قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هذا الكتاب هو أحد أفضل الكتب وأشملها في برمجة الحاكمات المنطقية من سيمنس STEP7 ويشهد بذلك جميع الخبراء فهذا المؤلف هانز برجر هو أحد أفضل الخبراء على مستوى العالم في هذا المجال ومؤلفاته في صدارة قائمة الكتب في مجال الأوتوميشن باستخدام منتجات سيمنس لاسيما الكتاب الذي نحن بصدد الحديث عنه.

وهذا الكتاب الذي تعبنا جدا حتى وصلنا إليه بمعاونة أحد الزملاء الأعزاء هنا على المنتدى والذي أهدانا إياه فور حصوله عليه وقد سعدنا جدا بالحصول عليه وهو الآن بين أيدينا ويمكننا تصفحه وهو أحد أهم المراجع لنا في ما ننظم من دورات وفيما نتحدث عنه من أحداث.

وسوف نحاول في هذا الموضوع وكلنا طموح أن نتمكن من ذلك من إلقاء الضوء على هذا الكتاب الهام بلغتنا وبلساننا حتى يتمكن الجميع من الاستفادة من هذا الكنز الغالي والذي نتمنى أن يتمكن الجميع من الإحاطة علما بما فيه.

وللحفاظ على وحدة الموضوع فسوف نغلق هذا الموضوع على مشاركات شرح الكتاب فقط حتى يتصل الموضوع ولا يحدث قطع للموضوع يخرجنا عن سياق الموضوع الأصلي فيصيب الزملاء بالملل ولن نبخس الزملاء حقهم في التعليق والاستفسار والنقد والتقويم فربما نخطئ في شئ ونحتاج تقويم له وربما يحتاج أمر ما إلى مزيد من الشرح والتفصيل أكثر من ما نظن وهو ما سنتمكن منه عبر نافذة للاستفسار والنقد بخصوص نفس الموضوع.

وسوف نعتمد بالدرجة الأولى على الترجمة الفنية للكتاب وإضافة ما نراه ضروريا من تفاصيل تخدم الموضوع للبيان أكثر فليس من الإمكان الإضافة فوق ما كتبه المبدع هانز برجر في كتبه.

وإن كتب لهذه التجربة النجاح فلعلها تكون تجربة جيدة يمكن تكرارها مع الكتب الأخرى الشهيرة في عالم الاوتوميشن والتي نحتاج جميعا إلى إدراك ما بها تنمية لقدراتنا التي مازالت في طور طفولتها وبنائها وتحتاج بالتأكيد إلى كل دعم في هذا السياق.

مقدمة الكاتب (صفحة 21) من الكتاب

فهذا الجزء من الكتاب يعطي نظرة عامة عن منظومة S7-300/400

فنظام S7-300/400 هو نظام يتكون من أجزاء Modular وهذه الأجزاء أو الموديولات يمكن أن تكون في نفس المكان مع وحدة المعالجة المركزية CPU أو موزعة في أماكن متعددة دون الحاجة إلى ضبط إضافي لتلك الوحدات.
ففي نظام S7-300/400 الوحدات الموزعة Distributed input/output system هي جزء من النظام ضمن عتاد النظام الأصلي.
ووحدة المعالجة المركزية بإمكانياتها في التعامل مع أنواع عديدة من الذاكرة تمثل القاعدة الأساسية من المكونات اللازمة لتنفيذ البرامج المطلوبة.
وتحتوي ذاكرة تحميل البرامج على برنامج المستخدم والذي يشمل التعليمات المطلوب تنفيذها من النظام حيث توجد في يتم تخزين جزء في RAM لسرعة تنفيذ العمليات.

STEP7 هو بيئة برامجية لبرمجة S7-300/400 أما أداة البرمجة فهي برنامج SIMATIC Manager.
حيث SIMATIC Manager هو برنامج يعمل تحت نظام Windows من ميكروسوفت ويحتوي على كل الوظائف والعمليات اللازمة للتعامل مع المشروع.
وعند الضرورة فإن برنامج SIMATIC Manager يمنح وظائف إضافية مثل تهيئة المكونات واختبار برنامج بالمحاكاة.

