کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal

کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal نوشته‌ی آرش برجی و به‌کوشش موسسه فرهنگی هنری دیباگران تهران منتشر شده است. این کتاب به‌طور متمرکز به آموزش کار با کنترل‌کننده‌های قابل‌برنامه‌ریزی زیمنس به‌ویژه سری S7-1200 و برنامه‌نویسی آن‌ها در محیط نرم‌افزار TIA Portal می‌پردازد. نویسنده با تکیه‌بر تجربه‌ی طولانی در صنعت و تدریس اتوماسیون صنعتی تلاش کرده است مفاهیم پایه‌ای PLC، ساختار سخت‌افزاری سری ۱۲۰۰، نحوه‌ی سیم‌کشی، پیکربندی سخت‌افزار، آدرس‌دهی ورودی‌ها و خروجی‌ها و سپس مباحث پیشرفته‌تر مانند تایمرها، شمارنده‌ها، پردازش سیگنال‌های آنالوگ، شبکه‌کردن PLCها و کار با انکودر و بلوک‌های سازماندهی را در قالب یک مسیر آموزشی منظم ارائه کند. ساختار کتاب از معرفی مفاهیم پایه و محیط نرم‌افزار شروع می‌شود و به‌تدریج با معرفی ابزارهای برنامه‌نویسی در چند بخش و حل پروژه‌های صنعتی متنوع مانند کنترل الکتروموتور، پمپ آب، دستگاه کوتینگ، بالابر دو طبقه، پارکینگ هوشمند، کنترل دما و طراحی ماشین‌حساب گسترش می‌یابد. در کنار مباحث نرم‌افزاری، به نکات مهمی درباره‌ی انتخاب مدل مناسب PLC، ماژول‌ها، سیگنال بوردها، نحوه‌ی افزایش ورودی و خروجی‌ها و تنظیمات ارتباطی نیز پرداخته شده است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal

کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal با معرفی کلی نقش PLC در اتوماسیون صنعتی آغاز می‌شود و نشان می‌دهد چرا کنترل‌کننده‌های قابل‌برنامه‌ریزی جایگزین مدارهای کنتاکتوری سنتی شده‌اند. نویسنده ابتدا مفهوم PLC، ساختار داخلی آن (واحد پردازشگر، ورودی‌ها و خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ، تایمرها و کانترها) و مزایای استفاده از آن در صنایعی مانند پتروشیمی، خودروسازی، صنایع غذایی، ماشین‌سازی و سیستم‌های حمل‌ونقل را توضیح داده است. سپس به‌طور خاص سراغ PLCهای زیمنس می‌رود، انواع سری‌های این شرکت را نام می‌برد و تمرکز را بر سری S7-1200 قرار می‌دهد؛ سری‌ای که به‌عنوان یک گزینه‌ی اقتصادی و کامپکت برای پروژه‌های ساده تا متوسط معرفی شده است. در ادامه، ساختار فیزیکی S7-1200، اجزای روی بدنه، محل اتصال تغذیه، ترمینال‌های ورودی و خروجی، اسلات کارت حافظه، پورت ارتباطی و نحوه‌ی اتصال ماژول‌های توسعه و سیگنال بوردها تشریح شده است. جداول مقایسه‌ای مدل‌های مختلف سری ۱۲۰۰، تعداد ورودی و خروجی‌ها، ابعاد فیزیکی، امکانات شمارنده‌های سرعت بالا و ورودی‌های آنالوگ را در اختیار خواننده قرار می‌دهد تا بتواند برای طراحی تابلو و انتخاب مدل مناسب تصمیم بگیرد. در بخش‌های بعدی کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal وارد محیط نرم‌افزار TIA Portal می‌شود و گام‌به‌گام ایجاد یک پروژه جدید، افزودن PLC به رک، پیکربندی سخت‌افزار، تنظیم آدرس‌های ورودی و خروجی، و آشنایی با پنجره‌ها و نوارهای ابزار را توضیح می‌دهد. سپس فصل‌های متعددی به «معرفی ابزارهای برنامه‌نویسی» اختصاص یافته که در چند بخش تنظیم شده‌اند و پوشه‌های مختلف دستورات را پوشش می‌دهند: از دستورات پایه‌ی منطقی، فلیپ‌فلاپ‌ها، تشخیص لبه، تایمرها و شمارنده‌ها تا دستورات مقایسه، چهار عمل اصلی، تبدیل فرمت اعداد، پردازش سیگنال آنالوگ، پرش‌ها، بلوک‌های تابع (FC/FB)، دیتا بلاک‌ها، توابع خاص انکودر، تنظیمات شبکه و ارتباط بین چند PLC. در میان این مباحث، پروژه‌های شماره‌گذاری‌شده‌ای مانند کنترل الکتروموتور، ماشین تراش، راه‌اندازی موتور سه‌فاز به روش ستاره-مثلث، کنترل پمپ آب، دستگاه کوتینگ در دو روش، مدار چشمک‌زن، کنترل بالابر دو طبقه، شمارش محصولات، پارکینگ هوشمند، کنترل دمای سالن، محاسبه‌ی محصولات انبار و طراحی یک ماشین‌حساب، نقش ستون فقرات آموزشی کتاب را دارند و باعث شده‌اند مباحث تئوری در قالب سناریوهای صنعتی واقعی تمرین شوند. در انتهای کتاب نیز موضوعاتی مانند کنترل PID، کار با انکودرهای افزایشی و مطلق، شمارنده‌های سرعت بالا، تنظیمات شبکه Profinet، ارتباط بین دو PLC، بلوک‌های سازماندهی (OBها)، وقفه‌ها، نکات کاربردی برنامه‌نویسی، قفل‌گذاری روی پروژه، آپلود و دانلود برنامه، و ابزارهای جانبی TIA Portal مرور شده است.

