دورات PLC s7-300للدكتور مجد الدين نصر

التدريب على Step7-300


1. تثبيت البرنامج STEP 7 V 5.x
إنSTEP 7 له ثلاث نسخ :
 STEP 7 النسخة التخصصية التي يمكنها تشغيل جميع التطبيقات المزودة من قبل STEP 7 (S7 GRAPH أو S7 PLCSIM). يجب أن تكون هذه الباقة البرمجية مرخصة.
 STEP 7 النسخة التدريسية والتي تحتوي على الباقة الخيارية S7 PLCSIM. يجب أن تكون هذه الباقة البرمجية مرخصةً ويمكن استعمالها لمدة 120 يوم.
 STEP 7 Mini المختصرة.وهي نسخة محدودة لا تحتاج إلى ترخيص، لكنها بالمقابل لا تسمح باستخدام الباقات الخيارية الأخرى (مثلاً S7 GRAPH أو S7 PLCSIM).

يوزع STEP 7 على أقراص مدمجة تحتوي على البرنامج ويرفق القرص المدمج بقرصٍ مرن يحتوي على ترخيص تشغيل البرنامج. بعد نقل المعطيات من القرص المرن إلى الحاسب يمكن للمستخدم تشغيل نسخة STEP 7 التخصصية. كما ويمكن أيضاً استخدام قرص الترخيص هذا على حاسبٍ آخر أو نسخه لترخيص البرنامج.

من أجل تثبيت STEP 7 اتبع الخطوات الآتية :

1. ضع قرص STEP 7 المدمج في السواقة.
2. يجب أن يقلع برنامج التثبيت آلياً. إن لم يحدث ذلك يمكن إقلاعه بالنقر المزدوج على الملف التنفيذي setup.exe ضمن القرص المدمج. سيقوم برنامج التثبيت بإرشادك عبر كامل عملية تثبيت برنامج الـ STEP 7
3. من أجل استخدام النسخة التخصصية من STEP 7 يجب ترخيص البرنامج على حاسبك بنقل الملفات من قرص الترخيص إلى حاسبك. تتم هذه العملية في نهاية تثبيت البرنامج. إذا قمت بوضع قرص الترخيص المرن في السواقة عند بدء عملية التثبيت فسيتم نقل الترخيص آلياً إلى حاسبك عندما يحين الوقت.
ضع قرص الترخيص في السواقة الآن أثناء بدء عملية التثبيت.
4. عند بدء عملية التثبيت سيتم سؤالك أولاً عن اللغة التي تريد استخدامها للمتابعة. اختر اللغة المناسبة واقبلها بواسطة Next (التالي)(  Next).

5. بعد اختيار اللغة يتم اختيار الباقات البرمجية الخيارية. لإتمام كل أجزاء هذه الدورة التدريبية يلزم وجود الخيار NCM S7 PROFIBUS (التالي) (  Next).



6. بعد ذلك تظهر نافذة تقوم بعرض العناصر التي يتم تثبيتها. يمكن إلغاء التثبيت إذا دعت الحاجة لذلك(إلغاء). (  Abort)



7. أخيراً، تصل إلى الصفحة الأولى من STEP 7. يقوم برنامج التثبيت بتنبيهك إلى حقوق النسخ (التالي) (  Next).


8. الآن يمكنك الإطلاع على "إقرأني"Readme إذا أردت (التالي) (  Next).



9. تظهر في النافذة التالية متطلبات الكيان الصلب واللين. إذا احتجت يمكنك استخدام المستكشف Explorer V4.01 SP1 الموجود ضمن القرص المدمج لـ STEP 7 (التالي) (  Next).



10. الآن اقرأ عقد الاتفاق واقبلها بواسطة Yes ( نعم) (  Yes).



11. يجب عليك القيام بعملية التسجيل بإدخال رقم العقد الخاص ببرنامجك. يمكنك العثور على هذا الرقم ضمن الوثيقة المرفقة مع البرنامج. يبدأ هذا الرقم بـ ID: KHE… . املأ الحقول : الاسم، الشركة والرقم
… ( Name  Company  Identnr. ID: KHE  Next).



12. يتم هنا اختيار المجلد والجزء من القرص الصلب الذي تريد تثبيت البرنامج ضمنه. (التالي) (  Next).



13. ينصح باختيار التثبيت العياري لأنه الأقل تكلفةً ويحتوي على أمثلة. (التالي) (  Next).



14. يمكنك الآن اختيار اللغات التي تريد تثبيتها للمنشآت (التالي) (  Next).



15. يتم الآن البدء بالتثبيت. يمكن مشاهدة جميع الخيارات مفصلةً على الشاشة (التالي) (  Next).



2. التعامل مع الترخيص
للتمكن من استخدام نسخة STEP 7 التخصصية لا بد من نقل الترخيص إلى الحاسب. هذا ويمكن إعادة الترخيص إلى القرص المرن إذا لزم الأمر بغية استخدامه على حاسبٍ آخر.

تتم هذه العملية بالشكل الآتي :

1. أولاً يجب وضع القرص المرن في السواقة وفتح الأداة AuthorsW
( START  Simatic  AuthorsW  AuthorsW).



2. بعد فتح الأداة AuthorsW يتم سبر القرص المرن والقرص الصلب بحثاً عن التراخيص.



3. بهدف نقل الترخيص قم بتعليم الترخيص المرغوب بواسطة الفأرة ومن شم انقله إلى القرص المرن بواسطة الزر 
(  SIK/SIMATIC STEP 7 -Basis V5.0  ).




ملاحظة : يتم نقل الترخيص بطريقة مماثلة من قرص الترخيص إلى القرص الصلب.

ترقية الترخيص
عند الحاجة لتحديث نسخة أقدم من STEP 7 يمكن طلب الترقية بسعرٍ فعال. قبل القيام بتثبيت الترقية لا بد من نقل الترخيص من القرص المرن القديم إلى القرص المرن الجديد ثم ترقيته للنسخة الجديدة.
المطلوب هو أن يكون نقل الترخيص من الحاسب إلى القرص المرن القديم قد تم.

فيما يلي شرح عن كيفية ترقية النسخة 4.x إلى النسخة 5.x.

1. يجب أولاً وضع قرص ترقية الترخيص في السواقة وفتح الأداة AuthorsW
( START  Simatic  AuthorsW  AuthorsW).



2. بعد فتح الأداة AuthorsW يتم سبر القرص المرن والقرص الصلب بحثاً عن التراخيص.



3. يتم عرض التراخيص الموجودة على القرص المرن والقرص الصلب. ستجد ترخيص الترقية على القرص المرن.



4. أولاً يتم بدء ترقية الترخيص (  Authorization  Upgrade)



5. يتم قبول التنبيه الذي يظهر بواسطة OK ( OK)



6. بعد ذلك قم باختيار من أي نسخة تريد الترقية.
( Upgrade STEP 7 - Basis V4.x-V5.1  Open)



7. يجب الآن إدخال قرص الترخيص للنسخة V4.x وقبوله بواسطة OK ( OK)



8. يتم إعادة التأكيد على الرغبة بإجراء بالترقية لأن إلغاء العملية لن يكون ممكناً بمجرد الشروع بها.
( OK).



9. يجب إعادة قرص ترخيص الترقية إلى السواقة وقبول العملية بواسطة OK ( OK).



10. أخيراً تظهر رسالة للإعلان عن نهاية الترقية بنجاح. ( OK).



11. في نهاية العملية يظهر ترخيص النسخة V5.1 على قرص ترخيص الترقية.



3. مواءمة الواجهة البينية للبرنامج (وصلة الحاسب)
إن برمجة SIMATIC S7-300 من الحاسب أو وحدة البرمجة تتطلب وصلة MPI. والـ MPI هي Multi Point Interface (واجهة بينية متعددة النقاط) وهي واجهة بينية للاتصال تؤمن ارتباط حتى 32 جهاز (مثلاً حاسب، أنظمة HMI …). تستخدم وصلة الـ MPI مع أنظمة الواجهات البينية إنسان-آلة (HMI : Human Machine Interface) لبرمجة، تخديم ومراقبة تبادل المعطيات بين وحدات معالجة SIMATIC S7.

