Matlab

در نوشته به طور فشرده به نقش و اهميت Matlab و كاربرد آن اشاره مي‌شود:

Matlab به زبان برنامه نويسي highlevel علمي و مهندسي است، امكانات حساب متعددي را جهت كشدن نمودارها و نيز مشاهده‌ي تصويري داده‌ها در اختيار كاربر قرار مي‌دهد.

اين نرم افزار داراي يك كتابخانه گسترده‌ي ساخته شده از توابعي مي‌باشد كه براي دسته‌اي داده‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد و به واسطه‌ي اين امكانات به صورت گسترده‌اي در دانشگاه‌ها و مراكز تحقيق در اقصي نقاط جهان به كار گرفته مي‌شود.

Matlab در حقيقت يك زبان ارائه شده براي محاسبات عددي مي‌باشد و اين امكان را براي كاربر ايجاد مي‌كند كه ضمن انجام يكسري process بر روي داده‌ها به صورت تصويري نيز به مشاهده‌ي آنها بپردازد بدون اينكه نيازمند نوشتن برنامه‌هاي طولاني باشد، در ضمن از بهترين امكانات Matlab، Simulink آن مي‌باشد كه به وسيله‌ي آن امكان شبيه سازي مدل و جاي واقعي فراهم شود كه امروزه كاربرد بسيار زيادي پيدا كرده است.

برخي از ويژگيهاي Matlab عبارتند از :

  • Matlab help facilities
  • Matlab Matrices and vectors
  • Matlab avitmatic operators
  • Matlab software
  • Matlab graphics
  • Matlab lata handling
  • Programming hints
  • Examples of problem solned with matlab
  • Using C++ with Matlab

 

نرم افزار Matlab به عنوان يك برنامه مناسب جهت انجام محاسبات ماتريسي شروع به كار كرد. و اكنون به يك زبان رياضي highlevel ارتقا پيدا كرده است به گونه‌اي كه مي‌تواند مسائل انتگرالي پيچيده را حل و جواب‌ها را به صورت نمودارهاي 2 بعدي و يا حتي 3 بعدي مناسب نيز نشان دهد. همچنين Matlab داراي يك زبان برنامه نويسي نيز مي‌باشد كه در داخل فايل script آن امكان پذير است كه بسيار به زبان پاسكال تشبيه مي‌باشد. اولين version از نرم افزار Matlab در اواسط دهه‌ي 1970 ميلادي به عنوان ابزار آموزشي در بازار عرضه شد. ولي اكنون نرم افزار Matlab تقريباً در كليه‌ي كارهاي مهندسي و نيز تحقيقات حضور موثر و غير قابل انكاري دارد. از جمله نرم افزارهاي مشابه Matlab مي‌توان به Mathematica و Maple اشاره نمود. كه مثلاً نرم افزار Mathematica از نظر محاسبات Symbolic از Matlab قوي‌تر ولي در محاسبات بزرگ عددي ضعيف‌تر عمل مي‌كند.

اين در حاليست كه version هاي جديد Matlab شامل محاسبات symbolic و maple نيز مي‌باشد.

در ضمن از ديگر ويژگيهاي بارز اين نرم افزار toolbox هايي كه براي مباحث مختلف علمي نظير (speech processing, image processing, …) دارد كه اين toolbox ها در حقيقت مجموعه‌اي است از كليه توابع موردنياز كه در هنگام تحقيقات براي موضوع خود كه ممكن است به كار گرفته شوند.

يكي از ديگر برتريهاي اين نرم افزار مربوط به Demo هايي است كه به هر toolbox و نيز خود Matlab اختصاص داده شده تا از روي آن بتوان به چگونگي بكارگيري توابع پي برد. در ضمن اين نرم افزار داراي يك help بسيار قوي بوده كه در اختيار كاربر قرار مي‌گيرد و از طريق آن مي‌تواند با Matlab آشنا و تمامي اشكالات و ابهامات را با استفاده درست و صحيح از آن در help مرتفع نمايد در حقيقت help مانند MSDN بوده با اين تفاوت كه با داشتن مثال‌هاي مفيد بسيار كاربردي‌تر مي‌باشد.

با اين تفاوت كه با داشتن مثال‌هاي مفيد بسيار كاربردي تر مي‌باشد.

در ضمن اگر براي شما امكان دستيابي به نرم افزار Matlab وجود ندارد مي‌توانيد از بسته‌ي بجاي octave استفاده كنيد كه از نظر برنامه نويسي و دستورات بسيار مشابه Matlab مي‌باشد

PLC


 
PLC چیست ؟
کنترل کننده نرم افزاری است که در قسمت ورودی اطلاعاتی را به صورت باینری دریافت و آنها را طبق برنامه ایی که در حافظه اش ذخيره شده پردازش می نماید و نتیجه عمليات را نیز از قسمت خروجی به صورت فرمان هایی به گیرنده ها و اجرا کننده های فرمان ارسال می کند. 
 


