أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الدرس الأول

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

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة
Automating Manufacturing Systems with PLCs
الدرس الأول
مقدمة :
لقد تطورت هندسة التحكم Control engineering بمرور الوقت . فى الماضى كان البشر هم الطريقة الرئيسية للتحكم فى النظام . فى الآونة الأخيرة تم استخدام الكهرباء من أجل التحكم ، وفى وقت مبكر كان التحكم الكهربائى يعتمد على الريليهات relays . هذه الريليهات تسمح للقدرة power بالتبديل (التحويل) بين حالة التوصيل on إلى حالة الفصل off بدون مفاتيح ميكانيكية . من الشائع استخدام الريليهات فى صنع (اتخاذ) قرارات تحكم منطقى بسيطة . تطور الحاسب منخفض التكلفة أدى إلى جلب معظم الثورة الأخيرة ، ممثلة فى المتحكم المنطقى القابل للبرمجة PLC . بدأ ظهور PLC فى بداية السبعينات ، وأصبح الخيار الأكثر شيوعا للتحكم فى التصنيع .
لقد اكتسبت المتحكمات PLCs إنتشارا واسعا فى المصانع ، وسوف تظل هكذا ، على الأرجح ، مستقبلا ، وذلك بسبب المزايا التى تقدمها والتى تتلخص فى :
• التكلفة : فعالة من أجل التحكم فى الأنظمة المعقدة .
• المرونة : حيث يمكن إعادة استخدامها للتحكم فى أنظمة أخرى بسرعة وسهولة .
• القدرات الحاسوبية : والتى تسمح بالتحكم الأكثر تطورا .
• مساعدات لاكتشاف المشاكل (الأعطال) : والتى تجعل البرمجة أسهل وتقلل زمن التوقف عن العمل.
• مكونات موثوقة : والتى تجعل من المرجح العمل لسنوات قبل حدوث فشل .

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

سلم المنطق Ladder Logic :
"سلم المنطق " هو طريقة البرمجة الرئيسية المستخدمة من أجل المتحكمات PLCs . لقد تم تطوير سلم المنطق لتقليد "منطق الريلاى" relay logic . كان قرار استخدام مخططات منطق الريلاى واحد من الاستراتيجيات . عن طريق اختيار سلم المنطق كطريقة برمجة رئيسية ، تم تخفيض الحاجة لإعادة تدريب المهندسين وأصحاب المتاجر بدرجة كبيرة .
نظم التحكم الحديثة لا تزال تشمل الريلايهات ، ولكن نادرا ما تستخدم من أجل المنطق . الريلاى هو جهاز بسيط يستخدم المجال المغناطيسى للتحكم فى عملية التبديل (التحويل) ، كما هو مبين بالشكل التالى :

عند تطبيق الجهد على ملف الدخل (بمعنى دخل الريلاى ، فى حين أن التلامسات تعتبر خرج الريلاى) ، فإن التيار الناتج يولد مجال مغناطيسى . هذا المجال المغناطيسى يسحب (يجذب) جزء التبديل (المفتاح) المعدنى ، أى التلامس المتحرك ، تجاه الملف ويحدث تلامس بين التلامسات ، بما يشبه غلق المفتاح . التلامسات التى "تغلق عندما يكون الملف مثار" تسمى تلامسات مفتوحة فى الوضع العادى NO . التلامسات المغلقة فى الوضع العادى NC تكون متلامسة عندما يكون الملف "غير مثار" . عادة يتم رسم الريليهات فى شكل تخطيطى باستخدام دائرة تمثل الملف ، فى حين أن التلامسات يتم تمثيلها بخطين متوازيين . التلامسات المفتوحة فى الوضع العادى NO تكون فى شكل خطين متوازيين منفصلين (لا يوجد اتصال) عندما يكون الملف غير مثار . التلامسات المغلقة فى الوضع العادى NC تكون فى شكل خطين مع خط قطرى خلالهما . عندما يكون الملف غير مثار فإن التلامسات المغلقة فى الوضع العادى NC تكون متلامسة (يوجد اتصال) .
تستخدم الريلايهات للسماح "لمصدر قدرة بغلق مفتاح" من أجل مصدر قدرة آخر ، وهو غالبا ما يكون ذو تيار مرتفع ، مع الحفاظ على العزل بينهما . الشكل التالى يبين مثال لريلاى فى تطبيق تحكم بسيط :

فى هذا النظام :
نبدأ من جهة اليسار : يتم استخدام الريلاى الأول مع تلامسات مغلقة فى الحالة العادية NC ، وسوف يسمح للتيار بالمرور حتى يتم تطبيق جهد على دخل الملف A . الريلاى الثانى مع تلامسات مفتوحة فى الوضع العادى NO سوف لا يسمح للتيار بالمرور حتى يتم تطبيق جهد على دخل الملف B . إذا تم مرور التيار خلال الريلايهين السابقين عندئذ فإن التيار سوف يمر خلال ملف الريلاى الثالث ، ويغلق تلامسات (مفتاح) الخرج C . عادة يتم رسم هذه الدائرة بشكل سلم المنطق ، ويمكن قراءتها منطقيا كما يلى : الخرج C سوف يكون on إذا كان الدخل A فى الحالة off و AND الدخل B فى الحالة on .
المثال بالشكل أعلاه لا يوضح نظام التحكم بالكامل ، ولكنه يبين المنطق فقط . عندما نتحدث عن المتحكم PLC ، فهناك المدخلات inputs ، والمخرجات outputs ، والمنطق logic . الشكل التالى يبين تمثيل أكثر اكتمالا للمتحكم PLC :

يوجد مدخلين من المفاتيح الضاغطة . يمكننا أن نتصور "المدخلات كملفات ريلاى" تعمل على الجهد
24V DC فى المتحكم PLC . وهذه الملفات بدورها تقوم بتشغيل ريلاى الخرج الذى يتحكم فى توصيل الجهد 115V AC ، الذى سوف يضىء المصباح .

ملاحظة :
فى المتحكم PLC الفعلى ، المداخل لا تكون أبدا ريلايهات ، ولكن المخارج غالبا ماتكون رلايهات . سلم المنطق فى المتحكم PLC هو فى الواقع برنامج حاسب والذى يمكن للمستخدم إدخاله وتغييره . لاحظ أن كل من المفاتيح الضاغطة للدخل تكون مفتوحة فى الوضع العادى ، ولكن سلم المنطق داخل المتحكم PLC به دخل بتلامسات مفتوحة فى الوضع العادى ، ودخل آخر بتلامسات مغلقة فى الوضع العادى . لا تعتقد أن سلم المنطق فى المتحكم PLC يحتاج أن يطابق المدخلات أو المخرجات . العديد من المبتدئين ينشغل فى محاولة جعل سلم المنطق يطابق أنواع المدخلات .
العديد من الريلايهات لديها مخارج (تلامسات) متعددة وهذا يسمح لريلاى الخرج ليكون مدخلا فى وقت واحد.
الدائرة المبينة بالشكل التالى هى مثال على ذلك ، وهى تسمى دائرة "الغلق الذاتى" أو "الإمساك" أو "المزلاج" :

فى هذه الدائرة يمكن للتيار المرور خلال أى من فرعى الدائرة ، خلال التلامسات المسماة A أو التلامسات المسماة B . الدخل B سوف يكون فى حالة توصيل on فقط عندما يكون الخرج B فى حالة توصيل on .
إذا كان الدخل B فى الحالة off ، وتم تفعيل الدخل A ، عندئذ فإن الخرج B سوف يصبح موصل on ، ونتيجة لذلك يكون تلامسات الدخل B فى حالة توصيل on ، ويحفظ الخرج B فى حالة التوصيل on حتى لو أصبح الدخل A فى حالة الفصل off . بعد تحول الدخل B إلى حالة التوصيل on فإن الخرج B "لن يتم فصله " ومن هنا كان اسم الغلق الذاتى أو الماسك أو المزلاج .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

البرمجة Programming :

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

البرمجة Programming :
أول المتحكمات PLCs تم برمجتها بتقنية قامت على مخططات التوصيل بالأسلاك لمنطق الريلاى . وبهذا تم القضاء على حاجة تعليم الكهربائيين والفنيين والمهندسين كيفية برمجة الحاسب ، ولكن هذه الطريقة إلتصقت وأصبحت التقنية الأكثر شيوعا فى برمجة المتحكم PLC اليوم . الشكل التالى يبين مثال على سلم المنطق :