خلاصه کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal

این کتاب از یک مقدمه‌ی ناشر و مقدمه‌ی نویسنده شروع می‌شود که در آن‌ها بر نیاز صنعت به اتوماسیون و نقش PLC در افزایش راندمان، کاهش خطا و طولانی‌ترشدن عمر تجهیزات تأکید شده است. سپس نویسنده مفهوم PLC را تعریف می‌کند: کنترلی که با جمع‌آوری اطلاعات از ورودی‌ها، اجرای برنامه در CPU و ارسال فرمان به خروجی‌ها، می‌تواند از چند ورودی ساده تا هزاران ورودی، خروجی، تایمر و کانتر را مدیریت کند. در ادامه، دلایل جایگزینی PLC با مدارهای کنتاکتوری مانند امکان پیاده‌سازی الگوریتم‌های پیچیده، کاهش حجم سیم‌کشی، سهولت تغییر در فرایند و قابلیت شبکه‌سازی فهرست شده است. بخش بعدی به معرفی انواع PLCهای زیمنس و تمرکز بر سری S7-1200 اختصاص دارد. ساختار فیزیکی این سری، محل کانکتور برق، اسلات کارت حافظه، ترمینال‌های جداشونده، LEDهای وضعیت، پورت ارتباطی و نحوه‌ی اتصال سیگنال بورد و سیگنال ماژول‌ها توضیح داده شده است. ویژگی‌های سیگنال بوردها و ماژول‌های توسعه، انواع ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ و ماژول‌های ارتباطی نیز معرفی شده‌اند. سپس کتاب وارد محیط TIA Portal می‌شود: ایجاد پروژه جدید، افزودن PLC، انتخاب مدل و نسخه‌ی سیستم‌عامل، مشاهده‌ی اطلاعات فنی PLC در بخش Properties، و پیکربندی سخت‌افزار روی رک. در این بخش، ساختار کلی محیط نرم‌افزار شامل نوار ابزار، نمودار درختی پروژه، ناحیه‌ی کاری، لیست سخت‌افزارها و پنجره‌ی تنظیمات تشریح شده است. در ادامه، نویسنده با پروژه‌ی «کنترل الکتروموتور» وارد برنامه‌نویسی می‌شود. ابتدا بلوک اصلی برنامه (OB1) ایجاد می‌شود، مفهوم نتورک‌ها توضیح داده می‌شود و سپس المان‌های پرکاربرد مانند کنتاکت‌ها و کویل‌ها در بخش Favorites معرفی می‌شوند. کتاب مفهوم سیگنال دیجیتال و تفاوت آن با سیگنال آنالوگ را توضیح می‌دهد و نشان می‌دهد که چگونه ورودی‌ها و خروجی‌های دیجیتال با ولتاژ ۲۴ ولت DC به صفر و یک منطقی تبدیل می‌شوند. سپس نحوه‌ی آدرس‌دهی در PLCهای زیمنس با استفاده از ساختار بایت و بیت (I، Q و M) و مثال‌هایی از آدرس‌های مجاز و نامجاز تشریح شده است. خواننده یاد می‌گیرد چگونه از طریق بخش Device configuration آدرس‌های ورودی و خروجی را ببیند و آن‌ها را در برنامه به المان‌ها اختصاص دهد؛ هم به‌صورت دستی و هم با کشیدن آدرس از روی ماژول به روی المان. بخش مهم دیگری از کتاب به تست و شبیه‌سازی برنامه اختصاص دارد. نویسنده نحوه‌ی استفاده از شبیه‌ساز PLCSIM، اتصال آن به پروژه، دانلود برنامه روی شبیه‌ساز و مشاهده‌ی وضعیت آنلاین برنامه را توضیح داده است. سپس در فصل‌های بعدی، ابزارهای برنامه‌نویسی در چند بخش معرفی می‌شوند: دستورات منطقی پایه، فلیپ‌فلاپ‌ها، تشخیص لبه، تایمرهای مختلف (از جمله تایمرهای تأخیر در وصل و قطع، تایمرهای حافظه‌دار)، شمارنده‌های بالا و پایین‌شمار، دستورات مقایسه، تبدیل فرمت اعداد (ده‌دهی، باینری، هگز)، کار با اعداد صحیح و اعشاری، و چهار عمل اصلی. هر گروه دستور با یک یا چند پروژه‌ی عملی همراه شده است؛ مانند کنترل پمپ آب، روشن‌کردن چند خروجی به‌صورت ترتیبی، کنترل دمای سالن، شمارش محصولات تولیدی، رنگ‌آمیزی قطعات، پارکینگ هوشمند و طراحی ماشین‌حساب. در بخش پردازش سیگنال آنالوگ، کتاب مفهوم سیگنال آنالوگ، انواع حسگرها، ورودی و خروجی آنالوگ، رزولوشن، تبدیل سیگنال به دیتا، مقیاس‌کردن و از مقیاس خارج‌کردن سیگنال‌ها و تنظیمات ماژول‌های آنالوگ را توضیح می‌دهد. سپس به مباحث پیشرفته‌تری مانند دیتا بلاک‌های اشتراکی، مانیتورکردن مقادیر، ذخیره‌سازی توابع در کتابخانه، کنترل‌کننده‌های PID، تنظیم ضرایب، اتصال انکودرهای افزایشی و مطلق، شمارنده‌های سرعت بالا، تنظیمات شبکه Profinet، ارتباط بین دو PLC، ارسال و دریافت سیگنال‌های دیجیتال و آنالوگ روی شبکه، و استفاده از بلوک‌های سازماندهی و وقفه‌ها می‌پردازد. در پایان نیز مجموعه‌ای از نکات کاربردی برنامه‌نویسی، قفل‌گذاری روی پروژه، روش‌های راه‌اندازی PLC، آپلود و دانلود برنامه، و ابزارهای کمکی TIA Portal مرور شده است.