تتضمن كل SIMATIC S7-300 واجهة بينية مكاملة ضمنها.

هناك عدة طرق ممكنة لوصل حاسب شخصي أو محمول مع وصلة MPI :
 معالجات اتصال ISA متكاملة من أجل أجهزة البرمجة.
 معالجات اتصال ISA من أجل أجهزة الحواسب الشخصية (مثلاً بطاقة MPI-ISA).
 معالجات اتصال PCI من أجل أجهزة الحواسب الشخصية (مثلاً CP5611).
 معالجات اتصال PCMCIA من أجل أجهزة الحواسب المحمولة (مثلاً بطاقة CP5511).
 موائم للاتصال عبر المنفذ التسلسلي للحاسب الشخصي أو المحمول ( مثلاً موائم الحاسب الشخصي).

تصف الخطوات التالية معايرة و بارامترات وصلة الحاسب من أجل الحواسب الشخصية :

1. قم باستدعاء Set PG-PC-Interface
(  Start  SIMATIC  STEP 7  Set PG-PC-Interface)



2. يسمح الزر Select باختيار وصلة الـ MPI (  Select )..



3. اختر الوحدة المناسبة مثلاً اختر موائم الحاسب الشخصي PC-Adapter ثم Install
( PC-Adapter Install).




4. تأكد من وجود الوحدة المرغوبة ( PC Adapter  Close ).



5. اختر Properties (خصائص) الموائم PC-Adapter (MPI)
(  PC Adapter(MPI)  Properties).




6. حدد البوابة COM-Port وسرعة التراسل Transmission Rate للمنفذ التسلسلي.



ملاحظة: يجب معايرة سرعة التراسل بما يتوافق مع موائم الحاسب. إن موائمات الحاسب القديمة (كابلات PC/MPI) يجب التعامل معها بسرعات تراسل أبطأ من 19200 Bit/s.

7. حدد عنوان الـ MPI-Address MPI، زمن الاستنفاذ Timeout ، سرعة التراسل Transmission Rate وعنوان أعلى عقدة Highest Node Address



ملاحظة : ينصح باستخدام القيم الموجودة!

8. اقبل التشكيلة (  OK  OK ).

9. بعد إنهاء تحديد القيم اضغط على أيقونة SIMATIC Manager مرتين (  SIMATIC Manager ).


10. قم بوصل مأخذ وصلة الـ MPI من طرف الحاسب بوصلة الـ MPI من طرف وحدة المعالجة المركزية ثم شغل جهد الـ PLC. تتوضع وصلة الـ MPI على وحدة المعالجة المركزية خلف الغطاء بشكل مأخذ D Sub 9 مغارز.

11. عند الضغط على الزر – Accessible Nodes (العقد المنظورة) وفي حال تم تعريف البارامترات بشكلٍ صحيح فستظهر على الشاشة الصورة الآتية مع مجلد لوصلة الـ MPI التي يمكن الوصول إليها. كذلك يظهر عنوان الـ MPI لوحدة المعالجة المركزية CPU المعاير على القيمة 2. (  ).




4. تثبيت البرنامج STEP 7
إن STEP 7 له ثلاث نسخ :
 STEP 7 النسخة التخصصية التي يمكنها تشغيل جميع التطبيقات المزودة من قبل STEP 7 (S7 GRAPH أو S7 PLCSIM). يجب أن تكون هذه الباقة البرمجية مرخصة.
 STEP 7 النسخة التدريسية والتي تحتوي على الباقة الخيارية S7 PLCSIM. يجب أن تكون هذه الباقة البرمجية مرخصةً ويمكن استعمالها لمدة 120 يوم.
 STEP 7 Mini المختصر.وهي نسخة محدودة لا تحتاج إلى ترخيص، لكنها بالمقابل لا تسمح باستخدام الباقات الخيارية الأخرى (مثلاً S7 GRAPH أو S7 PLCSIM).

يوزع STEP 7 على أقراص مدمجة تحتوي على البرنامج. يرفق القرص المدمج بقرصٍ مرن يحتوي على ترخيص تشغيل البرنامج. بعد نقل المعطيات من القرص المرن إلى الحاسب يمكن للمستخدم تشغيل نسخة STEP 7 التخصصية. يمكن أيضاً استخدام قرص الترخيص هذا على حاسبٍ آخر أو يمكن نسخه لترخيص البرنامج. من أجل تفاصيل تنصيب ونقل الترخيص انظر الجزء الأول من هذه الدورة.( تثبيت البرنامج STEP 7 V 5.X \ التعامل مع الترخيص)

من أجل تثبيت STEP 7 اتبع الخطوات الآتية :

1. ضع قرص STEP 7 المدمج في السواقة.
2. يجب أن يقلع برنامج التثبيت آلياً. إن لم يحدث ذلك يمكن إقلاعه بالنقر المزدوج على الملف التنفيذي setup.exe ضمن القرص المدمج. سيقوم برنامج التثبيت بإرشادك عبر كامل عملية تثبيت برنامج الـ STEP 7
3. لاستخدام النسخة التخصصية أو التدريسية من STEP 7 يجب ترخيص البرنامج على حاسبك بالقيام بنقل برامج الترخيص من القرص المرن إلى الحاسب. يتم تنفيذ هذه العملية في نهاية برنامج التثبيت. ستظهر نافذة تخاطبية لسؤالك فيما لو تريد ترخيص برنامجك. إذا قمت باختيار Yes (نعم) فسيتوجب إدخال قرص الترخيص لنقل الملفات الصحيحة إلى الحاسب.


5. موائمة الواجهة البينية للبرنامج (وصلة الحاسب)
إن برمجة SIMATIC S7-300 من الحاسب أو من وحدة البرمجة تتطلب وصلة MPI. والـ MPI هي Multi Point Interface (واجهة بينية متعددة النقاط) وهي واجهة بينية للاتصال تؤمن ارتباط حتى 32 جهاز (مثلاً حاسب، أنظمة HMI …). تستخدم وصلة الـ MPI مع أنظمة الواجهات البينية إنسان-آلة (HMI : Human Machine Interface) لبرمجة، تخديم ومراقبة تبادل المعطيات بين وحدات معالجة SIMATIC S7.

تتضمن كل SIMATIC S7-300 واجهة بينية مكاملة ضمنها.

هناك عدة طرق ممكنة لوصل حاسب شخصي أو محمول مع وصلة MPI.
 معالجات اتصال ISA متكاملة من أجل أجهزة البرمجة.
 معالجات اتصال ISA من أجل أجهزة الحواسب الشخصية (مثلاً بطاقة MPI-ISA).
 معالجات اتصال PCI من أجل أجهزة الحواسب الشخصية (مثلاً CP5611).
 معالجات اتصال PCMCIA من أجل أجهزة الحواسب المحمولة (مثلاً بطاقة CP5511).
 موائم للاتصال عبر المنفذ التسلسلي للحاسب الشخصي أو المحمول ( مثلاً موائم الحاسب الشخصي).

تصف الخطوات التالية معايرة و بارامترات وصلة الحاسب من أجل الحواسب الشخصية :

1. قم باستدعاء Set PG-PC-Interface (  Start  SIMATIC  STEP 7  Set PG-PC-Interface)




2. يسمح الزر Select باختيار وصلة الـ MPI (  Select )..



3. اختر الوحدة المناسبة مثلاً اختر موائم الحاسب الشخصي PC-Adapter ثم Install ( PC-Adapter Install).





4. تأكد من وجود الوحدة المرغوبة ( PC Adapter  Close ).


5. اختر Properties (خصائص) الموائم PC-Adapter (MPI) (  PC Adapter(MPI)  Properties).




