هنگامی که صحبت از سیستم های اتوماسیون و کنترل می شود، دو اصطلاح PLC و HMI اغلب مطرح می شوند. هر دو جزء ضروری در فرآیندهای صنعتی مدرن هستند و نقش مهمی در کارایی و بهره وری کلی یک سیستم ایفا می کنند. اما PLC و HMI دقیقاً چه هستند و چگونه با یکدیگر متفاوت هستند؟ در این مقاله، مقایسه کاملی از این دو ارائه خواهیم کرد.
تاریخچه کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی یا PLC ها، برای اولین بار در اواخر دهه 1960 برای جایگزینی مدارهای رله ای که به طور گسترده در سیستم های کنترل صنعتی و تولیدی استفاده می شدند، توسعه یافتند. نیروی محرکه اصلی پشت ایجاد آنها صنعت خودروسازی بود. به طور خاص، جنرال موتورز مجموعه ای از الزامات را برای دستگاهی برای جایگزینی سیستم های رله ای سخت سیم کشی شده که به طور فزاینده پیچیده و دشوار برای نگهداری می شدند، صادر کرد.
اولین PLC، به نام Modicon 084، توسط Bedford Associates در سال 1969 معرفی شد. از آن زمان، PLC ها از نظر عملکرد، اندازه و پیچیدگی به طور قابل توجهی تکامل یافته اند. PLC های امروزی دستگاه های بسیار پیچیده ای هستند که می توانند عملیات پیچیده را کنترل کرده و چندین کار را همزمان انجام دهند.
نحوه عملکرد PLC
کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یک دستگاه پیشرفته طراحی شده برای کنترل سیستم های صنعتی پیچیده است. در قلب عملکرد آن چهار جزء اصلی قرار دارد: پردازنده، ماژول های ورودی/خروجی، منبع تغذیه و دستگاه برنامه نویسی خارجی.
پردازنده اساساً مغز PLC است. این پردازنده توابع کنترل از پیش برنامه ریزی شده را بر اساس داده هایی که از دستگاه های ورودی متصل دریافت می کند، اجرا می کند. این دستگاه های ورودی می توانند هر چیزی از سنسورها و سوئیچ ها تا دماسنج ها باشند. پردازنده داده های ورودی را تجزیه و تحلیل می کند و پاسخ مناسب را تعیین می کند. به عنوان مثال، اگر یک دماسنج داده های دمای پایین را به PLC ارسال کند، پردازنده PLC این داده ها را تجزیه و تحلیل می کند، تعیین می کند که دما خیلی پایین است و دستوری را برای روشن کردن یک عنصر گرمایش اجرا می کند.
این فرآیند مداوم دریافت داده ها، تجزیه و تحلیل آن و اجرای پاسخ ها بر اساس تجزیه و تحلیل، به PLC اجازه می دهد تا طیف گسترده ای از فرآیندهای صنعتی و تولیدی را با دقت و قابلیت اطمینان کنترل کند. توانایی PLC در پردازش سریع داده ها و تنظیم خروجی های خود بر این اساس، آن را به ابزاری ارزشمند در بسیاری از صنایع از جمله تولید تا تولید انرژی تبدیل کرده است.
ویژگی ها و مزایای کلیدی PLC
PLC ها چندین ویژگی و مزیت کلیدی دارند که آنها را به ابزاری ضروری در بسیاری از صنایع تبدیل می کند. این موارد عبارتند از:
- قابلیت اطمینان و دوام: PLC ها برای استفاده در محیط های صنعتی سخت طراحی شده اند و می توانند در برابر دماهای شدید، لرزش و نویز الکتریکی مقاومت کنند.
- انعطاف پذیری و مقیاس پذیری: یک PLC می تواند بسیاری از ماشین آلات را اجرا کند و می توان به راحتی عملکرد جدید را با تغییر نیازها اضافه کرد.
- عملیات بلادرنگ: PLC ها می توانند داده ها را پردازش کرده و خروجی ها را در زمان واقعی تنظیم کنند که آنها را برای کنترل سیستم های دینامیکی ایده آل می کند.