لتفسير هذا المخطط تخيل وجود قدرة كهربية على الخط الرأسى الموجود جهة الجانب الأيسر ، ويسمى القضيب الحى أو الساخن hot rail ، وعلى الجانب الأيمن يوجد القضيب المحايد neutral rail . فى الشكل يوجد 2 سطر ، السطر يسمى درجة rung (من درجات سلم المنطق) ، وعلى كل درجة يوجد مزيج من المدخلات (ممثلة بخطين رأسيين) ، ومخرجات (ممثلة بدوائر) . إذا تم غلق المدخلات الموجودة على يمين هذا المزيج يمكن للقدرة الكهربائية المرور من القضيب الساخن ، خلال المدخلات ، لإمداد المخارج بالقدرة ، وفى النهاية إلى القضيب المحايد . الدخل يمكن أن يأتى من حساس sensor ، أو من مفتاح switch ، أو من أى جهاز آخر . والخرج سوف يكون جهاز خارج المتحكم PLC والذى يتم تحويله لتشغيله on أو إيقافه off ، مثل المصابيح lights أو المحركات motors .
فى الدرجة العلوية يوجد تلامسات مفتوحة فى الوضع الطبيعى "A" و AND تلامسات مغلقة فى الوضع الطبيعى "B" . وهذا يعنى : أنه إذا كان الدخل A فى حالة تشغيل on و AND الدخل B فى حالة إيقاف off ، عندئذ فإن القدرة سوف تمر خلال الخرج "X" وتعمل على تشغيله on . أى مزيج آخر لقيم المدخلات سوف يؤدى وجود الخرج X فى حالة إيقاف off .
الدرجة الثانية بالشكل أعلاه أكثر تعقيدا ، فهناك بالفعل مجموعات متعددة من المدخلات والتى سوف تؤدى إلى تشغيل الخرج "Y" . على اليسار الجزء الأكبر من الدرجة ، يمكن للقدرة أن تمر خلال الفرع العلوى إذا كان الدخل "C" فى حالة إيقاف off و AND الدخل "D" فى حالة تشغيل on . كما يمكن أيضا أن تمر القدرة (وفى نفس الوقت أى على التوازى) ، من خلال الفرع السفلى إذا كان كل من المدخل "E" و AND المدخل "F" فى حالة تشغيل on . وهذا من شأنه تقسيم القدرة إلى قسمين عبر الدرجة ، ثم بعد ذلك إذا كان الدخل "G" أو OR الدخل "H" فى حالة تشغيل on فإن القدرة سوف يتم تغذيتها إلى الخرج "Y" .
فى الدروس اللاحقة سوف ندرس كيفية تفسير وبناء هذه المخططات .

يوجد طرق أخرى لبرمجة المتحكم PLC . واحدة من أقدم التقنيات هى "التعليمات المفكرة أو المذكرة" mnemonic . هذه التعليمات يمكن أن تشتق (تستمد) مباشرة من مخططات سلم المنطق وإدخالها إلى المتحكم PLC من خلال وحدة برمجة بسيطة . الشكل التالى يبين مثال لتعليمات مفكرة :

فى هذا المثال يتم قراءة التعليمات فى كل مرة من الإعلى إلى الأسفل . السطر الأول "00000" به التعليمة "LDN" ( حمل المدخل المنفى ) من أجل المدخل "A" . هذه التعليمة سوف سوف تفحص الدخل للمتحكم PLC ، وإذا كان فى حالة فصل off فسوف تتذكر (تحفظ) واحد "1" (أو الحالة صواب true) ، وإذا كان فى حالة توصيل on فسوف تتذكر صفر "0" ( أو الحالة خطأ false) . السطر التالى 00001 يستخدم التعليمة "LD" ( حمل الدخل العادى) للنظر على الدخل . إذا كان الدخل فى حالة فصل off تتذكر صفر "0" ، وإذا كان الدخل موصل on تتذكر الواحد "1" ( لاحظ أنها عكس التعليمة LDN) . فى السطر 00002 التعليمة "AND" تستدعى العددين السابق تذكرهما وإذا كان كليهما فى الحالة صواب true تكون النتيجة بواحد true ، وإلا فإن النتيجة تكون بصفر false . الآن هذه النتيجة تكون بديلا للعددين اللذين تم إستدعائهما ، وليكون هناك عدد واحد فقط متذكر . يتم تكرار العملية للسطور 00003 و 00004 ، ولكن عندما يتم تنفيذها يكون هناك ثلاثة أعداد متذكرة. العدد الأقدم يكون من العملية AND الأولى ، والعددين الأجدد يكونان من تعليمتى LD C و LD D . فى السطر 00005 يتم إجراء عملية AND بين هاتين التعليمتين والناتج يكون عدد متذكر ، ويصبح لدينا عددين متذكرين . فى السطر 00006 ، التعليمة أو OR تأخذ العددين المتبقيين وإذا كان أى واحد منهما بواحد فإن النتيجة تكون بواحد ، وإلا فإن النتيجة تكون بصفر . هذه النتيجة تكون البديل عن العددين ، والآن يكون هناك عدد واحد فقط . التعليمة الأخيرة وهى "ST" ( خزن الخرج) store output والتى سوف تنظر إلى القيمة الأخيرة المخزنة وإذا كانت بواحد ، يتم تشغيل الخرج on ، وإذا كانت بصفر يتم إيقاف الخرج off .
برنامج سلم المنطق المبين بالشكل أعلاه ، يكافىء برنامج التعليمات المفكرة . حتى لو كنت قد برمجت المتحكم PLC بسلم المنطق ، فسوف يتم تحويله إلى شكل المفكرات قبل أن يتم استخدامه من قبل المتحكم PLC .
البرمجة بالتعليمات المفكرة كان الأكثر شيوعا فى الماضى ، ولكنه الآن أصبح غير مألوف بالنسبة للمستخدمين حتى رؤية برامج التعليمات المفكرة .

ولقد تم وضع "مخططات الوظائف التتابعية" SFCs لاستيعاب برمجة أنظمة أكثر تقدما . هذه المخططات تشبه مخططات المسار (الانسياب) flowcharts ، ولكن أقوى بكثير . المثال الموضح بالشكل أدناه يبين فعل شيئين مختلفين :

لقراءة الخريطة ، إبدأ من عند القمة حيث يوجد قول "البداية" start . أسفل البداية يوجد خط أفقى مزدوج والذى يقول "تتبع كلا المسارين" . نتيجة لذلك سيبدأ المتحكم PLC فى تتبع الفرع الموجود على الجانب الأيسر وتتبع الفرع الموجود على الجانب الأيمن كل على حدة وفى وقت واحد . على اليسار يوجد وظيفتين ، الأولى هى "رفع القدرة" power up . سوف يتم تشغيل هذه الوظيفة حتى تقرر أنها انتهت ، والوظيفة "خفض القدرة" power down سوف تأتى بعد ذلك . على الجانب الأيمن توجد الوظيفة "فلاش" flash ، هذه الوظيفة سوف يتم تشغيلها حتى تنتهى . هذه الوظائف تبدو غير مبررة (غير ذات مغزى) ، ولكن كل وظيفة ، مثل رفع القدرة سوف تكون برنامج صغير بسلم المنطق . هذه الطريقة تختلف كثيرا عن مخططات المسار لأنه ليس من الضرورى أن تتبع مسار واحد خلال مخطط المسار .

ولقد تم وضع البرمجة بالهياكل النصية Text كلغة برمجة أكثر حداثة . فهى تشبه إلى حد كبير اللغات مثل BASIC . الشكل أدناه يبين مثال بسيط لذلك :

هذا البرنامج يستخدم الموقع "i" بذاكرة المتحكم PLC (سجل لمتغير) . هذا الموقع يكون من أجل حفظ عدد صحيح integer ، كما سوف يتم شرحه لاحقا . السطر الأول من البرنامج يحدد قيمة i بالصفر (تعيين قيمة البداية) . السطر الذى يليه هو بداية حلقة loop ، وهو يحدد المكان حيث تعود الحلقة . السطر التالى يعيد استدعاء القيمة بالموقع i ، ويضيف واحد إليها ويعيد النتيجة مرة أخرى إلى نفس الموقع . السطر التالى UNTIL i> = 10 يختبر ما إذا كان ينبغى الخروج من الحلقة . إذا كانت i أكبر من أو تساوى 10 ، عندئذ يتم الخروج من الحلقة ، وإلا فإنه سوف يتم العودة إلى بداية الحلقة حيث عبارة REPEAT ليستمر تكرار الحلقة من عندها . فى كل تكرار لهذه الحلقة سوف يتم تزايد i بواحد حتى تصل القيمة إلى 10 .

