PLC نالج راؤنڈ اپ: الیکٹریکل انجینئرز کے لیے ضروری پڑھنا!

PLC نالج راؤنڈ اپ: الیکٹریکل انجینئرز کے لیے ضروری پڑھنا!

I. PLCs کی تعریف اور درجہ بندی

PLC، یا Programmable Logic Controller، عالمی صنعتی کنٹرول آلات کی ایک نئی نسل ہے۔ یہ مائکرو پروسیسرز پر مبنی ہے اور کمپیوٹر ٹیکنالوجی، خودکار کنٹرول ٹیکنالوجی، اور مواصلاتی ٹیکنالوجی کو مربوط کرتا ہے۔ صنعتی ماحول کے لیے ڈیزائن کیا گیا، PLCs میں "قدرتی زبان" کا استعمال کرتے ہوئے سمجھنے میں آسان پروگرامنگ کی خصوصیت ہے جو کنٹرول کے عمل اور صارفین کے لیے ہے۔ وہ سادگی، آپریشن میں آسانی، اور اعلی وشوسنییتا کی طرف سے خصوصیات ہیں.

ریلے ترتیب وار کنٹرول سے تیار کردہ، PLCs مائکرو پروسیسرز کے ارد گرد مرکوز ہیں اور ورسٹائل آٹومیٹک کنٹرول ڈیوائسز کے طور پر کام کرتے ہیں۔ آئیے تفصیلات میں غور کریں:

1. تعریف

PLC ایک ڈیجیٹل الیکٹرانک سسٹم ہے جو صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ یہ منطقی حساب، ترتیب وار کنٹرول، وقت، گنتی، اور ریاضی جیسی کارروائیوں کے لیے ہدایات کو ذخیرہ کرنے کے لیے ایک قابل پروگرام میموری کا استعمال کرتا ہے۔ ڈیجیٹل اور اینالاگ ان پٹ اور آؤٹ پٹس کے ساتھ انٹرفیس کرتے ہوئے، PLCs مختلف مکینیکل آلات اور پیداواری عمل کو کنٹرول کرتے ہیں۔ PLCs اور ان کے پردیی آلات دونوں کو صنعتی کنٹرول سسٹم کے ساتھ بغیر کسی رکاوٹ کے مربوط کرنے اور فنکشنل توسیع کی سہولت فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

2. درجہ بندی

PLC مصنوعات مختلف خصوصیات اور کارکردگی کی صلاحیتوں کے ساتھ وسیع اقسام میں آتی ہیں۔ ان کی ساختی شکل، فنکشنل فرق، اور I/O پوائنٹس کی تعداد کی بنیاد پر وسیع پیمانے پر درجہ بندی کی گئی ہے۔

2.1 ساختی شکل کے لحاظ سے درجہ بندی

PLCs کو ان کی ساختی شکل کی بنیاد پر انٹیگرل اور ماڈیولر اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

(1) انٹیگرل PLC

انٹیگرل PLCs گھر کے اجزاء جیسے بجلی کی فراہمی، CPU، اور I/O انٹرفیس ایک ہی کابینہ کے اندر۔ وہ اپنے کمپیکٹ ڈھانچے، چھوٹے سائز اور قابل استطاعت کے لیے مشہور ہیں۔ چھوٹے سائز کے PLCs عام طور پر اس لازمی ڈھانچے کو اپناتے ہیں۔ ایک انٹیگرل PLC ایک بنیادی اکائی پر مشتمل ہوتا ہے (جسے مین یونٹ بھی کہا جاتا ہے) مختلف I/O پوائنٹس اور ایک توسیعی یونٹ کے ساتھ۔ بنیادی یونٹ میں CPU، I/O انٹرفیس، I/O توسیعی یونٹوں سے منسلک ہونے کے لیے ایک توسیعی بندرگاہ، اور پروگرامر یا EPROM مصنف سے جڑنے کے لیے انٹرفیس شامل ہیں۔ دوسری طرف، توسیعی یونٹ میں صرف I/O اور پاور سپلائی کے اجزاء ہوتے ہیں، بغیر CPU کے۔ بنیادی یونٹ اور توسیعی یونٹ عام طور پر فلیٹ کیبل کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں۔ انٹیگرل PLCs کو اپنی صلاحیتوں کو بڑھانے کے لیے خصوصی فنکشن یونٹس، جیسے اینالاگ یونٹس اور پوزیشن کنٹرول یونٹس سے بھی لیس کیا جا سکتا ہے۔

(2) ماڈیولر پی ایل سی

ماڈیولر PLCs میں ہر جزو کے لیے الگ الگ ماڈیولز ہوتے ہیں، جیسے کہ CPU ماڈیول، I/O ماڈیول، پاور سپلائی ماڈیول (کبھی کبھی CPU ماڈیول کے اندر مربوط)، اور مختلف فنکشن ماڈیول۔ یہ ماڈیولز فریم ورک یا بیک پلین پر نصب ہوتے ہیں۔ ماڈیولر PLCs کا فائدہ ان کی لچکدار ترتیب میں مضمر ہے، جس سے ضرورت کے مطابق مختلف نظام کے پیمانوں کا انتخاب کیا جا سکتا ہے۔ وہ جمع کرنے، بڑھانے اور برقرار رکھنے میں بھی آسان ہیں۔ درمیانے اور بڑے سائز کے PLCs عام طور پر ماڈیولر ڈھانچہ اپناتے ہیں۔

