هنگامی که تعداد زیادی ورودی و خروجی در فاصله­ای دور وجود دارند، اتصال مستقیم آن­ها به PLC نیاز به اتصالات زیادی دارد که مقرون به صرفه نیست، دراین مواقع یک واحد ورودی/خروجی^[۱۱] (I/O) در مکان لازم نصب می­ شود و با یک زوج سیم به PLC متصل می‏گردد. واحد I/O اطلاعات مربوط به ورودی-خروجی­ها را از طریق اتصال سریال به PLC ارسال و دریافت می­ کند. باتوجه به اینکه واحد I/O تا PLC ممکن است به چند هزار متر برسد، صرفه­جویی زیادی در هزینه­ها می شود. در سیستمهای بزرگ ممکن است چندین PLC وجودداشته باشد که همگی تحت نظارت یک PLC اصلی عمل می کنند. معمولا برنامه کنترلی در PLC اصلی اجرا می­ شود و PLCهای دیگر فقط وظیفه ارتباط با واحدهای I/Oرا به عهده دارند.
ماژول‏های ورودی: ورودی‏هایی که در سیستم­های PLC مورد استفاده قرار می‏گیرند، در حالت کلی به دو دسته ورودی­های دیجیتال^[۱۲](DI) و آنالوگ^[۱۳](AI) تقسیم می­شوند:
الف) ورودی­های دیجیتال: کلیدهایی که دارای دو وضعیت هستند به این ماژول­ها وارد می شوند. ماژول­های DI در رنج­های ولتاژی مختلف از جمله ۲۴ ولت یا ۱۱۰ ولت یا ۲۲۰ ولت وجود دارند. مثلا منطق ماژول­های DI از نوع ۲۴ ولت هستند بدین صورت است که اگر ولتاژ بین ۱۳ تا ۳۰ ولت وارد شود سطح یک و اگر ولتاژ ۳۰- تا ۵ ولت وارد شود، سطح صفر در نظر می­گیرد و ولتاژ بین ۵ تا ۱۳ ولت محدوده نامعین است. ماژول های DI از نظر تعداد کانال­های وروردی متفاوت هستند مثلا ماژول­های ۲ ورودی، ۸ ورودی، ۱۶ ورودی یا ۳۲ ورودی.
جهت حفاظت مدارهای داخلی PLC از خطرات ناشی از اشکالات بوجود آمده در مدار یا برای جلوگیری از ورود نویزهای موجود در محیط­های صنعتی، ارتباط ورودی­ ها با مدارت داخلی PLC توسط کوپل­کننده­ های نوری انجام می‏گیرد. بدلیل ایزوله شدن ورودی­ ها از بقیه اجزای مدار داخلی PLC ، هرگونه اتصال کوتاه و یا اضافه ولتاژ نمی­تواند آسیبی به واحدهای داخلی PLC وارد آورد.

ب( ورودی­های آنالوگ: این گونه ورودی­ ها در حالت استاندارد ۲۰-۴ میلی­آمپر و یا ۲۰-۰ میلی­آمپر بوده و مستقیما به ماژول آنالوگ متصل می­شوند. ماژول­های ورودی آنالوگ، سیگنال­های دریافتی پیوسته را به مقادیر دیجیتال تبدیل نموده و سپس مقادیر دیجیتال حاصل توسطCPU پردازش می­ شود.
ماژول‏های خروجی: خروجی­های استفاده شده در PLC ها نیز به دو دسته خروجی­های دیجیتال^[۱۴](DO) و آنالوگ^[۱۵](AO) تقسیم می‏شوند:
الف( خروجی‏های دیجیتال: این خروجی­ها به تجهیزاتی متصل می­شوند که دارای دو وضعیت هستند و جهت باز و بسته کردن یا خاموش و روشن کردن تجهیزات مختلفی از جمله کنتاکتورها، شیربرقی ها و … استفاده می‏شوند. خروجی ماژول­های DO ولتاژهای مختلف ۲۴ ولت یا ۲۲۰ ولت با جریان های ۴، ۲،۱ و ۵/۰ آمپر تولید می­ کنند.
ب( خروجی­های آنالوگ: سطوح ولتاژ و جریان استاندارد خروجی می ­تواند یکی از مقادیر ۲۰-۴ میلی­آمپر یا ۲۰-۰ میلی­آمپر باشد. معمولا ماژول­های خروجی آنالوگ، مقادیر دیجیتال پردازش شده توسط CPU را به سیگنال­های آنالوگ مورد نیاز جهت پروسه تحت کنترل تبدیل می‏ نمایند. این خروجی­ها به وسیله واحدی به نام Isolator از سایر قسمتهای داخلی PLC ایزوله می شوند. بدین ترتیب مدارات حساس داخلی PLC از خطرات ناشی از امکان بروز اتصالات ناخواسته خارجی محافظت می­گردند.
ماژول ارتباط پروسسوری (CP): این ماژول ارتباط بین CPU مرکزی را با CPU های جانبی بر قرار می­سازد [۵].

