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प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी): परिभाषा, प्रकार, कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोग

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) एक औद्योगिक नियंत्रण उपकरण है जिसका उपयोग आप मशीनों और प्रक्रियाओं को स्वचालित करने के लिए करते हैं।इस लेख में, आप सीखेंगे कि पीएलसी क्या है, इसके मुख्य घटक और यह एक स्वचालन प्रणाली के अंदर कैसे काम करता है।आप विभिन्न प्रकार के पीएलसी भी देखेंगे, सीढ़ी प्रोग्रामिंग का उपयोग कैसे किया जाता है, और पीएलसी आमतौर पर कहां लागू होते हैं।स्वचालन में उनकी भूमिका को समझने में आपकी सहायता के लिए अन्य नियंत्रण प्रणालियों के साथ स्पष्ट तुलना शामिल की गई है।

कैटलॉग

चित्र 1. प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक (पीएलसी)

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर क्या है?

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) एक मजबूत औद्योगिक कंप्यूटर है जिसे विशेष रूप से ऑटोमेशन सिस्टम में विश्वसनीय नियंत्रण के लिए डिज़ाइन किया गया है।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, एक पीएलसी आमतौर पर एक सामान्य प्रयोजन कंप्यूटर के बजाय एक समर्पित औद्योगिक उपकरण के रूप में एक नियंत्रण कक्ष के अंदर स्थापित किया जाता है।इसका ठोस, मॉड्यूलर निर्माण इसे कठोर वातावरण में लगातार काम करने की अनुमति देता है।पीएलसी विद्युत शोर, कंपन, धूल और तापमान भिन्नता का सामना करने के लिए बनाए गए हैं।मानक पीसी के विपरीत, एक पीएलसी भरोसेमंद औद्योगिक संचालन के लिए अनुकूलित है।

पीएलसी प्रणाली के घटक

पीएलसी प्रणाली के घटक महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे एक प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक को औद्योगिक मशीनों और प्रक्रियाओं की विश्वसनीय निगरानी, ​​नियंत्रण और स्वचालित करने की अनुमति देने के लिए एक साथ काम करते हैं।

चित्र 2. पीएलसी प्रणाली के घटक

•विद्युत आपूर्ति

बिजली आपूर्ति एक कोर पीएलसी घटक है जो आंतरिक मॉड्यूल को सही ऑपरेटिंग वोल्टेज प्रदान करता है।यह विश्वसनीय पीएलसी संचालन के लिए स्थिर और निरंतर बिजली सुनिश्चित करता है।

•नियंत्रक (सीपीयू नियंत्रण इकाई)

नियंत्रक केंद्रीय घटक है जो सभी आंतरिक पीएलसी गतिविधियों का प्रबंधन करता है।यह मेमोरी, इनपुट मॉड्यूल और आउटपुट मॉड्यूल के बीच संचार का समन्वय करता है।

•सीपीयू प्रोसेसर

सीपीयू प्रोसेसर पीएलसी का मुख्य प्रसंस्करण घटक है।यह नियंत्रण प्रणाली के लिए आवश्यक तार्किक संचालन और आंतरिक डेटा प्रोसेसिंग को संभालता है।

•प्रोग्राम एवं डेटा मेमोरी

मेमोरी एक पीएलसी घटक है जिसका उपयोग नियंत्रण प्रोग्राम और सिस्टम डेटा को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है।यह निर्देशों के अस्थायी और स्थायी भंडारण दोनों का समर्थन करता है।

•इनपुट इंटरफ़ेस

इनपुट इंटरफ़ेस एक पीएलसी घटक है जो बाहरी सिग्नल को नियंत्रक से जोड़ता है।यह आने वाले सिग्नलों को कंडीशन करता है और उपयोग योग्य आंतरिक प्रारूप में परिवर्तित करता है।

•आउटपुट इंटरफ़ेस

आउटपुट इंटरफ़ेस पीएलसी से कनेक्टेड डिवाइसों तक नियंत्रण सिग्नल पहुंचाने के लिए जिम्मेदार है।यह आंतरिक तर्क संकेतों को विद्युत आउटपुट में अनुवादित करता है।

•इनपुट डिवाइस

इनपुट डिवाइस बाहरी घटक हैं जो पीएलसी को सिग्नल प्रदान करते हैं।वे भौतिक स्थितियों का पता लगाते हैं और उन्हें विद्युत इनपुट में परिवर्तित करते हैं।

