PLCهای میتسوبیشی یکی از خانواده‌های شناخته‌شده کنترلرهای صنعتی هستند و در بسیاری از ماشین‌آلات، خطوط تولید، سیستم‌های بسته‌بندی، کنترل حرکت و تجهیزات اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در نسل‌های جدید PLC میتسوبیشی، نرم‌افزار GX Works3 یکی از اصلی‌ترین ابزارهای مهندسی برای طراحی پروژه، تنظیم سخت‌افزار، برنامه‌نویسی، انتقال برنامه به PLC، مانیتورینگ و عیب‌یابی سیستم است.

در این آموزش تلاش کرده‌ایم روند کار با GX Works3 را به‌صورت مرحله‌به‌مرحله بررسی کنیم. در کنار این مقاله، فایل PDF آموزشی، پاورپوینت و ویدئوی آموزش نیز در اختیار شما قرار گرفته است تا بتوانید مطالب را به‌صورت عملی دنبال کنید.

GX Works3 چیست؟

GX Works3 نرم‌افزار مهندسی PLCهای نسل جدید MELSEC میتسوبیشی است.

برخلاف تصور برخی کاربران، GX Works3 فقط یک محیط برای نوشتن Ladder نیست. بخش‌های مختلف چرخه مهندسی PLC در یک پروژه توسط این نرم‌افزار مدیریت می‌شوند؛ از جمله:

• تعریف CPU و ماژول‌های PLC
• تنظیم پارامترهای سخت‌افزار
• تعریف ورودی و خروجی‌ها
• برنامه‌نویسی PLC
• انتقال برنامه به CPU
• خواندن برنامه از PLC
• مانیتورینگ آنلاین
• شبیه‌سازی برنامه
• بررسی خطاهای CPU و شبکه
• نگهداری و عیب‌یابی سیستم

به همین دلیل بهتر است GX Works3 را یک محیط مهندسی PLC بدانیم، نه فقط نرم‌افزار برنامه‌نویسی.

GX Works3 برای کدام PLCهای میتسوبیشی استفاده می‌شود؟

GX Works3 برای نسل‌های جدید PLCهای Mitsubishi MELSEC طراحی شده است و به‌طور ویژه در خانواده‌هایی مانند:

MELSEC iQ-R

و

MELSEC iQ-F

کاربرد دارد.

در برخی مستندات و نسخه‌های نرم‌افزار، خانواده‌های دیگری نیز پشتیبانی می‌شوند؛ بنابراین قبل از ساخت پروژه باید مدل دقیق CPU را بررسی کنید.

برای PLCهای قدیمی‌تر میتسوبیشی ممکن است نرم‌افزارهایی مانند GX Works2 یا GX Developer مورد نیاز باشند. بنابراین انتخاب نرم‌افزار باید بر اساس مدل CPU انجام شود، نه صرفاً نام Mitsubishi.

معماری کار با PLC در GX Works3

برای یادگیری بهتر GX Works3 می‌توان فرایند مهندسی PLC را به پنج بخش اصلی تقسیم کرد:

1. ایجاد برنامه

ابتدا منطق کنترلی ماشین یا خط تولید نوشته می‌شود.

2. تنظیم پارامترهای سیستم

CPU، ورودی‌ها، خروجی‌ها و ماژول‌های جانبی پیکربندی می‌شوند.

3. انتقال اطلاعات بین کامپیوتر و PLC

برنامه می‌تواند روی PLC نوشته شود یا از PLC خوانده شود.

4. مانیتورینگ و Debug

وضعیت ورودی‌ها، خروجی‌ها، تایمرها، کانترها و متغیرهای برنامه هنگام اجرای PLC مشاهده می‌شود.

5. Diagnostics

اگر CPU، شبکه یا یکی از ماژول‌ها خطا داشته باشد، ابزارهای عیب‌یابی GX Works3 برای یافتن علت مشکل استفاده می‌شوند.

این پنج مرحله تقریباً چرخه اصلی کار یک مهندس PLC در زمان طراحی، راه‌اندازی و تعمیر یک سیستم صنعتی را تشکیل می‌دهند.

زبان‌های برنامه‌نویسی در GX Works3

یکی از قابلیت‌های مهم GX Works3 پشتیبانی از چند روش برنامه‌نویسی است.

Ladder Diagram

Ladder یا LD رایج‌ترین روش برنامه‌نویسی PLC در صنعت است.

ساختار Ladder شبیه مدارهای فرمان رله‌ای است و به همین دلیل برای تکنسین‌های برق و اتوماسیون قابل فهم‌تر است.

به‌عنوان مثال یک مدار ساده Start/Stop موتور را می‌توان به‌راحتی با کنتاکت و Coil در Ladder ایجاد کرد.

Structured Text یا ST

ST یک زبان متنی برای برنامه‌نویسی PLC است.