6. حدد البوابة COM-Port وسرعة التراسل Transmission Rate للمنفذ التسلسلي.


ملاحظة: يجب معايرة سرعة التراسل بما يتوافق مع موائم الحاسب. إن موائمات الحاسب القديمة (كابلات PC/MPI) يجب التعامل معها بسرعات تراسل أبطأ من 19200 Bit/s.

7. حدد عنوان الـ MPI-Address MPI، زمن الاستنفاذ Timeout ، سرعة التراسل Transmission Rate وعنوان أعلى عقدة Highest Node Address



ملاحظة : ينصح باستخدام القيم الموجودة!

8. اقبل التشكيلة (  OK  OK ).


9. بعد إنهاء تحديد القيم اضغط على أيقونة SIMATIC Manager مرتين (  SIMATIC Manager ).


10. قم بوصل مأخذ وصلة الـ MPI من طرف الحاسب بوصلة الـ MPI من طرف وحدة المعالجة المركزية ثم شغل جهد الـ PLC. تتوضع وصلة الـ MPI على وحدة المعالجة المركزية خلف الغطاء بشكل مأخذ D Sub 9 مغارز.
11. عند الضغط على الزر – Accessible Nodes (العقد المنظورة) وفي حال تم تعريف البارامترات بشكلٍ صحيح فستظهر على الشاشة الصورة الآتية مع مجلد لوصلة الـ MPI التي يمكن الوصول إليها. كذلك يظهر عنوان الـ MPI لوحدة المعالجة المركزية CPU المعاير على القيمة 2. (  ).



6. ما هو الـ PLC ولماذا يستخدم
6. 1. ما هو مفهوم الـ PLC
PLC هو اختصار لـ Programmable Logic Control (تحكم منطقي قابل للبرمجة). هذا وصف لحهازٍ يتحكم بعملية ( مثلاً آلة لطباعة الصحف، منشأة للتعبئة الإسمنت، مكبس للقطع البلاستيكية …). تجري هذه العملية وفقاً لتعليمات البرنامج في ذاكرة الجهاز.


6. 2. كيف يقود الـ PLC العملية

يتحكم الـ PLC بالعملية التي تربط فيها المفعلات Actuators بوصلات تغذية (مثلاً 24 فولط) محددة على الـ PLC هي المخارج Outputs. يمكن من خلال هذه الوصلات تشغيل و إطفاء محركات، فتح و إغلاق صمامات، أو تشغيل وإطفاء مصابيح.


6. 3. من أين يحصل الـ PLC على المعلومات حول وضع العملية
يستقبل الـ PLC المعلومات حول العملية من مولدات-إشارة موصولة بمداخل الـ PLC. مولدات الإشارة هذه يمكن أن تكون مثلاً حساسات تتعرف وضعية الأجزاء العاملة، المفاتيح أو الأزرار. هذه الوضعية المحددة يمكن أن تكون مفتوحة أو مغلقة. لاحظ الفرق بين تماسات عادةً مفتوحة NC : Normally Closed تكون غير فعالة عندما تكون مغلقة والتماسات NO : Normally Open عادةً مفتوحة التي تكون غير فعالة عندما تكون مفتوحة.



6. 4. أين يكمن الفرق بين التماسات المفتوحة عادةً والتماسات المغلقة عادةً

يكمن الفرق بين تماسات NO و تماسات NC في مولد الإشارة.
المفتاح الذي يظهر هنا هو NO أي أنه يكون مغلقاً عندما يكون فعالاً.



المفتاح الذي يظهر هنا هو NC أي أنه يكون مغلقاً عندما يكون غير فعالاً.




6. 5. كيف يتواصل الـ PLC مع إشارات الدخل والخرج
إن الإشارة إلى مداخل ومخارج معينة ضمن البرنامج هي العنونة. يتم غالباً تعريف مداخل ومخارج الـ PLC بضم كل ثمانية منها ضمن مجموعة على وحدات الدخل أو الحرج الرقمي. تدعى الوحدة المكونة من مجموعة الثمانية هذه بالبايت byte . تتلقى كل واحدة من هذه المجموعات رقماً هو عنوان البايت byte address.
يقسم كل بايت دخل\خرج إلى ثمانية بتات bits منفصلة تستطيع التجاوب من خلالها. ترقم هذه البتات من البت 0 حتى البت 7، أي أن لكل بت منها عنوانه الخاص المسمى بعنوان البت bit address.

إ، الـ PLC الممثل هنا له بايتان للدخل هما البايت 0 والبايت 2 وبايتان للخرج هما البايت 4 والبايت 5.



هنا مثلاً يرتبط المدخل الخامس من البتات العليا بالعنوان التالي :


يتم دوماً الفصل بين عنوان البايت وعنوان البت بنقطة.

ملاحظة : إن الرقم 4 في عنوان البت يعني هنا المدخل الخامس لأن العد يبدأ من الصفر.

هنا مثلاً يرتبط البت الأدنى بالعنوان التالي :


يتم دوماً الفصل بين عنوان البايت وعنوان البت بنقطة.

ملاحظة : إن الرقم 7 في عنوان البت يعني هنا الحرج الثامن لأن العد يبدأ من الصفر.
6. 6. كيف يعمل البرنامج ضمن الـ PLC

تتم معالجة البرنامج ضمن الـ PLC دورياً وفق التنفيذ التالي :

1. بعد تشغيل الـ PLC يقوم المعالج (والذي يمثل العقل بالنسبة للـ PLC ) بالسؤال عما إذا تم نقل المداخل الفردية أم لا. يتم تخزين حالة المداخل ضمن جدول صورة مداخل العملية (PII : Process Image Input). عندما يكون الدخل مؤهلاً تكون قيمة المعلومة المرتبطة 1 أو عالية في حين تكون 0 أو منخفضة عندما يكون غير مؤهلاً.

2. يقوم المعالج بمعالجة البرنامج المودع في ذاكرة البرنامج. يتألف هذا البرنامج من لائحة من الوظائف والتعليمات المنطقية التي يتم تنفيذها بالتتابع وبحيث تكون المعلومات عن المداخل المطلوبة قد أدخلت مسبقاً إلى جدول الـ PII في حين أن النتائج تكتب إلى جدول صورة مخارج العملية (PIQ : Process Image Output). إذا احتاج الأمر، يتم أيضاً الولوج من قبل المعالج إلى مناطق تخزين أخرى للعدادات، المؤقتات، وذواكر البت.


3. بعد معالجة برنامج المستخدم يتم ، في المرحلة الثالثة، نقل الحالات من الجدول PIQ إلى المخارج لتشغيلها و/أو إطفائها. بعدئذ تستمر المعالجة بالانتقال إلى المرحلة 1 من جديد. وهكذا دواليك

ملاحظة : إن الزمن اللازم للمعالج لهذا التنفيذ يدعى بزمن الدورة وهو مستقل عن عدد ونمط الأوامر.
6. 7. كيف نظهر العمليات المنطقية في برنامج الـ PLC

يمكن استخدام التوابع المنطقية من أجل تحديد شروط تشغيل المخارج.يمكن تزويد برنامج الـ PLC بهذه التوابع عن طريق لغات البرمجة التالية : المخطط السلمي (LAD:ladder diagram)، مخطط كتل الوظائف (FBD: function block diagram) أو قائمة الأوامر (STL: statement list). سنقتصر هنا على لغة الـ FBD من أجل توضيح الفكرة.

يوجد مجال واسع من العمليات المنطقية المختلفة التي يمكن استخدامها في برمجة الـ PLC . إن العمليات الأكثر شيوعاً هي عمليات "و" (AND)، "أو" (OR)، والنفي (NEGATION). فيما يلي وصفٌ مختصر لبعض الأمثلة الأساسية.

ملاحظة: يمكن الحصول على معلومات أوفر عن العمليات المنطقية يسرعة باللجوء إلى المساعدة على الخط.