وأنت تقوم بصياغة مشكلتك وحلها باستخدام لغات البرمجة المتاحة في STEP7.

ويتكون برنامج SIMATIC S7 - كما سيتم التفصيل فيما بعد - من بلوكات بوظائف معرفة مسبقا والتي تتكون من حلقات تسمى Networks.

وتتيح درجات أولوية يتم منحها لأجزاء البرنامج مع إعطاء منظومة جيدة من ترتيب تنفيذ البرنامج وقطع البرنامج فيما يسمى Interrupts.

وتتعامل البرمجة باستخدام STEP7 مع متغيرات بأنواع متعددة للبيانات بداية من البيانات الثنائية Binary variables وحتى المتغيرات العددية الصحيحة والعشرية وحتى التركيبات المعقدة من البيانات مثل Structures والمصفوفات وغيرها.

ويحتوي الفصل الأول على نظرة شاملة على المكونات في نظام S7-300/400 ويحتوي الفصل الثاني على نظرة شاملة على برمجة STEP7 والقواعد التي تستند عليها عمليات STEP7.

والفصل الثالث SIMATIC S7 Program يمثل مقدمة لأكثر عناصر برنامج S7 أهمية ويبين برمجة البلوكات بشكل منفصل أو متفرد باستخدام لغة البرمجة STL ولغة البرمجة SCL.

ويتم بعد ذلك وعبر الفصول التالية شرح العمليات والأوامر الخاصة بلغات البرمجة STL , SCL وكل الشروحات يتم توضيحها عن طريق أمثلة مختصرة.

كان هذا مثال لطريقة العرض للكتاب والتي سنعتمدها معا إن شاء الله تعالى ونرجو أن تحظى بقبولكم إن شاء الله تعالى حيث كنت قد قررت ترجمة الكتاب إلى العربية ولم أجد أفضل من نشره على حلقات هنا وفور الترجمة عونا لنفسي ولإخواني في هذا الباب ونسألكم الدعاء لي ولوالدي ولأعلي ولبناتي بالخير في الدنيا والآخرة.

ويسعدنا أن نتلقي استفساراتكم وتعليقاتكم ونقدكم على الموضوع الخاص بذلك على الرابط التالي

تعليقات الزملاء حول موضوع :: قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL

مع خالص التمنيات بالتوفيق

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 32210

قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول No_us_10

أبـوروان

الباب الأول : المتحكم المبرمج SIMATIC S7-300/400

قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 111

1.1 هيكل المتحكم المبرمج

1.1.1- المكونات

المتحكم المبرمج SIMATIC S7-300/400 هو متحكم يتكون من وحدات Modular تضم المكونات الآتية:

* الراك Racks والتي تستوعب الوحدات وتقوم بالتوصيل بينهم.
* مصدر الجهد Power supply PS والذي يمنح تغذية المكونات والعناصر الداخلية للمنظومة.
* وحدة المعالجة المركزية CPU حيث تقوم بتخزين وتنفيذ متطلبات البرامج.
* وحدات التوصيل أو التوجيه Interface Modules IMs حيث تقوم بتوصيل الراكات مع بعضها عن استخدام أكثر من راك.
* وحدات الإشارة Signal Modules SMs والتي تحمل إشارات التحكم من العملية إلى النظام ومن النظام إلى العملية في شكل مدخلات ومخرجات رقمية وتماثلية.
* وحدات الوظائف Function Modules FMs والتي تستخدم في العمليات المعقدة أو التي تعتمد بشكل حرج على عامل الوقت وتعامل الإشارة بشكل منفصل عن وحدة CPU.
* وحدات الاتصال Communication Modules CPs حيث تمنح النظام القدرة على الاتصال بأي نوع من الشبكات الفرعية.
* شبكات الاتصال Subnets والتي تقوم بتوصيل المتحكمات ببعضها او بأجهزة أخرى.