توصيلات المتحكم PLC :

جزاكم الله خيرا

_________________
I am so far behind, I think i am first

بارك الله فيك مهندس فتح الله وفي انتظار المزيد منك دائما بأسلوبك الرائع وأدائك المتميز

_________________
أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الدرس الأول 61862110

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الدرس الأول 32210

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الدرس الأول No_us_10

أبـوروان

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

جزاكم الله خيرا زميلنا العزيز على هذا الموضوع الممتاز

ووفقك الله الى مايحبة ويرضاة

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

توصيلات المتحكم PLC :
عندما يتم التحكم فى عملية بواسطة المتحكم PLC فإنه يستخدم مدخلات inputs من الحساسات لاتخاذ القرارات وتحديث المخرجات outputs لتشغيل المنفذات actuators ، كما هو موضح بالشكل التالى :

هذه العملية هى عملية حقيقية والتى سوف تتغير مع مرور الوقت . المنفذات سوف تقوم بتشغيل حالات جديدة للنظام ( أو أوضاع تشغيل ) . وهذا يعنى أن المتحكم يكون مقيد عن طريق الحساسات المتاحة (المتوفرة) ، فإذا كان الدخل غير متاح ، فإن المتحكم لا يكون لديه أى وسيلة لكشف الحالة .
حلقة التحكم هى دورة مستمرة من : قراءة read مدخلات المتحكم PLC ، وحل solve سلم المنطق ، ومن ثم تغيير المخارج . مثل أى جهاز حاسب ، هذا لا يحدث على الفور . الشكل التالى يوضح دورة المتحكم PLC :

عند بداية توصيل القدرة فإن المتحكم PLC يقوم بإجراء اختبار سريع يسمى "اختبار سلامة العقل" sanity للتأكد من أن الأجهزة hardware تعمل بشكل صحيح . إذا كان هناك مشكلة فإن المتحكم PLC سوف يتوقف ويشير إلى وجود خطأ . على سبيل المثال ، إذا انخفضت القدرة الواصلة للمتحكم PLC وكانت على وشك التلاشى فإن ذلك سوف يؤدى إلى نوع من الخطأ . إذا مر المتحكم PLC من اختبار سلامة العقل فأنه عندئذ سوف يقوم بمسح (بمعنى قراءة) جميع المدخلات . وبعد أن يتم حفظ (تخزين) قيم المدخلات فى الذاكرة فسوف يتم مسح ( بمعنى حل ) سلم المنطق باستخدام القيم المخزنة وليس القيم الحالية . يتم ذلك لمنع حدوث مشاكل منطقية عند تغيير حالة المدخلات أثناء مسح سلم المنطق . عندما يتم اكتمال مسح سلم المنطق فسوف يتم مسح المخارج ( بمعنى تغيير قيم الخرج ) . بعد ذلك يعود النظام للقيام باختبار سلامة العقل ، وتستمر الحلقة إلى أجل غير مسمى . خلافا لأجهزة الكمبيوتر العادية ، سوف يتم تشغيل البرنامج بالكامل كل مسح . الأزمنة العادية من أجل كل مرحلة تكون فى حدود الملى ثوانى .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

مدخلات سلم المنطق Ladder Logic Inputs :

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

PLCMan كتب:: بارك الله فيك مهندس فتح الله وفي انتظار المزيد منك دائما بأسلوبك الرائع وأدائك المتميز

أخى الكريم الفاضل شكرا جزيلا لك

تقدير أعتز به

بارك الله فيك

بالنسبة لموضوع التفعيل للأسف حاولت ولم أعرف كيف يتم ذلك يمكنك توضيح ذلك

مع تمنياتى بدوام التوفيق

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

مدخلات سلم المنطق Ladder Logic Inputs :
يتم تمثيل مدخلات المتحكم PLC بسهولة فى سلم المنطق . الشكل أدناه يوضح النوعين الأساسيين من المدخلات ، وهما دخل التلامس المفتوح فى الوضع العادى NO ودخل التلامس المغلق فى الوضع العادى NC ، والتى نوقشت سابقا .
فى الشكل أدناه :
• فى الدخل المفتوح فى الوضع العادى NO : عدم تفعيل (عدم تشغيل) الدخل X يمنع مرور القدرة من خلاله ، وتفعيله (تشغيله) سوف يؤدى إلى غلق تلامساته فيسمح بمرور القدرة من خلاله .
• فى الدخل المغلق فى الوضع العادى NC : عدم تفعيل (تشغيل) الدخل X يسمح بمرور القدرة من خلاله ، وتفعيله يؤدى إلى فتح تلامساته فيمنع مرور القدرة من خلاله .

معلومات إضافية :
على الرغم من أن لغات برمجة أخرى متاحة ، إلا أن لغة مخطط سلم المنطق هى اللغة الأكثر شيوعا من أجل المتحكمات PLCs . يمكن تقسيم تعليمات البرمجة بسلم المنطق إلى فئتين كبيرتين : تعليمات المدخلات وتعليمات المخرجات . تعليمة الإدخال الأكثر شيوعا هى ما تعادل "تلامسات الريلاى" ، وتعليمة الإخراج الأكثر شيوعا هى ما تعادل "ملف الريلاى" كما هو مبين بالشكل التالى :

عند إنشاء تعليمات بت الدخل / الخرج بلغة السلم ، تطبق القواعد التالية :
• يجب أن تكون جميع تعليمات المدخلات على يسار تعليمة الإخراج .
• لا يمكن أن تبدأ درجة سلم بتعليمة إخراج إذا كانت تحتوى على تعليمة إدخال أيضا . وذلك لأن المتحكم يختبر جميع المدخلات لحالة الصواب true أو الخطأ false قبل أن يقرر ما هى القيمة التى ينبغى أن يكون عليها الإخراج .
• لا تحتاج الدرجة أن تحتوى على أى تعليمات إدخال ، ولكن يجب أن تحتوى تعليمة إخراج واحدة على الأقل .
• عندما يكون لدرجة ما تعليمة إخراج فقط فإنها سوف تكون صواب true دائما .
• يجب دائما أن تكون آخر تعليمة فى الدرجة هى تعليمة إخراج .
• تعليمة "التلامس المفتوح " أو "اختبار غلق التلامس" ، تتحقق مما إذا كان دخلها له القيمة واحد "1" . فإذا كان دخلها بواحد ، فإن هذه التعليمة ترجع القيمة صواب true .
• تعليمة "التلامس المغلق " أو "اختبار فتح التلامس" ، تتحقق من أن دخلها له القيمة صفر "0" . فإذا كان دخلها بصفر ، فإن هذه التعليمة ترجع القيمة صواب true .
• تعليمة الملف تجعل البت المناظرة صواب true أو بواحد عندما يكون بالدرجة استمرارية للمنطق (القدرة) . وعندما تكون صواب فيمكن أن تستخدم لتنشيط جهاز إخراج أو ببساطة تجعل قيمة فى الذاكرة بواحد.

ملحوظة هامة :
سوف نعتمد ، فى الأساس ، على التعليمات الموجودة فى البرنامج المجانى LDmicro والذى يمكن تحميله من الموقع http://cq.cx/ladder.pl .

تعليمات التلامسات Contacts :
1- تعليمة التلامس المفتوح فى الوضع العادى NO :

• إذا كان دخل هذه التعليمة false : يكون خرجها false .
• وإذا كان دخل التعليمة true : يكون خرج هذه التعليمة true .
• هذه التعليمة يمكن أن تختبر حالة "طرف دخل" وتسمى Xname ، أو "طرف خرج" وتسمى Yname أو "ريلاى داخلى " وتسمى Rname .

2- تعليمة التلامس المغلق فى الوضع العادى NC :

• إذا كان دخل هذه التعليمة false : يكون خرجها true .
• وإذا كان دخل التعليمة true : يكون خرج هذه التعليمة false .
• هذه التعليمة يمكن أن تختبر حالة "طرف دخل" ، أو "طرف خرج" أو "ريلاى داخلى " .

• هذه التعليمة عكس تعليمة التلامس المفتوح فى الوظع العادى .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/
مخرجات سلم المنطق Ladder Logic Outputs :

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

مخرجات سلم المنطق Ladder Logic Outputs :
فى سلم المنطق يوجد أنواع متعددة من المخارج . بعض المخارج سوف يكون متصل خارجيا بأجهزة خارج المتحكم PLC ، ولكن من الممكن أيضا استخدام مواقع الذاكرة الداخلية فى المتحكم PLC . الشكل أدناه يبين أنواع المخارج .
• النوع الأول هو الخرج العادى ، غير موصل فى الحالة العادية off ، والممثل بالدائرة ، عندما يتم تنشيطه (إثارته - تشغيله) فإن الخرج سوف يكون فى حالة تشغيل on .
• النوع الثانى ، والممثل بدائرة ذات خط قطرى ، وهو خرج موصل on فى الحالة العادية . عندما يتم إثارة الخرج فسوف يتم إيقافه off .

معلومات إضافية :
تعليمات الملفات Coils:
1- تعليمة الملف العادى :

• إذا كان دخل هذه التعليمة فى الحالة false : فإن تعليمة ملف الريلاى الداخلى Rname أو تعليمة ملف ريلاى الإخراج Yname تكون فى الحالة false .
• وإذا كان دخل هذه التعليمة فى الحالة true : فإن تعليمة ملف الريلاى الداخلى أو ملف الإخراج تكون فى الحالة true .
• لا معنى لتخصيص متغير دخل لملف (أى لا يوجد Xname) .
• هذه التعليمة يجب أن تكون آخر تعليمة بالدرجة جهة اليمين .

2- تعليمة الملف المعكوس (النفى) :

• إذا كان دخل هذه التعليمة فى الحالة false : فإن تعليمة ملف الريلاى الداخلى Rname أو تعليمة ملف ريلاى الإخراج Yname تكون فى الحالة true .
• وإذا كان دخل هذه التعليمة فى الحالة true : فإن تعليمة ملف الريلاى الداخلى أو ملف الإخراج تكون فى الحالة false .
• لا معنى لتخصيص متغير دخل لملف (أى لا يوجد Xname) .
• هذه التعليمة يجب أن تكون آخر تعليمة بالدرجة جهة اليمين .