6. 7. 1. عملية and

مثال على عملية AND:

يجب أن يضيء مصباح عند تفعيل مفتاحين بتماسٍ مغلق في آنٍ واحد.

مخطط الدارة :

تعليق :
يضيء المصباح عند تفعيل كلا المفتاحين.
عند تفعيل المفتاح S1 و المفتاح S2 يضيء المصباح H1.

دارة الـ PLC :
من الطبيعي أن كلا المفتاحين تجب أن يوصل إلى مداخل الـ PLC بهدف تحقيق المنطق المطلوب ضمن برنامج الـ PLC. في هذه المثال يتصل المفتاح S1 بالمدخل I0.0 و المفتاح S2 بالمدخل I0.1. بالإضافة إلى ذلك يجب توصيل المصباح H1 إلى أحد المخارج وليكن Q4.0.

عملبة AND بلغة FBD

يظهر التمثيل الرمزي التالي برمجة عملية AND بلغة FBD:


6. 7. 2. عملية OR

مثال على عملية OR :

يجب أن يضيء مصباح عند تفعيل أحد مفتاحين بتماسٍ مغلق أو كليهما.

مخطط الدارة :


تعليق :
يضيء المصباح عند تفعيل أحد أو كلا المفتاحين.
عند تفعيل المفتاح S1 أو المفتاح S2 يضيء المصباح H1.

دارة الـ PLC :

من الطبيعي أن كلا المفتاحين تجب أن يوصل إلى مداخل الـ PLC بهدف تحقيق المنطق المطلوب ضمن برنامج الـ PLC. في هذه المثال يتصل المفتاح S1 بالمدخل I0.0 و المفتاح S2 بالمدخل I0.1. بالإضافة إلى ذلك يجب توصيل المصباح H1 إلى أحد المخارج وليكن Q4.0.

عملية OR بلغة FBD

يظهر التمثيل الرمزي التالي برمجة عملية OR بلغة FBD:



6. 7. 3. النفي
غالباً ما يستدعي الأمر معرفة هل التماس المفتوح عادةً (NO) غير فعال أو هل التماس المغلق عادةً (NC) فعال بحيث لا يوجد جهد مطبق على المداخل الموافقة.
يمكن التوصل إلى ذلك باللجوء إلى النفي (Negation) على مداخل عمليات AND/OR.
يظهر التمثيل الرمزي التالي برمجة نفي مداخل عملية AND بلغة FBD:



تكون قيمة الخرج Q 4.0 عالية عندما يكون الخل I 0.0 غير فعالاً والدخل I 0.1 فعالاً.

6. 8. كيف يتم توليد برنامج الـ PLC ؟ وكيف يصل إلى ذاكرة الـ PLC ؟

يجهز برنامج الـ PLC من قبل برنامج STEP 7 على الحاسب الشخصي حيث يتم الاحتفاظ به مؤقتاً. بعد وصل الحاسب إلى الواجهة البنية MPI للـ PLC، يمكن تحميل البرنامج إلى ذاكرة الـ PLC بواسطة وظيفة التحميل.


ملاحظة : سيتم وصف التنفيذ الدقيق للبرنامج خطوةً خطوة في الأجزاء 8-10.

7. تجميع وتشغيل SIMATIC S7-300

طيف الجهاز

إن الـ SIMATIC S7-300 هو نظام تحكم مصغر مكون من أجزاء قابلة للتجميع ويؤمن الطيف الآتي :

 وحدات معالجة مركزية (CPU: Central Processing Unit) ذو مجالات قدرة مختلفة متكاملة جزئياً مع مداخل/مخارج (مثلاً CPU312IFM/CPU314IFM) أو مع واجهة بينية PROFIBUS ( مثلاً CPU315-2DP).
 أحهزة وحدات تغذية (PS : Power Supply) بتيار 2A، 5A، 10A.
 أجزاء واجهة بينية (IM : Interface Module) لتصميمِ أكثر تشبيكاً لـ SIMATIC S7-300
 أجزاء الإشارة (SM : Signal Module) لمداخل ومخارج رقمية و تماثلية.
 أجزاء للوظائف (FM : Function Module) لوظائف خاصة (مثلاً التحكم بمحرك خطوي).
 معالجات اتصال (CP : Communication processors) من أجل التواصل عبر الشبكة.



ملاحظة: لا نحتاج في هذا الجزء التدريبي إلا إلى وحدة تغذية، وحدة معالج مركزي ومداخل/مخارج رقمية.

عناصر هامة لوحدة تزويد الجهد ووحدة المعالجة المركزية


الواجهة البنية MPI (وصلة MPI)
تمتلك كل وحدة معالجة مركزية واجهة بنية MPI لتشبيكها مع أجهزة البرمجة ( مثلاً الحاسب). توجد هذه الوصلة خلف الغطاء الأمامي لوحدة المعالجة.

منتقي نمط العمل :
تمتلك كل وحدة معالجة مركزية منتقياً لنمط العمل يقوم بتحديد نمط عمل الوحدة. يسمح بتنفيذ بعض الوظائف المبرمجة وفقاً لوضعية منتقي نمط العمل. والأنماط الممكنة للعمل هي التالية :



إعادة تصفير الذاكرة

يمسح إعادة تصفير الذاكرة كل معطيات المستخدم ضمن وحدة المعالجة المركزية في كل مرة يبدأ فيها البرنامج.

يتم تنفيذ ذلك بالخطوات الثلاث الآتية :
الخطوة التنفيذ النتيجة
1 أدر المفتاح إلى وضعية STOP يضيء مؤشر STOP
2 أدر المفتاح إلى وضعية MRES وأبقه في هذه الوضعية (حوالي 3 ثوان) حتى يظهر مؤشر STOP من جديد ينطفئ مؤشر STOP وبعد حوالي 3 ثوان يعود مجدداً. من أجل وحدات المعالجة الحديثة انتظر حتى يضيء مؤشر STOP للمرة الثانية.
3 أعد المفتاح إلى وضعية STOP وخلال الثانيتين التاليتين أعد الإطلاق في وضعية MRES. يومض مؤشر STOP لمدة حوالي 3 ثوان ثم يضيء مرةً أخرى يشكلٍ عادي، عندئذٍ يكون كل شيءٍ جاهزاً ويكون قد تمت إعادة تصفير وحدة المعالجة


8. تمرين مثال

سيتم إنجاز تمرين بسيط لأول برنامج STEP 7 .

ينطلق مكبس مزود بوسيلة حماية فقط عند الضغط على زر البدء S1 عندما يكون شبك الحماية.مغلقاً. تتم مراقبة وجود شرط الحماية بواسطة حساس الحماية BO.
في هذه الحالة يتم توصيل صمام Y0 من نمط 5/2 إلى المكبس كل 10 ثوان لتشكيل قطعة بلاستيكية.
لمزيدٍ من الأمان يتم رفع المكبس ما أن يتم تحرير الزر S1 أو يتوقف حساس الحماية عن تحسسه لوجود الشبك في موضعه.

خارطة التوزيع

العنوان الرمز التعليق
I 0.0 B0 حساس شبك الحماية
I 0.1 S1 زر البدء
Q 4.0 Y0 صمام 5/2 موصول إلى أسطوانة المكبس



9. تطبيق مشروع STEP 7

تتم إدارة الملفات في STEP 7 بواسطة SIMATIC Manager. يتم هنا مثلاً نسخ أجزاء البرنامج أو استدعاؤها للمعالجة بواسطة أدواتٍ أخرى بمجرد النقر عليها بواسطة الفأرة. تتطابق العمليات هنا بالمعايير المستخدمة عادةً في نظام ويندوز ( مثلاً يقوم زر الفأرة الأيمن باستدعاء القائمة الخاصة بكل جزء).
تظهر بنية الكيان الصلب للـ PLC ضمن المجلد SIMATIC 300 station و CPU. وعليه يمكن النظر إلى مثل هذا المشروع على أنه مخصص لكيان صلب معين.
يرتب كل مشروع ضمن STEP 7 وفق بنية محددة بحزم. يتم حفظ البرامج ضمن المجلدات التالية :

*1 المصطلحات وفق STEP 7 Version 2.x



بهدف فصل المشروع عن الكيان الصلب يمكن خلق مشروع لا يحتوي جميع الملفات الممكنة.