•आउटपुट डिवाइस

आउटपुट डिवाइस ऐसे घटक हैं जो पीएलसी से नियंत्रण सिग्नल प्राप्त करते हैं।वे सिस्टम स्थिति को स्विच करने या इंगित करने जैसी भौतिक क्रियाएं करते हैं।

•कॉम्स इंटरफ़ेस

संचार इंटरफ़ेस एक पीएलसी घटक है जिसका उपयोग बाहरी सिस्टम के साथ डेटा विनिमय के लिए किया जाता है।यह नेटवर्किंग और सिस्टम एकीकरण कार्यों का समर्थन करता है।

•एचएमआई, रिमोट आई/ओ और अन्य पीएलसी

ये सहायक घटक हैं जो निगरानी और विस्तार के लिए पीएलसी के साथ बातचीत करते हैं।वे अंतःक्रिया और वितरित नियंत्रण का समर्थन करते हैं।

•प्रोग्रामिंग टर्मिनल

प्रोग्रामिंग टर्मिनल एक समर्थन घटक है जिसका उपयोग पीएलसी को कॉन्फ़िगर करने के लिए किया जाता है।यह प्रोग्राम विकास, परीक्षण और सिस्टम डायग्नोस्टिक्स की अनुमति देता है।

पीएलसी का कार्य सिद्धांत

एक पीएलसी स्कैन चक्र नामक एक सतत चक्रीय प्रक्रिया का उपयोग करके संचालित होता है, जो सटीक और विश्वसनीय नियंत्रण सुनिश्चित करता है।चक्र की शुरुआत पीएलसी द्वारा सभी इनपुट सिग्नलों, जैसे सेंसर स्थिति, स्विच स्थिति, या एनालॉग माप को पढ़ने से होती है।इसके बाद, नियंत्रक टाइमर, काउंटर, तुलना और अंकगणितीय कार्यों जैसे तर्क निर्देशों को लागू करके उपयोगकर्ता-परिभाषित प्रोग्राम को निष्पादित करता है।प्रसंस्करण के बाद, पीएलसी अपने आउटपुट को अपडेट करता है, मोटर, सोलनॉइड, अलार्म, रिले और अन्य फील्ड डिवाइस को सक्रिय करता है।यह चक्र मिलीसेकंड के भीतर दोहराया जाता है, जिससे पीएलसी बदलती परिस्थितियों पर तुरंत प्रतिक्रिया कर सकता है।संचार प्रोटोकॉल, आंतरिक निदान और त्रुटि-हैंडलिंग रूटीन जैसी अतिरिक्त सुविधाएं सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन बनाए रखने में मदद करती हैं।

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर के प्रकार

कॉम्पैक्ट पीएलसी

चित्र 3. कॉम्पैक्ट पीएलसी

कॉम्पैक्ट पीएलसी एक ऑल-इन-वन प्रोग्रामयोग्य लॉजिक नियंत्रक है जो सीपीयू, बिजली आपूर्ति, इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल और संचार पोर्ट को एक इकाई में एकीकृत करता है।चित्र में, इन अंतर्निर्मित अनुभागों को स्पष्ट रूप से एक कॉम्पैक्ट आवास के भीतर समूहीकृत किया गया है, जिससे पता चलता है कि नियंत्रक को स्थान बचाने और स्थापना को सरल बनाने के लिए कैसे डिज़ाइन किया गया है।एकीकृत I/O टर्मिनलों की उपस्थिति इस बात पर प्रकाश डालती है कि बुनियादी स्वचालन कार्यों के लिए बाहरी विस्तार मॉड्यूल की हमेशा आवश्यकता नहीं होती है।ईथरनेट और यूएसबी जैसे संचार पोर्ट इंगित करते हैं कि कॉम्पैक्ट पीएलसी को कैसे प्रोग्राम किया जा सकता है और अन्य सिस्टम से जोड़ा जा सकता है।

मॉड्यूलर पीएलसी

चित्र 4. मॉड्यूलर पीएलसी

मॉड्यूलर पीएलसी एक प्रोग्राम योग्य लॉजिक नियंत्रक है जो अलग-अलग, विनिमेय मॉड्यूल से बना होता है जो एक नियंत्रण प्रणाली के रूप में एक साथ काम करते हैं।चित्र में, पीएलसी को बिजली आपूर्ति, सीपीयू, डिजिटल इनपुट, डिजिटल आउटपुट और एनालॉग I/O के लिए अलग-अलग मॉड्यूल के साथ एक आम रेल पर इकट्ठा दिखाया गया है, जो स्पष्ट रूप से इसकी मॉड्यूलर संरचना को दर्शाता है।प्रत्येक मॉड्यूल एक विशिष्ट कार्य करता है, जिससे सिस्टम को आवश्यकतानुसार मॉड्यूल जोड़कर या बदलकर विस्तारित या संशोधित किया जा सकता है।यह लचीला डिज़ाइन मॉड्यूलर पीएलसी को मध्यम से बड़े स्वचालन प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है जहां समय के साथ इनपुट/आउटपुट आवश्यकताएं बदल सकती हैं।