3- تعليمة الملف set-only :

• إذا كان الدخل لهذه التعليمة فى الحالة true : فإن تعليمة ملف الريلاى الداخلى Rname أو تعليمة ملف الإخراج Yname يتم جعلها فى الحالة true ، وإلا فأنه لن يحدث تغيير فى هذه التعليمات .
• هذه التعليمة يمكن أن تغير فقط حالة الملف من الحالة false إلى الحالة true ، لذلك فإنها عادة تستخدم كمجموعة مع الملف reset-only .
• هذه التعليمة يجب أن تكون آخر تعليمة بالدرجة جهة اليمين .

4- تعليمة الملف reset-only :

• إذا كان الدخل لهذه التعليمة فى الحالة true : فإن تعليمة ملف الريلاى الداخلى Rname أو تعليمة ملف الإخراج Yname يتم جعلها فى الحالة false ، وإلا فأنه لن يحدث تغيير فى هذه التعليمات .
• هذه التعليمة يمكن أن تغير فقط حالة الملف من الحالة true إلى الحالة false ، لذلك فإنها عادة تستخدم كمجموعة مع تعليمة الملف set-only السابقة .
• هذه التعليمة يجب أن تكون آخر تعليمة بالدرجة جهة اليمين .

مثال توضيحى :

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

مثال توضيحى :
المطلوب:
إنشاء برنامج بلغة السلم يسمح بالتحكم فى إضاءة مصباح غرفة عن طريق ثلاثة مفاتيح .
الحل :
يوجد طريقتان للحل .
الطريقة الأولى :
يفترض أن توصيل on أى مفتاح سوف يضىء on المصباح ، ولكن يجب وضع جميع المفاتيح فى وضع الفصل off حتى يتم إطفاء المصباح .

الطريقة الثانية :
كل مفتاح يمكنه أن يوصل أو يفصل on/off المصباح ، بغض النظر عن حالة المفاتيح الأخرى . هذه الطريقة أكثر تعقيدا وتتناول التفكير من خلال جميع التركيبات الممكنة لأوضاع المفاتيح . يمكنك إدراك هذه الطريقة باعتبارها وظيفة البوابة المنطقية "أو الحصرية" exclusive or ( حالة الخرج تكون مرتفعة إذا وفقط إذا كان دخل واحد فى الحالة المرتفعة ، بمعنى "واحد أو الآخر وليس كلاهما") .

مراجعة عامة :

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

مراجعة عامة :
س 1 :
إذكر مثالا لاستخدام المتحكم PLC .
ج 1 :
التحكم فى نظام السير الناقل conveyor system .
س 2 :
لماذا تستخدم الريليهات أحيانا بدلا من المتحكمات PLCs ؟
ج 2 : فى التصاميم البسيطة .
س 3 :
إذكر وصف موجز للمتحكم PLC .
ج 3:
المتحكم PLC هو متحكم يستند إلى الحاسب والذى يستخدم مدخلات لمراقبة العملية ، ويستخدم مخرجات للتحكم فى العملية باستخدام برنامج .
س 4 :
إذكر مميزات المتحكم PLC على الريلايهات .
ج 4 :
أقل تكلفة للعمليات المعقدة ، وجود أدوات اكتشاف وتصحيح الأخطاء ، لها موثوقية ، ومرونة ، وسهلة للتوسع ، وغيرها .
س 5 :
يمكن للمتحكم PLC أن يحل محل عدد من المكونات بشكل فعال . إذكر أمثلة وناقش بعض التطبيقات الجيدة والسيئة للمتحكمات PLCs .
ج 5 :
يمكن للمتحكم PLC أن يحل محل عدد قليل من الريليهات . فى هذه الحالة قد تكون الريليهات أسهل فى التركيب وأقل فى التكلفة . للتحكم فى نظام أكثر تعقيدا فإن المتحكم قد يحتاج إلى مؤقتات وعدادات وعمليات حسابية أخرى . فى هذه الحالة يكون المتحكم PLC هو الخيار الأفضل .
س 6 :
اشرح لماذا تكون مخرجات outputs سلم المنطق ملفات coils ؟
ج 6 :
مخارج سلم المنطق تكون على غرار مخططات منطق الريلاى . الخرج فى مخطط الريلاى هو ملف الريلاى الذى يقوم بتبديل مجموعة من تلامسات الخرج .
س 7 :
فى الشكل أدناه ، هل القدرة للخرج فى أول درجة تكون فى الوضع العادى on أو off ؟ وهل الخرج فى الدرجة الثانية يكون فى الوضع العادى on أو off ؟

ج 7 :
خرج الدرجة الأول فى الوضع العادى (المبين بالشكل) Off .
خرج الدرجة الثانية فى الوضع العادى On .

التطبيقات العملية :

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

التطبيقات العملية :
التطبيق الأول :
الشكل التالى يبين مخطط دائرة التحكم فى بدء/وإيقاف start/stop محرك بواسطة كونتاكتور .

• يتم غلق المفتاح الضاغط للبدء start لحظيا لإثارة ملف الكونتاكتور وغلق تلامساته الرئيسية لبدء المحرك .
• يتم توصيل تلامس "الغلق الذاتى" المساعد للكونتاكتور على التوازى مع مفتاح البدء للحفاظ على ملف البادىء فى حالة إثارة عند تحرير المفتاح الضاغط للبدء .
• يتم الضغط اللحظى على المفتاح الضاغط للإيقاف والمغلق فى الوضع العادى وذلك لفتحه بغرض منع إثارة ملف الكونتاكتور وفصل تلامساته الرئيسية وإيقاف المحرك .
الشكل التالى يبين برنامج منطق السلم لدائرة التحكم فى بدء وإيقاف المحرك قبل وضع مسميات عناصر الإدخال والإخراج والريلاى الداخلى :

الشكل التالى يبين برنامج منطق السلم السابق بعد وضع المسميات اللازمة :

الشكل التالى يبين حالة تعليمات البرنامج فى حالة عمل المحرك :

• تعليمة الدخل Motor_Start تكون فى الحالة false لأن المفتاح الضاغط للبدء والمفتوح فى الوضع العادى NO يكون "مفتوح" open ، وبالتالى فإن قيمتها تكون بصفر "0" .
• تعليمة الدخل Motor_Stop تكون فى الحالة true لأن المفتاح الضاغط للبدء والمغلق فى الحالة العادية NC يكون "مغلق" closed ، وبالتالى فإن قيمتها تكون بواحد "1" .
• تعليمة الخرج Motor_Run تكون فى الحالة true لأن الدرجة يكون لها استمرارية للمنطق ، وبالتالى فإن قيمتها تكون بواحد "1" .

التدريب الثانى :

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

التدريب الثانى :
الشكل التالى يبين استخدام الريلاى الداخلى فى تنفيذ التحكم فى تشغيل وإيقاف أضاءة غرفة عن طريق ثلاثة مداخل أو أماكن مختلفة :

الحل بدون استخدام ريلاى داخلى :

يتم استخدام مفاتيح أحادية القطب كمداخل بدلا من استخدام 2 مفتاح بثلاثة أوضاع ومفتاح بأربعة أوضاع والمطلوبة عادة من أجل دائرة التحكم التقليدية المكافئة بالأسلاك .
يمكن تلخيص عمل البرنامج فيما يلى :
• يتم استخدام "ريلاى داخلى" internal relay لتنفيذ منطق الدائرة دون الحاجة لاستخدام إخراج للعالم الحقيقى .
• عندما تكون جميع مفاتيح المدخلات "مفتوحة" تكون قيمتها بصفر وبالتالى فإن مصباح الغرفة يكون مفصول off .
• غلق مفتاح دخل المكان الأول Position_1_Switch يغير حالة تعليمته من false إلى true ، وتكون النتيجة وجود منطق مستمر للدرجة الأولى .
• نتيجة لذلك ، تتغير حالة "ملف الريلاى الداخلى وتلامساته" من الحالة false إلى الحالة true .
• وهذه الحالة الجديدة تؤدى إلى وجود منطق مستمر بالدرجة الثانية وتحويل مصباح الغرفة إلى حالة التوصيل on .
• التغيير فى حالة أى مفتاح دخل سوف يغير الحالة الحالية للمصباح .

التطبيق الثالث :

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

التطبيق الثالث :
الشكل التالى يبين برنامج يستخدم زوج تعليمات إخراج ممسوك latch وغير ممسوك لتنفيذ التحكم فى مروحة محرك .

يمكن تلخيص عمل البرنامج فيما يلى :
• التعليمة Set-Only سوف تكتب واحد "1" إلى عنوانها عندما تكون true .
• عندما تذهب هذه التعليمة إلى الحالة false فإن عنوان الخرج سوف يظل بواحد "1" ، هذا هو معنى set . وهذا يكون صحيحا حتى إذا فقدت القدرة عن المعالج وعادت مرة أخرى .
• عنوان الخرج سوف يظل بواحد حتى يتم إعادته للصفر "0" عن طريق تعليمة الإعادة
Reset-Only .