سيمتلك مثل هذا المشروع البنية التالية :




ملاحظة : ستكتب البرامج المزودة في هذا المثال بدون تعريف تركيبة الكيان الصلب، لذا يمكن تحميل أية تركيبة لـ SIMATIC S7-300، S7-400 أو WinAC .في كل حالة يكفي ضبط عناوين المداخل والمخارج.

يجب على المستخدم أن يتبع الخطوات التالية كي يستطيع إنشاء المشروع الذي سيمكنه كتابة البرنامج الحل ضمنه.

1. إن الأداة الأساسية في STEP 7 هي SIMATIC Manager الذي يمكن فتحه بالنقر المزدوج على الأيقونة (  SIMATIC Manager)
2. تتم إدارة برامج STEP 7 ضمن مشاريع. يمكن خلق كل مشروع من جديد ( File  New).






3. أعط المشروع اسماً وليكن startup ( startup  OK)



4. أدرج S7-Program جديد ضمن startup
( startup  Insert  Program  S7-Program)



5. في STEP 7 يتم كتابة تنفيذ البرنامج ضمن أجزاء (بلوكات). يكون جزء التنظيم (OB1: Organization Block) موجوداً بالأصل وفقاً للمعايير. يمثل هذا الجزء الواجهة البينية لنظام تشغيل وحدة المعالجة المركزية (CPU) ويتم استدعاؤه آلياً للعمل عليه بشكلٍ دوري.
ضمن طريقة عمل البرنامج يمكن لجزء التنظيم أن يقوم باستدعاء أجزاء أخرى مثل الوظائف مثلاً (FC1 : Function). تخدم هذه الطريقة على تقسيم المهمة الكلية إلى مسائل جزئية تكون بالتالي أسهل للحل وأسهل لاختبار أدائها الوظيفي.

بنية برنامج المثال





6. لإدراج الجزء FC1 ضمن المشروع يجب اختيار المجلد ‘Blocks‘ (  Blocks).




7. يتم إدراج S7- Block function ضمن المجلد . ( Insert  S7 Block  Function)



8. يمكن الآن اختيار اسم للوظيفة ووضع مداخل إضافية لوثيقة الوظيفة.(  FC1  OK)





9. أصبح الآن OB1 و FC1 متوفرين ضمن SIMATIC Manager ويمكن برمجتهما لاحقاً.



10. كتابة برنامج STEP 7 بلغة FBD

إن المخطط الوظيفي FBD هو من أحد الإمكانيات لإنشاء برنامج STEP 7 . يظهر فيما يلي تمثيل رمزي لمسألة التحكم بواسطة رموز مع وسمات للوظائف. ترتب المداخل في الطرف الأيسر للرمز، والمخارج في الطرف الأيمن.

1. يجب العمل هنا أولاً مع الوظيفة FC1 كجزء أول. قم من أجل ذلك بالنقر المزدوج عليها ضمن SIMATIC Manager ( FC1).



2. ضمن المحرر الذي تم فتحه آلياً يمكن تغيير لغة البرمجة من قائمةVIEW بين اللغات LAD/STL/FBD to FBD ( View  FBD).




3. تظهر المساحة المخصصة ضمن البرنامج للبرمجة بمخطط كتل الوظائف كما يلي :


ملاحظة : تتم البرمجة في بلوكات STEP 7 ضمن شبكات منفردة. لذا يمكن الحصول على هيكلية أكثر تنظيماً وتوثيق أفضل في ترويسة نتائج الشبكات.



4. نحتاج من أجل مثالنا إلى مؤقت نبضي. يدعى هذا العنصر S_PULSE ويمكن الحصول عليه من كتالوج المؤقتات Timers. (  Timers  S_PULSE)




ملاحظة: عند اختيار عملية، تظهر العملية مع شرح مختصر لها في تذييل الكتالوج.


5. من أجل الوصف الدقيق لكل عملية يمكن اللجوء إلى المعلومات الموجودة ضمن الرمز ? والذي هو عبارة عن دليل مساعدة على الخط لشرح كل تعليمة يشكلٍ تفصيلي مفهوم مع مثال تفصيلي. ( ? )




ملاحظة : إن المؤقت S_PULSE كما هو مستخدم هنا يستمر بالعمل للمدة الزمنية المحددة. عند العمل تكون قيمة الخرج Q هي ‘1‘ عندما تكون قيمة الدخل S هي ‘1‘. تصبح قيمة الخرج Q ‘0‘ إذا انتهت المدة TV أو انخفضت قيمة الدخل S إلى ‘0‘.


6. يتم الآن حشر عملية S_PULSE ضمن الشبكة الأولى بوضع المؤشر على S_PULSE ثم الضغط على زر الفأرة وسحب S_PULSE إلى حقل الشبكة ثم ترك زر الفأرة. ( S_PULSE).




7. يمكن العثور على التعليمات التي تستخدم بكثرة مثل تعلبمة AND ضمن شريط المهام. يمكن إدراج هذه التعليمات بالضغط أولاً على المكان الذي يراد حشرها فيه (هنا مدخل المؤقت S) ثم على الزر
( S * ).





8. يجب تسمية المؤقت بـ T1 و تسجيل قيمته 10 ثوان بصيغة الوقت S5 أي بالشكل S5T#10s. كذلك يجب تسجيل I 0.0 و I 0.1 في مداخل عملية AND مع اسم الشبكة والتعليق. ( T1  S5T#10s  I0.0  I0.1  Comment).



ملاحظة : عند تعريف زمن توقيت المؤقت يجب اللجوء إلى القواعد الآتية :
S5T# 10s

S5T# هي الصيغة الأولى ويليها مباشرةً الزمن ( هنا 10 ثوان). يمكن أيضاً إدخال الوقت بالميلي ثانية (ms)، بالدقيقة (m) وبالساعة (H). كما ويمكن استخدام هذه الوحدات معاً ( مثلاً S5T#3M_3S).

9. يتم تسجيل الشبكات اللاحقة بالضغط على الرمز ضمن شريط المهام ( ).



10. أدرج الإسناد بالضغط مرةً على الرمز ( ).




11. يجب أن يطبق الإسناد على الخرج Q4.0 بحيث يفعل طالما أن إشارة المؤقت "مرتفعة".كما ويجب إدراج هذين المعاملين قبل حفظ FC1 و تحميله إلى الـ PLC .(  Q 4.0  T1   ).


حذار : لم يتم إغلاق محرر "LAD/STL/FBD". يمكن إغلاقه بالانتقال إلى SIMATIC Manager في سطر تذييل الصفحة (Point 12) أو بطلب OB1 بواسطة الوظيفة “OPEN“..

12. لبرمجة OB1 الذي يستدعي FC، اضغط عليه مرتين ضمن SIMATIC Manager.
( SIMATIC Manager  OB1).




13. يتم الإبقاء على خصائص OB1 وقبولها بواسطة OK. ( OK).



14. يمكن تغيير لغة إظهار البرنامج LAD/FBD/STL ضمن المنقح إلى FBD بالضغط على View ومن ثمFBD للتحول إلى البرمجة بلغة مخطط الكتل الوظيفية. ( View * FBD).





