آموزش راهاندازی سنسور با PLC S7-1200 زیمنس (گام به گام)
مقدمه
امروزه اتوماسیون صنعتی به قلب تپنده کارخانهها و خطوط تولید تبدیل شده است و PLC S7-1200 زیمنس یکی از محبوبترین کنترلرهایی است که در این حوزه استفاده میشود. این PLC به دلیل اندازه کوچک، قیمت مناسب، قابلیتهای پیشرفته و سازگاری با طیف گستردهای از تجهیزات، جایگاه ویژهای در پروژههای کوچک و متوسط دارد.
یکی از وظایف مهم PLC، دریافت اطلاعات از سنسورها و پردازش آنها برای کنترل فرآیندهاست. در این مقاله یاد میگیریم که چگونه یک سنسور را به S7-1200 متصل و راهاندازی کنیم، چه نکاتی را باید رعایت کنیم و چگونه از دادههای سنسور در برنامه PLC و HMI استفاده کنیم.
۱. شناخت سنسورها و نقش آنها در اتوماسیون صنعتی
سنسورها همان «چشم و گوش» سیستم اتوماسیون هستند. آنها دادههای واقعی از محیط (مانند دما، فشار، سطح مایع یا وجود جسم) را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند تا PLC بتواند بر اساس آن تصمیمگیری کند.
دستهبندی کلی سنسورها:
-
سنسورهای دیجیتال (Discrete Sensors): خروجی دو حالته (۰ یا ۱) دارند. مثال: سنسور مجاورتی (Proximity) برای تشخیص حضور فلز.
-
سنسورهای آنالوگ (Analog Sensors): خروجی پیوسته دارند که میتواند مقدار یک کمیت را اندازهگیری کند. مثال: سنسور دمای PT100 با خروجی 4–20mA.
۲. PLC S7-1200 و ورودیهای آن
PLC S7-1200 دارای مدلهای متنوعی است که از نظر تعداد ورودی/خروجی، وجود یا عدم وجود ورودی آنالوگ داخلی و قابلیت توسعه با ماژولها متفاوت هستند.
-
ورودی دیجیتال: ترمینالهای I0.0، I0.1، …
-
ورودی آنالوگ (در مدلهای خاص): AI0، AI1
-
ماژول توسعه دیجیتال: SM1221
-
ماژول توسعه آنالوگ: SM1231
۳. انتخاب سنسور مناسب برای S7-1200
معیارهای انتخاب:
-
نوع سیگنال خروجی: PNP یا NPN برای دیجیتال، ولتاژی یا جریانی برای آنالوگ.
-
ولتاژ تغذیه: معمولاً ۲۴ ولت DC برای سازگاری با PLC زیمنس.
-
محیط کار: دما، رطوبت، گردوغبار (درجه IP).
-
دقت و سرعت پاسخدهی: برای فرآیندهای سریع، زمان پاسخ اهمیت زیادی دارد.
۴. سیمبندی سنسور به PLC
۴.۱. سنسور دیجیتال PNP
-
قهوهای → +24V DC
-
آبی → 0V
-
مشکی (سیگنال) → ورودی دیجیتال (مثلاً I0.0)
۴.۲. سنسور دیجیتال NPN
-
مشکی (سیگنال) به 0V وصل میشود و ورودی PLC از طریق مقاومت کششی به +24V میرود.
۴.۳. سنسور آنالوگ (0–10V یا 4–20mA)
-
خروجی سنسور به ترمینال AI0 یا AI1 وصل میشود.
-
تغذیه سنسور از همان منبع PLC یا منبع جداگانه تامین میشود.
۵. پیکربندی در نرمافزار TIA Portal
-
ایجاد پروژه جدید و انتخاب مدل PLC دقیقاً مطابق سختافزار.
-
افزودن ماژولهای I/O مطابق با نصب واقعی.
-
تعریف نوع سیگنال ورودی:
-
دیجیتال: بدون تغییر پیشفرض.
-
آنالوگ: انتخاب 0–10V یا 4–20mA در تنظیمات ماژول.
-
۶. برنامهنویسی
مثال سنسور دیجیتال:
روشن کردن چراغ هشدار در صورت فعال شدن سنسور.
مثال سنسور آنالوگ:
نمایش مقدار اندازهگیری شده روی HMI.
۷. تست آنلاین و مانیتورینگ
-
PLC را Online کنید.
-
از Watch Table برای مشاهده تغییرات ورودی استفاده کنید.
-
سنسور را تحریک کنید و وضعیت را بررسی کنید.
۸. نمایش دادهها در HMI
-
برای دیجیتال: چراغ گرافیکی (Indicator Lamp).
-
برای آنالوگ: نمایش عددی (Numeric Display) یا نمودار (Trend View).
-
افزودن آلارم در صورت عبور مقدار از حد مجاز.
۹. نکات حرفهای نصب و راهاندازی
-
استفاده از کابل شیلددار برای جلوگیری از نویز.
-
اتصال زمین مناسب برای سیستم.
-
قرار دادن فیوز محافظ در مسیر تغذیه سنسور.
-
مستندسازی کامل سیمبندی و آدرسها.
۱۰. رفع اشکال رایج
-
عدم تغییر وضعیت ورودی دیجیتال: بررسی ولتاژ خروجی سنسور و نوع PNP/NPN.
-
مقادیر ناپایدار آنالوگ: استفاده از فیلتر نرمافزاری در PLC.
-
عدم شناسایی در TIA Portal: بررسی ماژول سختافزاری و آدرسدهی.
نتیجهگیری
اتصال سنسور به PLC S7-1200 زیمنس کاری ساده اما حیاتی در پروژههای اتوماسیون صنعتی است. با انتخاب سنسور مناسب، سیمبندی درست و پیکربندی دقیق در TIA Portal، میتوان دادههای دقیق و بدون خطا را از محیط به PLC منتقل کرد و در کنترل فرآیندها استفاده نمود. اجرای این گامها باعث میشود سیستم شما پایدار، قابل اعتماد و آماده توسعههای بعدی باشد.