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

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة
الدرس الثانى
أجهزة المتحكم PLC HARDWARE
مقدمة :
تتوفر العديد من تكوينات (أشكال) المتحكم PLC ، حتى من الصانع الواحد . ولكن فى كل من هذه التكوينات يوجد مكونات ومفاهيم مشتركة . أهم المكونات الأساسية هى :
• مصدر القدرة Power Supply : وهو يمكن أن يبنى داخل المتحكم PLC أو أن يكون وحدة خارجية . مستويات الجهد الشائعة الاستخدام بواسطة المتحكم PLC هى 24Vdc و 120Vac و 220Vac .
• وحدة المعالجة المركزية CPU : وهى جهاز حاسب حيث يتم تخزين سلم المنطق ومعالجته .
• المداخل / المخارج I/O (Input/Output) : يجب توفير عدد من أطراف الدخل / الخرج بحيث يمكن للمتحكم PLC مراقبة العملية والشروع فى الإجراءات (الأعمال) .
• لمبات البيان (الإشارة) : وهى تشير إلى حالة المتحكم PLC بما فى ذلك توصيل القدرة on ، وتشغيل البرنامج run ، والأخطاء fault . وهى ضرورية عند تشخيص (اكتشاف) المشاكل .
تكوين أو شكل المتحكم PLC يشير إلى تعبئة أو تغليف المكونات . الشكل التالى يوضح التكوينات العادية من أكبرها إلى أصغرها :

• الحامل أو الرف (الراك) Rack : غالبا ما يكون الحامل كبير ( حتى 18 بوصة فى 30 بوصة فى 10 بوصة) ويمكن أن يتسع لاحتواء وحدات (كروت) متعددة . عند الضرورة يمكن توصيل حوامل متعددة معا . وهذه تميل إلى أن تكون أعلى تكلفة ، ولكن أيضا تكون أكثر مرونة وسهلة الصيانة .
• المتحكمات المينى Mini : وهى أصغر من الحجم الكامل للحامل ، ولكن يمكن أن يكون لها نفس سعة المداخل / المخارج .
• المتحكمات الميكرو Micro : هذه الوحدات يمكن أن تكون صغيرة مثل أوراق اللعب . وهى تميل إلى أن يكون لها كمية ثابتة من المداخل / المخارج ، وقدرات محدودة ، ولكن التكاليف سوف تكون أقل .
• البرمجيات Software : البرمجيات الخاصة بالمتحكم PLC تتطلب جهاز حاسب بوحدة (كارتة) ربط interface ، ولكن تسمح للمتحكم PLC أن يكون متصلا بالحساسات ومتحكمات PLC الأخرى عبر الشبكة .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

المداخل والمخارج INPUTS AND OUTPUTS :

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

المدخلات والمخرجات INPUTS AND OUTPUTS :
المدخلات إلى ، والمخرجات من المتحكم PLC ضرورية لمراقبة العملية والتحكم فيها . يمكن تصنيف كل من المدخلات والخرجات إلى نوعين أساسيين :
• منطقى logical (رقمى) .
• أو مستمر continuous (تناظرى) .
على سبيل المثال مصباح الإضاءة ، إذا كان يمكن فقط تشغيله on أو فصله of ، فيكون هذا التحكم منطقى . أما إذا كان الضوء يمكن أن يكون خافتا (تقليل الإضاءة) على مستويات مختلفة ، فإن هذا التحكم يكون مستمرا.
القيم المستمرة تبدو أكثر بداهة ، ولكن يفضل القيم المنطقية لأنها تسمح بالمزيد من اليقين (التحديد) ، وتبسيط التحكم . ونتيجة لذلك فإن معظم تطبيقات التحكم ( والمتحكمات PLCs) تستخدم مدخلات ومخرجات منطقية بالنسبة لمعظم التطبيقات . وبالتالى ، فسوف نناقش المدخلات / المخرجات المنطقية ونترك المدخلات / المخرجات الرقمية لوقت لاحق .

المخرجات إلى المنفذات actuators تسمح للمتحكم PLC أن يتسبب فى حدوث شىء ما فى العملية .
فيما يلى قائمة مختصرة بالمنفذات الشائعة الاستخدام :
• الملف اللولبى للصمامات Solenoid Valves (السولينويد) : وهى مخرجات منطقية والتى يمكن أن تحول (تبدل) التدفق الهيدروليكى أو الهوائى .
• المصابيح Lights : وهى مخرجات منطقية والتى يمكن فى كثير من الأحيان أن يتم إمدادها بالقدرة مباشرة من وحدات خرج المتحكم PLC .
• بوادىء المحرك Motor Starters : غالبا ما تسحب المحركات كمية كبيرة من التيار عندما تبدأ ، لذلك فإنها تتطلب بوادىء المحرك ، والتى هى فى الأساس ريلايهات كبيرة .
• المحركات المؤازرة (السرفو) Servo Motors : هى مخرج مستمر من المتحكم PLC ويمكن أن تتحكم فى تغييرالسرعة أو موقع .
المخرجات Outputs من المتحكم PLC غالبا ما تكون ريلايهات ، ولكنها يمكن أيضا أن تكون إلكترونيات الحالة الصلبة مثل الترانزستورات transistors ، لمخارج التيار المستمر DC ، أو ترياكات Triacs ، لمخارج التيار المتردد AC. المخارج المستمرة تتطلب وحدات خرج خاصة مع محولات من رقمى إلى تناظرى .

المدخلات Inputs إلى المتحكم PLC تأتى من أجهزة الاستشعار (الحساسات) sensors والتى تترجم الظواهر الفيزيائية إلى إشارات كهربائية .
وفيما يلى قائمة مختصرة بالمدخلات الأكثر استخداما :
• المفاتيح التقاربية Proximity Switches : وهى تستخدم "الحث" أو "السعة" أو "الضوء" للكشف عن الكائن بشكل منطقى .
• المفاتيح Switches : وهى ذات آلية ميكانيكية والتى سوف تفتح أو تغلق تلامسات كهربائية لإشارة منطقية .
• المقاومات المتغيرة (البوتنشوميتر) Potentiometer : وهى تقيس المواضع الزاوية بشكل مستمر ، باستخدام "المقاومة" .
• محول الفرق المتغير الخطى LVDT : وهو يقيس الإزاحة (المسافة) الخطية بشكل مستمر ، باستخدام "الربط أو الاقتران المغناطيسى" .
مدخلات المتحكم PLC تأتى فى بضعة أنواع أساسية ، أبسطها مدخلات التيار المستمر ومدخلات التيار المتردد .
من تصنيفات المدخلات الشائعة أيضا : المدخلات المصدرية (المنبعية) sourcing والمدخلات المصبية sinking . وهذا التصنيف للمخرجات يملى أن الجهاز لا يورد (يمد) أى قدرة . وبدلا من ذلك ، يقوم الجهاز فقط بتبديل التيار "توصيل" on أو "فصل" off ، مثل مفتاح بسيط .
• مفهوم المصب Sinking : وعندما يكون الخرج فعال أى فى حالة تنشيط (تشغيل) يسمح للتيار بالمرور إلى الأرضى المشترك ، ويفضل اختيار هذه الطريقة عندما يتم التغذية بجهود مختلفة .
• مفهوم المصدر Sourcing : عندما يكون الخرج فعال أى فى حالة تنشيط يمر التيار من منبع أو مصدر التغذية ، خلال جهاز الخرج وإلى الأرضى . يفضل استخدام هذه الطريقة عندما تستخدم جميع الأجهزة مصدر جهد واحد .
كما يشار إلى المصب بنوع الترانزستور NPN (sinking) وإلى المنبع بنوع الترانزستور
PNP(sourcing) . وسوف يتم تغطية هذا الموضوع بالتفصيل فى درس الحساسات .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

وحدات (موديولات) الدخل Inputs modules :

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

وحدات (موديولات) الدخل Inputs modules :
فى المتحكمات PLCs الصغيرة عادة تكون المدخلات مبنية بداخلها وتكون محددة عند شراء المتحكم PLC . للمتحكمات PLCs الكبيرة يتم شراء المدخلات كوحدات (موديولات) ، أو كروت (بطاقات) ، ذات 8 مداخل أو 16 مدخل من نفس النوع على كل كارتة . من أجل أغراض المناقشة سوف نناقش جميع المدخلات كما لو كان قد تم شراؤها ككارت .
فيما يلى قائمة تبين النطاقات النموذجية لجهود المداخل ، وبالترتيب الشائع الاستخدام :

12-24 Vdc
100-120 Vac
10-60 Vdc
12-24 Vac/dc
5 Vdc (TTL)
200-240 Vac
48 Vdc
24 Vac
كروت الدخل للمتحكم PLC نادرا ما تمد (تغذى) بالقدرة ، وهذا يعنى أن هناك حاجة إلى مصدر قدرة خارجى للإمداد بالقدرة من أجل المدخلات والحساسات .
المثال المبين بالشكل التالى يوضح كيفية توصيل كارت دخل للتيار المتردد :