15. يمكن حفظ OB1 بالضغط أولاً مرتين على FC1 ( الموجود تحت FC Block) ضمن كتالوج Network 1 التابع لـ OB1 ، ثم بالضغط على زر الحفظ ومن ثم معالجة البرنامج بزر التحميل .
.(  FC Block  FC1   )




11. تعقب برنامج STEP 7 ضمن الـ CPU

1. بهدف مراقبة البرنامج ضمن FC1، يجب أولاً تغيير إظهار LAD/FBD/STL للبلوك ثم الانتقال ضمن المحرر يواسطة Window من OB1 إلى FC1. . ( Window  FC1)




2. يمكن مراقبة البرنامج ضمن FC1 بضغط زر الفأرة على رمز النظارة . يتم استعراض عمل المؤقت وحالة إشارة الدخل والخرج.. ( )




12. توليد تركيبة الكيان الصلب من أجل CPU 315-2dp
تتم إدارة الملفات في STEP 7 بواسطة SIMATIC Manager. يتم هنا مثلاً نسخ أجزاء البرنامج أو استدعاؤها للمعالجة بواسطة أدواتٍ أخرى بمجرد النقر عليها بواسطة الفأرة. تتطابق العمليات هنا بالمعايير المستخدمة عادةً في نظام ويندوز ( مثلاً يقوم زر الفأرة الأيمن باستدعاء القائمة الخاصة بكل جزء).
تظهر بنية الكيان الصلب للـ PLC ضمن المجلد SIMATIC 300 station و CPU. وعليه يمكن النظر إلى مثل هذا المشروع على أنه مخصص لكيان صلب معين.
يرتب كل مشروع ضمن STEP 7 وفق بنية محددة بحزم. يتم حفظ البرامج ضمن المجلدات التالية :


*1 المصطلحات وفق STEP 7 Version 2.x


يتم إظهار بنية الكيان الصلب للـ PLC ضمن مجلد SIMATIC 300 station و CPU. سنقوم هنا بتحديد تركيبة الكيان الصلب على سبيل المثال للحالة الخاصة لـ CPU 315-2DP. سيتم كذلك التعامل مع ذاكرة الساعة و تعديل عناوين وحدات الدخل والخرج.

يجب على المستخدم أن يتبع الخطوات التالية كي يستطيع إنشاء المشروع الذي سيمكنه كتابة البرنامج الحل ضمنه.

1. إن الأداة الأساسية في STEP 7 هي SIMATIC Manager الذي يمكن فتحه بالنقر المزدوج على الأيقونة (  SIMATIC Manager)
2. تتم إدارة برامج STEP 7 ضمن مشاريع. يمكن خلق كل مشروع من جديد ( File  New).




3. أعط المشروع اسماً وليكن Name 315_2DPCPU ( 315_2DPCPU  OK).



4. أدرج محطة SIMATIC 300-Station ( Insert  Station  SIMATIC 300-Station).





5. افتح منتقي التركيبة بالضغط مرتين على ‘Hardware’ ( Hardware).



6. افتح كاتالوج الكيان الصلب بالضغط على الرمز ( ).
تتوزع محتوياته بين الأجزاء الآتية :
PROFIBUS-DP، SIMATIC 300، SIMATIC 400 و SIMATIC PC Based Control,
تظهر هناك كل المكونات، الأجزاء ووحدات الواجهة البينية اللازمة لتجميع مشروعك.




7. اضغط مرتين على Rail (السكة) ( SIMATIC 300 * RACK-300 * Rail ).



بعدئذٍ يظهر جدول تركيبة بنية لوحة التجميع RACK)) RACK 0.


8. يمكن الآن اختيار جميع الأجزاء الموجودة فعلياً (مادياً) على لوحة التجميع من دليل الكيان الصلب لإدراجها ضمن جدول تعريف التركيبة. للقيام بهذه العملية يجب الضغط على مؤشر الوحدة المعنية، امسك زر الفأرة ، اسحب واسقط العنصر ضمن قائمة التركيبة.
سنبدأ بوحدة التغذية PS 307 2A ( SIMATIC 300  PS-300  PS 307 2A).



ملاحظة : إذا كان الكيان الصلب الذي تستخدمه مختلفاً عما يظهر هنا فعليك اختيار الوحدات التي تلائمك من الدليل وإدراجها ضمن لوحة التجميع.
تظهر أرقام العناصر الخاصة بكل وحدة (المكتوبة فيزيائياً عليه) في تذييل صفحة الدليل.


9. في الخطوة التالية سنقوم بإسقاط CPU 315-2DP صمن موضع البطاقة الثانية. يسمح ذلك بقراءة رقم القطعة والنسخة الخاصة بالـ CPU.
. ( SIMATIC 300  CPU-300  CPU 315-2DP  6ES7 315-2AF03-0AB0 * V1.1 ).



10. يتم في الواجهة التخاطبية التالية معايرة واجهة PROFIBUS البينية المتكاملة. لن نقوم هنا بتغيير القيم المبدئية وسنكتفي بالضغط OK ( OK ).




11. في الخطوة التالية سنقوم بجر وحدة المداخل ذات الـ 16 دخل إلى موضع البطاقة الرابعة. يمكن قراءة رقم القطعة من أمامها ( SIMATIC 300  SM300  DI-300  SM 321 DI16xDC24V).



ملاحظة : إن موضع البطاقة الثالثة محجوز لوحدات الربط ويجب أن يبقى فارغاً دوماً
يظهر رقم الوحدة المختارة في تذييل صفحة الدليل.


12. في الخطوة التالية سنقوم بجر وحدة المخارج ذات الـ 16 مخرجاً إلى موضع البطاقة الرابعة. يمكن قراءة رقم القطعة ( SIMATIC 300  SM300  DO-300  SM 322 DO16xDC24V/0,5A).



ملاحظة : يظهر رقم الوحدة المختارة في تذييل صفحة الدليل.


13. يمكن تغيير خصائص بعض الأجزاء.
.(  Right click CPU 315-2DP module insert*object properties  OK).
مثلاً يمكن تغيير ذاكرة الساعة لكل CPU.
( Cycle/Clock memory   Clock memory  Memory byte 100).




14. يمكن تغيير عناوين المداخل/المخارج فقط من أجل وحدات المعالجة S7 – 300 المزودة بواجهة PROFIBUS البنية المدمجة.
يحصل ذلك عند الضغط مرتين على الوحدة المعنية وتعديل السجل ‘Addresses‘ (العناوين). يجب تدوين هذه العناوين في كل حالة (وإلا ستؤثر العنونة الآلية على توضع وتوصيل البطاقة)
( DO 16xDC24V/0.5A  Addresses  uncheck System selection  0  OK ).






15. يمكن حفظ جدول التركيبة ، ترجمته ومن ثم تحميله إلى الـ PLC بالضغط على و : يجب أن يكون مفتاح نمط عمل الـ CPU على وضعية STOP . ( * )






13. كتابة برنامج STEP 7

سيكتب البرنامج الذي يمكن تعقبه بلغة قائمة التعليمات (STL) ويتكون من سطرين فقط.
سيتم هنا إخراج ترددات بايت ذاكرة الساعة MB100 في الكيان الصلب المفعل إلى بايت خرج.

جدول الرموز :

MB100 ساعة بايت ذاكرة الساعة
QB0 QB خرج إظهار

يتم إسناد طول/تردد الدور إلى كل بت من ذاكرة الساعة. يطبق الإسناد التالي :

Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0
طول الدور (s): 2 1.6 1 0.8 0.5 0.4 0.2 0.1
التردد (Hz): 0.5 0.625 1 1.25 2 2.5 5 10

1. اختر المجلد Blocks ضمن SIMATIC Manager .(  SIMATIC Manager Blocks)




2. ضمن SIMATIC Manager اضغط مرتين على البلوك OB1 ( OB1).



3. اقبل خيارات المعروضة من OB1 بواسطةOK.. (OK).




4. يوجد محرر مزود بـ LAD، STL، FBD: برمج البلوكات التي تعطيك إمكانية تنقيح برنامجك STEP 7 بالشكل الموافق. بغية القيام بذلك يجب فتح بلوك التنظيم OB1 ضمن الشبكة الأولى. يجب تعليم الشبكة الأولى لتكوين العملية الأولى. يمكنك الآن كتابة برنامجك الأول STEP 7 . تقسم برامج STEP 7 عادةً إلى شبكات. يمكن فتح شبكة جديدة بالضغط على رمز الشبكة .