والمتحكم المبرمج أو المحطة Station يمكن أن تتكون من أكثر من راك Rack والتي يتم توصيلها معا باستخدام كابل حزمي Bus cable أما العناصر كلها مصدر الجهد ووحدة المعالجة المركزية ووحدات الإدخال والإخراج كلها SMs,FMs,CPs يتم تثبيتها وتوصيلها على الراك وإن لم يكن هناك مكان كافي على الراك المركزي أو إذا أردت فصل مجموعة من الوحدات عن الراك المركزي فيمكنك عمل ذلك عن طريق وحدات التوصيل IMs مثل الشكل التالي (شكل 1-1)

كذلك يمكن توصيل وحدات إدخال وإخراج موزعة Distributed I/O لمحطة باستخدام شبكة PROFIBUS وسيتم بيان ذلك في الفصل 1.2.1

ويقوم الراك بتوصيل الوحدة Module إلى مسارين للبيانات Bus الأول يسمى P-Bus أو مسار I/O والثاني هو مسار الاتصال ويسمى K-Bus

مسار البيانات I/O Bus مصمم خصيصا لتبادل إشارات الإدخال والإخراج بسرعة عالية بينما مسار بيانات الاتصال Communication bus فيتم عن طريقه تبادل البيانات ذات الكميات الكبيرة.

مسار الاتصالات Communication Bus يقوم بتوصيل وحدة المعالجة المركزية CPU مع طرف البرمجة MPI والأجزاء الوظيفية FMs ووحدات الاتصال CPs.

قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 210

1.1.2- محطة S7-300

مركزية الإعداد (Centralized configuration)

في المتحكم S7-300 بحد أقصى 8 وحدات إدخال وإخراج (SM,FM,CP) يمكن تثبيتها على الراك المركزي.
وعندما لا يكون هذا كافيا للوحدات التي تنوي استخدامها فلديك حل من اثنين:
* إما أن تستخدم الإعداد ثنائي الطبقة بمعنى أن تستخدم عدد اثنين راك فقط عن طريق IM365 حيث المسافة فقط 1 متر بين الراك والآخر.
* أو تستخدم الإعداد الرباعي الطبقة حيث يمكن استخدام أربعة راك تصل المسافة بينها حتى 10 متر باستخدام IM360,IM361 معا.

ويمكنك تشغيل 8 وحدات في كل راك ويمكن أيضا أن يتم تحديد عدد الوحدات لكل راك باستهلال التيارالكهربي للراك والذي هو عبارة عن 1.2 أمبير حيث لا يجب أن يزيد استهلال الوحدات الممثل بتيارالحمل عن ذلك.

ويتم توصيل الوحدات ببعضها عن طريق Bus خلفي والذي يمثل كل من P-Bus,K-Bus معا.

جزء التوصيل المحلي Local bus segment

هناك ميزة خاصة يمنحها استخدام الوحدة FM356 حيث تمنح هذه الوحدة خاصية الانتشار Split.(لا يوجد توضيح أكثر من هذا لهذه الجملة)

والتحديدات السابق توضيحها عن عدد الوحدات وعن استهلاك القدرة الكهربية تسري على هذه الحالة ايضا.

وحدات المعالجة المركزية القياسية Standard CPU's

لقد تم ابتكار وحدات المعالجة المركزية القياسية Standard CPU's على نطاق كبير فالآن لها ذاكرة كبيرة للبرنامج وسرعة عالية في التنفيذ وأصبح التصميم مضغوطا أكثر وتم استحداث استخدام Micro memory card MMC حيث فتح استخدام هذه الطريقة الباب لإمكانيات كبيرة مقارنة بالطرق السابقة في انواع الذواكر المستخدمة (انظر الباب 1.1.6 والذي يتحدث عن إدارة ذاكرة CPU).

