ما هو الحاكم المنطقي المبرمج
nالحاكم
المنطقي المبرمج ينتمي إلى عائلة الحاسوب و هو عبارة عن معالج دقيق يستخدم
للتحكم في العمليات المختلفة مثل التحكم في الألات والتحكم في العمليات
الصناعية المختلفة
nهذا
الحاكم له القدرة على تخزين التعليمات لينفذ وظائف تحكم مثل التوقيت ،
العد، معالجة البيانات ، الإزاحة ، الحساب و الإتصال للتحكم في الألات و
العمليات الصناعية.
يبين الشكل التالي وحدة PLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
مميزات وحدة الـPLC
nحجم صغير
nسهولة و سرعة في عمل التغيرات لنظام التحكم.
nنظام تحكم و كشف اخطاء متكامل.
nنظام مراقبة و توثيق فوري و مستمر.
nتكلفة منخفضة.
منطق 0 ، منطق1 ( Logic 0 , Logic 1)
الحاكم المبرمج يستطيع فقط ان يفهم الإشارة
التي إما أن تكون في حالة ON أو OFF . النظام الثنائي ( Binary System )
هو النظام الذي يوجد به رقمين فقط (1 و 0 ) العدد الثنائي 1 يبين ان
الإشارة موجودة أو ان المفتاح في وضع ON و العدد الثنائي 0 يبين أن الإشارة
غير موجودة أو ان المفتاح في وضع Off
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
مكونات وحدة الـ PLC
تتكون وحدة الـ PLCمن المكونات الرئيسية التالية:
nوحدة الدخلInput module
nوحدة المعالجة المركزية CPU
nوحدة الخرجOutput module
nوحدة مصدر القدرةPower supply unit
nوحدة المشغلOperator unit
nجهاز البرمجة Programming Device
يبين الشكل التالي مكونات وحدة الـ PLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
وحدة الدخل Input Module
nيتم
توصيل وحدة الدخل بمجموعة من العناصر الفيزيائية مثل المفاتيح الكهربائية و
المجسات و مقاييس الحرارة و الوزن و مجسات مستوى السوائل و غيرها حيث تقوم
وحدة الدخل بإستقبال الأشاراتالتماثلية و الرقمية المرسلة من هذه العناصر و تقوم بتحويلها إلى إشارات منطقية يمكن ان تتعامل معها وحدة المعالجة المركزية.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
وحدة المعالجة المركزية CPU
وهي عبارة عن معالج دقيق يحتوي على ذاكرة النظام وهي كذلك مركز اتخاذ القرارات لوحدة الـ PLC وتقوم بمايلي:
nأستقبال و معالجة الإشارات المنطقية المرسلة من وحدة الدخل
nإتخاذ القرارات المناسبة حسب التعليمات المخزنة في ذاكرة البرنامج.
nإصدار اوامر التحكم لوحدة الخرج حسب تعليمات البرنامج المخزنة في الذاكرة
nتقوم وحدة الـ CPU بعديد من العمليات مثل العد، التوقيت، مقارنة البيانات ، العمليات المتسلسلة و الإزاحة.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
وحدة الذاكرة Memory unit
يوجد نوعين رئيسيين من الذاكرة في وحدة الـ PLC :
nالذاكرة العشوائية (RAM) وهي الذاكرة التي يمكن إدخال البيانات (DATA) لها مباشرة من أي عنوان (Address).
كما أنه يمكن كتابة وقراءة البيانات من هذه الذاكرة. وهي ذاكرة غير دائمة
أي مؤقتة يعني هذا أن البيانات المخزنة فيها ستفقد في حالة فقد الطاقة
الكهربية المشغلة لها و لذلك يتم تركيب بطارية لتجنب فقد البيانات في حالة
فقد الطاقة الرئيسية المشغلة لها
nذاكرة القراءة فقط (ROM)
وهي الذاكرة التي يمكن قراءة البيانات منها و لكن لا يمكن كتابة البيانات
فيها. هذه الذاكرة تستخدم لحماية البيانات أو البرامج المخزنة فيها من
المحو، و هي ذاكرة دائمة و هذا يعني أن البيانات المخزنة فيها لن تفقد في
حالة فقد الطاقة الكهربائية. تنقسم هذه الذاكرة إلى:
n ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة و المسح (EPROM)
و هي ذاكرة للقراءة فقط و لكن يمكن مسح البيانات منها وذلك بتعريضها
للاشعة فوق البنفسجية لتصبح جاهزة لأستقبال بيانات جديدة بواسطة كاتب
بيانات خاص بها.
n ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح و البرمجة إلكترونياً (EEPROM) وهي كذلك ذاكرة للقراءة فقط و لكن يمكن ان يتم مسح البيانات المخزنة بها وذلك بوضعها على (صيغة عدم الحماية) (Unprotected Mode) و من ثم إدخال بيانات جديدة لها.