چرا باید کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal را بخوانیم؟

این کتاب برای کسی که می‌خواهد با PLCهای زیمنس و نرم‌افزار TIA Portal کار کند یک مسیر یادگیری مرحله‌به‌مرحله ترسیم کرده است. نویسنده از مفاهیم پایه‌ای مانند تعریف PLC، تفاوت سیگنال دیجیتال و آنالوگ و ساختار آدرس‌دهی شروع کرده و به‌تدریج به سمت مباحث پیچیده‌تری مانند پردازش سیگنال آنالوگ، کنترل دما، کار با انکودر، شمارنده‌های سرعت بالا، شبکه‌کردن PLCها و استفاده از بلوک‌های سازماندهی رفته است. این روند باعث می‌شود خواننده بتواند از سطح آشنایی اولیه با اتوماسیون صنعتی به سطحی برسد که بتواند پروژه‌های واقعی را تحلیل و پیاده‌سازی کند. ویژگی دیگر کتاب برنامه نویسی PLC SIEMENS با نرم افزار TIA Portal پروژه‌محور بودن آن است. تقریباً در هر بخش، پس از معرفی یک گروه از دستورات یا یک قابلیت نرم‌افزاری، یک یا چند پروژه‌ی صنعتی مانند کنترل الکتروموتور، ماشین تراش، دستگاه کوتینگ، بالابر دو طبقه، پارکینگ هوشمند، کنترل دمای سالن یا ماشین‌حساب مطرح شده است. این ساختار کمک می‌کند مفاهیم صرفاً در حد تعریف باقی نمانند و در قالب سناریوهای واقعی تمرین شوند. علاوه‌بر این، کتاب فقط به برنامه‌نویسی محدود نمانده و به موضوعاتی مانند انتخاب مدل مناسب PLC، نحوه‌ی افزایش ورودی و خروجی‌ها با سیگنال ماژول و سیگنال بورد، تنظیمات ماژول‌های آنالوگ، کار با شبیه‌ساز PLCSIM، تنظیمات شبکه و نکات کاربردی در حین برنامه‌نویسی نیز پرداخته است. برای دانشجویان و تکنسین‌هایی که می‌خواهند وارد حوزه‌ی اتوماسیون صنعتی شوند یا برای مهندسانی که نیاز دارند دانش خود را درباره‌ی سری S7-1200 و TIA Portal منسجم کنند، این ترکیب مباحث تئوری، پیکربندی سخت‌افزار و پروژه‌های عملی می‌تواند یک بسته‌ی آموزشی کامل و منظم فراهم کند.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

خواندن این کتاب به دانشجویان و هنرجویان رشته‌های برق، الکترونیک و کنترل که به اتوماسیون صنعتی علاقه‌مند هستند پیشنهاد می‌شود. همچنین به تکنسین‌ها و مهندسان شاغل در واحدهای نگهداری و تعمیرات، طراحان تابلوهای برق و برنامه‌نویسانی که می‌خواهند با PLCهای زیمنس سری S7-1200 و نرم‌افزار TIA Portal کار کنند توصیه می‌شود. کسانی که درگیر پروژه‌های صنعتی با نیاز به کنترل موتور، پمپ، سیستم‌های دما، شمارش محصولات، پارکینگ هوشمند یا شبکه‌کردن چند PLC هستند نیز می‌توانند از مثال‌ها و پروژه‌های کتاب برای طراحی و بهبود سیستم‌های خود استفاده کنند.