रैक-माउंट पीएलसी

चित्र 5. रैक-माउंट पीएलसी

रैक-माउंट पीएलसी एक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर है जिसे उच्च क्षमता वाले ऑटोमेशन सिस्टम के लिए एक ही रैक या चेसिस के भीतर कई कार्यात्मक मॉड्यूल रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है।चित्र में, पीएलसी को बिजली आपूर्ति, सीपीयू, डिजिटल इनपुट मॉड्यूल, डिजिटल आउटपुट मॉड्यूल, एनालॉग I/O और एक संचार मॉड्यूल के लिए अलग-अलग स्लॉट के साथ एक संरचित रैक में व्यवस्थित किया गया है, जो स्पष्ट रूप से इसके संगठित लेआउट को दर्शाता है।यह व्यवस्था बिजली और डेटा संचार के लिए एक सामान्य बैकप्लेन साझा करते हुए कई मॉड्यूल को एक साथ संचालित करने की अनुमति देती है।रैक-माउंट पीएलसी का उपयोग आमतौर पर बड़े और जटिल नियंत्रण प्रणालियों में किया जाता है जहां उच्च I/O गिनती, तेज़ प्रसंस्करण और विश्वसनीय संचार की आवश्यकता होती है।

सुरक्षा पीएलसी

सेफ्टी पीएलसी एक विशेष प्रोग्रामयोग्य लॉजिक नियंत्रक है जिसे विशेष रूप से सुरक्षा-संबंधी अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है।इसमें खराबी के दौरान भी विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए अनावश्यक हार्डवेयर और असफल-सुरक्षित आर्किटेक्चर शामिल हैं।सुरक्षा पीएलसी आपातकालीन रोक, सुरक्षा इंटरलॉक और सुरक्षित गति नियंत्रण जैसे प्रमाणित सुरक्षा कार्यों का समर्थन करते हैं।ये नियंत्रक आईईसी 61508 और आईएसओ 13849 जैसे अंतरराष्ट्रीय सुरक्षा मानकों का अनुपालन करते हैं। सुरक्षा पीएलसी आमतौर पर खतरनाक और मिशन-महत्वपूर्ण औद्योगिक वातावरण में उपयोग किए जाते हैं।

शीतल पीएलसी

सॉफ्ट पीएलसी एक सॉफ्टवेयर-आधारित प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर है जो एक औद्योगिक पीसी या एम्बेडेड कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म पर चलता है।यह समर्पित पीएलसी हार्डवेयर के बजाय सॉफ्टवेयर का उपयोग करके मानक पीएलसी नियंत्रण कार्य करता है।सॉफ्ट पीएलसी जटिल नियंत्रण और डेटा-गहन अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रसंस्करण शक्ति और लचीलापन प्रदान करते हैं।वे आमतौर पर औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IIoT) और उन्नत स्वचालन प्रणालियों के साथ एकीकृत होते हैं।इस प्रकार का पीएलसी स्केलेबिलिटी और कनेक्टिविटी की आवश्यकता वाले आधुनिक स्वचालन वातावरण के लिए उपयुक्त है।

पीएलसी सीढ़ी प्रोग्रामिंग

चित्र 6. पीएलसी सीढ़ी प्रोग्रामिंग आरेख

पीएलसी सीढ़ी प्रोग्रामिंग एक ग्राफिकल प्रोग्रामिंग विधि है जिसका उपयोग विद्युत रिले सर्किट से मिलते जुलते प्रतीकों का उपयोग करके प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रकों के लिए नियंत्रण तर्क बनाने के लिए किया जाता है।यह चित्र दो ऊर्ध्वाधर पावर रेल और कई क्षैतिज पायदानों के साथ सीढ़ी तर्क को दर्शाता है, जो व्यक्तिगत नियंत्रण निर्देशों का प्रतिनिधित्व करता है।स्विच और संपर्क जैसे इनपुट निर्देश प्रत्येक पायदान के बाईं ओर रखे गए हैं, जो उन शर्तों को दिखाते हैं जिन्हें तर्क के सत्य होने के लिए पूरा किया जाना चाहिए।आउटपुट निर्देश, दाईं ओर कॉइल के रूप में दिखाए गए हैं, जो इनपुट शर्तों के संतुष्ट होने पर होने वाली कार्रवाइयों को दर्शाते हैं।यह सीढ़ी-शैली लेआउट पीएलसी प्रोग्रामिंग को पढ़ने, समस्या निवारण और समझने में आसान बनाता है, खासकर औद्योगिक स्वचालन और नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए।

