کارت های توسعه و ارتباطی مینی PLC لوگو

در پی ال سی های کامپکت و مینی پی ال سی ها تعدادی پورت ارتباطی و ورودی خروجی روی ماژول اصلی وجود دارد. تعداد این پورت ها و I/Oها با توجه به مدل و قیمت کنترلر تعیین شده و در بسیاری از برند ها قابل ویرایش است. توسعه انواع پی ال سی های کامپکت و مینی پی ال سی ها از طریق واحدهای اضافی تحت عنوان Expansion Modules و Communication Modules انجام می شود. در مینی پی ال سی لوگو این واحدها به ماژول اصلی اضافه شده و قابلیت های آن را توسعه می دهند. از انواع کارت های توسعه و ارتباطی لوگو می توان به کارت های ورودی و خروجی دیجیتال، آنالوگ و دما و کارت های ارتباطی اشاره کرد. به عنوان مثال در ورژن 8 لوگو می توان با استفاده از این کارت ها تعداد I/Oها را تا 24 ورودی دیجیتال و 20 خروجی دیجیتال افزایش داد. سایر امکانات لوگو 8 را مقاله ی قابلیت های لوگو 8 معرفی کردیم. در خصوص آنالوگ ها این تعداد متفاوت بوده و با کارت های توسعه می توان هرکدام از ورودی ها و خروجی های آنالوگ را تا 8 عدد ارتقاء داد. کارت های ارتباطی نیز به منظور اتصال لوگو به شبکه های اتوماسیون خانگی، موبایل و GPS استفاده می شوند. در این مقاله بیشتر با کارت های توسعه و ارتباطی لوگو آشنا شده و روش سیم بندی آن ها را فرا می گیریم.

ماژول ‌های توسعه‌ی دیجیتال

ورودی و خروجی های دیجیتال با منطق 0 و 1 کار کرده و در اغلب کنترلرها وجود دارند. تعداد این I/O ها با توجه به برند و مدل دستگاه متفاوت بوده و می توانند ساختار الکترونیک یا رله داشته باشند. در لوگو 8 تعداد I/Oهای دیجیتال Onboard یا روی ماژول اصلی شامل  8 ورودی و 4 خروجی می شود. در صورتی که این تعداد از ورودی خروجی کافی نباشد می توان از کارت افزایشی دیجیتال لوگو استفاده کرد. با این کار تعداد ورودی های دیجیتال تا 24 عدد و تعداد خروجی ها تا 20 عدد قابل افزایش است. توجه داشته باشید که جریان خروجی دیجیتال رله ای تا 5 آمپر و الکترونیک تا 0.3 آمپر می باشد. ماژول های دیجیتال لوگو به صورت کلی در دو گروه DM8 و DM16 با ولتاژ و ساختار مختلف تولید می شوند. دسته بندی این ماژول های عبارتند از:

• LOGO! DM8 24 ,12/24R ,24R ,230R
• LOGO! DM16 24 ,230R ,24R

LOGO! DM8

ماژول LOGO! DM8 مجهز به 4 ورودی و 4 خروجی دیجیتال است. این کارت افزایشی لوگو دارای تغذیه مجزا بوده و در رنج های ولتاژی DC و AC/DC در دسترس است. از رنج های DC می توان به مدل های 12/24 و 24 ولت و از رنج های AC/DC می توان به مدل های 24 و 115/230 اشاره کرد. خروجی این کارت به صورت رله یا ترانزیستوری بوده و تفاوت آن ها از روی حرف R قابل تشخیص است. همانطور که قبلا به آن اشاره شد حرف R در نام تجهیز به معنی خروجی رله است. به عنوان مثال کارت LOGO! DM8 230R دارای 4 خروجی رله است.