فى هذا المثال يوجد اثنين من المدخلات ، الأول هو المفتاح الضاغط المفتوح فى الوضع العادى ، والثانى هو مفتاح درجة الحرارة ، أو ريلاى حرارى ( ملحوظة : هذه الرموز عيارية وسيتم مناقشتها لاحقا) .
كل من المفتاحين يتم تغذيته بالقدرة عن طريق الخرج الحى لمصدر القدرة 24Vac ، وهو يماثل الطرف الموجب لمصدر جهد التيار المستمر .
يتم الإمداد بالقدرة إلى الجهة اليسرى لكل من المفتاحين . عندما تكون المفاتيح مفتوحة open ، لا يمر جهد إلى كارتة الدخل . إذا تم إغلاق close أى من المفاتيح فسوف يتم تغذية كارتة الدخل . فى هذه الحالة يتم استخدام المداخل 1 و 3 (لاحظ أن المداخل تبدأ من الصفر ) . كارتة الدخل تقارن هذه الجهود بالجهد المشترك (الأرضى) . إذا كان جهد الدخل ضمن نظاق التسامح المعطى ، فإن الدخل سوف يتحول إلى حالة التوصيل on.

ملاحظات :
1- عملية التصميم سوف تكون أسهل بكثير إذا تم التخطيط للمدخلات والمخرجات أولا ، وتمت تسميتها بأسماء معبرة ، وبعد ذلك يتم إدخال البرنامج . قد يصبح العديد من المبتدئن فى حيرة حول مكان التوصيلات اللازمة فى الدائرة أعلاه . كل ما عليك أن تتذكر كلمة "دائرة" circuit ، والتى تعنى أن هناك حلقة كاملة والتى يجب على الجهد أن يكون قادرا على تتبعها .
فى الشكل السابق يمكننا أن نبدأ بتتبع الدائرة (الحلقة) من عند مصدر القدرة . يذهب المسار "خلال" المفاتيح ، و"خلال" كارتة الدخل ، ويعود إلى مصدر القدرة حيث يمر "خلالها" إلى البداية مرة أخرى . فى التنفيذ الكامل للمتحكم PLC سوف يكون هناك العديد من الدوائر والتى يجب أن يكتمل كل منها .
2- المفهوم المهم الثانى هو "المشترك" common . هنا "المحايد" فى مصدر القدرة هو المشترك ، أو الجهد المرجعى . فى الواقع أننا اخترنا هذا الجهد ليكون مرجعنا ليكون 0V ، وجميع الجهود الأخرى تقاس بالنسبة له . إذا كان لدينا مصدر قدرة ثانى ، فإننا نحتاج إلى توصيل المحايد بحيث يتم توصيل كلا المحايدين إلى نفس المشترك . فى كثير من الأحيان يتم الخلط بين "المشترك" common و"الأرضى" ground . "المشترك" هو "المرجعية" ، أو جهد الاستناد والذى يستخدم من أجل 0V ، ولكن يتم استخدام "الأرضى" لمنع الصدمات الكهربائية وتلف المعدات . يتم توصيل الأرضى تحت المبنى بأنبوب معدنى أو شبكة فى الأرض ، وبدورها تتصل بالنظام الكهربائى للمبنى ، إلى منافذ مخارج القدرة ، حيث يتم توصيل الأجسام المعدنية من المعدات الكهربائية . للأسف العديد من المهندسين والشركات المصنعة تخلط الأرضى مع المشترك . فمن الشائع أن تجد مصدر تغذية بأرضى ومشترك بتسميات خاطئة .
تنبيه :
لا تخلط بين الأرضى والمشترك . لا تقم بتوصيلهما معا إذا كان مشترك الجهاز الخاص بك متصل بمشترك جهاز آخر .
3- المفهوم الأخير أن كل كارتة دخل تكون معزولة isolated . هذا يعنى أنه إذا قمت بتوصيل المشترك بكارت واحد فقط ، عندئذ فإن الكروت الأخرى تكون غير متصلة . عندما يحدث ذلك فإن الكروت الأخرى سوف لا تعمل بشكل صحيح . يجب عليك توصيل المشترك لكل من الكروت .

يوجد العديد من المقايضات عندما تقرر أى نوع من كروت الدخل تستخدم :
• الجهود المستمرة DC ، عادة تكون منخفضة ، ومن ثم أكثر أمنا (12-24V) .
• مداخل التيار المستمر تكون سريعة للغاية ، ومداخل التيار المتردد تتطلب وقت توصيل أطول . على سبيل المثال ، موجة 60Hz قد تتطلب حتى 1/60 sec للتعرف عليها بشكل معقول .
• الجهود المستمرة يمكن أن يتم توصيلها إلى طائفة واسعة من الأنظمة الكهربائية .
• إشارات التيار المتردد تكون أكثر حصانة للضوضاء من التيار المستمر ، لذلك فهى مناسبة للمسافات الطويلة ، وبيئات الضوضاء (المغناطيسية) .
• قدرة التيار المتردد تكون أسهل وأقل تكلفة لتغذية المعدات .
• إشارات التيار المتردد تكون شائعة جدا فى العديد من أجهزة الأتمتة القائمة .

ملاحظة :
يجب تحويل مدخلات المتحكم PLC من المستويات المنطقية المتعددة إلى مستويات المنطق 5Vdc والمستخدم على ناقل البيانات data bus . يمكن أن يتم ذلك بدوائر مماثلة للدوائر الموضحة بالشكل أدناه . فى الأساس الدوائر تكيف المداخل لتشغيل عازل أو رابط ضوئى ، وهو يعزل كهربائيا الدوائر الخارجية من الدوائر الداخلية . تستخدم مكونات الدائرة الأخرى للوقاية من الجهد الزائد ، أو من انعكاس قطبية الجهد .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

وحدات (موديولات) الخرج Output Modules :

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الدرس الأول Mb5e

بارك الله فيك و في دينك و علمك و عملك.

_________________

جزاكم الله خيرا أستاذنا العزيز وفي انتظار استكمال الموضوع إن شاء الله تعالى

_________________
أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الدرس الأول 61862110

أبـوروان

زادك الله علما ونفع بة غيرك وجعلة الله فى ميزان حسناتك

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

وحدات (موديولات) الخرج Output Modules :
تحذير :
تحقق دائما من الجهود والتيارات المقننة للمتحكم PLC ولا يتم تجاوزها أبدا !
كما هو الحال مع وحدات الإدخال ، فإن وحدات الإخراج نادرا ما تورد أى قدرة كهربائية ، ولكن بدلا من ذلك فهى تعمل بمثابة مفاتيح . يتم توصيل مصادر القدرة الخارجية إلى وحدة الخرج والوحدة سوف تقوم بتبديل القدرة on أو off لكل خرج . فيما يلى قائمة بجهود المخارج النموذجية ، مرتبة حسب إنتشارها :
120 Vac
24 Vdc
12-48 Vac
12-48 Vdc
5Vdc (TTL)
230 Vac

هذه الوحدات عادة يكون بها من 8 إلى 16 مخرج من نفس النوع ويمكن شراؤها بمقننات تيارات مختلفة . الخيارات الشائعة عند شراء وحدات الخرج هى نوع الريلايهات أو نوع الترانزستورات أو نوع الترياكات . نوع الريلاى هى أجهزة الخرج الأكثر مرونة . فهى قادرة على تحويل كل من مخارج التيار المتردد والتيار المستمر . ولكنها تكون أبطأ ( زمن التحويل حوالى 10 ملى ثانية) ، وهى أضخم ، وأكثر تكلفة ، وسوف تتآكل بعد ملايين الدورات . مخارج الريلاى غالبا ما تسمى "التلامسات الجافة" . نوع الترانزستور يكون محدود بمخارج التيار المستمر ، ونوع الترياك يكون محدود بمخارج التيار المتردد . مخارج الترانزستور والترياك تسمى المخارج "المفتاحية" .
التلامسات الجافة :
يتم تكريس ريلاى منفصل لكل خرج . وهذا يسمح بجهود مختلطة ( تيار متردد أو تيار مستمر ومستويات جهود تصل إلى الحد الأقصى) ، بالإضافة إلى أن المخارج تكون معزولة لحماية المخارج الأخرى و المتحكم PLC . زمن الاستجابة غالبا ما يكون أكبر من 10 ملى ثانية . هذه الطريقة هى الأقل حساسية للتغيرات فى الجهود .
المخارج المفتاحية :
يتم إمداد الجهد لوحدة المتحكم PLC ، وتعمل الوحدة كمفتاح لتحويله إلى المخارج المختلفة باستخدام دوائر الحالة الصلبة ( الترانزستورت ، والترياكات وغيرها ) . الترياكات تكون مناسبة تماما لأجهزة التيار المتردد التى تتطلب أقل من واحد أمبير . مخارج الترانزستور تستخدم النوع NPN أو PNP عادة حتى واحد أمبير . زمن استجابتها أفضل ويكون أقل من واحد ملى ثانية .

