انواع زبان های برنامه نویسی PLC

در عصر پیشرفت‌های صنعتی، اتوماسیون صنعتی به یکی از ارکان حیاتی کارخانه‌ها و صنایع تبدیل شده است. پیاده‌سازی فرآیندهای اتوماسیون، نیازمند استفاده از تجهیزات پیشرفته‌ای است که در رأس آن‌ها، کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) قرار دارند. PLC ها به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و قابلیت برنامه‌ریزی در محیط‌های صنعتی، به یکی از ابزارهای کلیدی تبدیل شده‌اند. یکی از جنبه‌های مهم  PLC ها، زبان‌های برنامه‌نویسی آن‌هاست که امکان طراحی و پیاده‌سازی فرآیندهای پیچیده را به مهندسان می‌دهد. این زبان‌ های برنامه نویسی plc شامل چندین نوع مختلف مانند Ladder Diagram (LD)، Function Block Diagram (FBD)، Structured Text (ST)، و Sequential Function Chart (SFC) هستند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب‌اند.

در این مقاله قصد داریم به معرفی و بررسی انواع زبان های برنامه نویسی PLC و نقش آن‌ها در اتوماسیون صنعتی بپردازیم. با مجله لاجیک صنعت همراه باشید.

پیدایش انواع زبان های برنامه نویسی PLC

شاید برایتان جالب باشد بدانید چرا انواع زبان برنامه نویسی PLC به وجود آمده‌اند. در ابتدا، هر تولیدکننده پی‌ال‌سی روش‌ها و قوانین منحصربه‌فرد خود را برای برنامه‌نویسی داشت که باعث می‌شد تطبیق و کار با PLCهای مختلف چالش‌برانگیز باشد. با رشد سریع استفاده از PLCها در صنایع گوناگون، نیاز به یک زبان مشترک که بتواند این فرایندها را استاندارد کند، به وضوح احساس شد. در این راستا، کمیسیون الکتروتکنیکی بین‌المللی (IEC) وارد صحنه شد و با معرفی استانداردهای جهانی، برنامه‌نویسی PLC را هماهنگ و ساده‌تر کرد. این استاندارد شامل پنج زبان برنامه نویسی plc مختلف است که هر یک به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، در کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای درک بهتر مزایا، معایب و کاربردهای هر کدام از انواع زبان های برنامه نویسی plc، در ادامه مقاله با ما همراه باشید تا بتوانید بهترین انتخاب را برای پروژه‌های خود داشته باشید. 

خدمات برنامه نویسی plc لاجیک صنعت همراه با گارانتی و خدمات پس از فروش

معرفی انواع زبان های برنامه نویسی PLC

زبان های برنامه‌نویسی PLC به عنوان ابزاری حیاتی در اتوماسیون صنعتی شناخته می‌شوند. این زبان‌ها به مهندسان اجازه می‌دهند تا سیستم‌های پیچیده‌ای مثل خطوط تولید یا ماشین‌آلات صنعتی را به طور دقیق کنترل و مانیتور کنند. این زبان‌های برنامه نویسی plc از چند مفهوم اصلی تشکیل شده که شامل انواع داده‌ها، متغیرها، عملگرها، ساختارها و توابع می‌شود. این مفاهیم شاید در نگاه اول کمی پیچیده به نظر برسند، اما با کمی آشنایی و تمرین، می‌توانید به راحتی با آن‌ها کار کنید. 5 زبان استاندارد برنامه نویسی plc به شرح زیر هستند :  

1. منطق نردبانی  (Ladder Logic)

2. نمودار بلوک توابع (Function Block Diagram)

3. متن ساختاریافته (Structured Text)

4. نمودار توالی عملکرد (Sequential Function Chart)

5.منطق جریان داده (Instruction List)

برای آشنایی بیشتر با این 5 زبان و انتخاب مناسب‌ترین گزینه مورد نظر برای استفاده، ادامه مقاله را دنبال کنید.

بیشتر بخوانید: معرفی زبان برنامه نویسی PLC دلتا به زبان ساده

منطق نردبانی  (Ladder Logic)

منطق نردبانی یا Ladder Logic، یک زبان بسیار معروف برنامه نویسی plc است که به شکل نردبان طراحی شده و یکی از پرکاربردترین انواع زبان های برنامه نویسی PLC محسوب می‌شود که به دلیل شباهتش به نمودارهای الکتریکی، به ویژه برای کسانی که با مدارهای الکتریکی آشنا هستند، مناسب است.

