .
با جستجوی لغت frequncy shift keying در موتورهای جستجو تعاریفی از این روش ارائه شده است که ترجمه خلاصه شده ای از آن ها را در ادامه می آورم .
تعریف FSK در سایت whatis.com
ّFSK روشی برای ارسال سیگنال های دیجیتال است . اگر دو حالت باینری موجود یعنی صفر و یک منطقی را توسط یک شکل موج آنالوگ تعریف کنید ، صفر منطقی در این روش توسط یک موج با فرکانس خاص و یک منطقی نیز توسط موجی دیگر با فرکانس متفاوت تعریف می شود . یک مدم FSK اطلاعات باینری موجود در کامپیوتر را به سیگنال FSK تبدیل می کند تا بتوان آن ها را روی خطوط تلفن ، کابل ها ، فیبر نوری و یا به صورت بی سیم ارسال کرد . این مدم همچنین میتواند سیگنال های FSK رسیده را نیز به حالت های صفر و یک دیجیتال تبدیل کند تا کامپیوتر بتواند آن ها را بفهمد .
استفاده از روش FSK برای اولین بار در چاپگرهای ماشینی راه دور در اوسط قرن بیستم مرسوم شد . سرعت استاندارد این ماشین ها 45 باوود ، معادل 45 بیت بر ثانیه بود . وقتی که کامپیوتر های شخصی رایج شدند و شبکه ها رونق گرفتند ، این چنین سرعتی برای ارسال یک سند متنی بزرگ یا مثلا ارسال برنامه ها واقعا اذیت کننده بود . در دهه 1970 مهندسان در جستجوی دستیابی به پهنای باند بیشتر مدم هایی ساختند که با سرعت بیشتری کار میکرد ، تلاشی که تا امروز ادامه داشته است . امروزه یک مدم تلفنی استاندارد می تاند با سرعتی تا هزاران بیت بر ثانیه کار می کنند . حتی مدم های بی سیم و کابلی می توانند با سرعتی بیشتر از یک مگابیت بر ثانیه کار کنند و مدم های فیبر نوری با سرعتی در حد چندین مگابیت بر ثانیه عمل می کنند . جالب توجه است که بدانید اصول ابتدایی FSK بیش از نیم قرن است که تغییر نکرده است .
البته در تعریف فوق هیچ اشاره ای به استفاده از روش مدولاسیون FSK برای ساخت مدم های PLC نشده است ولی جالب خواهد بود اگر بدانید مدم های PLC که از روش FSK استفاده می کنند سرعتی تا 100 مگابیت بر ثانیه ارائه خواهند کرد
یک نکته ای که به طور غیر مستقیم در این تعریف آورده شده این بود که در روش FSK دو فرکانس حامل خواهیم داشت که سیستم به طور پیاپی بین این دو فرکانس کلید زنی می کند .
حتما یادتان هست که در روش OFDM که قبلا در موردش کمی توضیح دادم داری چندین فرکانس حامل هستیم که سیستم به روش مالتی پلکس هر بار یکی را انتخاب می کند.
تعریف روش های مدولاسیون دیجیتال FSK در سایت از سایت دپارتمان UCL :
طبق متنی که در این سایت آمده است FSK یکی از روش های مدلاسیون دیجیتال است که در آن فرکانس موج سینوسی حامل بر اساس سیگنال پیام تغییر می کند . از دیگر روش های مدولاسیون دیجتال ASK و PSK را می توان نام برد که در ASK دامنه و در PSK فاز موج حامل تغییر می کند
در روش FSK از یک حامل ( یا دو حامل ) با فرکانس های متفاوت برای 0 و 1 استفاده می شود . سیگنال مدوله شده منتج ممکن است همچون جمع دو سیگنال دامنه مدوله شده باشد که فرکانس حامل شان متفاوت بوده است .
کمی در مورد طراحی مدم ( مودم (
همانطور که گفته شد طراحی مدم های PLC باید با هدف دستیابی و ساخت دستگاه هایی با پیچیدگی کمتر و مصرف برق پائین تر باشد . با وجود تمام مشکلات پیش رو باید با استفاده ار فناوری های پیشرفته دیجیتالی مدمی ساخت که تمامی بخش های آنالوگ و دیجیتال مدم باند پهن PLC به صورت کاملا مجتمع و در داخل یک تراشه قرار گیرند.
یک مدم باند پهن HF-PLC نیازمند طرح دیجیتالی بزرگی است که شامل اصول باند DSP ، معادل سازی و رعایت پروتکل MAC می شود . استفاده از فناوری دیجیتالی غیربهینه در گردآوری سیستم روی تراشه SOC باعث افزایش قیمت تمام شده سیستم می شود . تمرکر تحقیقات گذشته بیشتر روی مشکلات سخت افزاری در مواجهه با تولید نویز غیر قابل پیش بینی بوده است . نظر به اینکه قطعات الکترونیکی ارزان قیمت نمی توانند تحت چنین شرایطی کار کنند ، محققان اکنون توجه خود را به سمت استفاده از مبدل های آنالوگ - به - دیجیتال و دیجیتال - به - آنالوگ معطوف کرده اند . این توجه با هدف بهبود عملکرد این مبدل ها برای به کارگیری در مخابرات خط قدرت صورت می گیرد
مبدل ها - Converters
مبدل های آنالوگ به دیجیتال ADC یکی از گرانترین بخش های یک مدم PLC به حساب می آیند . در انتخاب مبدل های اطلاعات معیارهایی وجود دارند تا مبدل ها نتوانند نرخ سیگنال به نویز ( SNR ) را کاهش دهند ، همچنین مبدل ها نباید هیچگونه اعوجاجی روی داده ایجاد کنند
در این روش از فناوری جدیدی برای ساخت مبدل های دیجیتال به آنالوگ DA و آنالوگ به دیجیتال AD کم هزینه به کمک FPGA و تعدادی عنصر خارجی استفاده شده است . پین های خروجی دیجیتال FPGA به عنوان منابع جریان یا ولتاژ استاده می شوند و یک شبکه RLC پسیو ، یک مبدل دلتا - سیگمای زمان پیوسته چند بیتی را راه اندازی می کند . این ساختار به طرز موثری هزینه و اندازه مدم PLC را کاهش خواهد داد .
مبدل های دلتا سیگما ( Delta-Sigma ) با ترکیب یک شبکه آنالوگ سریع ( به منظور شکل دادن نویز ) و یک فیلتر دیجتالی پائین گذر خیلی دقیق ، می توانند بهتر از مبدل های آنلوگ و دیجیتال فعلی عمل می کنند . هدف اصلی استفاده از این روش کاهش بخش آنالوگ مبدل ها تا حد امکان می باشد .
اما مشکل نویز ناخواسته همچنان باقی می ماند چونکه مبدل ها با وسعت عرض باند نیازمند پردازش نرخ دینامیک بالاتری از ورودی ADC ( شامل سیگنال و نویز ناخواسته ) هستند .راه حل رایج استفاده از یک مبدل نادقیق ( دقت پائین ) که بدنبال آن یک مبدل دقیق قرار گرفته می باشد . ساختار هر دوی این مبدل ها مبتنی بر flash است . تصویر زیر این ترکیب را نشان می دهد .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 10 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله plc