प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक के अनुप्रयोग

मशीन स्वचालन और अनुक्रमण

पीएलसी का उपयोग स्वचालित प्रणाली में मशीनों के चरण-दर-चरण संचालन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।वे सुनिश्चित करते हैं कि प्रत्येक क्रिया सही क्रम में और सही समय पर हो।इससे मशीन की विश्वसनीयता में सुधार होता है और परिचालन संबंधी त्रुटियां कम होती हैं।पीएलसी का उपयोग करके मशीन स्वचालन औद्योगिक प्रक्रियाओं में दक्षता और स्थिरता बढ़ाता है।

मोटर और ड्राइव नियंत्रण

पीएलसी प्रारंभ, रोक, गति और दिशा को नियंत्रित करके इलेक्ट्रिक मोटरों के संचालन का प्रबंधन करते हैं।वे ओवरलोड और दोष का पता लगाने जैसे मोटर सुरक्षा कार्यों को भी संभालते हैं।यह सुरक्षित और कुशल मोटर संचालन सुनिश्चित करता है।पीएलसी-आधारित मोटर नियंत्रण का व्यापक रूप से औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।

प्रक्रिया नियंत्रण

पीएलसी तापमान, दबाव, प्रवाह और तरल स्तर जैसे प्रक्रिया चर को नियंत्रित करते हैं।वे स्थिर और सटीक नियंत्रण स्थितियों को बनाए रखने के लिए सेंसर फीडबैक का उपयोग करते हैं।इससे लगातार उत्पाद गुणवत्ता और सुरक्षित प्रक्रिया संचालन सुनिश्चित करने में मदद मिलती है।प्रक्रिया नियंत्रण औद्योगिक प्रणालियों में पीएलसी का एक प्रमुख अनुप्रयोग है।

सामग्री प्रबंधन प्रणाली

पीएलसी सामग्री संचलन के लिए कन्वेयर, लिफ्ट और स्वचालित सॉर्टिंग सिस्टम को नियंत्रित करते हैं।वे सेंसर इनपुट के आधार पर गति, दिशा और रूटिंग का प्रबंधन करते हैं।यह सामग्रियों की सुचारू और कुशल हैंडलिंग सुनिश्चित करता है।सामग्री प्रबंधन स्वचालन उत्पादकता में सुधार करता है और शारीरिक श्रम को कम करता है।

सुरक्षा और इंटरलॉक नियंत्रण

पीएलसी आपातकालीन स्टॉप बटन और सुरक्षा स्विच जैसे सुरक्षा उपकरणों की निगरानी करते हैं।असुरक्षित स्थितियों का पता चलने पर वे इंटरलॉक या सिस्टम शटडाउन शुरू कर देते हैं।इससे कर्मियों और उपकरणों दोनों की सुरक्षा में मदद मिलती है।सुरक्षा नियंत्रण औद्योगिक वातावरण में पीएलसी का एक अनुप्रयोग है।

उत्पादन लाइन स्वचालन

पीएलसी एक उत्पादन लाइन में कई मशीनों और वर्कस्टेशनों का समन्वय करते हैं।वे सभी चरणों में निरंतर और समकालिक संचालन सुनिश्चित करते हैं।इससे उत्पादन की गति में सुधार होता है और डाउनटाइम कम हो जाता है।उत्पादन लाइन स्वचालन से समग्र विनिर्माण दक्षता बढ़ती है।

डेटा अधिग्रहण और निगरानी

पीएलसी सिस्टम ऑपरेशन के दौरान सेंसर और मशीनों से परिचालन डेटा एकत्र करते हैं।इस डेटा का उपयोग प्रदर्शन की निगरानी, ​​निदान और दोष का पता लगाने के लिए किया जाता है।पीएलसी विश्लेषण के लिए डेटा को एचएमआई या एससीएडीए सिस्टम में संचारित कर सकते हैं।डेटा अधिग्रहण औद्योगिक प्रक्रियाओं को अनुकूलित और बेहतर बनाने में मदद करता है।