مزید برآں، کچھ PLCs انٹیگرل اور ماڈیولر دونوں اقسام کی خصوصیات کو یکجا کرتے ہیں، جس کو اسٹیکڈ PLC کہا جاتا ہے۔ اسٹیک شدہ PLCs میں، اجزاء جیسے CPU، پاور سپلائی، اور I/O انٹرفیسز آزاد ماڈیولز ہوتے ہیں جو کیبلز کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں اور انہیں تہہ در تہہ اسٹیک کیا جا سکتا ہے۔ یہ ڈیزائن نہ صرف لچکدار سسٹم کنفیگریشن پیش کرتا ہے بلکہ کمپیکٹ سائز کی بھی اجازت دیتا ہے۔

2.2 فنکشن کے لحاظ سے درجہ بندی

ان کی فعال صلاحیتوں کی بنیاد پر، PLCs کو تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: لو اینڈ، درمیانی رینج، اور ہائی اینڈ۔

(1) کم کے آخر میں PLC

کم درجے کے PLCs میں بنیادی کام ہوتے ہیں جیسے کہ منطقی کارروائیاں، وقت، گنتی، شفٹنگ، خود تشخیص، اور نگرانی۔ ان میں محدود مقدار میں اینالاگ ان پٹ/آؤٹ پٹ، ریاضی کے عمل، ڈیٹا کی منتقلی اور موازنہ، اور مواصلاتی افعال بھی شامل ہو سکتے ہیں۔ یہ PLCs بنیادی طور پر سنگل مشین کنٹرول سسٹمز کے لیے استعمال ہوتے ہیں جن میں منطقی کنٹرول، ترتیب وار کنٹرول، یا تھوڑی مقدار میں اینالاگ کنٹرول شامل ہوتا ہے۔

(2) درمیانی رینج PLC

کم درجے کے PLCs کے افعال کے علاوہ، درمیانی فاصلے والے PLCs ینالاگ ان پٹ/آؤٹ پٹ، ریاضی کے آپریشنز، ڈیٹا کی منتقلی اور موازنہ، نمبر سسٹم کی تبدیلی، ریموٹ I/O، سب روٹینز، اور کمیونیکیشن نیٹ ورکنگ میں مضبوط صلاحیتیں پیش کرتے ہیں۔ کچھ میں مداخلت کنٹرول اور پی آئی ڈی کنٹرول کے افعال بھی شامل ہوسکتے ہیں، جو انہیں پیچیدہ کنٹرول سسٹم کے لیے موزوں بناتے ہیں۔

(3) اعلی کے آخر میں PLC

اعلی درجے کی PLCs، درمیانے درجے کی PLCs کی صلاحیتوں کے علاوہ، جدید فنکشنز جیسے دستخط شدہ ریاضی کے آپریشنز، میٹرکس کمپیوٹیشنز، بٹ لاجک آپریشنز، مربع روٹ کیلکولیشن، اور دیگر خصوصی فنکشن آپریشنز شامل ہیں۔ ان میں ٹیبل بنانے اور ٹیبل کی منتقلی کی صلاحیتیں بھی شامل ہیں۔ اعلی درجے کی PLCs بہتر مواصلات اور نیٹ ورکنگ کی خصوصیات پر فخر کرتے ہیں، بڑے پیمانے پر عمل کو کنٹرول کرنے یا تقسیم شدہ نیٹ ورک کنٹرول سسٹم کی تشکیل کو فعال کرتے ہیں، اس طرح فیکٹری آٹومیشن حاصل کرتے ہیں۔

2.3 I/O پوائنٹس کے لحاظ سے درجہ بندی

I/O پوائنٹس کی تعداد کے لحاظ سے، PLCs کو چھوٹے، درمیانے اور بڑے زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

(1) چھوٹا پی ایل سی

چھوٹے PLCs میں 256 I/O پوائنٹس سے کم ہوتے ہیں، ایک واحد CPU کی خصوصیت رکھتے ہیں، اور 8-bit یا 16-bit پروسیسر استعمال کرتے ہیں۔ ان کی صارف کی میموری کی گنجائش عام طور پر 4KB سے کم ہوتی ہے۔

(2) میڈیم پی ایل سی

میڈیم PLCs میں 256 اور 2048 I/O پوائنٹس ہوتے ہیں، دوہری CPUs کو استعمال کرتے ہیں، اور صارف کی میموری کی گنجائش 2KB سے 8KB تک ہوتی ہے۔

(3) بڑی PLC

بڑے PLC 2048 I/O پوائنٹس پر فخر کرتے ہیں، متعدد CPUs کا استعمال کرتے ہیں، اور 16-bit یا 32-bit پروسیسرز سے لیس ہوتے ہیں۔ ان کی صارف کی میموری کی گنجائش 8KB سے 16KB تک ہے۔