برای الگوریتم‌ها، محاسبات، حلقه‌ها و منطق‌هایی که نوشتن آنها در Ladder پیچیده می‌شود، Structured Text می‌تواند انتخاب مناسبی باشد.

برای مثال:

IF StartButton = TRUE THEN
    Motor = TRUE;
END_IF;

FBD/LD

در این روش می‌توان از Function Blockها در کنار منطق گرافیکی استفاده کرد.

این ساختار در پروژه‌های ماژولار و پروژه‌هایی که قرار است بخش‌های برنامه چند بار استفاده شوند اهمیت زیادی دارد.

SFC

SFC برای فرایندهای مرحله‌ای یا Sequence مناسب است.

فرض کنید یک دستگاه مراحل زیر را اجرا می‌کند:

ورود قطعه → بستن گیره → شروع عملیات → پایان عملیات → باز کردن گیره → خروج قطعه

در چنین سیستمی می‌توان فرایند را به Stepهای مختلف تقسیم کرد و انتقال بین مراحل را مدیریت کرد.

ساخت پروژه جدید در GX Works3

پس از اجرای نرم‌افزار، ابتدا باید پروژه جدید ایجاد شود.

در هنگام ساخت پروژه معمولاً اطلاعاتی مانند:

• سری PLC
• مدل CPU
• نوع پروژه
• تنظیمات اولیه

انتخاب می‌شوند.

انتخاب CPU بسیار مهم است، زیرا ساختار حافظه، امکانات CPU، ماژول‌ها و برخی دستورات برنامه‌نویسی بر اساس کنترلر انتخاب‌شده تعیین می‌شوند.

تنظیم سخت‌افزار PLC

یکی از تفاوت‌های مهم کار حرفه‌ای با PLC این است که برنامه‌نویسی فقط نوشتن Ladder نیست.

مهندس باید ساختار سخت‌افزار سیستم را نیز تعریف کند.

در GX Works3 می‌توان پارامترهای:

• CPU
• ورودی و خروجی
• ماژول‌های آنالوگ
• ماژول‌های ارتباطی
• ماژول‌های هوشمند
• Positioning
• Motion

را تنظیم کرد.

در پروژه‌های بزرگ، تنظیم صحیح Module Configuration اهمیت زیادی دارد.

پارامترهای CPU

CPU نیز دارای تنظیمات مختلفی است.

برای مثال ممکن است پارامترهایی مربوط به:

• نحوه اجرای برنامه
• زمان‌بندی
• حافظه
• شبکه
• Startup
• Retain Data
• خطاها

وجود داشته باشد.

تنظیم اشتباه پارامتر CPU می‌تواند باعث شود حتی یک برنامه Ladder صحیح نیز به شکل مورد انتظار اجرا نشود.

Write to PLC چیست؟

بعد از ساخت و بررسی برنامه باید پروژه از کامپیوتر به PLC منتقل شود.

این عملیات در GX Works3 با گزینه:

Write to PLC

انجام می‌شود.

قبل از انجام Write باید اتصال صحیح کامپیوتر و PLC بررسی شود.

بسته به مدل PLC ممکن است ارتباط از طریق Ethernet، USB یا سایر رابط‌های پشتیبانی‌شده انجام شود.

Read from PLC چیست؟

عملیات معکوس نیز وجود دارد.

با استفاده از:

Read from PLC

می‌توان اطلاعات موجود در CPU را از PLC دریافت کرد.

این قابلیت مخصوصاً هنگام تعمیر دستگاهی که برنامه اصلی آن در اختیار تکنسین نیست اهمیت زیادی دارد.

البته قبل از هرگونه تغییر در PLC صنعتی توصیه می‌شود یک نسخه پشتیبان کامل از پروژه و پارامترها تهیه شود.

Online Change در GX Works3

در برخی شرایط GX Works3 امکان تغییر بخش‌هایی از Sequence Program را در حالی که CPU در حال کار است فراهم می‌کند.

این قابلیت در خطوط تولیدی که توقف دستگاه هزینه زیادی دارد بسیار کاربردی است.

اما Online Change باید توسط فرد مسلط به سیستم انجام شود.

یک تغییر کوچک در برنامه PLC یک ماشین فعال می‌تواند مستقیماً روی موتور، شیر، جک پنوماتیک، سروو یا سایر تجهیزات اثر بگذارد؛ بنابراین قبل از هر تغییر آنلاین باید وضعیت ماشین و الزامات ایمنی بررسی شود.

مانیتورینگ آنلاین PLC

یکی از بخش‌های بسیار مهم در راه‌اندازی و تعمیر PLC، Monitor Mode است.