نقش PLC در اتوماسیون صنعتی:
كنترل بهتر فرآیندهای تولید
سرعت و دقت عمل بالا
توانایی خواندن انواع ورودی‌ها ی دیجیتال،آنالوگ و فركانس بالا
توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ...
امكانات اتصال به شبكه
ابعاد بسیار كوچك
سرعت پاسخگویی بسیار بالا
ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد
شبکه کردن PLC ها و امکان مدیریت آنها با یک کامپیوتر مرکزی
مزایای استفاده از PLC :
1-سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های كنترل رله‌ای تا 80٪ كاهش می‌یابد.
2-از آنجاییكه PLC توان بسیار كمی مصرف می‌كند، توان مصرفی بشدت كاهش پیدا خواهد كرد.
3-توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌كند.
4-برعكس سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های كنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه كنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این كار را انجام می‌دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندكی صرف انجام اینكار خواهد شد.
5-در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات كمكی از قبیل رله ، كانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/A و... بسیار كمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی،  پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری كاسته شود.
PLC ها استهلاک مکانیکی ندارند بنابراین علاوه بر عمر بیشتر، نیازی به تعمیرات و سرویس های دوره ای نخواهند داشت.
7-بر خلاف مدارات رله کنتاکتوری، نویزهای الکترونیکی و صوتی ایجاد نمی کنند.
از آنجاییكه سرعت عملكرد و پاسخ‌دهی  PLC در حدود میكرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است،  لذا زمان لازم برای انجام هر سیكل كاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای كاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.
8-ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است.
وقتی توابع كنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین كردن PLC بسیار كم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود.


کاربردهای PLC در صنعت:
1-صنایع اتومبیل سازی
تست قطعات و تجهيزات ، سیستم های رنگ پاش ، شکل دادن بدنه بوسيله پرس های اتوماتيک ، سوراخ کاری ، اتصال قطعات
2-صنایع پلاستیک سازی
ماشین های ذوب و قالب گیری تزریقی ، دمش هوا ، سیستم های تولید و آناليز پلاستیک
3-صنایع سنگین
کوره های صنعتی ، سیستم های کنترل دمای اتوماتیک ، وسایل و تجهيزات مورد استفاده در ذوب فلزات
4-صنایع شیمیایی
سیستم های مخلوط کننده ، دستگاه های ترکیب کننده مواد با نسبت های مختلف
5-صنایع غذایی
سیستم های عصاره گيری و بسته بندی
6-صنایع ماشینی
صنایع بسته بندی ، صنایع چوب ، سیستم های سوراخ کاری ، سیستم های اعلام خطر و هشدار دهنده ، سیستم های استفاده شده درجوش فلزات
7-صنایع حمل و نقل
جرثقیل ها ، سیستم های نوار نقاله ، تجهيزات حمل ونقل
8-صنایع تبدیل انرژی
ایستگاه های تقویت فشار گاز ، ایستگاه های توليد نیرو، کنترل پمپ های آب ، سیستم های تصفيه آب و هوای صنعتی ، سیستم های تصفیه و باز یافت تصفيه و بازیافت گاز
9-خدمات ساختمانی
تکنولوژی بالابری ، کنترل هوا و تهویه مطبوع ،سیستم های روشنایی خودکار
انتخاب PLC مناسب :
برای استفاده از PLC مناسب در یک پروژه باید موارد زیر را معین نمود :
دقت و سرعت انجام پروژه
تعداد ورودی و خروجی ها
نوع بار (جریان خروجی و ولتاژ آن)
نوع تغذیه
در پروسه هايي که تعدادI/O ها محدود بوده ونیاز به برنامه نويسی پیچیده ندارند می توان از کنترل کننده های Mini Plc استفاده کرد.
لوگو شاید ساده ترین نوع Plc باشد که به توان از آن برای آشنايي و آغاز به کار با Plc بهره برد. این کنترلر سخت افزاری برای کاربردهای صنعتی با حجم کار کم و ساده قابلیت لازم را دارا است.
هرPLC از دو قسمت زیر تشکیل شده است
1-سخت افزار
2-نرم افزار


سخت افزار LOGO شامل :
ماژول اصلی
کارت های افزایشی
ماژول تغذيه
قطعات جانبی
 

نکاتی در باره اورکد OrCAD

 

    ریشه تفاوت بین اورکد و پروتل در چیست ؟

چنانکه بخاطر داشته باشید قبل از اینکه رایانه های شخصی وارد بازار شود همه افراد دست اندرکار طرح مدار چاپی اعم از کارگران چاپ فیبر تا تکنسین ها و مهندسین طراح برای ترسیم مدار چاپی بناچار از کاغد شطرنجی و مداد پاکن استفاده کرده و بعد از مشقات فراوان طرح نهایی را با لتراست یا قلم راپید به کاغذ کالک منتقل مینمودند و از آن فیلم گرفته و بشیوه اسید کاری بروی سطح مس چاپ میکردند .