LOGO! DM16

ماژول LOGO! DM16 مجهز به 8 ورودی و 8 خروجی دیجیتال است. این کارت با تغذیه مجزا در دو رنج 24 ولت مستقیم و 115/230 ولت مستقیم/متناوب ساخته می شود. خروجی های دیجیتال این کارت نیز به صورت رله یا ترانزیستور قابل انتخاب هستند. در نظر داشته باشید که ورژن کارت های توسعه باید با ماژول اصلی یا LOGO! Basic مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال استفاده از کارت توسعه (کارت افزایشی لوگو ) ورژن 8 فقط در کنار مینی پی ال سی ورژن 8 امکان‌پذیر است. همچنین استفاده از ماژول های توسعه سری 7 و 6 در کنار لوگوی سری 8 نیز امکان پذیر نخواهد بود.

ماژول ‌ها یا کارت های توسعه‌ آنالوگ

اکنون به بررسی کارت آنالوگ لوگو 8 از میان کارت های توسعه و ارتباطی لوگو می‌پردازیم. به منظور افزایش ورودی های آنالوگ می توان از کارت های سری AM2 و AM2 RTD استفاده کرد. کارت توسعه خروجی آنالوگ در این برند تنها به صورت AM2 AQ ساخته شده و هردو حالت جریانی و ولتاژی را پوشش می دهد. در نظر داشته باشید که کارت های آنالوگ لوگو با ولتاژ تغذیه DC در رنج های 24 و 12/24 ساخته می شوند. در ادامه خصوصیات این کارت ها بیشتر شرح داده شده است.

کارت آنالوگ LOGO! AM2

همانطور که در مقاله معرفی مینی پی ال سی لوگو شرح داده شد؛ ماژول های DC ورژن 8 سری های LOGO! 12/24RCE/RCE و LOGO! 24CE/24CEo مجهز به ورودی آنالوگ Onboard می باشند. در این کنترلرها 4 عدد از ورودی ها قابلیت استفاده به صورت دیجیتال یا آنالوگ ولتاژی 0 تا 10 ولت DC را دارند. در این ورژن ها ورودی های دیجیتال  I1,I2 و I7,I8 به ترتیب معادل ورودی‌های آنالوگ AI3,4 و AI1,2 هستند. در صورت نیاز به افزایش ورودی های آنالوگ ولتاژی و یا استفاده از ورودی آنالوگ جریانی می توان از کارت توسعه AM2 استفاده کرد. این Module مجهز به 2 ورودی آنالوگ قابل تنظیم است. در نظر داشته باشید که لوگو ورژن 8 می تواند حداکثر تا 8 ورودی آنالوگ شامل ورودی های Onboard و Expansion Module را پشتیبانی کند. ولتاژ تغذیه‌ی AM2  به صورت  12/24 ولت DC بوده و رزولوشن آن برابر با 10 bit است. در تصویر زیر LOGO! AM2 را مشاهده می‌کنید.

کارت AM2 دارای 2 ورودی انالوگ قابل تنظیم به صورت ولتاژی یا جریانی است. طبق تصویر زیر هر کانال ورودی دارای سه ترمینال I,M,U می باشد. پایانه M به صورت مشترک بوده و در هردو حالت ولتاژی یا جریانی استفاده می شود. ورودی جریانی با پایانه های M و I مشخص شده و می توانند جریانی معادل 0 تا 20 میلی آمپر را اندازه گیری کند. در این کارت ورودی ولتاژی 0 تا 10 ولت قابل اتصال به پایانه های M و U است. اندیس های 1 و 2 در این ماژول مشخص کننده ی کانال ورودی هستند. به عبارت دیگر پایانه های I1,M1,U1 مربوط به ورودی اول و پایانه های I2,M2,U2 مربوط به ورودی دوم می شود. در تصویر زیر نحوه اتصال ورودی جریانی 4 سیمه و ورودی ولتاژی به ورودی های کارت AM2 نمایش داده شده است. قابل ذکر است که ترمینال PE در این کارت به منظور اتصال سیم ارت  و شیلد کابل سنسور استفاده می شود. در نظر داشته باشید که تغذیه 2 ورودی آنالوگ قابل استفاده در هر کارت AM2 از یکدیگر جدا است.