पीएलसी बनाम माइक्रोकंट्रोलर बनाम डीसीएस बनाम पीएसी

यह तुलना आपको पीएलसी, माइक्रोकंट्रोलर, डीसीएस और पीएसी के बीच अंतर को समझने में मदद करती है ताकि आप अपनी स्वचालन आवश्यकताओं के लिए सही नियंत्रण प्रणाली चुन सकें।

विशिष्टता	पीएलसी (प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक)	माइक्रोकंट्रोलर	डी.सी.एस (वितरित नियंत्रण प्रणाली)	पीएसी (प्रोग्रामयोग्य स्वचालन नियंत्रक)
प्राथमिक उद्देश्य	औद्योगिक स्वचालन और नियंत्रण	एंबेडेड उपकरणों में नियंत्रण	बड़ा सतत प्रक्रिया नियंत्रण	उन्नत औद्योगिक स्वचालन
आवेदन का आकार	छोटे से बड़ी मशीनें	छोटा इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद	बहुत बड़ा पौधे	मध्यम से बहुत बड़ी प्रणालियाँ
प्रसंस्करण गति	1 से 10 एमएस स्कैन समय	तक सैकड़ों मेगाहर्ट्ज	के लिए अनुकूलित स्थिर प्रक्रियाएं	से भी तेज पीएलसी, पीसी स्तर के करीब
प्रोग्रामिंग भाषाएँ	सीढ़ी तर्क, एफबीडी, एसटी	सी, सी++, सभा	समारोह ब्लॉक	आईईसी 61131-3 साथ ही उच्च स्तरीय भाषाएँ
परिचालन वातावरण	कठोर औद्योगिक स्थितियाँ	सामान्य इलेक्ट्रॉनिक वातावरण	कठोर औद्योगिक स्थितियाँ	कठोर औद्योगिक स्थितियाँ
मैं हे क्षमता	दसियों को हजारों I O अंक	बहुत सीमित मैं हे पिन	हज़ारों मैं हे अंक	सैकड़ों को हजारों I O
स्केलेबिलिटी	मध्यम से उच्च	बहुत सीमित	बहुत ऊँचा	बहुत ऊँचा
संचार प्रोटोकॉल	मोडबस, ईथरनेट आईपी, प्रोफिबस	यूएआरटी, एसपीआई, I2C	मालिकाना औद्योगिक नेटवर्क	ईथरनेट आईपी, ओपीसी यूए, मोडबस
दोष सहनशीलता	मध्यम	बहुत कम	बहुत ऊँचा अतिरेक के साथ	उच्च के साथ अतिरेक विकल्प
सिस्टम आर्किटेक्चर	केंद्रीकृत नियंत्रण	स्टैंडअलोन युक्ति	पूरी तरह से वितरित नियंत्रण	हाइब्रिड पीएलसी और पीसी आर्किटेक्चर
विशिष्ट प्रतिक्रिया समय	1 से 20 मिलीसेकंड	माइक्रोसेकंड	सेकेण्ड तक मिलीसेकंड	उप-मिलीसेकंड मिलीसेकंड तक
रखरखाव की जटिलता	निम्न से मध्यम	नीचा	ऊँचा	मध्यम

पीएलसी के लाभ और सीमाएँ

पीएलसी के लाभ

• कठोर औद्योगिक वातावरण में विश्वसनीय संचालन

• रिवायरिंग के बिना आसान प्रोग्राम परिवर्तन

• तेज़ और वास्तविक समय नियंत्रण प्रतिक्रिया

• कम वायरिंग के साथ कॉम्पैक्ट डिजाइन

• आसान रखरखाव के लिए अंतर्निहित निदान

• औद्योगिक संचार नेटवर्क का समर्थन करता है

पीएलसी की सीमाएँ

• कुशल प्रोग्रामिंग ज्ञान की आवश्यकता है

• उच्च प्रारंभिक सिस्टम लागत

• जटिल कार्यों के लिए सीमित प्रसंस्करण शक्ति

• विक्रेता-निर्भर हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर

• अपग्रेड के लिए हार्डवेयर प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है

निष्कर्ष

पीएलसी का व्यापक रूप से स्वचालन में उपयोग किया जाता है क्योंकि वे विश्वसनीय, तेज़ और कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त हैं।उनके घटक और स्कैन-आधारित संचालन मशीनों और प्रक्रियाओं के सटीक नियंत्रण की अनुमति देते हैं।विभिन्न पीएलसी प्रकार और प्रोग्रामिंग विधियां औद्योगिक कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला का समर्थन करती हैं।उनके फायदे, सीमाएं और अन्य नियंत्रकों से अंतर जानने से सही स्वचालन प्रणाली चुनने में मदद मिलती है।