دنیا بھر میں، PLC مصنوعات کو تین بڑی علاقائی اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: امریکی، یورپی، اور جاپانی۔ امریکی اور یورپی PLC ٹیکنالوجیز آزادانہ طور پر تیار کی گئی تھیں، جس کے نتیجے میں ان کی مصنوعات کے درمیان واضح فرق تھا۔ جاپانی PLC ٹیکنالوجی، جو ریاستہائے متحدہ سے متعارف کرائی گئی ہے، امریکی PLCs سے کچھ خاص خصوصیات وراثت میں ملتی ہے لیکن چھوٹے سائز کے PLCs پر توجہ مرکوز کرتی ہے۔ جبکہ امریکی اور یورپی PLCs اپنے درمیانے اور بڑے سائز کی پیشکشوں کے لیے مشہور ہیں، جاپانی PLCs اپنے چھوٹے سائز کے ہم منصبوں کے لیے مشہور ہیں۔

II PLCs کے فنکشنز اور ایپلیکیشن فیلڈز

PLCs ریلے کنٹیکٹر کنٹرول کے فوائد اور کمپیوٹرز کی لچک کو یکجا کرتے ہیں۔ یہ منفرد ڈیزائن赋予了PLC دوسرے کنٹرولرز کے مقابلے میں بے شمار بے مثال خصوصیات رکھتا ہے۔

1. PLCs کے افعال

ایک عالمگیر صنعتی خودکار کنٹرول ڈیوائس کے طور پر جو مائیکرو پروسیسرز کے ارد گرد مرکوز ہے اور کمپیوٹر ٹیکنالوجی، خودکار کنٹرول ٹیکنالوجی، اور مواصلاتی ٹیکنالوجی کو یکجا کرتا ہے، PLCs بہت سے فوائد پیش کرتے ہیں۔ ان میں اعلی وشوسنییتا، کمپیکٹ سائز، مضبوط فعالیت، سادہ اور لچکدار پروگرام ڈیزائن، استعداد اور آسان دیکھ بھال شامل ہیں۔ نتیجتاً، PLCs کو دھات کاری، توانائی، کیمیکل، نقل و حمل اور بجلی کی پیداوار جیسے شعبوں میں وسیع ایپلی کیشنز ملتے ہیں، جو جدید صنعتی کنٹرول کے تین ستونوں میں سے ایک کے طور پر ابھرتے ہیں (روبوٹس اور CAD/CAM کے ساتھ ساتھ)۔ PLCs کی خصوصیات کی بنیاد پر، ان کی عملی شکلوں کا خلاصہ اس طرح کیا جا سکتا ہے:

(1) سوئچنگ لاجک کنٹرول

PLCs میں مضبوط منطقی حساب کی صلاحیتیں ہوتی ہیں، جو انہیں مختلف سادہ اور پیچیدہ منطقی کنٹرول حاصل کرنے کے قابل بناتی ہیں۔ یہ PLCs کا سب سے بنیادی اور وسیع پیمانے پر لاگو ڈومین ہے، جو روایتی ریلے-contactor کنٹرول کی جگہ لے رہا ہے۔

(2) اینالاگ کنٹرول

پی ایلCs A/D اور D/A کنورژن ماڈیولز سے لیس ہیں۔ A/D ماڈیول فیلڈ سے اینالاگ مقداروں کو تبدیل کرتا ہے — جیسے درجہ حرارت، دباؤ، بہاؤ، اور رفتار — کو ڈیجیٹل مقداروں میں۔ ان ڈیجیٹل مقداروں کو پھر PLC کے اندر مائکرو پروسیسر کے ذریعے پروسیس کیا جاتا ہے (کیونکہ مائکرو پروسیسر صرف ڈیجیٹل مقدار کو ہینڈل کر سکتے ہیں) اور بعد میں کنٹرول کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ متبادل طور پر، D/A ماڈیول کنٹرول شدہ آبجیکٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے ڈیجیٹل مقداروں کو دوبارہ اینالاگ مقداروں میں تبدیل کرتا ہے، اس طرح PLCs کو اینالاگ مقداروں پر کنٹرول کرنے کے قابل بناتا ہے۔

(3) عمل کا کنٹرول

جدید درمیانے اور بڑے سائز کے PLCs میں عام طور پر PID کنٹرول ماڈیولز ہوتے ہیں، جو بند لوپ پراسیس کنٹرول کو فعال کرتے ہیں۔ جب کوئی متغیر کنٹرول کے عمل کے دوران انحراف کرتا ہے، تو PLC PID الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے درست آؤٹ پٹ کا حساب لگاتا ہے، اس طرح پیداواری عمل کو ایڈجسٹ کرتا ہے اور متغیر کو سیٹ پوائنٹ پر برقرار رکھتا ہے۔ فی الحال، بہت سے چھوٹے سائز کے PLCs میں PID کنٹرول کی فعالیت بھی شامل ہے۔

(4) ٹائمنگ اور کاؤنٹنگ کنٹرول

PLCs مضبوط ٹائمنگ اور گنتی کی صلاحیتوں پر فخر کرتے ہیں، جو درجنوں، سینکڑوں، یا اس سے بھی ہزاروں ٹائمر اور کاؤنٹر فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ وقت کا دورانیہ اور گنتی کی قدریں صارف پروگرام لکھتے وقت، یا پروگرامر کے ذریعے سائٹ پر موجود آپریٹرز کے ذریعے من مانی طور پر سیٹ کی جا سکتی ہیں۔ یہ وقت اور گنتی کے کنٹرول کو قابل بناتا ہے۔ اگر صارفین کو ہائی فریکوئنسی سگنلز گننے کی ضرورت ہے، تو وہ تیز رفتار گنتی کے ماڈیولز کا انتخاب کر سکتے ہیں۔