در برخی شرایط ممکن است مقادیر آنالوگ دارای نوسان زیادی باشند. به منظور جلوگیری از این پدیده هنگام استفاده از کارت های AM2 یا AM2 RTD توصیه می‌شود:

• کابل سنسور را تا حد ممکن کوتاه نگه‌دارید. طول کابل سنسور نباید بیش از 10 متر باشد.
• از سنسور با کابل شیلد دار استفاده کنید. دقت کنید که شیلد کابل سنسور را به صورت صحیح به کارت AM2 یا AM2 RTD متصل کنید.

در تصویر زیر نحوه اتصال سنسور دو سیمه با خروجی جریان 4 تا 20 میلی آمپر به AM2 نمایش داده شده است. در این حالت ترمینال مشترک یا M به قطب منفی متصل شده و سنسور بین قطب مثبت و ترمینال I1 قرار خواهد گرفت. ترمینال PE نیز به منظور اتصال سیم ارت و شیلد کابل سنسور استفاده شده است.

کارت آنالوگ LOGO! AM2 RTD

سنسور PT100  و PT1000 از جمله سنسور های پرکاربرد در اندازه گیری دما هستند. در مقاله ی انواع سنسور دما سایر سنسورهای پرکاربرد دما را معرفی کردیم. این سنسورها به صورت مقاومتی بوده و قابلیت اتصال مستقیم به ورودی های آنالوگ ولتاژی یا جریانی را ندارند. به منظور سادگی اتصال این RTD ها به انواع کنترلرهای قابل برنامه ریزی از کارت های خاصی استفاده می شود. این کارت (کارت pt100 g لوگو زیمنس) در لوگو زیمنس با عنوان AM2 RTD مشخص شده و می توان 2 سنسور دما را مستقیم به آن متصل کرد. ولتاژ تغذیه این کارت به صورت 12/24 ولت DC بوده و رزولوشن آن 0.25 درجه C است. رنج اندازه‌گیری این ماژول -50 تا 200 درجه C می‌باشد. اتصال سنسورهای دما می تواند یکی از این حالت ها را داشته باشد:

• دو سنسور PT100
• دو سنسور PT1000
• یک سنسور PT100 و یک سنسور PT1000

در این کارت به منظور اتصال هر سنسور، 3 ترمینال -U و IC و  +U در نظر گرفته شده است. اندیس های 1 و 2 در این ماژول مشخص کننده ی کانال‌های ورودی هستند. جهت اتصال سنسورهای 2 و 3 سیمه ی PT100 یا PT1000 می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد. برای اتصال دو سیمه به  LOGO! AM2 RTD نیاز به اتصال‌کوتاه‌کردن ترمینال‌های -U1 و IC1 و یا -U2 و IC2 دارید. در این روش مقاومت کابل سنسور دما نیز در اندازه گیری لحاظ شده و دقت کنترل را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال مقاومت 1 اهم در کابل سنسور PT100 منجر به خطای +2.5 درجه C در اندازه گیری خواهد شد. این مقاومت در مسیر سنسور PT1000 باعث ایجاد خطای +0.25 درجه C می‌شود. به منظور کاهش خطا و حذف تاثیر مقاومت کابل سنسور می‌توان از روش 3 سیمه استفاده کرد. در نظر داشته باشید که تغذیه هر 2 ورودی PT100 در ماژول AM2 RTD از یکدیگر جدا است. به عبارت دیگر خواندن مقادیر از سنسور اول نیاز به اتصال تغذیه L+ و M اول دارد. هم‌چنین خواندن مقادیر سنسور دوم نیز به صورت جداگانه نیاز به اتصال تغذیه L+ و M دوم در بالای این ماژول دارد.

کارت آنالوگ LOGO! AM2 AQ

در صورت نیاز به خروجی آنالوگ در لوگو باید از ماژول AM2 AQ استفاده کنیم. این Module مجهز به دو خروجی آنالوگ بوده و تغذیه‌ی آن 24 ولت DC است. AM2 AQ در لوگو ورژن 8، شامل هر دو نوع خروجی آنالوگ جریانی و ولتاژی می‌باشد. خروجی جریانی در  AM2 AQ به صورت 0 یا 4 تا 20 میلی آمپر و خروجی ولتاژی آن به صورت 0 تا 10 ولت است. تنظیمات مربوط به نوع و بازه‌ی خروجی از طریق نرم‌افزار انجام خواهد شد. در تصویر زیر ماژول توسعه ی خروجی آنالوگ لوگو را مشاهده می‌کنید.