در این حالت می‌توان مشاهده کرد:

• کدام ورودی فعال است؟
• کدام خروجی روشن شده است؟
• وضعیت کنتاکت‌ها چیست؟
• مقدار Registerها چقدر است؟
• تایمر به چه مقداری رسیده است؟
• کدام شرط مانع اجرای مرحله بعد شده است؟

در بسیاری از خرابی‌های صنعتی، همین قابلیت می‌تواند زمان عیب‌یابی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

شبیه‌سازی برنامه بدون PLC

برای آموزش و همچنین آزمایش اولیه برنامه همیشه لازم نیست PLC فیزیکی در اختیار داشته باشیم.

GX Works3 قابلیت Simulation دارد و می‌توان بخش زیادی از منطق برنامه را در محیط مجازی بررسی کرد.

برای مثال می‌توان وضعیت یک ورودی را تغییر داد و مشاهده کرد:

• آیا خروجی مربوطه فعال می‌شود؟
• تایمر درست عمل می‌کند؟
• Sequence وارد مرحله بعد می‌شود؟
• شرط‌های Interlock صحیح هستند؟

این قابلیت برای هنرجویان PLC بسیار ارزشمند است.

کار با برد آموزشی PLC میتسوبیشی

اگر یک برد آموزشی Mitsubishi در اختیار دارید، بهتر است تمرین‌ها را از پروژه‌های ساده شروع کنید.

برای مثال:

تمرین اول: روشن و خاموش کردن خروجی با Push Button

تمرین دوم: مدار Start/Stop با Self Hold

تمرین سوم: استفاده از Timer

تمرین چهارم: استفاده از Counter

تمرین پنجم: کنترل موتور با Forward/Reverse

تمرین ششم: ایجاد Interlock

تمرین هفتم: خواندن ورودی آنالوگ در صورت وجود ماژول مناسب

تمرین هشتم: ساخت یک Sequence چندمرحله‌ای

بعد از اجرای هر تمرین، برنامه را به PLC منتقل کرده و وضعیت آن را در Monitor Mode مشاهده کنید.

ترکیب برد واقعی + GX Works3 + Simulation یکی از بهترین روش‌ها برای یادگیری PLC میتسوبیشی است.

Diagnostics؛ عیب‌یابی PLC میتسوبیشی

یکی از امکانات مهم GX Works3 بخش Diagnostics است.

اگر در CPU یا شبکه خطایی رخ دهد، نرم‌افزار می‌تواند اطلاعات مربوط به وضعیت فعلی خطا و سابقه خطاها را نمایش دهد.

این موضوع در تعمیر دستگاه‌های صنعتی بسیار مهم است.

به جای تعویض آزمایشی قطعات، ابتدا باید مشخص شود مشکل مربوط به:

• CPU
• ماژول I/O
• شبکه
• پارامترها
• برنامه
• ارتباط با تجهیزات جانبی

است یا خیر.

System Monitor نیز می‌تواند اطلاعات دقیق‌تری درباره وضعیت ماژول‌های سیستم ارائه کند.

چرا Error History مهم است؟

فرض کنید دستگاه در زمان حضور تکنسین بدون مشکل کار می‌کند اما اپراتور گزارش می‌دهد هر چند ساعت یک‌بار دستگاه متوقف می‌شود.

مشاهده وضعیت لحظه‌ای در چنین حالتی ممکن است هیچ مشکلی نشان ندهد.

اما بررسی Error History می‌تواند سرنخ مهمی برای پیدا کردن خطاهای مقطعی در اختیار تعمیرکار قرار دهد.

به همین دلیل ذخیره و بررسی سابقه خطاها یکی از مراحل مهم عیب‌یابی حرفه‌ای PLC است.

GX Works3 فقط برای پروژه‌های ساده نیست

در سطوح پیشرفته‌تر، GX Works3 امکاناتی برای کنترل سیستم‌های بزرگ‌تر و فرایندی نیز دارد.

یکی از موضوعات پیشرفته، CPUهای خانواده RnPCPU است.

این CPUها می‌توانند در سیستم‌های Process Control مورد استفاده قرار گیرند و بسته به پیکربندی، قابلیت‌هایی مرتبط با سیستم‌های Redundant نیز در اختیار مهندس قرار می‌دهند.

در این سطح از پروژه، موضوعاتی مانند:

• Process Control
• Sequence Control
• Function Block
• Tag
• Redundancy
• مدیریت داده‌های فرایندی

اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.

Process Mode و Redundant Mode چیست؟

در سیستم‌های RnPCPU می‌توان با مفاهیم مختلفی مواجه شد.

Process Mode

برای ایجاد پروژه‌های Process Control استفاده می‌شود.

Redundant Mode

در سیستم‌هایی که افزونگی و افزایش قابلیت اطمینان اهمیت بالایی دارد، معماری Redundant مطرح می‌شود.

این موضوع بیشتر مربوط به پروژه‌های صنعتی پیشرفته و سیستم‌هایی است که توقف آنها می‌تواند هزینه یا ریسک زیادی ایجاد کند.