(5) ترتیب وار کنٹرول

صنعتی کنٹرول میں، ترتیب وار کنٹرول PLC مرحلہ وار ہدایات یا شفٹ رجسٹر پروگرامنگ کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔

(6) ڈیٹا پروسیسنگ

جدید PLCs نہ صرف ریاضی کی کارروائیوں، ڈیٹا کی منتقلی، چھانٹنے، اور ٹیبل تلاش کرنے کے قابل ہیں بلکہ ڈیٹا کا موازنہ، ڈیٹا کی تبدیلی، ڈیٹا کمیونیکیشن، ڈیٹا ڈسپلے اور پرنٹنگ بھی کر سکتے ہیں۔ ان کے پاس ڈیٹا پروسیسنگ کی مضبوط صلاحیتیں ہیں۔

(7) مواصلات اور نیٹ ورکنگ

زیادہ تر جدید PLCs مواصلات اور نیٹ ورک ٹیکنالوجیز کو شامل کرتی ہیں، جن میں ریموٹ I/O کنٹرول کے لیے RS-232 یا RS-485 انٹرفیس شامل ہیں۔ ایک سے زیادہ PLCs کو نیٹ ورک کیا جا سکتا ہے اور ایک دوسرے کے ساتھ بات چیت کی جا سکتی ہے۔ بیرونی آلات کے سگنل پروسیسنگ یونٹ ایک یا زیادہ قابل پروگرام کنٹرولرز کے ساتھ پروگراموں اور ڈیٹا کا تبادلہ کر سکتے ہیں۔ پروگرام کی منتقلی، ڈیٹا فائل کی منتقلی، نگرانی، اور تشخیص کو مواصلاتی انٹرفیس یا کمیونیکیشن پروسیسرز کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے، جو پروگرام اور ڈیٹا کی منتقلی کی سہولت کے لیے معیاری ہارڈویئر انٹرفیس یا ملکیتی مواصلاتی پروٹوکول کا استعمال کرتے ہیں۔

2. PLCs کے ایپلیکیشن فیلڈز

فی الحال، PLCs کا وسیع پیمانے پر گھریلو اور بین الاقوامی سطح پر مختلف صنعتوں میں کام کیا جاتا ہے، بشمول لوہا اور سٹیل، پیٹرولیم، کیمیکل، بجلی، تعمیراتی مواد، مکینیکل مینوفیکچرنگ، آٹوموبائل، ہلکا ٹیکسٹائل، نقل و حمل، ماحولیاتی تحفظ، اور ثقافتی تفریح۔ ان کی درخواستوں کو وسیع پیمانے پر درج ذیل درجہ بندی کیا جا سکتا ہے:

(1) سوئچنگ لاجک کنٹرول

یہ منطقی اور ترتیب وار کنٹرول حاصل کرنے کے لیے روایتی ریلے سرکٹس کی جگہ لے کر PLCs کا سب سے بنیادی اور وسیع پیمانے پر لاگو ڈومین ہے۔ PLCs کو سنگل مشین کنٹرول کے ساتھ ساتھ ملٹی مشین گروپ کنٹرول اور خودکار پروڈکشن لائنوں کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے انجیکشن مولڈنگ مشینیں، پرنٹنگ مشینیں، سٹیپلنگ مشینیں، امتزاج مشین کے اوزار، پیسنے والی مشینیں، پیکیجنگ پروڈکشن لائنز، اور الیکٹروپلاٹنگ اسمبلی لائنز۔

(2) اینالاگ کنٹرول

صنعتی پیداوار کے عمل میں، متعدد مسلسل مختلف مقداریں — جیسے درجہ حرارت، دباؤ، بہاؤ، مائع کی سطح، اور رفتار — ینالاگ مقداریں ہیں۔ ینالاگ مقداروں کو سنبھالنے کے لیے PLCs کو فعال کرنے کے لیے، ینالاگ اور ڈیجیٹل مقداروں کے درمیان A/D اور D/A تبادلوں کا احساس ہونا چاہیے۔ PLC مینوفیکچررز PLCs کے لیے ینالاگ کنٹرول ایپلی کیشنز کی سہولت کے لیے A/D اور D/A تبادلوں کے ماڈیول تیار کرتے ہیں۔

(3) موشن کنٹرول

پی ایل سیروٹری یا لکیری موشن کنٹرول کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کنٹرول سسٹم کی ترتیب کے لحاظ سے، ابتدائی ایپلی کیشنز نے I/O ماڈیولز کو سوئچ کرنے کے لیے پوزیشن سینسرز اور ایکچیوٹرز کو براہ راست منسلک کیا۔ آج کل، خصوصی موشن کنٹرول ماڈیول عام طور پر ملازم ہیں. یہ ماڈیول سٹیپر موٹرز یا سروو موٹرز کے لیے سنگل محور یا ملٹی ایکسس پوزیشن کنٹرول چلا سکتے ہیں۔ دنیا بھر میں تقریباً تمام بڑے PLC مینوفیکچررز کی مصنوعات میں موشن کنٹرول کی صلاحیتیں موجود ہیں، جو مختلف مشینری، مشین ٹولز، روبوٹس، ایلیویٹرز اور دیگر ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔

(4) عمل کا کنٹرول

پروسیس کنٹرول سے مراد ینالاگ مقدار جیسے درجہ حرارت، دباؤ اور بہاؤ کا بند لوپ کنٹرول ہے۔ اس میں دھات کاری، کیمیکل انجینئرنگ، ہیٹ ٹریٹمنٹ، اور بوائلر کنٹرول جیسے شعبوں میں وسیع ایپلی کیشنز ہیں۔ صنعتی کنٹرول کمپیوٹرز کے طور پر، بند لوپ کنٹرول کو پورا کرنے کے لیے PLCs کو مختلف قسم کے کنٹرول الگورتھم کے ساتھ پروگرام کیا جا سکتا ہے۔ بند لوپ کنٹرول سسٹمز میں پی آئی ڈی کنٹرول عام طور پر استعمال ہونے والا ریگولیشن طریقہ ہے۔ درمیانے اور بڑے سائز کے دونوں PLCs PID ماڈیولز سے لیس ہیں، اور فی الحال، بہت سے چھوٹے سائز کے PLCs بھی اس فنکشنل ماڈیول کو نمایاں کرتے ہیں۔ PID پروسیسنگ میں عام طور پر ایک وقف PID سب روٹین چلانا شامل ہوتا ہے۔

(5) ڈیٹا پروسیسنگ

جدید پی ایل سی ریاضیاتی آپریشنز (بشمول میٹرکس کمپیوٹیشن، فنکشن کمپیوٹیشن، لاجیکل آپریشنز)، ڈیٹا ٹرانسفر، ڈیٹا کنورژن، چھانٹنا، ٹیبل لک اپ، اور بٹ ہیرا پھیری کے افعال سے لیس ہیں۔ وہ ڈیٹا کا حصول، تجزیہ، اور پروسیسنگ انجام دے سکتے ہیں۔ ان اعداد و شمار کا موازنہ مخصوص کنٹرول آپریشنز کو انجام دینے کے لیے میموری میں ذخیرہ شدہ حوالہ اقدار سے کیا جا سکتا ہے یا مواصلاتی افعال کے ذریعے دیگر ذہین آلات میں منتقل کیا جا سکتا ہے۔ انہیں پرنٹ اور ٹیبلیٹ بھی کیا جاسکتا ہے۔ ڈیٹا پروسیسنگ عام طور پر بڑے پیمانے پر کنٹرول سسٹمز، جیسے بغیر پائلٹ کے لچکدار مینوفیکچرنگ سسٹمز، اور پروسیس کنٹرول سسٹمز، جیسے پیپر میکنگ، میٹالرجی، اور فوڈ انڈسٹری میں استعمال ہوتی ہے۔

(6) مواصلات اور نیٹ ورکنگ

PLC کمیونیکیشن PLCs اور PLCs اور دیگر ذہین آلات کے درمیان مواصلت کو گھیرے ہوئے ہے۔ کمپیوٹر کنٹرول کی ترقی کے ساتھ، فیکٹری آٹومیشن نیٹ ورک تیزی سے ترقی کر چکے ہیں۔ تمام PLC مینوفیکچررز PLCs کی مواصلاتی صلاحیتوں پر بہت زور دیتے ہیں اور اپنے متعلقہ نیٹ ورک سسٹمز متعارف کرائے ہیں۔ حال ہی میں تیار کردہ PLCs مواصلاتی انٹرفیس سے لیس ہیں، جو مواصلات کو بہت آسان بناتے ہیں۔

III PLCs کا بنیادی ڈھانچہ اور کام کرنے کا اصول

ایک صنعتی کنٹرول کمپیوٹر کے طور پر، PLCs عام کمپیوٹرز کے ساتھ ساخت میں مماثلت رکھتے ہیں۔ تاہم، مختلف استعمال کے منظرناموں اور مقاصد کی وجہ سے اختلافات پیدا ہوتے ہیں۔

1. PLCs کے ہارڈ ویئر اجزاء

PLC میزبان کی بنیادی ساخت کا خاکہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے: [تصویر]

خاکہ میں، PLC میزبان ایک CPU، میموری (EPROM، RAM)، ان پٹ/آؤٹ پٹ یونٹس، پیریفرل I/O انٹرفیس، کمیونیکیشن انٹرفیس، اور بجلی کی فراہمی پر مشتمل ہوتا ہے۔ انٹیگرل PLCs کے لیے، یہ تمام اجزاء ایک ہی کابینہ میں رکھے جاتے ہیں۔ ماڈیولر PLCs میں، ہر جزو کو آزادانہ طور پر ایک ماڈیول کے طور پر پیک کیا جاتا ہے، اور ماڈیول ایک ریک اور کیبلز کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں۔ میزبان کے اندر تمام حصے پاور بسوں، کنٹرول بسوں، ایڈریس بسوں، اور ڈیٹا بسوں کے ذریعے ایک دوسرے سے جڑے ہوئے ہیں۔ اصل کنٹرول آبجیکٹ کی ضروریات پر منحصر ہے، مختلف بیرونی آلات کو مختلف PLC کنٹرول سسٹم بنانے کے لیے ترتیب دیا گیا ہے۔