مزایای منطق نردبانی :

• شکل گرافیکی: این زبان به شکل نمودارهایی است که شبیه به نردبان است و شامل دو خط عمودی (که نمایانگر منبع برق و زمین هستند) و خطوط افقی (که نمایانگر مدارهای منطقی هستند) می‌باشد.
• خوانایی: منطق نردبانی به دلیل شباهتش به نمودارهای مدار الکتریکی، برای تکنسین‌ها و مهندسانی که با سیستم‌های کنترل الکتریکی آشنا هستند، بسیار خوانا و قابل فهم است.
• تایید و عیب‌یابی: این زبان به طور گسترده‌ای برای تایید عملکرد صحیح سیستم‌ها و عیب‌یابی استفاده می‌شود. برنامه‌نویسان می‌توانند به راحتی مراحل مختلف برنامه را بررسی و اصلاح کنند.

معایب منطق نردبانی:

• زبان برنامه نویسی پی ال سی (Ladder Logic) LD برای استفاده در سیستم‌های پیچیده مناسب نیست. زیرا با برنامه‌های طولانی روبه‌رو می‌شوید که مدیریت آن‌ها بسیار سخت خواهد بود.
• محافظت و دسته‌بندی داده‌ها در زبان برنامه‌نویسی لدر سخت و دشوار است.
• الگوریتم‌های پیچیده ریاضی که شامل چندین متغیر هستند، با استفاده از زبان لدر احتمالاً دچار مشکل می‌شوند.

کاربردهای زبان منطق نردبانی:

• کنترل فرآیندهای صنعتی
• طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های کنترل الکتریکی
• برنامه‌نویسی برای سیستم‌های تولیدی و اتوماسیون کارخانه

نمودار بلوک توابع (Function Block Diagram)

نمودار بلوک توابع یا FBD یکی دیگر از انواع زبان های برنامه نویسی plc است. نمودار بلوک توابع یک زبان گرافیکی بسیار عالی است که از بلوک‌های مختلف استفاده می‌کند و برای طراحی سیستم‌های پیچیده و ترکیبی از بلوک‌های تابع کاربرد داشته و استفاده می‌شود.

مزایای نمودار بلوک توابع :

• نمودار گرافیکی: این زبان از بلوک‌های توابع استفاده می‌کند که هر کدام عملیاتی خاص را انجام می‌دهند و به صورت نموداری به هم متصل می‌شوند.
• مدیریت پیچیدگی: FBD به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که سیستم‌های پیچیده را به بخش‌های کوچک‌تر و قابل مدیریت تقسیم کنند که به درک و تغییر راحت‌تر برنامه کمک می‌کند.
• پیکربندی آسان: این زبان برای طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های کنترل که نیاز به ادغام چندین تابع و فرآیند دارند، بسیار مفید است.

معایب نمودار بلوک توابع :

• رَوَند اجرای چپ به راستِ یک برنامه FBD برای فرآیندهای پیوسته مناسب است؛ اما در برنامه‌هایی که می‌خواهیم ترتیب و توالی رویدادها را کنترل کنیم، استفاده از زبان FBD زمان‌بر است.
• صنایع مدرن به دنبال راه‌هایی برای ادغام IIoT (Industrial Internet of Things) با سیستم‌های خود هستند. برنامه‌های FBD قادر به ادغام با IIoT یا سیستم‌های اینترنت اشیاء نیستند.

کاربردهای زبان نمودار بلوک توابع :

• طراحی سیستم‌های پیچیده و فرآیندهای چندگانه
• سیستم‌های کنترل با نیاز به ترکیب و پردازش داده‌های ورودی و خروجی
• پیاده‌سازی و مدیریت سیستم‌های اتوماسیون صنعتی

متن ساختاریافته (Structured Text)

متن ساختاریافته یا Structured Text (ST)، زبانی متنی است که شبیه به زبان‌های برنامه‌نویسی رایج مانند Pascal یا C می‌باشد.

مزایای زبان متن ساختار یافته :

• زبان متنی: زبان برنامه نویسی plc متن ساختار یافته (ST) امکان نوشتن کدهای پیچیده و الگوریتم‌های پیشرفته را فراهم می‌آورد. این زبان برای برنامه‌نویسانی که با زبان‌های برنامه‌نویسی متنی آشنا هستند، مناسب است.
• توانایی بالا: ST برای نوشتن برنامه‌های پیچیده و الگوریتم‌های پیچیده بسیار مناسب است و به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که به راحتی منطق‌های پیچیده را پیاده‌سازی کنند.
• قابلیت انعطاف: این زبان برای برنامه‌نویسی سیستم‌های اتوماسیون که نیاز به پردازش‌های پیچیده دارند، بسیار مفید است.

معایب زبان متن ساختار یافته :

• در مقایسه با زبان‌های برنامه‌نویسی گرافیکی، ST پیچیده‌تر و عیب‌یابی در آن بسیار دشوارتر است.
• توضیح تصویری و گرافیکی در این زبان وجود ندارد و فقط کد دیده می‌شود.
• در ST امکان رخ‌ دادن خطای برنامه‌نویس زیاد است. به همین دلیل، برنامه‌نویس باید در زمان نوشتن دستورات دقت بالایی داشته باشد تا مشکلی در اجرای برنامه رخ ندهد.