Function Blockها و مهندسی ساخت‌یافته

یکی از اصول مهم در پروژه‌های حرفه‌ای PLC، جلوگیری از نوشتن برنامه‌های بزرگ و غیرقابل نگهداری است.

استفاده از Function Block باعث می‌شود قسمت‌های مختلف سیستم به شکل ماژولار طراحی شوند.

برای مثال می‌توان Function Blockهای جداگانه‌ای برای:

• موتور
• پمپ
• شیر
• PID
• Alarm
• Conveyor

ایجاد کرد.

این روش توسعه، تست و نگهداری پروژه را ساده‌تر می‌کند.

GX Works2 یا GX Works3؟

این سؤال برای کاربران میتسوبیشی بسیار رایج است.

به‌طور خلاصه نمی‌توان گفت همیشه باید GX Works3 را نصب کرد.

انتخاب نرم‌افزار به مدل PLC و CPU بستگی دارد.

PLCهای قدیمی‌تر ممکن است با GX Developer یا GX Works2 برنامه‌نویسی شوند، در حالی که نسل‌های جدید MELSEC مانند iQ-R و iQ-F با GX Works3 مهندسی می‌شوند.

بنابراین قبل از دانلود نرم‌افزار ابتدا مدل دقیق CPU را بخوانید.

فایل‌های آموزشی این دوره

برای تکمیل آموزش، سه نوع محتوای آموزشی در اختیار شما قرار گرفته است:

فایل PDF

راهنمای GX Works3 شامل توضیحات فنی درباره برنامه‌نویسی، پارامترها، انتقال برنامه، Debug، Diagnostics و برخی قابلیت‌های پیشرفته.

پاورپوینت آموزشی

پاورپوینت «مهندسی PLC با GX Works3» که ساختار نرم‌افزار، معماری پروژه، زبان‌های برنامه‌نویسی، مانیتورینگ، RnPCPU و Process Control را به‌صورت تصویری توضیح می‌دهد.

ویدئوی آموزشی

برای مشاهده روند عملی آموزش و محیط نرم‌افزار می‌توانید ویدئوی این بخش را مشاهده کنید.

پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مقاله را مطالعه کنید، سپس پاورپوینت را مرور کرده و در نهایت همراه با ویدئو تمرین‌ها را روی نرم‌افزار یا برد آموزشی انجام دهید.

جمع‌بندی

یادگیری PLC میتسوبیشی فقط با حفظ کردن دستورات Ladder کامل نمی‌شود.

برای کار حرفه‌ای باید بتوانید کل چرخه مهندسی PLC را انجام دهید:

انتخاب CPU → پیکربندی سخت‌افزار → تنظیم پارامترها → برنامه‌نویسی → شبیه‌سازی → Write to PLC → مانیتورینگ → Diagnostics و عیب‌یابی

GX Works3 این مراحل را در یک محیط مهندسی در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

اگر قصد ورود جدی به اتوماسیون صنعتی و PLCهای Mitsubishi را دارید، بهترین روش یادگیری این است که همزمان با مطالعه مطالب، پروژه‌های کوچک را روی Simulator یا یک برد آموزشی واقعی اجرا کنید.

سوالات متداول

آیا بدون PLC واقعی می‌توان GX Works3 را یاد گرفت؟

بله. بخشی از برنامه را می‌توان با قابلیت Simulation آزمایش و Debug کرد. برای یادگیری کامل ورودی و خروجی‌های واقعی، شبکه و تجهیزات جانبی، کار با سخت‌افزار واقعی نیز توصیه می‌شود.

آیا GX Works3 برای تمام PLCهای میتسوبیشی است؟

خیر. نرم‌افزار مناسب به سری و مدل CPU بستگی دارد. نسل‌های جدید مانند iQ-R و iQ-F از مهم‌ترین خانواده‌های مورد استفاده با GX Works3 هستند، اما بسیاری از کنترلرهای قدیمی‌تر با GX Works2 یا GX Developer کار می‌کنند.

آیا می‌توان برنامه را از PLC میتسوبیشی خواند؟

در صورت پشتیبانی CPU و فراهم بودن دسترسی لازم، GX Works3 دارای قابلیت Read from PLC است.

آیا می‌توان هنگام کار PLC برنامه را تغییر داد؟

GX Works3 قابلیت‌هایی برای Online Change دارد، اما تغییر برنامه یک PLC در حال کنترل ماشین باید با رعایت کامل اصول ایمنی و توسط فرد متخصص انجام شود.

برای شروع یادگیری چه تمرینی مناسب است؟

بهتر است با ورودی و خروجی دیجیتال، مدار Start/Stop، Timer و Counter شروع کنید و سپس به Sequence، آنالوگ، ارتباطات و Motion برسید.