ملحوظة :
مخارج المتحكم PLC يجب أن تحول مستويات المنطق 5Vdc على ناقل بيانات المتحكم PLC إلى مستويات الجهد الخارجى . يمكن أن يتم ذلك بدوائر مماثلة للدوائر المبينة أدناه .
فى الأساس تستخدم الدوائر الرابط الضوئى لتحويل الدوائر الخارجية ، وهو يعزل كهربائيا الدوائر الكهربائية الخارجية من الدوائر الداخلية . باقى مكونات الدائرة تستخدم للوقاية من الجهد الزائد أو عكس قطبية الجهد .

الحذر مطلوب عند بناء نظام مع مخارج لكل من التيار المتردد والتيار الثابت . إذا تم توصيل التيار المتردد بطريق الخطأ إلى خرج نوع ترانزستور بتيار مستمر فإنه سوف يكون موصل فقط فى النصف الموجب للدورة ، ويبدو على أنه يعمل بجهد متقلص . وإذا تم توصيل تيار مستمر إلى خرج نوع ترياك بتيار متردد فسوف يتم توصيله ويبدو أنه يعمل ، ولكنك لن تكون قادرا على فصله بدون فصل المتحكم PLC بالكامل .
ملحوظة :
الترانزستور هو جهاز قائم على أشباه الموصلات والذى يمكن أن يعمل بمثابة صمام valve قابل للضبط . عند غلقه (فصله) فسوف يمنع التيار من المرور فى كلا الاتجاهين . فى حين عند تحوله إلى التوصيل فإنه سوف يسمح بمرور التيار فى اتجاه واحد فقط . عادة هناك فقدان بضعة فولتات عبر الترانزستور . الترياك مثل اثنين من الثايرستور SCR ( أو تخيل ترانزستورات) موصلة معا بحيث يمكن مرور التيار فى كلا الاتجاهين ، وهو أمر جيد للتيار المتردد .
أحد الفروق الجوهرية للترياك هى أنه إذا تم توصيله on بحيث يمر التيار ، ثم بعد ذلك تم فصله ، فإنه لن يتوقف حتى يتوقف التيار المار . وهذا جيد مع التيار المتردد لأن التيار يتوقف وينعكس كل نصف دورة ، ولكن هذا لا يحدث مع التيار المستمر ، وبالتالى فإن الترياك سوف يبقى موصل .
هناك قضية رئيسية مع المخارج وهى مصادر القدرة المختلطة . من النواحى العملية الجيدة عزل جميع مصادر القدرة وجعل مشتركاتها منفصلة ، ولكن ذلك ليس ممكنا دائما . بعض وحدات الخرج ، مثل نوع الريلاى ، تسمح لكل خرج أن يكون له المشترك الخاص به . بعض وحدات الخرج الأخرى تتطلب أن يكون بعض أو كل المخارج على كل وحدة مشتركة فى نفس المشترك . سوف يتم عزل كل وحدة خرج عن الباقى ، لذلك فإن كل مشترك يجب أن يتم توصيله . من الشائع عند المبتدئين توصيل المشترك إلى وحدة واحدة ، ونسيان الوحدات الأخرى ، عندئذ وحدة واحدة هى التى سوف تعمل .

وحدة الخرج المبينة بالشكل التالى ، هى مثال لوحدة خرج 24Vdc والتى لها مشترك واحد . هذا النوع من وحدات الخرج عادة يستخدم الترانزستورات من أجل المخارج .

فى هذا المثال يتم توصيل المخارج إلى مصباح إضاءة منخفض التيار وإلى ملف ريلاى .
دائرة المصباح :
نبدأ من المصدر 24Vdc . عندما يكون الخرج 07 فى حالة توصيل on ، يمكن أن يمر التيار فى الطرف 07 إلى الطرف المشترك ، وبالتالى تكتمل الدائرة ، وتسمح بتشغيل المصباح . إذا كان الخرج فى حالة عدم توصيل off فإن التيار لا يمكن أن يمر ، وسوف لا يتم تشغيل المصباح .
دائرة الريلاى :
يتم توصيل المخرج 03 إلى ملف الريلاى بطريقة مماثلة . عندما يكون هذا المخرج فى حالة تشغيل on ، فسوف يمر التيار خلال ملف الريلاى لغلق تلامساته وتوصيل المصدر 120Vac إلى المحرك . مخطط سلم المنطق مبين بالشكل .

المثال المبين بالشكل التالى هو تكرار للمثال بالشكل السابق من أجل وحدة التغذية :

فى هذا المثال يتم توصيل الطرف الموجب للمصدر 24Vdc إلى وحدة الخرج مباشرة . عندما يكون خرج فى حالة توصيل on فسوف يتم تغذية القدرة إلى هذا الخرج . على سبيل المثال ، إذا كان الخرج 07 فى حالة توصيل on عندئذ فإن جهد التغذية سوف يخرج إلى المصباح . وسوف يمر التيار خلال المصباح ويعود إلى مشترك مصدر التغذية . العمل يكون مشابه جدا فى حالة الريلاى لتشغيل المحرك . لاحظ أن مخطط سلم المنطق مطابق للمثال السابق . مع هذا النوع من وحدات الخرج يمكن فقط استخدام مصدر تغذية واحد .

يمكن استخدام مخارج نوع ريلاى لتشغيل الخرج :
المثال بالشكل التالى يبين تكرار للمثال السابق من أخل خرج نوع ريلاى .

فى هذا المثال يتم توصيل التغذية 24Vdc مباشرة إلى كل من مدخل الريلاى ( لاحظ أنه يتطلب طرفين ، بينما المثال السابق يتطلب طرف واحد) . عندما يتم تفعيل خرج يتم تشغيل (توصيل) الخرج ويتم الإمداد بالقدرة إلى أجهزة الخرج .
عند استخدام مخارج الريلاى من الممكن أن يكون لديك خرج معزول من التالى . وحدة خرج الريلاى يمكن أن تخرج تيار متردد أو تيار مستمر بجانب بعضهما البعض .

الريليهات Relays :
على الرغم من أن الريلايهات نادرا ما تستخدم من أجل منطق التحكم ، إلا أنها لا تزال ضرورية لتشغيل الأحمال الكهربائية الكبيرة . فيما يلى بعض المصطلحات الهامة للريلايهات :
• الكونتاكتور Contactor :
هو ريلاى خاص من أجل تشغيل أحمال التيار الكبير .
• بادىء المحرك Motor Starter :
هو فى الأساس كونتاكتور على التوالى مع ريلاى زيادة الحمل للفصل عندما يتم سحب تيار كبير .
• قمع (إخماد) قوس الشرر Arc Suppression :
عند فتح أو غلق أى ريلاى يحدث قوس شرر . وهذا يشكل مشكلة كبرى فى الريلايهات الكبيرة . فى الريلايهات التى تحول التيار المتردد يمكن التغلب على هذه المشكلة عن طريق فتح الريلاى عندما يذهب الجهد إلى الصفر (أثناء العبور بين السالب والموجب) . عند تحويل أحمال التيار المستمر يمكن تقليل هذه المشكلة عن طريق نفخ (دفع) غاز مضغوط عبره خلال الفتح لقمع (أخماد) تشكيل قوس الشرر كهربى .
• ملفات التيار المتردد AC coils :
إذا تم تشغيل الملف العادى بواسطة منبع قدرة للتيار المتردد فإن التلامسات سوف تتذبذب فى شكل مفتوحة ومغلقة بتردد منبع قدرة التيار المتردد . تم التغلب على هذه المشكلة عن طريق مصنعى الريلاى بواسطة إضافة قطب مظلل للتركيب الداخلى للريلاى .

أهم اعتبار عند اختيار الريلايهات ، أو المخارج نوع الريلاى بالمتحكم PLC ، هو مقنن (معدل) التيار والجهد . إذا تم تجاوز الجهد المقنن ، فإن التلامسات سوف تبلى (تتآكل) قبل الأوان ، أو إذا كان الجهد مرتفع جدا فمن الممكن حدوث حريق . التيار المقنن هو أقصى تيار ينبغى استخدامه . عندما يتم تجاوز التيار المقنن فسوف يصبح الجهاز ساخن جدا ، وسوف يفشل عاجلا . عادة ما يتم إعطاء القيم المقننة لكل من التيار المتردد والتيار الثابت ، على الرغم من أن مقننات التيار المستمر تكون أقل من مقننات التيار المتردد . فإذا كانت الأحمال الفعلية المستخدمة أقل من القيم المقننة فإن الرلايهات يجب أن تعمل بشكل جيد لأجل غير مسمى . وإذا تم تجاوز القيم المقننة بكمية صغيرة فإن حياة الريلاى سوف يتم اختصارها وفقا لذلك . تجاوز القيم المقننة بشكل كبير قد يؤدى إلى فشل فورى وضرر دائم . يرجى ملاحظة أن الريلايهات قد تشمل أيضا الحد الأدنى للمقننات والتى ينبغى أيضا أن تلاحظ لضمان التشغيل السليم والحياة الطويلة .
• الجهد المقنن Rated Voltage :
هو جهد التشغيل المقترح للملف . المستويات المنخفضة يمكن أن ينتج عنها فشل فى التشغيل ، والجهود المرتفعة تقصر من العمر .
• التيار المقنن Rated Current :
هو الحد الأقصى للتيار قبل حدوث ضرر للتلامسات ( اللحام أو الانصهار) .