وحدة الخرج Output Module
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
تقوم وحة الخرج بالوظائف التالية
nأستقبال تعليمات التحكم المنطقية المرسلة من وحدة CPU و تحويلها إلى إشارات رقمية أو تماثلية يمكن أستخذامها للتحكم في مجموعة منوعة من الأجهزة (مشغلات)(Actuators)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
جهاز البرمجةProgramming device
و هو جهاز خاص يتم توصيلة بوحدة الـPLC و يستخدم فيما يلي
nيتم كتابة البرنامج فيه.
nيتم بواسطته نقل البرنامج إلى وحدة الـPLC.
كما انه يمكن إستخدام الكمبيوتر كجهاز برمجة اوحدة الـPLC.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
وحدة المشغل Operator Unit
تتيح هذه الوحدة للمشغل ما يلي :
nعرض معلومات العمليات المختلفة المتحكم فيها.
nإدخال عوامل جديدة (Parameters) أو تعديل العوامل المستخدمة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
المجسات Sensors
nالمجس هو عبارة عن عنصر يقوم بتحويل الحالة الفيزيائية إلى إشارة كهربائية ليتم أستعمالها في وحدة الـــــ PLC. و يتم توصيل المجس بوحدة الدخل لوحدة الــــ PLC . مفتاح ضغط الزر، مجس قياس درجة الحرارة و مجس قياس السرعة من أمثلة المجسات التي توصل بمداخل وحدة الــ.PLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
المشغلات Actuators
nالمشغل عبارة عن أداة تقوم بتحويل الإشارة الكهربائية الصادرة من وحدة الــPLCإلى حالة فيزيائية. من أمثلة المشغلات القاطع الكهرومغناطيسي للمحرك الكهربي.
nيتم توصيل المشغلات بوحدة الخرج لوحدة الــ.PLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
أنواع المداخل و المخارج لوحدة
PLC Inputs and outputs
يوجد نوعين من المداخل و المخارج لوحدات الـ PLC و يتم تعريفها كما يلي:
nمداخل رقمية Digital Inputs
nمداخل تماثلية Analog Inputs
nمخارج رقمية Digital Outputs
nمخارج تماثلية Analog Outputs
المداخل الرقمية Digital Inputs
تتعامل المداخل الرقمية مع الإشارات الصادرة من المجسات التي تكون إما في الحالة ( ON) أو (OFF) مثل :
nمفاتيح ضغط الزر Pushbuttons Switches
nالمفاتيح الحدية Limit Switches
nالملامسات المفتوحة Normally Open Contacts
nالملامسات المغلقة Normally Closed Contacts
يبين الشكل التالي العناصر التي توصل بالمداخل الرقمية لوحدة الـPLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
المداخل التماثلية Analog inputs
تتعامل
المداخل التماثلية مع المجسات التي تتحسس القيم المتغيرة مثل مجسات قياس
درجة الحرارة و مستوى السوائل و السرعة و ذلك بعد تحويل الحالة الفيزيائية
للقيمة المقاسة إلى إشارة كهربية متغيرة بأحدى الصورالتالية :
nمن 0 إلى 20mA أو من 4 إلى 20mA.
nمن 0 إلى10V .