در ویدئوی زیر که برگرفته از دوره لوگو 8 است، این کارت توسعه خروجی آنالوگ را بررسی میکنیم:

در این کارت به منظور اتصال هر خروجی 3 ترمینال +U و M و I در نظز گرفته شده است. اندیس های 1 و 2 در این ماژول مشخص کننده ی کانال‌های خروجی هستند. ترمینال M به صورت مشترک بوده و در هر دو حالت ولتاژی یا جریانی استفاده می‌شود. به منظور انتخاب نوع آنالوگ در نرم‌افزار دو گزینه‌ی 4_20 mA و 0-20mA / 0_10V وجود دارد. با انتخاب گزینه‌ی 4_20 mA نوع خروجی به صورت جریانی 4 تا 20 میلی آمپر تنظیم شده و باید از ترمینال‌های M و I استفاده کنیم. با انتخاب 20mA / 0_10V تا 0 می‌توان از ترمینال های M و I به صورت جریانی یا M و U به صورت ولتاژی استفاده کرد. قابل ذکر است که تنظیمات پیشفرض خروجی آنالوگ به صورت 0-20mA / 0_10V است. از ترمینال PE جهت اتصال ارت استفاده می‌شود و رزولوشن AM2 AQ برابر با 10 bit می‌باشد. در تصویر زیر نحوه‌ی اتصال خروجی آنالوگ را مشاهده می‌کنید. توجه داشته باشید که در این مثال بازه‌ی قابل قبول برای مقاومت R1 بزرگتر مساوی 5 کیلو اهم و برای R2 کوچکتر مساوی 250 اهم می‌باشد.

ماژول ‌های ارتباطی لوگو زیمنس

همانطور که اشاره کردیم با استفاده از کارت های توسعه و ارتباطی لوگو می‌توان قابلیت های لوگو را افزایش داد. به طور کلی یکی از ویژگی های مهم در PLC ها توانایی برقراری ارتباط با دیگر تجهیزات مانند انواع کنترلرها، HMI، تجهیزات فیلد و غیره است. این ارتباط به شکل های مختلفی مانند اتصال مستقیم، از طریق شبکه های صنعتی و یا استفاده از مودم ها انجام می شود. همانطور که می دانیم هر شیوه ارتباطی نیاز به پورت یا ماژول خاص خود را دارد. این بخش از PLC یا mini PLC نیز قابل توسعه بوده و می توان آن را بر اساس نیازمندی های پروژه انتخاب کرد. به عنوان مثال به منظور افزایش کاربرد و قابلیت های ارتباطی لوگو زیمنس انواع مختلفی از ماژول ‌ها با عنوان Communication Modules تولید شده است. با استفاده از این ماژول ها امکانات بسیار خوبی مانند ارتباط با شبکه های موبایل و کنترل از راه دور به لوگو ورژن 8 اضافه می شود. ارتباط میان لوگو و ماژول های ارتباطی از طریق پورت اترنت Ethernet صورت می‌گیرد. لازم به ذکر است که این ماژول ها به دلیل قیمت بسیار بالا در بازار ایران استفاده نمی شوند. کارت های ارتباطی مینی پی ال سی لوگو ورژن 8 در سه مدل CMR و CSM و CMK2000 تولید شده و مزایای زیر را دارند:

• ارسال انواع هشدار از طریق پیام کوتاه
• کنترل و نظارت از راه دور از طریق ارسال و دریافت پیامک و ارسال ایمیل
• دسترسی ایمن از راه دور به ماژول LOGO! CMR و لوگوی متصل شده به آن
• تعیین موقعیت و هم گام سازی زمان از طریق GPS و غیره

LOGO! CMR

اکنون به بررسی LOGO! CMR  که یکی از کارت های توسعه و ارتباطی لوگو 8 است می‌پردازیم. CMR مخفف عبارت Communication Module Radio و به معنی ماژول ارتباط رادیویی است. با استفاده از LOGO! CMR نظارت و کنترل از راه دور توسط  SMS و ایمیل انجام می شود. هم‌چنین به کمک این کارت امکان اتصال به اینترنت و تعیین موقعیت کنترلر لوگو از طریق GPS نیز وجود دارد.