عام بیرونی آلات میں پروگرامر، پرنٹرز، اور EPROM مصنفین شامل ہیں۔ PLCs کو اعلیٰ سطح کی مشینوں اور دیگر PLCs کے ساتھ بات چیت کرنے کے لیے کمیونیکیشن ماڈیولز سے بھی لیس کیا جا سکتا ہے، اس طرح PLCs کے لیے ایک تقسیم شدہ کنٹرول سسٹم تشکیل دیا جا سکتا ہے۔

ذیل میں PLC کے ہر جزو اور اس کے کردار کا ایک تعارف ہے، تاکہ صارفین کو PLCs کے کنٹرول کے اصولوں اور کام کرنے کے عمل کو بہتر طور پر سمجھنے میں مدد ملے۔

(1) سی پی یو

CPU PLC کا کنٹرول سینٹر ہے۔ CPU کے کنٹرول کے تحت، PLC مختلف آن سائٹ آلات پر کنٹرول حاصل کرنے کے لیے کوآرڈینیٹ اور منظم طریقے سے کام کرتا ہے۔ ایک مائکرو پروسیسر اور ایک کنٹرولر پر مشتمل، CPU منطقی اور ریاضیاتی آپریشنز انجام دے سکتا ہے اور کنٹرول سسٹم کے مختلف اندرونی اجزاء کے کام کو مربوط کر سکتا ہے۔ کنٹرولر مائکرو پروسیسر کے تمام حصوں کے منظم آپریشن کا انتظام کرتا ہے۔ اس کا بنیادی کام میموری سے ہدایات کو پڑھنا اور ان پر عمل کرنا ہے۔

(2) یادداشت

PLC دو قسم کی میموری سے لیس ہیں: سسٹم میموری اور یوزر میموری۔ سسٹم میموری سسٹم مینجمنٹ پروگراموں کو اسٹور کرتی ہے، جن تک صارفین رسائی یا ترمیم نہیں کرسکتے ہیں۔ یوزر میموری اسٹورز مرتب کردہ ایپلیکیشن پروگرامز اور ورک ڈیٹا اسٹیٹس۔ صارف کی میموری کا وہ حصہ جو ورک ڈیٹا اسٹیٹس کو اسٹور کرتا ہے اسے ڈیٹا اسٹوریج ایریا بھی کہا جاتا ہے۔ اس میں ان پٹ/آؤٹ پٹ ڈیٹا امیج ایریاز، ٹائمرز/کاؤنٹرز کے لیے پہلے سے سیٹ اور موجودہ ویلیو ڈیٹا ایریاز، اور انٹرمیڈیٹ نتائج کو اسٹور کرنے کے لیے بفر زونز شامل ہیں۔

PLC میموری میں بنیادی طور پر درج ذیل اقسام شامل ہیں:

صرف پڑھنے کی میموری (ROM)

قابل پروگرام صرف پڑھنے کی میموری (PROM)

قابل مٹانے کے قابل پروگرام صرف پڑھنے کی میموری (EPROM)

برقی طور پر مٹانے کے قابل پروگرام ایبل ریڈ اونلی میموری (EEPROM)

بے ترتیب رسائی میموری (RAM)

(3) ان پٹ/آؤٹ پٹ (I/O) ماڈیولز

① سوئچنگ ان پٹ ماڈیول

سوئچنگ ان پٹ ڈیوائسز میں مختلف سوئچ، بٹن، سینسرز وغیرہ شامل ہیں۔ PLC ان پٹ کی اقسام DC، AC، یا دونوں ہو سکتی ہیں۔ ان پٹ سرکٹ کے لیے بجلی کی فراہمی بیرونی طور پر فراہم کی جا سکتی ہے، یا کچھ صورتوں میں، PLC کے ذریعے اندرونی طور پر فراہم کی جا سکتی ہے۔

② سوئچنگ آؤٹ پٹ ماڈیول

آؤٹ پٹ ماڈیول سی پی یو کے ذریعے TTL سطح کے کنٹرول سگنل آؤٹ پٹ کو تبدیل کرتا ہے جب صارف پروگرام کو مخصوص آلات کو چلانے کے لیے ضروری سگنلز میں پروڈکشن سائٹ پر عمل میں لاتا ہے، اس طرح عمل درآمد کے طریقہ کار کو فعال کرتا ہے۔

(4) پروگرامر

پروگرامر PLCs کے لیے ایک ضروری بیرونی آلہ ہے۔ یہ صارفین کو پروگراموں کو PLC کے صارف پروگرام میموری میں داخل کرنے، پروگراموں کو ڈیبگ کرنے اور پروگرام کے عمل کو مانیٹر کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ پروگرام کے لحاظ سے، پروگرامرز کو تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

ہینڈ ہیلڈ پروگرامر

گرافیکل پروگرامر

جنرل کمپیوٹر پروگرامر

(5) بجلی کی فراہمی

پاور سپلائی یونٹ بیرونی طاقت (مثلاً 220V AC) کو اندرونی ورکنگ وولٹیج میں تبدیل کرتا ہے۔ بیرونی طور پر منسلک پاور سپلائی PLC کے اندرونی سرکٹس (مثال کے طور پر، DC 5V، ±12V، 24V) کو PLC کے اندر ایک وقف شدہ سوئچ موڈ وولٹیج ریگولیٹر کے ذریعے درکار ورکنگ وولٹیج میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ یہ بیرونی ان پٹ آلات (مثلاً، قربت کے سوئچز) (صرف ان پٹ پوائنٹس کے لیے) کے لیے 24V DC پاور سپلائی بھی فراہم کرتا ہے۔ PLC بوجھ چلانے کے لیے بجلی کی فراہمی فراہم کی جاتی ہے...