- سهولت برنامه نویسی و نگهداری: با استفاده از منطق نردبانی و سایر زبان های برنامه نویسی کاربرپسند، PLC ها به راحتی قابل برنامه ریزی و نگهداری هستند.
کاربرد PLC
PLC ها در بسیاری از صنایع از جمله تولید، انرژی، خودرو و موارد دیگر استفاده می شوند. کاربردهای رایج شامل خطوط مونتاژ، سیستم های نقاله، انبارهای خودکار و تصفیه خانه های آب است. در این زمینه ها، PLC ها طیف گسترده ای از عملیات را کنترل می کنند، از سیستم های روشنایی ساده تا فرآیندهای تولید پیچیده. آنها به دلیل انعطاف پذیری، قابلیت اطمینان و سهولت استفاده به بخشی جدایی ناپذیر از صنعت مدرن تبدیل شده اند.
رابط کاربری انسان و ماشین (HMI) چیست
رابط کاربری انسان و ماشین (HMI) جنبه حیاتی فناوری و اتوماسیون مدرن است. آنها به عنوان پل بین کاربران و ماشین آلات عمل می کنند و امکان تعامل و ارتباط را فراهم می کنند.
مفهوم HMI ها از دهه ها پیش، از پنل های کنترل ساده در ماشین آلات صنعتی، وجود داشته است. با گذشت زمان، اینها به سیستم های پیچیده تری با صفحه نمایش های دیجیتال، رابط های لمسی و نرم افزار پیشرفته تبدیل شدند. این تکامل توسط پیشرفت های تکنولوژیکی و نیاز به روش های کارآمدتر و کاربرپسندتر برای کنترل و تعامل با ماشین ها هدایت شده است.
نحوه عملکرد HMI
در هسته خود، HMI یک رابط کاربری است که به انسان ها اجازه می دهد با یک ماشین یا سیستم تعامل داشته باشند. این می تواند از یک دکمه فیزیکی ساده یا سوئیچ تا نرم افزار پیچیده روی صفحه نمایش لمسی متغیر باشد. HMI ها از طریق انواع مختلف گزینه های اتصال از جمله اتصالات سیمی مانند اترنت یا فناوری های بی سیم مانند Wi-Fi یا بلوتوث به ماشین یا سیستم کنترل شده متصل می شوند.
HMI ورودی را از کاربر دریافت می کند، آن را پردازش می کند و سپس دستورات را به ماشین یا سیستم ارسال می کند. همچنین داده های دریافتی از دستگاه یا سیستم را به کاربر یا اپراتور انسانی نمایش می دهد و اطلاعات بلادرنگ در مورد وضعیت و عملکرد آن را ارائه می دهد.
ویژگی ها و مزایای کلیدی HMI
HMI ها چندین ویژگی و مزیت کلیدی دارند که آنها را به مؤلفه ای حیاتی در بسیاری از صنایع تبدیل می کند. این موارد عبارتند از:
- رابط کاربری آشنا: HMI ها را می توان با رابط های کاربرپسند طراحی کرد که تعامل اپراتورها با ماشین آلات را آسان تر می کند.
- دسترسی به داده های بلادرنگ: HMI ها داده های بلادرنگ در مورد دستگاه یا سیستم کنترل شده را ارائه می دهند که امکان تصمیم گیری سریع و عیب یابی را فراهم می کند.
- سفارشی سازی و شخصی سازی: HMI ها را می توان برای نیازهای خاص کاربران یا صنایع مختلف سفارشی کرد و آنها را بسیار همه کاره می کند.
- دسترسی و کنترل از راه دور: با استفاده از گزینه های اتصال بی سیم، می توان از راه دور به HMI ها دسترسی پیدا کرد و آنها را کنترل کرد که کارایی و ایمنی را در برخی کاربردها بهبود می بخشد.
کاربردها و صنایع رایج استفاده از HMI
HMI ها به طور گسترده در صنایع و کاربردهای مختلف استفاده می شوند. در تولید، آنها در خطوط مونتاژ و ماشین آلات تولید برای اهداف کنترل و نظارت استفاده می شوند. در انرژی و خدمات شهری، HMI ها به مدیریت و کنترل نیروگاه ها، پست های برق و شبکه های برق کمک می کنند. آنها همچنین در حمل و نقل، مراقبت های بهداشتی، خانه های هوشمند و بسیاری از بخش های دیگر رایج هستند.