کاربردهای زبان متن ساختار یافته (ST) :

• طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم‌های پیچیده
• برنامه‌نویسی سیستم‌های با نیاز به پردازش‌های پیشرفته
• سیستم‌های اتوماسیون با نیاز به کنترل و تحلیل دقیق

نمودار توالی عملکرد (Sequential Function Chart)

نمودار توالی عملکرد یا Sequential Function Chart (SFC) یکی دیگر از انواع زبان های برنامه نویسی plc محسوب میشود. این زبان مانند یک نقشه راه عمل می‌کند و مراحل مختلف یک فرآیند رو به ترتیب نشان می‌دهد. این زبان گرافیکی برای طراحی و پیاده‌سازی فرآیندهای توالی و کنترل‌های مرحله‌ای کاربرد دارد.

مزایای نمودار توالی عملکرد :

• نمودار مرحله‌ای: SFC فرآیندها را به صورت نموداری و در مراحل مختلف نمایش می‌دهد. هر مرحله نمایانگر یک بخش از فرآیند است و انتقال از یک مرحله به مرحله بعدی با شرایط خاصی صورت می‌گیرد.
• کنترل مرحله‌ای: این زبان برای طراحی سیستم‌هایی که نیاز به اجرای مراحل مختلف به ترتیب مشخص دارند، بسیار مناسب است.
• مدیریت فرآیندها: SFC به برنامه‌نویسان کمک می‌کند تا فرآیندهای پیچیده را به صورت مرحله‌ای طراحی و مدیریت کنند.

معایب نمودار توالی عملکرد :

• در زبان SFC دستورات باید پشت سر هم باشند. در غیر این صورت، برنامه‌نویسی با این زبان کاری چالش برانگیز است.
• عیب‌یابی و پیاده‌سازی جریان‌های موازی با استفاده از نمودارهای SFC دشوار است.

کاربردهای معایب نمودار توالی عملکرد :

• طراحی و پیاده‌سازی فرآیندهای توالی و مرحله‌ای
• کنترل سیستم‌های صنعتی که نیاز به مراحل مختلف عملکرد دارند
• برنامه‌نویسی سیستم‌های با فرآیندهای پیچیده و چندمرحله‌ای

منطق جریان داده (Instruction List)

منطق جریان داده یا Instruction List (IL)، زبانی مشابه به زبان‌های اسمبلی است و به صورت دستورات ساده و متوالی نوشته می‌شود.

مزایای منطق جریان داده :

• زبان دستوری: IL(Instruction List) به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که برنامه‌های سطح پایین و دستورات ساده را بنویسند، مشابه به زبان‌های اسمبلی.
• کنترل دقیق: این زبان برای کار با دستگاه‌های خاص و کنترل‌های سطح پایین مناسب است و به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که با دقت بیشتری کنترل‌های لازم را پیاده‌سازی کنند.
• عملکرد بالا: زبان منطق جریان داده برای برنامه‌نویسی سیستم‌های نیازمند عملکرد سریع و کنترل دقیق، بسیار مفید است.

معایب منطق جریان داده:

• اشکال اصلی Instruction List این است که در اکثر پلتفرم‌های PLC در دسترس نیست و محبوبیت پایینی در بین برنامه‌نویسان PLC دارد. این زبان در بین کاربران، بیشتر به‌عنوان یک زبان اسمبلی در نظر گرفته می‌شود تا یک زبان برنامه‌نویسی PLC.
• ساختار کدها در IL محدود است و رفع اشکال و خطا در این زبان، دشوارتر از سایر زبان‌های برنامه‌نویسی است.

کاربردهای زبان منطق جریان داده :

• برنامه‌نویسی سطح پایین برای کنترل‌های خاص
• کار با دستگاه‌های صنعتی که نیاز به کنترل دقیق دارند
• نوشتن کدهای بهینه برای عملکرد سریع

جمع بندی

در این مقاله، به طور کلی به بررسی انواع زبان های برنامه نویسی plc پرداخته شد. ابتدا مفاهیم اولیه مربوط به این زبان‌ها معرفی شد و سپس ویژگی‌ها و کاربردهای هر یک از زبان های برنامه نویسی PLC شرح داده شد. در نهایت، انواع زبان های برنامه نویسی مرتبط با PLC مورد معرفی و مقایسه قرار گرفتند.

این اطلاعات به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از کاربردها و ویژگی‌های مختلف زبان‌های برنامه‌نویسی PLC داشته باشیم و بتوانیم به صورت مؤثر از آن‌ها در پروژه‌های خود استفاده کنیم.