(6) پیریفرل انٹرفیس

پیریفرل انٹرفیس سرکٹس ہینڈ ہیلڈ پروگرامرز یا دوسرے گرافیکل پروگرامرز، ٹیکسٹ ڈسپلے کو جوڑتے ہیں اور پیریفرل انٹرفیس کے ذریعے PLC کنٹرول نیٹ ورک تشکیل دے سکتے ہیں۔ PLCs RS-485 انٹرفیس کے ذریعے PC/PPI کیبل یا MPI کارڈ کا استعمال کرتے ہوئے کمپیوٹرز سے جڑ سکتے ہیں، پروگرامنگ، نگرانی، نیٹ ورکنگ اور دیگر افعال کو فعال کر سکتے ہیں۔

2. PLCs کے سافٹ ویئر اجزاء

PLC سافٹ ویئر سسٹم پروگرامز اور یوزر پروگرامز پر مشتمل ہے۔ سسٹم پروگرام PLC مینوفیکچررز کے ذریعے ڈیزائن اور لکھے جاتے ہیں اور PLC کی سسٹم میموری میں محفوظ ہوتے ہیں۔ صارفین انہیں براہ راست پڑھ، لکھ یا ترمیم نہیں کر سکتے۔ سسٹم کے پروگراموں میں عام طور پر نظام کی تشخیصی پروگرام، ان پٹ پروسیسنگ پروگرام، تالیف پروگرام، معلومات کی منتقلی کے پروگرام، اور نگرانی کے پروگرام شامل ہوتے ہیں۔

یوser پروگرامز PLC پروگرامنگ زبانوں کا استعمال کرتے ہوئے صارفین کے ذریعے کنٹرول کی ضروریات کی بنیاد پر مرتب کیے جاتے ہیں۔ PLC ایپلی کیشنز میں، سب سے اہم پہلو PLC پروگرامنگ زبانوں کو استعمال کرنا ہے تاکہ صارف کے پروگراموں کو کنٹرول کے مقاصد کو حاصل کیا جا سکے۔ چونکہ PLCs خاص طور پر صنعتی کنٹرول کے لیے تیار کیے گئے ہیں، اس لیے ان کے بنیادی صارفین الیکٹریکل ٹیکنیشن ہیں۔ اپنی روایتی عادات اور سیکھنے کی صلاحیتوں کو پورا کرنے کے لیے، PLCs بنیادی طور پر مخصوص زبانیں استعمال کرتی ہیں جو کمپیوٹر کی زبانوں کے مقابلے میں آسان، زیادہ قابل فہم، اور زیادہ بدیہی ہوتی ہیں۔

گرافیکل ہدایات کا ڈھانچہ

واضح متغیرات اور مستقل

آسان پروگرام کا ڈھانچہ

آسان ایپلیکیشن سافٹ ویئر جنریشن کا عمل

بہتر ڈیبگنگ ٹولز

3. PLCs کے کام کرنے کا بنیادی اصول

پی ایل سی سکیننگ کے عمل کو بنیادی طور پر تین مراحل میں تقسیم کیا گیا ہے: ان پٹ سیمپلنگ، یوزر پروگرام پر عمل درآمد، اور آؤٹ پٹ ریفریشنگ۔ جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے: [تصویر]

ان پٹ سیمپلنگ کا مرحلہ

ان پٹ سیمپلنگ کے مرحلے کے دوران، PLC ترتیب وار تمام ان پٹ سٹیٹس اور ڈیٹا کو سکیننگ کے انداز میں پڑھتا ہے اور انہیں I/O امیج ایریا کی متعلقہ اکائیوں میں اسٹور کرتا ہے۔ ان پٹ سیمپلنگ مکمل ہونے کے بعد، یہ عمل صارف کے پروگرام پر عمل درآمد اور آؤٹ پٹ ریفریشنگ کے مراحل کی طرف بڑھتا ہے۔ ان دو مراحل میں، یہاں تک کہ اگر ان پٹ سٹیٹس اور ڈیٹا تبدیل ہو جائیں، I/O امیج ایریا کی متعلقہ اکائیوں میں سٹیٹس اور ڈیٹا کو تبدیل نہیں کیا جائے گا۔ لہذا، اگر ان پٹ پلس سگنل ہے، تو پلس کی چوڑائی ایک سکیننگ سائیکل سے زیادہ ہونی چاہیے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ ان پٹ کو کسی بھی حالت میں پڑھا جا سکتا ہے۔