ملاحظة: يتم فصل التعليقات ضمن وثيقة البرنامج عن التعليمات بواسطة الرمز ‘//‘.


في الشبكة L MB 100 //Line 1
T QB 0 //Line 2
يفعل السطر 1 بايت ذاكرة الساعة وينقل السطر 2 الدليل إلى بايت الخرج. يجب أن تومض البتات الثمانية لبايت الخرج بالترددات المختلفة لذاكرة الساعة.

ملاحظة : قد يكون عنوان بايت الخرج مختلفاً وفقاً لتركيبة الكيان الصلب.

14. تعقب برنامج الـ STEP 7

يمكن الآن تحميل برنامج STEP 7 المراد تعقبه إلى الـ PLC. ضمن هذا المثال سيتم تعقب OB1 فقط.

1. احفظ بلوك التنظيم بالضغط على وحمل البرنامج بالضغط على . يجب أن يكون مفتاح نمط عمل وحدة المعالجة مثبتاً على الوضعية STOP. ( ‚ ’  )




بتغيير وضعية مفتاح نمط العمل إلى ‘RUN‘ يتم إقلاع البرنامج. بعد تشغيل البرنامج يمكن مراقبته ضمن ‘OB1‘ بالضغط على الرمز . ( ).




1. مقدمة

إن الملحق I هو متطلب للمضي في الجزء التدريبي المتعلق بأساسيات برمجة STEP 7
( Basics of STEP 7 - Programming).


هدف التعليم:

تعتبر المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة (PLC : Programmable logic controllers) اليوم من أهم عناصر الأتمتة. يمكن بواسطة هذه المتحكمات تنفيذ معظم مهام الأتمتة المختلفة بالاعتماد على تعريف المسألة.


تعطيك هذه الوثائق نظرةً شاملة عن نظام الأتمتة SIMATIC S7-300 وبرنامج البرمجة المرافق STEP 7 .

المتطلبات :
بما أن الأساسيات موجودة ضمن هذا الملحق فلا حاجة لمتطلبات خاصة.


2. وظيفة وتصميم الـ PLC
يقع على عاتق المتحكم وظيفة قيادة عمليات منفردة لأداة أو منشأة تعتمد على إشارات الحساسات بعد تنفيذ وظيفة معطاة.

2. 1. أنواع الإشارات في تكنولوجيا نظم التحكم

يمكن تقسيم الإشارات التي تطبق على المداخل والمخارج مبدئياً إلى مجموعتين مختلفتين :



2. 1. 1. إشارة ثنائية

يمكن للإشارات الثنائية أن تأخذ قيمة إحدى حالتين ممكنتين هما :

حالة إشارة “1“ الجهد موجود مثلاً المفتاح موصل
حالة إشارة "0" الجهد غير موجود مثلاً المفتاح مفصول

من الشائع في هندسة التحكم استخدام جهد 24 فولط كـ"جهد تغذية التحكم". وبالتالي يكون وجود الجهد 24 على المدخل بمثابة الحالة 1 لهذا المدخل. بالمقابل فإن الجهد 0 يعني الحالة 0. بالإضافة إلى حالة الإشارة يوجد وصف منطقي آخر مهم لمفهوم الحساس. إنه موضوع معرفة هل الحساس هو تماس "مغلق عادةً" أم تماس "مفتوح عادةً". عند تفعيل تماس مغلق عادةً يعطي هذا الحساس حالة 0 في الحالة الفعالة. يدعى مثل هذا السلوك بالصفر الفعال أو الفعال المنخفض. بالمقابل فالتماس المفتوح عادةً يكون ذو واحد فعال أو الفعال العالي ويزود الحالة 1 عندما يكون فعالاً.
تكون إشارات الحساسات في تحكم الحلقات المغلقة فعالة عالية. أما التطبيق النموذجي للفعال المنخفض فهو مفتاح الطوارئ. يكون مفتاح الطوارئ دوماً في حالة عمل (يمر التيار عبره) عندما لا يكون مفعلاً ( مفتاح الطوارئ غير مضغوط). يقوم المفتاح بتزويد القيمة "1" إلى الدخل المرتبط به. إذا استدعى تشغيل مفتاح الطوارئ القيام بعملياتٍ ما ( مثلاً إغلاق جميع الصمامات ) فلا بد من تشغيل هذه العمليات بحالة الإشارة "0".

الأرقام الثنائية المكافئة :
يمكن للإشارة الثنائية أن تأخذ إحدى قيمتين فقط (حالة الإشارة) 0 أو 1. يشار أيضاً إلى هذه الإشارة الثنائية بالرقم الثنائي المكافئ وسيتلقى باللغة التقنية المستخدمة في هذه الأملية اسم "البت". بعد إسنادٍ معين ( هو الكود) ينتج عددٌ من الإشارات الثنائية ضمن الإشارة الرقمية. في حين تؤمن الإشارة الثنائية تجميعاً بقياس قيمتين فقط، (بالنسبة للباب مثلاً فقط باب مفتوح/مغلق)، فإنه لمن الممكن تشكيل مثلاً عدد أو رقم كمعلومة رقمية بحزم الأرقام الثنائية المكافئة.
يسمح تجميع n رقم تنائي مكافئ بتمثيل 2n تشكيلة مختلفة.

مثلاً يمكن عرض 4 أنماط مختلفة من المعلومات بواسطة رقمين ثنائيين مكافئين. 2x2 :

0 0 تشكيلة 1 (مثلاً كلا المفتاحين مفتوح)
0 1 تشكيلة 2 (مثلاً المفتاح 1 مغلق / المفتاح 2 مفتوح )
1 0 تشكيلة 3 (مثلاً المفتاح 1 مفتوح / المفتاح 2 مغلق)
1 1 تشكيلة 4 (مثلاً كلا المفتاحين مغلق)


2. 1. 2. الإشارة التماثلية
خلافاً للإشارة الثنائية التي تقبل فقط حالتي الإشارة : الجهد المتوفر 24 فولط و الجهد المتوفر 0 فولط، توجد إشارات مماثلة يمكن أن تأخذ حسب الرغبة أية قيمة ضمن مجالٍ معين. إن المثال النمطي للمرمز التماثلي هو المقاومة المتغيرة. يمكن ضبط أية قيمة للمقاومة بحدود المقاومة العظمى بتغيير وضع الزر الدوار.

أمثلة على القياسات التماثلية في تقنية نظم التحكم :

الحرارة -50 ... +150°C
التدفق 0 ... 200l/min
سرعة الدوران 500 ... 1500 R/min
إلخ.

يتم تحويل هذه القياسات ضمن الحساسات الكهربائية إلى تيارات أو مقاومات. إذا تم مثلاً تحصيل سرعة الدوران فيمكن تحويل المجال 500... 1500 R/min إلى المجال 0... +10V. وستكون القيمة المقاسة من أجل 865 R/min هي + 3.65V.



في حال إجراء قياسات مماثلة بواسطة الـ PLC فيجب تحويل الدخل من قيمة الجهد، التيار، المقاومة إلى معلوماتٍ رقمية. يدعى مثل هذا التحويل بالتحويل التماثلي الرقمي (A/D conversion) . يعني ذلك أن قيمة ما، مثلاً مستوى 3065 فولط، تحفظ كمعلومة ضمن مجموعة من الأرقام الثنائية المكافئة. كلما ازداد عدد الأرقام الثنائية المكافئة ضمن التمثيل الرقمي كلما ازداد التمييز دقةً. مثلاً إذا لم يكن هناك إلا بت واحد فقط لتمثيل مجال الجهد 0… +10V، فلن يكون هناك إلا تصريح واحد : هل الجهد صمن المجال 0.. +5V أو +5V….+10V. في حال وجود اثنين من البتات يمكن تقسيم المجال إلى أربع مجالات إشارة :
0… 2.5/2.5… 5/5… 7.5/7.5… 10V .يتم عادةَ في هندسة التحكم التحويل التماثلي الرقمي إما على 8 أو 11 بت. يمكن تحديد 256 منطقة إشارة باستخدام 8 بت و2048 مجال باستخدام 11 بت.




