المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة – تقنيات التصميم – مخططات الحالة State Diagrams

عقيد عدد الرسائل : 639 تاريخ التسجيل : 20/05/2009

المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة – تقنيات التصميم – مخططات الحالة State Diagrams

المواضيع :
• وصف عملية التحكم باستخدام مخططات الحالة .
• تحويل مخططات الحالة إلى مخططات منطق السلم .
• كتل (بلوكات) ريلاى التحكم الرئيسى MCR .
الأهداف :
• أن تكون قادرا على بناء مخططات الحالة للعملية .
• أن تكون قادرا على تحويل مخطط الحالة إلى مخطط منطق السلم مباشرة .
• أن تكون قادرا على تحويل مخططات الحالة إلى مخططات منطق السلم باستخدام المعادلات .
مقدمة :
"حالة" النظام هى "وضع" mode أو طريقة العمل . بالنظر إلى ماكينة الصرف البنكى والتى سوف تذهب خلال حالات مختارة (محددة) بعناية فائقة ، التسلسل العام للحالات قد يكون : الخمول ، مسح البطاقة ، الحصول على الرقم السرى ، اختيار نوع المعاملة ، السؤال عن كمية النقود ، عد النقود ، تقديم النقود /إعادة الكارد ثم الخمول .
يمكن وصف النظام المبنى على الحالة بحالات النظام ، والانتقالات بين تلك الحالات .
الشكل التالى يبين مخطط الحالة :

• المخطط له حالتان ، الحالة الأولى State 1 والحالة الثانية State 2 .
• إذا كان النظام فى الحالة State 1 ووقع الحدث "A" عندئذ سوف يقوم النظام بالانتقال إلى الحالة State 2 ، وإلا else فإنه سوف يبقى فى الحالة State 1 .
• وبالمثل إذا كان النظام فى الحالة State 2 ووقع الحدث "B" فإن النظام سوف يعود إلى الحالة State 1 .
وكما هو مبين بالشكل يمكن أن نستخدم مخطط الحالة هذا من أجل التحكم الأوتوماتيكى فى الإضاءة :
• فعندما يتم تشغيل القدرة الكهربائية فإن النظام سوف يدخل فى حالة "توقف الإضاءة" off .
• إذا تم الكشف عن الحركة أو تم الضغط على الزر الضاغط للتشغيل فإن النظام سوف يذهب إلى حالة " تشغيل الإضاءة" on .
• إذا كان النظام فى حالة تشغيل الإضاءة وتم مرور ساعة ، أو تم الضغط على زر الإيقاف عندئذ يذهب النظام إلى حالة توقف الإضاءة . فى الشكل الثانى تم حذف عبارات else ولكنها مفهومة ضمنيا .
هذا المخطط يمكن أن يصف عملية توفير الطاقة الكهربائية لإضاءة غرفة تعمل بواسطة اثنين من الأزرار الضاغطة . الحالة الأولى قد تكون إيقاف الإضاءة والحالة الثانية قد تكون تشغيل الإضاءة . تسمى الأسهم بين الحالات "بالانتقالات" أو "التحولات" وسوف يتم اتباعها عندما تكون الشروط صحيحة أو صواب true
( تتحقق) . فى هذه الحالة إذا كنا فى الحالة الأولى ووقع الحدث "A" فعلينا الانتقال إلى الحالة الثانية . حلقة else تشير إلى أن الحالة سوف تبقى نشطة إذا لم يتم اتباع الانتقال . وهذا واضح جدا ولذلك فغالبا ما يتم إزالتها من مخططات الحالة .
الجزء الأكثر أهمية فى انشاء مخططات الحالة هو "تحديد أو تعريف الحالة" . فيما يلى بعض الأسئلة الأساسية التى نسأل عنها :
1- بالنسبة للنظام :
• ماذا يفعل النظام عادة ؟
• هل يتغير سلوك النظام ؟
• هل يمكن لشىء ما تغيير كيفية سلوك النظام ؟
• هل هناك تسلسل للإجراءات ؟
2- قائمة أوضاع modes التشغيل حيث يقوم النظام بعمل أحد الأنشطة المحددة (المعرفة) والتى من شأنها أن "تبدأ" و "تتوقف" . مع الوضع فى الاعتبار أن بعض الأنشطة قد تكون مجرد انتظار (تأخير) .
مثال : تصميم ماكينة بيع القهوة .
• الخطوة الأولى تتطلب تحديد (تعريف) حالات ماكينة البيع كما يلى :
الحالات states :
• حالة الخمول idle : الماكينة ليس بها نقود ولا تقوم بفعل شىء .
• إدراج (وضع) النقود : تم إدخال النقود ويتم عرض المجموع .
• اختيار المستخدم : تم إدخال ما يكفى من النقود وتم قيام المستخدم بعمل اختيار القهوة .
• عمل (صنع) القهوة : يتم صنع النوع المختار (المحدد) .
• الخدمة المطلوبة : الماكينة ليس بها قهوة ، أو أكواب ، أو خطأ آخر قد حدث .
الحالة الرئيسية هى حالة الخمول . وهناك حالة وضع النقود حيث يمكن عرض المجموع . عندما يتم وضع النقود الكافية يمكن للمستخدم اختيار الشراب الذى يرغبه . بعد ذلك سوف يتم تفعيل حالة صنع القهوة . إذا تم الكشف عن وجود خطأ يتم تفعيل حالة الخدمة المطلوبة .
• بعد ذلك يتم رسم هذه الحالات فى مخطط الحالة كما هو مبين بالشكل التالى :

يتم إضافة التحولات بين الحالات حسب الحاجة . هنا ، يمكننا أن نرى أنه عندما يتم توصيل القدرة فإن الماكينة سوف تبدأ فى حالة "الخمول" . تستند التحولات هنا على المدخلات والحساسات بماكينة البيع . مخطط الحالة يختص بهذة الماكينة ، والمخططات المعقدة سوف تختلف من تصميم إلى آخر . هذه المخططات أيضا تعرض (تكشف) عن سلوك المتحكم .

مثال على مخطط الحالة : أضواء إشارة المرور traffic lights .