يبين الشكل التالي العناصر التي توصل بالمداخل التماثلية لوحدة الـPLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
المخارج الرقمية Digital Outputs
nوهي المخارج التي تكون حالة أشارتها إماON أوOFF
nالمصابيح و ملفات المرحلات و القواطع الكهربية و الصمامات الوشيعية هي أمثلة من المشغلات التي توصل بالمخارج الرقمية لوحدة الـ PLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
المخارج التماثلية Analog Outputs
n يتم فيها تحويل الإشارة المنطقية المرسلة من وحدة المعالجة المركزية إلى إشارة تماثلية (0-10 Vأو4-20mA أو 0-20mA)
ومن تم ترسل الإشارة التماثلية إلى الأجهزة التي يتم التحكم بها و التي
تتعامل مع هذا النوع من الإشارات مثل مقياس السرعة، درجة الحرارة ،الوزن و
صمامات التحكم في التدفق الموصلة مع المخارج التماثلية لوحدة PLC.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
كيفية عمل وحدة الــPLC PLC Operation
تعمل وحدة الـPLC بإجراء عملية مسح مستمر (Scanning)
للبرنامج. يمكن أعتبار ان عملية المسح تتكون من ثلاثة خطوات رئيسية مهمة (
حقيقةً توجد أكثر من هذه الخطوات و لكن تعتبر هذه الخطوات هي الأهم ) و
هي كالتالي :
nالخطوة الأولى: فحص حالة المداخل- حيث تقوم وحدة الـPLCبفحص حالة كل مدخل و ذلك لتحديد ما إذا كانت في وضعية (ON أو OFF) ثم تقوم بتخزين البيانات في الذاكرة لأستعمالها في الخطوة التالية.
nالخطوة الثانية: تنفيذ البرنامج – حيث تقوم وحدة الـ PLC
بتنفيذ البرنامج بعد تحديد حالة المداخل و قراءة أوامر البرنامج المترتبة
على كل حالة من حالات كل مدخل و من ثم تخزين نتائج التنفيذ لأستخدامها في
الخطوة التالية.
nالخطوة الثالثة: تحديث حالة المخارج – حيث تقوم وحدة الـ PLC بتحديث حالات المخارج وفقاً لأوامر البرنامج الصادرة في الخطوة الثانية.
بعد الأنتهاء من الخطوة الثالثة تقوم وحدة الـPLC بالرجوع للخطوة الأولى لتعيد نفس الخطوات بصورة مستمرة.
يعرف زمن المسح الواحد على أنه الزمن الذي تأخذه وحدة الـPLC لتنفيذ الخطوات الثلاث المذكورة سابقاً
يبين الشكل التالي مخطط للخطوات الرئيسية التي تقوم بها وحدة الـ PLC
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
برمجة وحدة الـ PLC Programming
nيتكون البرنامج من مجموعة من التعليمات لأنجاز مهمات محددة
توجد طرق مختلفة للبرمجة مثل
- السلم المنطقي ( Ladder Logic )
- قوائم الإجراءات ( Statement Lists )
- المخططات الصندوقية الوظيفية ( Function Block Diagrams )
السلم المنطقي Ladder Logic
nالسلم النمطقي (LAD) هو واحد من لغات البرمجة المستعملة لبرمجة و حدات الــ PLC.
nيستخدم السلم المنطقي رموز تشابه الرموز المستخدمة في الرسوم التخطيطية التي تصف المكونات المادية لعناصر التحكم لدائرة ما.
nالرموز الموجودة على الطرف الأيسر من السلم المنطقي تمثل المداخل (Input)و الرموز الموجودة على الطرف الأيمن تمثل المخارج(Outputs)
مخطط السلم المنطقيLadder Logic Diagram
يبين الشكل التالي نمودج لمخطط السلم المنطقي
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
nالخط العمودي الأيسر يمثل الخط الحي (+)
nالخط العمودي الأيمن يمثل الخط المتعادل
nالرموز التي في كل درجة من درجات السلم
تمثل عناصر التحكم
nمخطط السلم المنطقي يقرأ من اليسار إلى اليمين
و من الأعلى إلى الأسفل.