اما بعد از ورود رایانه های شخصی در دهه 60 ( ه . ش ) به بازار بسیاری از برنامه نویسها و شرکت های نرم افزاری سعی در ارائه برنامه ای کردند که این عملیات با روش نوین انجام بگیرد . پاک کردن ساده در هر بخش از مدار یا کپی کردن هربخش و تکثیر و بطور خلاصه توانایی های خاص ویرایشی با رایانه کاربران را سریعا جذب این وسیله نوظهور کرد اگر چه سیستم عامل آن زمان داس بود و کار با آن واقعا مشکل و نرم افزار ها و کاربران را دچار مشکلات زیاد میکرد اما بسیاری که از کار دستی بستوه آمده بودند با لذت فراوان با این وسیله جدید  کار میکردند .

در میان سازندگان نرم افزار دو شرکت بودند که توانستند موفق بیرون بیایند و محصولشان مورد استقبال قرار گرفت یکی  PSpice  و دیگری Protel  بود .

پی اسپیس که از قبلها با رایانه های عظیم IBM همواره کار شبیه سازی مدارات و تحلیل آنرا انجام میداد و از قبل نیز در زمینه طرح مدار چاپی نیز دارای نرم افزار خاص خود بود . اما پروتل با ارتباطاتی که با کارگاههای چاپ مدار داشت به این نتیجه رسیده بود که نرم افزاری به بازار ارائه دهد که ازکمترین پیچیدگی برخوردار باشد تا حتی کارگران کارگاهها نیز بتوانند با آن کار کنند و از الگوریتم های ساده در تمامی قسمت ها استفاده شود .

بدین سان بود که پروتل نرم افزاری به بازار ارائه داد که یک کاربر غیر متخصص نیز بتواند اینبار بجای مداد و کاغذ شطرنجی و لتراست از نماد های تصویری استفاده کند و بسادگی با قرار دادن پایه لحیم ( پد ) و خط ( تراک ) و اتصال آنها بیکدیگر مدار خود را طرح و نهایی نماید و در ضمن بتواند برای قطعات خاص خود نیز یک کتابخانه بسازد . و این همان نکته ایست که باعث شد پروتل در بازار های کاری بشدت و سرعت شناخته شده و چنانکه بجرات میتوان گفت در ایران 99 در صد از چاپچی ها فقط با پروتل قادر به کار کردن هستند !

اما این ترسیم در نهایت یک کار تصویری ( گرافیکی ) صرف بود و هیچ ربطی به مدار الکترونیک نداشت و در نتیجه نمیتوانست هیچ ارتباط پویائی با نقشه داشته باشد .

در این هنگام گروه نرم افزار OrCAD  برآن شد تا با همکاری پی اس اقدام به ساخت نرم افزاری بنماید که مدار چاپی نهایی آن با نقشه و قطعات بکار رفته در آن ارتباط پویا و متقابل را داشته باشد . والبته پی اس از این امر و شراکت نهایت استقبال را کرد چرا که دیگر براحتی به همان شاخه تخصصی خود یعنی تحلیل رایانه ای مدارات الکترونیکی میتوانست ادامه داده و کار مدار چاپی را به اورکد واگذار نماید . ( خیلی ها نیز معتقدند که این دو از همان ابتدا یکی بوده و تحت نام Cadence کار میکردند که هنوز هم با این عنوان گروه خود را معرفی مینمایند . )

البته پروتل نیز بیکار نماند و از همان ابتدا سعی در پیگیری چنین رویه ای را نمود اما بدلیل ساختار اولیه ای که برای منظور دیگر داشت هنوز با وجود ارائه پروتل 2006 به بازار اما نتوانسته مشکلاتی که از ابتدا گریبانگیرش بوده را مرتفع نماید .

با توجه به توضیحات فوق درمیابیم ریشه تفاوت در این دو نرم افزار همان تفاوت در هدف اولیه است یعنی پروتل ناچار بود از الگوریتمی استفاده نماید که جوابگوی سطوح غیر متخصص از کاربران باشد ولی اورکد از الگوریتمی بهره برد که برای دانشجویان و مهندسین قابل درک بود .