CMR قابلیت ارسال پیامک یا ایمیل را داشته و به می تواند پیامک های دریافتی را تحلیل کند. از آنجایی که CMR توانایی تغییر مقادیر دیجیتال را دارد از آن برای کنترل و نظارت بر فرایند از طریق SMS  استفاده می شود. این ماژول دارای دو آنتن برای دریافت سیگنال شبکه های موبایل و سیستم های GPS است. برقراری ارتباط این ماژول با سیستم های GPS به منظور مشخص کردن موقعیت کنترلر و همگام سازی زمان و تاریخ آن یا Time of day synchronization انجام می شود. CMR در دو ورژن LOGO! CMR2020 و LOGO! CMR2040 تولید می شود. مدل CMR2020 برای اتصال لوگو 8 به شبکه‌ها‌ی بی‌سیم موبایل GSM/GPRS و مدل CMR2040 برای اتصال لوگو 8 به شبکه‌ها‌ی بی‌سیم موبایل LTE است. انتقال اطلاعات از طریق وب سرور در ماژول CMR با استفاده از پروتکل امن HTTPs ) Hypertext Transfer Protocol Secure ) صورت می گیرد. کارت CMR مجهز به 2 ورودی دیجیتال، 2 خروجی ترانزیستوری، کانکتور اتصال آنتن موبایل و کانکتور آنتن GPS است. در تصویر زیر هر دو نوع 2020 و 2040 این ماژول را مشاهده می‌کنید.

LOGO! CSM

از دیگر کارت های توسعه و ارتباطی لوگو می‌توان به CSM اشاره کرد. CSM مخفف عبارت Compact Switch Module بوده و یک کارت شبکه‌ی اترنت است. از CSM برای اتصال لوگو و حداکثر 3 نقطه دیگر به یک شبکه‌ی اترنت صنعتی با نرخ 10/100 مگابایت در ثانیه استفاده می شود. این اتصال می تواند بر اساس توپولوژی های خطی، درختی یا ستاره‌ایی باشد. به عبارت دیگر کارت CSM یک سوئیچ 4 پورت اترنت جهت ساخت شبکه های محلی کوچک بوده و در دو رنج ولتاژی 12/24 V DC یا 230 V AC/DC ساخته شده است. مدل 12/24 در ورژن 7 و 8 لوگو و مدل 230 در ورژن 7 قابل استفاده است. کارت CSM یک راه حل کم هزینه جهت پیاده سازی شبکه اترنت بوده و شامل بخش های زیر است:

• 4 پورت اترنت با کانکتور RJ45 برای اتصال به اترنت صنعتی
• 3 ترمینال مربوط به تغذیه
• LEDهای تغذیه و وضعیت اتصال درگاه های ارتباطی: از طریق LEDها می‌توان وضعیت تغذیه، پورت های استفاده شده و ترافیک داده ها Data traffic را مانیتور کرد.

LOGO! CMK2000

CMK2000 از دیگر کارت های توسعه و ارتباطی لوگو بوده و مخفف عبارت Communication Module KNX است. در واقع CMK ماژول ارتباطی لوگو 8 جهت اتصال به پروتکل های استاندارد هوشمندسازی ساختمان یا KNX می باشد. با استفاده از CMK2000 می توان مینی پی ال سی لوگو را در شبکه KNX قرار داده و از حداکثر  24 ورودی دیجیتال، 20 خروجی دیجیتال و 8 ورودی و خروجی آنالوگ استفاده کرد. تغذیه ی این کارت به صورت 24 ولت DC می باشد.

CMK2000 اطلاعات سنسورها را از طریق تجهیزات KNX دریافت کرده و توسط پورت اترنت با کانکتور RJ45 به لوگو منتقل می کند. این اطلاعات توسط لوگو پردازش شده و دستورات کنترلی از طریق ماژول CMK به عملگرهای KNX ارسال خواهد شد.