nليمر التيار (منطقي) من اليسار إلى اليمين يجب أن تكون الحالة المنطقية للعناصر في المسار بين العمودين (1) أي (حقيقي – True) وبالتالي يتم تفعيل المخارج
nفي حالة وجود الحالة المنطقية (0) اي (False) في المسار فإن التيار (منطق) لن يمر من اليسار إلى اليمين وبذلك فإن المخارج لن تفعل
---------------------------------------------
الرموز المستعملة في مخطط السلم المنطقي Symbols
تتكون لغة البرمجة بالسلم المنطقي لوحدة الـ PLCمن
مجموعة من الرموز تستخدم لتمثل عناصر التحكم و التعليمات ويجب أن نعلم أن
هذه الرموز ليست عناصر فيزيائية بل هي عبارة عن برمجيات ( software) وهي كالتالي:
nالملامسات (Contacts) و هي من اكثر الرموز المستعملة في البرمجة و تنقسم إلى نوعان
- الملامسات المفتوحة طبيعياً ( NO)Normally Open Contacts
تكون الحالة المنطقية لهذا الملامس ( حقيقي-True) ( مغلق ) عندما تكون حالة البت (BIT) الذي يتحكم في هذا الملامس ( 1 )
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
- الملامسات المغلقة طبيعياً( NC) Normally Closed Contacts
تكون الحالة المنطقية لهذا الملامس ( حقيقي-True) ( مغلق ) عندما تكون حالة البت (BIT) الذي يتحكم في هذا الملامس (0)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
n الملفاتCoils [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] الملفات تمثل الحاكمات (Relays) التي يتم تفعيلها (energized) عندما تتدفق الطاقة إليها.عندما يتم تفعيل الملف يؤدي ذلك إلى تشغيل المخرج (output) المتعلق بهذاالملف وذلك بتغيير حالة البت (bit) الذي يتحكم في هذا المخرج إلى المنطق 1. كما أنه يمكن ان يكون لهذا الملف عدد من الملامسات contacts المفتوحة و المغلقة ( NO & NC) و التي ستتغير حالتها عند تفعيل الملف
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
nالصناديق (Boxes)
تمثل الصناديق عدة تعليمات أو وظائف و التي يتم تنفيدها عندما تتدفق الطاقة إلى الصندوق . نمودجياً الصناديق تمثل المؤقتات (timers) و العــــدادات(counters ) و العمليات الحسابية ( math operations)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
q التعليمات أو الأوامر الرئيسية
Basic Instructions__________________________________ ________
q LOAD (LD) [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
الأمر (LD) عبارة عن ملامس مفتوح طبيعياً ( normally open contact)
يتم استخدام هذا الملامس
عندما تكون إشارة الدخل مطلوب تواجدها لتشغيل هذا الملامس. أي انه عندما
يكون العنصر الفيزيائي ( مفتاح مثلاً) في وضعية تشغيل فإن الحالة المنطقية
لهذا الأمر تكون حقيقي (True)
LD
False
0
True
1
وضعية التشغيل يمكن ان يشار إليها بالحالة المنطقية 1))
q LDI LOAD Inverse[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
الأمر ( LDI) عبارة عن ملامس مغلق طبيعياً(Normally Closed Contact )
و يستخدم هذا الملامس
عندما تكون إشارة الدخل غير مطلوب تواجدها لتشغيل هذا الملامس . أي أنه
عندما يكون العنصر الفيزيائي في وضعية إيقاف (off) فإن الحالة المنطقية لهذا الأمر تكون حقيقي (True) و العكس صحيح .
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
q OUT[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
الأمر ( OUT) يشبه ملف الحاكمة ( Relay) و يسمى أحياناً بأمر تفعيل الخرج ( Output Energize Instruction). يتم تفعيل الأمر (OUT) عندما تكون الحالة المنطقية للعناصر التي تسبقه في درجة السلم المنطقي ( المداخل) حقيقي( True)
يمكن أستخدام هذا الأمر لتفعيل الملفات الداخلية و العناصر الخارجية.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
_________________________________
Not Out [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
لأمر (OutNot) يشبه ملف الحاكمة (Relay) المغلق طبيعياً. عندما توجد الحالة المنطقية (False) في مسار الأوامر التي تسبقه في درجة السلم المنطقي فإن الحالة المنطقية لهذا الأمر تكون حقيقي (True) و العكس صحيح.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
العملية AND
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
nالعملية (AND)
هي عبارة عن ملامس موصل على التوالي مع ملامس أو أكثر يسبقه على درجة
السلم المنطقي. يجب أن تكون الحالة المنطقية لكل الملامسات ( حقيقي – True) ليتم تفعيل الخرج
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
__________________________________
العملية OR [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
nالعملية (OR) هي عبارة عن ملامس موصل على التوازي مع ملامس اخر أو أكثر على درجة السلم المنطقي. في المثال التالي إذا كانت حالة كلاً من المدخلين (I0.0 و I0.1) أو احدهما حقيقي (True) فإن حالة المخرج (Q0.0) ستكون حقيقي ( True)
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