یوزر پروگرام پر عمل درآمد کا مرحلہ

یوزر پروگرام پر عمل درآمد کے مرحلے کے دوران، PLC ہمیشہ یوزر پروگرام (سیڑھی کا خاکہ) کو اوپر سے نیچے کی ترتیب میں اسکین کرتا ہے۔ ہر سیڑھی کے آریھ کو اسکین کرتے وقت، یہ سب سے پہلے سیڑھی کے ڈایاگرام کے بائیں جانب رابطوں کے ذریعے بنائے گئے کنٹرول سرکٹ کو اسکین کرتا ہے۔ منطقی کارروائیاں کنٹرول سرکٹ پر بائیں سے دائیں، اوپر سے نیچے کی ترتیب میں کی جاتی ہیں۔ پھر، منطقی کارروائیوں کے نتائج کی بنیاد پر، منطقی کوائل کے لیے سسٹم RAM سٹوریج ایریا میں متعلقہ بٹ کی حیثیت کو تازہ کیا جاتا ہے، یا آؤٹ پٹ کوائل کے لیے I/O امیج ایریا میں متعلقہ بٹ کی حیثیت کو تازہ کیا جاتا ہے، یا یہ طے کیا جاتا ہے کہ آیا خصوصی فنکشن ہدایات پر عمل کرنا ہے جو ڈائیگرام ladder کی طرف سے بتائی گئی ہے۔

یعنی، یوزر پروگرام کی تکمیل کے دوران، I/O امیج ایریا میں صرف ان پٹ پوائنٹس کے سٹیٹس اور ڈیٹا میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، جبکہ I/O امیج ایریا یا سسٹم RAM اسٹوریج ایریا میں دیگر آؤٹ پٹ پوائنٹس اور سافٹ ڈیوائسز کی سٹیٹس اور ڈیٹا تبدیل ہو سکتا ہے۔ سیڑھی کے خاکے اونچے مقام پر نچلے سیڑھی کے خاکوں کے نفاذ کے نتائج کو متاثر کریں گے جو ان کوائلز یا ڈیٹا کا حوالہ دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، نچلی سیڑھی کے خاکوں میں منطقی کنڈلیوں کی تازہ حالت یا ڈیٹا اگلے سکیننگ سائیکل میں صرف اونچی سیڑھی کے خاکوں کو متاثر کرے گا۔

آؤٹ پٹ ریفریشنگ اسٹیج

یوزر پروگرام اسکین مکمل ہونے پر، PLC آؤٹ پٹ ریفریشنگ مرحلے میں داخل ہوتا ہے۔ اس مرحلے کے دوران، CPU تمام آؤٹ پٹ لیچ سرکٹس کو I/O امیج ایریا میں سٹیٹس اور ڈیٹا کے مطابق اپ ڈیٹ کرتا ہے اور متعلقہ پیری فیرلز کو آؤٹ پٹ سرکٹس کے ذریعے چلاتا ہے۔ یہ PLC کی حقیقی پیداوار کو نشان زد کرتا ہے۔

ان پٹ/آؤٹ پٹ وقفہ کا رجحان

PLC کے کام کرنے کے عمل سے، درج ذیل نتائج اخذ کیے جا سکتے ہیں:

پروگراموں کو اسکیننگ کے انداز میں انجام دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ان پٹ اور آؤٹ پٹ سگنلز کے درمیان منطقی تعلق میں موروثی وقفہ ہوتا ہے۔ سکیننگ سائیکل جتنا لمبا ہوگا، وقفہ اتنا ہی شدید ہوگا۔

کام کرنے کے تین اہم مراحل یعنی ان پٹ سیمپلنگ، یوزر پروگرام پر عمل درآمد، اور آؤٹ پٹ ریفریشنگ کے وقت کے علاوہ اسکیننگ سائیکل میں سسٹم مینجمنٹ آپریشنز کے ذریعے خرچ ہونے والا وقت بھی شامل ہے۔ پروگرام پر عمل درآمد کے لیے لگنے والے وقت کا تعلق پروگرام کی لمبائی اور انسٹرکشن آپریشنز کی پیچیدگی سے ہے، جبکہ دیگر عوامل نسبتاً مستقل رہتے ہیں۔ اسکیننگ سائیکل عام طور پر ملی سیکنڈز یا مائیکرو سیکنڈز کے آرڈر پر ہوتے ہیں۔

نویں اسکین کے عمل کے دوران، ان پٹ ڈیٹا جس پر انحصار کیا جاتا ہے وہ اس اسکیننگ سائیکل کے نمونے لینے کے مرحلے کے دوران حاصل کردہ نمونہ کی قیمت X ہے۔ آؤٹ پٹ ڈیٹا Y(n) پچھلے اسکین سے آؤٹ پٹ ویلیو Y(n-1) اور موجودہ آؤٹ پٹ ویلیو Yn دونوں پر مبنی ہے۔ آؤٹ پٹ ٹرمینل کو بھیجا جانے والا سگنل اس سائیکل کے دوران تمام کمپیوٹیشنز پر عمل درآمد کے بعد حتمی نتیجہ Yn کی نمائندگی کرتا ہے۔

ان پٹ/آؤٹ پٹ رسپانس لیگ کا تعلق نہ صرف اسکیننگ کے طریقہ کار سے ہے بلکہ پروگرام کے ڈیزائن کی ترتیب سے بھی ہے۔