    در حال حاضر این دو نرم افزار چه تفاوت های مهمی با یکدیگر دارند ؟

پروتل که با داس شروع کرد و نسخه 1 ، 1.5 ، 2.7 را فقط برای مدار چاپی و 3.3 را بعدا برای شماتیک ارایه داد و در 99 این دو را بهم متصل کرد اما 99 را نیز 6 بار اصلاح کرد ( تا سرویس پک 6 ) ولی باز همواره در رسم خودکار دچار مشکات فراوان بود کمااینکه پروتل 99 ، سیستم عامل ویندوز2000  ببعد  را نیز دچار آسیب جدی میکرد وناچار پروتل 2002 را به بازار ارائه نمود از ویژگی بارز این نسخه کناره گیری از قبول ترسیم خودکار مدار یک رو مس است به اضافه اینکه بعضی دیگر از گزینه ها و یا پنجره ها و یا توانایی هایش نیز حذف شده . اما هنوز توانایی رقابت با اورکد حتی 9 را نیز ندارد .

در اورکد ما براحتی قادر خواهیم بود که با استفاده از فعال سازی DRC  ( حریم های ممنوعه ) عمل ویرایش دستی را بعد ترسیم خودکار ( اتوروت ) بمنظور زیبا سازی و اعمال نقطه نظرات خود به طرح را انجام دهیم . در حالیکه دی آر سی پروتل ایجاد سد در ترسیم نمیکند و همواره در ویرایش مدار احتمال اتصالی یا نزدیکی بیش از حد مجاز خطوط و سوراخکاری ها وجود دارد . این تفاوت در ترسیم گروههایی از خطوط موازی که باید با هم مسیر ها را طی کرده و پیچ و خم داشته باشند کاملا مشهود است بطوریکه با یک نظر میتوان سریعا تشخیص داد که مدار با اورکد رسم شده یا پروتل و همین باعث شده تا در مادر برد ها بطور اجتناب ناپذیر از اورکد استفاده شود .

در اورکد این توانائی نیز هست تا از نماهای تصویری با فرمت Bit Map  ویندوز برای پیاده سازی آرم های تصویری شرکت ها بروی مدار چاپیشان استفاده شود در حالیکه پروتل فقط میتواند از حروف برای اینکار استفاده کند .

در اورکد میتوانیم تا بر روی فیبر یک رو مس نیز عمل رسم خودکار انجام دهیم در حالیکه این توانایی در پروتل با ناکامی هایی که تا نسخه 99 داشت دیگر برای همیشه حذف شد .

قدرت ترسیم و مسیر یابی در اورکد فوق العاده و شگفت انگیز است و بخصوص با ارائه بخش اسمارت روت این توانایی را به نهایت ممکن رسانیده است چنانکه یک مدار پیچیده و فشرده و با محدودیت های زیاد  DRC  را فرضا در زمانی حدود 40 دقیقه رسم کرده در حالیکه پروتل همانرا در 5 ساعت انجام داده و احتمال ناتمام ماندن آن نیز هست .

یکی دیگر از مشکلاتی که کاربر با پروتل مواجه میشود ناسازگاری نسخه های مختلف پروتل از نظر ظاهر پنجره ها و تعویض گزینه ها و حتی نام آنها و یا حذف بعضی توانایی هایی که احتمالا به آن عادت کرده بود میباشد . در حالیکه اورکد از همان نسخه 7 تا کنون که 15.7 را طی 5 مرحله ارائه داده هنوز همان شما ی ظاهری محیط کار و گزینه ها و نامهای آن و ... را حفظ کرده فقط اشکالات و کاستی ها رفع شده و به توانایی های دیگرش افزوده شده واین امر باعث میشود تا محیط کار را ایمن تر و دلچسب تر شود.

اگر بطور کاملا خلاصه فقط به 5 برتری اورکد بخواهیم اشاره کنیم میتوانیم ازتوانائی  ترسیم برد های یک رو و سرعت عمل ترسیم خودکار و سهولت و نیز ایمنی در ویراایش دستی محیط اورکد و زیبایی کار حاصله اشاره کنیم .

    نقاط ضعف اورکد کدام است؟

از عمده ترین ضعف های اورکد عدم توانایی انتخاب کل یک طرح و انتقال بر بخش دیگر محیط کاری است در حالیکه پروتل بدلیل ساختار گرافیکی که از ابتدا انتخاب کرد این توانایی را داراست و این مشکل منجر به ان میشود تا کاربر دست آخر بعد از انجام طراحی با مشکلاتی انرا به پروتل انتقال و تمامی اجزاء را ترجمه کرده چرا که درغیر اینصورت در چاپ مدار دچار هزینه سنگین میشود . ونیز عدم توانایی در برگشت نامحدود ( Undo )  درویرایش دستی مدار چاپی است که پروتل این مشکل را ندارد ( که آن نیز بر میگردد به ساختار گرافیکی پروتل ) .