در نتیجه، HMI ها بخش جدایی ناپذیری از اتوماسیون مدرن هستند و نقش مهمی در افزایش کارایی، بهره وری و تجربه کاربر دارند.
کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC ها) و رابط های کاربری انسان و ماشین (HMI ها) هر دو اجزای جدایی ناپذیر اتوماسیون صنعتی هستند، اما عملکردها و ویژگی های متمایزی دارند.
شباهت PLC و HMI
هر دو PLC و HMI برای بهبود بهره وری، کاهش خطای انسانی و ساده سازی عملیات در محیط صنعتی طراحی شده اند. هر دو با ماشین آلات و تجهیزات تعامل دارند، یا با دریافت داده از آنها (در مورد PLC ها) یا با ارسال دستورات به آنها (در مورد HMI ها). هر دو دستگاه همچنین از انواع مختلف گزینه های اتصال برای ارتباط با سیستم های دیگر پشتیبانی می کنند.
تفاوت PLC و HMI
در حالی که برخی شباهت ها وجود دارد، PLC ها و HMI ها از نظر عملکرد، انعطاف پذیری، پیچیدگی و هزینه تفاوت قابل توجهی دارند.
تفاوت PLC و HMI از نظر عملکرد
PLC ها در درجه اول به عنوان مغز یک سیستم عمل می کنند، داده ها را از دستگاه های ورودی مختلف تجزیه و تحلیل می کنند و توابع کنترل از پیش برنامه ریزی شده را بر اساس آن داده ها اجرا می کنند. از سوی دیگر، HMI ها به عنوان رابط بین انسان و ماشین عمل می کنند و به کاربران اجازه می دهند ماشین آلات و سیستم ها را کنترل و نظارت کنند.
تفاوت PLC و HMI از نظر انعطاف پذیری
PLC ها از نظر برنامه نویسی انعطاف پذیری بالایی دارند. آنها را می توان برای انجام طیف گسترده ای از توابع کنترل برنامه ریزی کرد و برنامه های آنها را می توان به راحتی به روز رسانی یا اصلاح کرد. HMI ها، اگرچه به اندازه PLC ها در برنامه نویسی انعطاف پذیر نیستند، اما در نحوه تعامل کاربران با ماشین آلات انعطاف پذیری ارائه می دهند و رابط هایی را ارائه می دهند که می تواند از دکمه های ساده تا صفحه نمایش های لمسی پیچیده متغیر باشد.
تفاوت PLC و HMI از نظر پیچیدگی
از نظر پیچیدگی، PLC ها معمولاً به دلیل توابع کنترل پیچیده خود به دانش پیشرفته تری برای برنامه نویسی و کار نیاز دارند. HMI ها، در حالی که در طراحی خود پیچیده هستند، تمایل دارند برای اپراتورها قابل درک تر و استفاده آسان تر باشند.
تفاوت PLC و HMI از نظر هزینه
از نظر هزینه، PLC ها می توانند به دلیل عملکرد و قابلیت های برنامه نویسی پیچیده خود گران تر از HMI ها باشند. با این حال، هزینه دقیق می تواند بسته به مدل های سخت افزاری خاص و ویژگی های PLC یا HMI متفاوت باشد. در نتیجه، در حالی که PLC ها و HMI ها دارای برخی شباهت ها هستند، اما اهداف متفاوتی را در اتوماسیون صنعتی دنبال می کنند. انتخاب بین PLC و HMI بستگی به نیازها و الزامات خاص کاربرد دارد.
انتخاب بین PLC و HMI
انتخاب دستگاه مناسب برای نیازهای اتوماسیون شما بسیار مهم است. هم کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC ها) و هم رابط های کاربری انسان و ماشین (HMI ها) مزایای منحصر به فرد خود را دارند اما برای کاربردهای مختلف مناسب هستند. در اینجا برخی از عوامل مهم در تصمیم گیری بین PLC و HMI آورده شده است.