حالة للدراسة :
المطلوب التخطيط الكهربائى لمكبس هيدروليكى . المكبس يستخدم صمام ذو ملف لولبى 24Vdc مزدوج الفعل لدفع المكبس إلى الأمام والرجوع . هذا الجهاز له مشترك واحد واثنين من أسلاك الدخل . وضع 24Vdc على أحد الأسلاك سوف يتسبب فى تقدم المكبس ، ووضع 24Vdc على السلك الثانى يتسبب فى رجوع المكبس . يتم قيادة المكبس بواسطة مضخة هيدروليكية كبيرة والتى تتطلب مقنن 220Vac عند 20A ، والتى يجب أن يتم تشغيلها طالما أن المكبس فى حالة التشغيل ON . يتم تجهيز المكبس مع ثلاثة أزرار ضاغطة ، الأول ، زر الإيقاف stop ، يكون مغلق فى الوضع الطبيعى NC، والثانى ، زر الرجوع retract اليدوى ، يكون مفتوح فى الوضع العادى NO ، والثالث زر بدء الدورة الأتوماتيكية ، ويكون مفتوح فى الوضع العادى . يوجد مفاتيح نهاية عند إعلى وأسفل مشوار المكبس والتى يجب أن يتم توصيلها أيضا .
الحل :

يتم اختيار كل من وحدات الدخل والخرج لكى تكون 24Vdc بحيث تتشارك فى مصدر قدرة واحد 24Vdc . فى هذه الحالة يتم توصيل صمام الملف اللولبى مباشرة إلى وحدة الخرج ، فى حين يتم توصيل المضخة الهيدروليكية بطريقة غير مباشرة باستخدام ريلاى ( المبين بالشكل الملف فقط للتبسيط ) . ولقد اتخذ هذا القرار فى المقام الأول لأن المضخة الهيدروليكية تتطلب تيار أكبر مما يمكن أن يتعامل معه أى متحكم PLC ، ولكن الريلاى يمكن أن يكون من السهل شراؤه وتركيبه من أجل هذا الحمل . جميع مفاتيح الدخل يتم توصيلها إلى نفس المصدر وإلى المداخل .

بارك الله فيك

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

معلومات إضافية :
وحدات (موديولات) الدخل / الخرج المنفصل (المتقطع) Discrete I/O Modules
النوع الأكثر شيوعا من واجهات وحدات الدخل / الخرج هو النوع المنفصل discrete والمبين بالشكل التالى:

هذا النوع من الواجهات يربط أجهزة الإدخال الميدانية (الخارجية) ذات طبيعة التشغيل / الإيقاف ON / OFF مثل مفاتيح الاختيار ، والمفاتيح الضاغطة ، ومفاتيح النهاية . وبالمثل ، فإن التحكم فى الخرج يقتصر على الأجهزة مثل المصابيح ، والريليهات ، والسلونويدات ، وبوادىء المحركات والتى تقوم بالتحويل البسيط بين التشغيل والإيقاف ON /OFF .
تصنف المداخل / المخارج المنفصلة باعتبارها مدخلات ومخرجات موجهة للبت bit-oriented . فى هذا النوع من المدخلات والمخرجات ، كل بت bit تمثل عنصر معلومات كاملة فى حد ذاته ، ويقدم (يوفر) حالة بعض التلامسات أو الأجهزة الخارجية أو بيان عن وجود أو عدم وجود القدرة فى دائرة المعالجة .
يتم تغذية كل وحدة دخل / خرج منفصل عن طريق مصدر جهد خارجى . ونظرا لأن هذه الجهود يمكن أن تكون بقيم وأنواع مختلفة ، فإن وحدات الخرج / الدخل تكون متاحة بمعدلات مختلفة من الجهد المتردد والجهد المستمر ، كما هو مبين بالجدول التالى :

الوحدات نفسها تأخذ جهودها والتيار المناسب لعملها عن طريق لوحة القاعدة الخلفية backplane عند تركيبها فى اللوحة الرئيسية (الراك) rack ، كما هو مبين بالشكل التالى :

يتم توفير القدرة للوحة القاعدة الخلفية عن طريق وحدة التغذية للمتحكم PLC وتستخدم لتغذية الإلكترونيات الموجودة على متن لوحة دائرة وحدة الخرج / الدخل . عادة يتم توفير التيارات الأعلى نسبيا والمطلوبة لأحمال وحدة الخرج عن طريق مصدر تغذية يتم توفيره بمعرفة المستخدم . عادة تكون وحدات التغذية بالمعدلات
3 A, 4 A, 12 A, 16 A تبعا لنوع وعدد الوحدات المستخدمة .

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

الشكل التالى يبين المخطط الصندوقى لوحدة دخل منفصل للتيار المتردد :

تتكون دائرة الدخل من قسمين أساسيين : قسم القدرة power وقسم المنطق logic . يتم استخدام عازل ضوئى لتوفير العزل الكهربائى بين الأسلاك الميدانية والدائرة الداخلية للوحة القاعدة الخلفية للمتحكم PLC . ليد LED الدخل يتحول بين التوصيل on والفصل off ، لبيان حالة جهاز الدخل .
دوائر المنطق تعالج الإشارة الرقمية لتناسب المعالج .
عادة تعمل دوائر التحكم الداخلية للمتحكم PLC على جهد 5 VDC أو أقل .

الشكل التالى يبين مخطط مبسط لوحدة دخل منفصل للتيار المتردد :

يمكن تلخيص عمل الدائرة فيما يلى :
• مرشح ضوضاء الدخل : يتكون من المكثف C والمقاومات R1 و R2 ، ويزيل الإشارات الخاطئة نتيجة ارتداد التلامسات أو التداخل الكهربائى .
• عند إغلاق المفتاح الضاغط ، يتم تطبيق الجهد 120 VAC إلى دخل قنطرة التوحيد .
• وهذا يؤدى إلى خرج ذات جهد مستمر منخض المستوى والذى يطبق عبر ليد العازل الضوئى .
• جهد ثنائى الزينر يحدد مستوى عتبة الحد الأدنى من الجهد والذى يمكن الكشف عنه .
• عندما يرتطم ضوء الليد بالترانزستور الضوئى ، فإنه يتحول إلى حالة التوصيل ويتم توصيل حالة المفتاح الضاغط من خلال دائرة المنطق إلى المعالج .
• العازل الضوئى لا يقوم فقط بفصل جهد دخل التيار المتردد المرتفع عن دوائر المنطق ولكنه أيضا يمنع الضرر الذى قد يلحق بالمعالج نتيجة الحالات العابرة بجهد الخط . بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا العزل أيضا يساعد على تخفيض تأثيرات الضوضاء الكهربائية ، الشائعة فى البيئة الصناعية ، والتى يمكن أن تتسبب فى عدم لنتظام عمل المعالج .
• للحصول على تشخيص للأعطال ، يوجد ليد لبيان حالة الدخل ، ويكون موصل on عندما يكون المفتاح الضاغط للدخل مغلق . يمكن توصيل ليد البيان هذا فى أى من جانبى العازل الضوئى .
• نوع وحدات الدخل AC/DC يستخدم لكل من مدخلات التيار المتردد ومدخلات التيار المستمر حيث أن قطبية الدخل غير مهمة .
• وحدة الدخل للمتحكم PLC إما أن تكون جميع المداخل معزولة عن بعضها البعض مع عدم وجود وصلة دخل مشتركة ، أو يتم تجميعها فى مداخل تشترك فى طرف دخل مشترك .
وحدات الدخل المنفصل تؤدى أربعة مهام فى نظام التحكم بالمتحكم PLC وهى :
• التحسس (الاستشعار) عند استقبال إشارة من جهاز ميدانى (خارجى) .
• تحويل إشارة الدخل إلى مستوى الجهد الصحيح للمتحكم PLC المعين .
• عزل المتحكم PLC من التقلبات فى إشارة الجهد أو التيار .
• إرسال إشارة إلى المعالج والتى تشير إلى الحساس الذى ولد هذه الإشارة .

» دورة : المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة PLC سيمنس S7-200
» استفسارات وتعليقات الزملاء حول "دورة المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة PLC سيمنس S7-200"
» المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة – تقنيات التصميم – مخططات الحالة State Diagrams
» دورة تدريبية في الحاكمات المنطقية قابلة للبرمجة طراز Siemens S7
» دورة تدريبية تفصيلية:المتحكم المنطقى المبرمج PLC مبنية على ترجمة وإعداد كتاب W.Bolton