• • 1. 1. انواع PLC ها

     

     

PLC ها را می توان از نظر اندازه حافظه یا تعداد ورودی وخروجی به انواع زیر تقسیم ­بندی کرد:
الف)PLC های کوچک: جایگزینی برای کنترل­ کننده­ های سنتی است. تابعیت گسترش محدود و حداکثر یک یا دو ورودی/خروجی را دارند و برنامه­نویسی آن­ها نردبانی یا با دستورات نمادی صورت می‏گیرد.
ب) PLC های متوسط: این PLC ها ساختار ماژولار دارند در نتیجه توسعه و یا تغییر آن‏ها ساده است و تنها با اضافه نمودن یا تغییر ماژول‏ها صورت می­گیرد. تعداد ورودی/خروجی­ها زیاد و توسعه سیستم در آینده به راحتی امکان‏پذیر است. امکانات ارتباطی زیاد دارند و می‏توان از آن‏ها در کنترل گسترده استفاده کرد. برنامه­نویسی آنها نردبانی، نمادی و یا با دستورات گرافیکی است.
ج) PLC های بزرگ: در مواردی که تعداد ورودی/خروجی‏ها زیاد است و یا عملیات کنترلی پیچیده است از PLC های بزرگ استفاده می‏گردد. از این PLC ها برای کنترل سایر PLC ها نیز استفاده می‏شود و برنامه­نویسی این نوع PLC ها معمولا با بهره گرفتن از زبان­های سطح بالا صورت می‏گیرد.

• • 1. 1. مزایای استفاده از PLC ها

     

     

PLC ها مزایای فراوانی دارند که موجب استفاده گسترده­ی آن­ها در بسیاری از صنایع شده است. بعضی از مزایای اساسی استفاده از کنترل­ کننده­ های برنامه­پذیر در زیربخش‏های زیر آورده شده‏اند [۷].
۲-۴-۱- انعطاف پذیری
به این معنی که هر PLC به آسانی می‏تواند چندین دستگاه را کنترل کند. در گذشته، هر دستگاه تولیدی مجهز به کنترل الکترونیکی، نیاز به کنترل‏کننده مخصوص به خود داشت، مثلاً ۱۵ دستگاه تولیدی مجزا، نیاز به ۱۵ کنترل کننده مجزا داشت. امروزه می‏توان با بهره گرفتن از یک نمونه PLC هر یک از آن ۱۵ دستگاه را کنترل کرد و فقط با تغییر منطق برنامه­نویسی هر دستگاه را به صورت جداگانه کنترل کرد. علاوه بر آن از یک PLC با توجه به ویژگی­های سخت­افزاری آن، می­توان برای کنترل چندین دستگاه نیز استفاده کرد.
۲-۴-۲- تغییر در منطق برنامه و عیب‏یابی ساده
در سیستم­های از نوع رله­ای، هرگونه تغییری در برنامه نیاز به زمان برای سیم‏بندی مجدد تابلوها و دستگاه­ها دارد. در سیستم­های کنترل مبتنی بر PLC، تغییر در برنامه، در مدت زمان کوتاه چند دقیقه و از طریق صفحه کلید انجام می‏شود.
۲-۴-۳- در اختیار گذاشتن تعداد بسیار زیاد کنتاکت­ها
PLC ها از آن­جا که نرم­افزاری هستند، تعداد بسیار زیادی کنتاکت دارند، که در برنامه نویسی به سادگی به کار گرفته می­شوند، در حالی که افزودن کنتاکت به سیستم­های رله­ای قدیمی و نصب رله جدید، به زمان زیادی نیاز دارد.
۲-۴-۴- هزینه کمتر
PLC ها تعداد زیادی رله، تایمرها، شمارنده، توابع پیچیده محاسباتی و … را در اختیار قرار می­ دهند که نسبت به سیستم رله­ای معادلش هزینه به صورت قابل توجهی کاهش پیدا می‏کند.
۲-۴-۵- قابلیت اجرای آزمایشی برنامه ایجاد شده قبل از اعمال به سیستم
یک برنامه نوشته شده در PLC را قبل از استفاده می‏توان به صورت آزمایشی به منظور برطرف کردن خطاهای احتمالی آن در محیط نرم­افزار اجرا کرد. در حالی که سیستم­های رله­ای سنتی در بهترین حالت در محل کار آزمایش می­شوند، که نسبت به سیستم­های کنترل مبتنی بر PLC به زمان بیشتری برای راه ­اندازی نیاز دارند.
۲-۴-۶- نظارت عینی
منطق برنامه­ ریزی شده روی PLC در طول فعالیت آن، می ­تواند مانیتور شود. بنابراین درستی یا نادرستی عملکرد یک مدار در هر لحظه، قابل مشاهده است. مسیرهای منطقی در زمان فعال شدن، روی صفحه مانیتور روشن می‏گردند و به همین دلیل، عیب­یابی آن­ها نیز به سرعت انجام می­ شود. حتی در سیستمهای PLC پیشرفته، در صورت وقوع هر عیب، می‏توان پیامی مناسب جهت اطلاع کاربر در نظر گرفت. این پیام به محض آشکار شدن عیب مربوطه در سیستم PLC، روی صفحه نمایش ظاهر می‏شود.
۲-۴-۷- سرعت عمل
مدت زمان مورد نیاز برای اجرای برنامه سیستم­های کنترل مبتنی بر PLC در هر زمان اسکن برنامه بسیار کم و در حد چند میلی ثانیه است، در حالی که سیستم­های منطقی رله­ای برای فعال شدن نیاز به زمان غیر قابل قبولی دارند.
۲-۴-۸- روش برنامه نویسی نردبانی
زبان برنامه­نویسی PLC ها بسیار راحت و قابل فهم است حتی برای کسانی که مهارت­ های برنامه­نویسی پیشرفته را ندارند. از طرف دیگر عیب­یابی آن‏ها بسیار ساده است.
۲-۴-۹- قابلیت اطمینان و نگهداری