عوامل مهم در تصمیم گیری بین PLC و HMI
عملکرد: در نظر بگیرید که نیاز دارید دستگاه چه کاری انجام دهد. اگر به توابع کنترل پیچیده و پردازش داده نیاز دارید، ممکن است PLC انتخاب مناسبی باشد. اگر نیاز اصلی رابطی برای تعامل کاربران با ماشین آلات است، HMI مناسب تر خواهد بود.
پیچیدگی سیستم: برای سیستم هایی که بسیار پیچیده هستند و به الگوریتم های کنترل پیچیده نیاز دارند، PLC معمولاً گزینه بهتری است. HMI ها برای سیستم های ساده تر که سهولت کاربری و تعامل کاربر در آنها اهمیت دارد ایده آل هستند.
هزینه: PLC ها می توانند به دلیل عملکرد پیشرفته خود گران تر باشند. اگر بودجه نگرانی است، ضروری است که هزینه را با ویژگی ها و قابلیت های لازم مقایسه کنید.
انعطاف پذیری و مقیاس پذیری: اگر انتظار می رود سیستم با گذشت زمان رشد یا تغییر کند، انعطاف پذیری PLC در برنامه نویسی ممکن است مفید باشد.
راهنمایی در مورد زمان استفاده از PLC، HMI یا هر دو
از PLC استفاده کنید زمانی که: شما نیاز به کنترل یک فرآیند یا ماشین آلات پیچیده دارید. PLC ها در اجرای الگوریتم های کنترل پیچیده بسیار عالی هستند و آنها را برای کاربردهایی مانند خطوط مونتاژ یا کارخانه های شیمیایی ایده آل می کند.
از HMI استفاده کنید زمانی که: نیاز اصلی یک رابط کاربری آسان برای کنترل ماشین آلات یا سیستم ها است. HMI ها برای مواردی که اپراتورها نیاز به نظارت بر وضعیت سیستم و تنظیمات دارند، مانند اتاق کنترل نیروگاه، عالی هستند.
از هر دو استفاده کنید زمانی که: شما یک سیستم پیچیده دارید که به تعامل کاربر نیز نیاز دارد. در بسیاری از محیط های صنعتی، ترکیبی از PLC ها و HMI ها استفاده می شود. PLC وظایف کنترل را بر عهده دارد، در حالی که HMI یک رابط کاربری آسان برای نظارت و کنترل را فراهم می کند. در نتیجه، تصمیم بین PLC و HMI به نیازهای خاص کاربرد شما بستگی دارد. قبل از انتخاب، ارزیابی دقیق نیازهای سیستم شما بسیار مهم است.
سخن پایانی درباره تفاوت PLC و HMI
در نتیجه، HMI ها به طور گسترده در صنایع مختلف برای اهداف کنترل و نظارت استفاده می شوند و در عین حال کارایی و بهره وری را نیز بهبود می بخشند. هنگام مقایسه PLC ها و HMI ها، در نظر گرفتن شباهت ها و تفاوت های آنها ضروری است. عواملی مانند عملکرد، پیچیدگی، هزینه و انعطاف پذیری باید هنگام تصمیم گیری بین PLC یا HMI در نظر گرفته شوند. در برخی موارد، هر دو دستگاه ممکن است برای یک سیستم پیچیده ضروری باشند.به طور کلی، انتخاب صحیح PLC یا HMI برای موفقیت هر پروژه اتوماسیونی بسیار مهم است. بنابراین، قبل از تصمیم گیری، ارزیابی دقیق نیازها و الزامات شما ضروری است.
با قرار دادن دستگاه مناسب، می توانید کارایی را افزایش دهید، بهره وری را افزایش دهید و تجربه کاربر را در فرآیندهای صنعتی خود بهبود بخشید. بنابراین، جلو بروید و دستگاهی را که بهترین تناسب را با نیازهای شما دارد انتخاب کنید و اتوماسیون خود را به سطح بعدی ببرید. به کاوش و کشف روش های جدید برای بهینه سازی فرآیندهای خود ادامه دهید و اجازه دهید PLC ها و HMI ها شرکای قابل اعتماد شما در این مسیر به سوی اتوماسیون صنعتی بهبود یافته باشند.
منبع: https://www.rteng.com/blog/plc-vs-hmi