2. 2. أنظمة العد
يتم اللجوء في الـ PLC إلى النظام الثنائي بدلاً من النظام العشري لمعالجة العناوين ضمن خلايا الذاكرة، المداخل، المخارج، الأزمنة، ذواكر البت الخ…

2. 2. 1. النظام العشري
من أجل فهم النظام الثنائي سنقوم أولاً بالنظر في النظام العشري. سنقوم هنا بتقسيم العدد 215 إلى أجزاء. يمثل الرقم 2 هنا المئات، ويمثل الرقم 1 العشرات بينما يمثل العدد 5 الآحاد. والحقيقة أن 215 يجب أن يكتب بالشكل 200+10+5 . وإذا قمنا بكتابة 200+10+5 باللجوء إلى قوى الرقم 10 كما شرحنا سابقاً فسنرى أن كا مكان ضمن الرقم يرتبط بقوة للرقم 10.



يرتبط كل رقم في النظام العشري بقوة للرقم 10.

2. 2. 2. النظام الثنائي

يستخدم النظام الثنائي الأرقام 0 و 1 فقط لسهولة تمثيلها وتقييمها في معالجة المعطيات. ولهذا يدعى بالنظام الثنائي. ترتبط هنا الأرقام المزدوجة بقوى العدد 2 كما يبين الشكل التالي.




يرتبط كل رقم في النظام الثنائي بقوة للرقم 2.

2. 2. 3. ترميز BCD (ترميز 8-4-2-1-)

يستخدم بشكلٍ شائع نظام ترميز الأعداد العشرية ثنائياً (BCD : Binary Coded Decimal numbers) لتمثيل قيم كبيرة بشكلٍ أوضح. يتم في هذا النظام تمثيل الأعداد العشرية باللجوء إلى نظام الأعداد الثنائي. بما أن قيمة أعلى رقم عشري هي 9 فلابد لتمثيله بقوى الرقم 2 من الوصول إلى 23 وبالتالي لاستخدام 4 خانات لتمثيل هذا الرقم.



لأن تمثيل أكبر رقم عشري يحتاج إلى أربع خانات تستخدم وحدة بحجم أربع خانات وتدعى الرباعي (tetrad) لتمثيل كل رقم عشري. وعليه فترميز BCD هو ترميز 4-بت.

يتم ترميز كل رقمٍ عشري بشكلٍ منفرد. يتكون مثلاً العدد 285 من ثلاث أرقام عشرية. يتم تمثيل كل رقم عشري ضمن نظام ترميز BCD ضمن وحدة من أربع خانات (الرباعي).

2 8 5
0010 1000 0101

يمثل كل رقم عشري برباعي مرمز بشكلٍ مستقل.

2. 2. 4. نظام العد السداسي عشر
ينتمي نظام العد السداسي عشر إلى الأنظمة المرمزة لأنه يستخدم قوى العدد 16. وعليه فالنظام السداسي عشر هو نظام أساسه 16. ترتبط كل خانة في النظام السداسي عشر بقوة للعدد 16. لا بد هنا من استخدام 16 رقم بما فيهم الصفر. تستخدم رموز النظام العشري للأرقام 0-9 وأما الأرقام 10-15 فتستخدم من أجلها الأحرف A، B، C، D، E، F.

يرتبط كل رقم في النظام السداسي عشر بقوة للرقم 16 .


2. 2. 5. توضيح لأنظمة العد



2. 2. 6. قواعد التحويل
يقوم التحويل بين أنظمة العد المختلفة على قواعد بسيطة. يجب على مستخدم الـ PLC أن يسيطر على هذه القواعد لأنه غالباً ما يحتاج للتعامل مع هذه التقنية. عند استخدام نظام عد ذو أساس معين يتم تذييل العدد برمزٍ يدل على أساس نظام العد المستخدم. يرمز D للعشري (Decimal)، B للثنائي (Binary)، H للسداسي عشر (Hexadecimal) . من الضروري اللجوء إلى استخدام هذه العلامات للتعرف على نظام العد المستخدم لأن استخدام نفس العدد في أنظمة مختلفة يعطي قيماً مختلفة. ( مثلاً "111" في النظام العشري قيمته 111D (مائة وأحد عشر)، أما في النظام الثنائي فقيمته 111B المكافئة لـ 7 في النظام العشري
(1x20 + 1x 21 + 1x22) وأما في النظام السداسي عشر فقيمة 111H هي 273 (1x160 + 1x161 + 1x 162)..

التحويل عشري  ثنائي

يتم تقسيم الأعداد العشرية تقسيماً صحيحاً على القاعدة 2 حتى الوصول إلى الصفر. يعطي ترتيب بواقي القسمة الصحيحة (1 أو 2) العدد الثنائي المقابل. يجب الانتباه هنا إلى اتجاه ترتيب البواقي. إن الباقي الناتج عن أول قسمة هو البت الأول من اليمين ( خانة أخفض قيمة).

مثلاً يراد تحويل العدد العشري 123 إلى العدد الثنائي المناسب.



نموذج:
1 1 1 1 0 1 1
1x26 + 1x25 + 1x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20
64 + 32 + 16 + 8 + 0 + 2 + 1 = 123


التحويل عشري  سداسي عشر

يتم التحويل بنفس طريقة التحويل عشري  ثنائي. الفرق الوحيد هو استخدام القاعدة 16 بدلاً عن القاعدة 2، أي أن القسمة تتم على 16 بدلاً من القسمة على 2.

مثلاً نريد تحويل العدد العشري 123 إلى العدد السداسي عشر المناسب.



نموذج :
7 B
7x161 + 11x160
112 + 11 = 123

التحويل ثنائي  سداسي عشر

يمكن من أجل تحويل الأعداد من الثائي إلى السداسي عشر تحويلها أولاً إلى العشري بجمع الأمثال ثم تحويلها إلى السداسي عشر بالتقسيم على 16، لكن توجد طريقة أسرع لتحديد قيمة العدد السداسي عشر مباشرةً من العدد الثنائي. يتم أولاً تجميع العدد الثنائي ضمن مجموعات من أربع خانات لحسن سير العمل. تعطي كل مجموعة من أربع خانات رقماً سداسي عشر. إذا لزم الأمر يتم إضافة أصفار إلى يسار العدد لاستكمال المجموعة الأخيرة إلى أربع خانات.
يراد مثلاً تحويل العدد الثنائي 1111011 إلى العدد الثنائي عشر المكافئ.



2. 3. مصطلحات معلوماتية
غالباُ ما تستخدم مصطلحات مثل البت، البايت، الكلمة عند الحديث عن المعطيات ومعالجتها على الـ PLC.


2. 3. 1. البت BIT
البت Bit هو اختصار لـ Binary Digit (رقم ثنائي). البت هو أصغر وحدة معلومات ثنائية (ثنائية القيمة) يمكنها قبول حالة إشارة "1" أو "0".


2. 3. 2. البايت BYTE
يستخدم مصطلح البايت للدلالة على وحدة مكونة من 8 رموز ثنائية. إن حجم البايت هو ثمانية بتات.


2. 3. 3. الكلمة WORd
الكلمة هي تسلسل رموز ثنائية يمكن النظر إليها كوحدة في صلة معينة. يساوي طول الكلمة عدداً من 16 رمز ثنائي.يمكن تمثيل ما يلي بواسطة الكلمة:




إن حجم الكلمة هو 2 بايت أو 16 بت

2. 3. 4. الك