وحدات المعالجة المضغوطة S7-300C CPU's

هذه الوحدات المضغوطة تتيح الفرصة للتصميم المضغوط حيث تحتوي بالفعل على :
* وحدات إدخال وإخراج ضمنية رقمية وتماثلية
* وحدات وظيفية تكنولوجية ضمنية للعدادات والقياسات والتحكم في العمليات
* وحدات اتصال ضمنية أيضا تدعم PROFIBUS DP سواء كان قائدا أو منقادا وكذلك نظام الاتصال P2P ( نقطة إلى نقطة ).

والوحدات التكنولوجية هي وظائف للنظام System functions والتي تستخدم وحدات الإدخال والإخراج الضمنية داخل CPU وكذلك فإن MMC أحد متطلبات تشغيل الوحدات المضغوطة.

وحدات المعالجة المركزية التكنولوجية Technology CPU

وحدة المعالجة المركزية CPU317 مناسبة للاستخدام مع أنواع عديدة من التكنولوجيا. ويتطلب لتشغيلها ايضا وجود MMC. والإصدارات الآتية متاحة بالإضافة إلى الأصدارات القياسية :

* وحدة المعالجة التكنولوجية CPU317T حيث تمزج دوال التحكم المفتوح Open-loop control مع دوال التحكم في الحركة Motion control fuctions
وقد تم تصميم جزء التحكم مثل النوع القياسي CPU317 تماما.
ويتم تهيئته وضبطه وبرمجته عن طريق برنامج STEP7.
ويحتاج ضبط وبرمجة الوظائف التكنولوجية في هذه الوحدة باقة خاصة أو حزمة خاصة من البرنامج هي S7-Technology option package.
ويتم تثبيت S7-Technology ضمن برنامج SIMATIC Manager باتباع تعليمات التثبيت.

وحدة المعالجة المركزية PROFINET CPU

وحدة المعالجة CPU317PN والتي تحتوي على وحدة اتصال إيثرنت صناعي Industrial ethernet interface وقد تم تصميمها للعمل مع وحدات الإدخال والإخراج PROFINET I/O ومع أنظمة الأتمتة Component based automation CBA

وحدات المعالجة المركزية FAIL-Safe CPU

وحدة المعالجة CPU317F تستخدم في أنظمة S7-distributed الآمنة ضد العطل وسيتم الحديث عن ذلك في الفصل 1.1.5

وحدة المعالجة المركزية CPU318

وحدة المعالجة المركزية CPU318 هي الأكبر في عائلة S7-300. ويماثل بناء المعالج الرئيسي لهذه الوحدة معالج الوحدات S7-400 والذي يتم تدعيمه بإمكانيات عالية جدا.
ومع الوحدة CPU318 يتم زيادة ذاكرة الوحدة باستخدام RAM memory card أو باستخدام Flash EEPROM

نظام SIPLUS extreme

هذا النظام الأقصى أو الأقسى يتم استخدامه في ظروف التشغيل القاسية أو الصعبة جدا حيث مثلا يصل نطاق درجة الحرارة بين -25 درجة و60 درجة مئوية وتمثل مقاومة عالية للاهتزازات والصدمات والأتربة وحتى الجليد .

ويسعدنا أن نتلقي استفساراتكم وتعليقاتكم ونقدكم على الموضوع الخاص بذلك على الرابط التالي

تعليقات الزملاء حول موضوع :: قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL

مع خالص التمنيات بالتوفيق

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

1.1.3- محطة S7-400

مركزية الإعداد (Centralized configuration)

الراك الخاص بالمتحكم S7-400 متاح بإصدارات UR1 حيث يتحمل 18 وحدة و UR2 حيث يتحمل 9 وحدات و UR3 حيث يتحمل 4 وحدات.
UR1,UR2 يمكن أيضا استخدامهم في شكل امتداد Expansion rack.

ويحتل مصدر الجهد Power supply ووحدة المعالجة المركزية CPU أماكن على الراك حتى لو تم استخدام اثنين أو أكثر من كل وحدة.

في حالة الضرورة يتم زيادة عدد الأماكن على الراك للوحدات باستخدام الراك UR1,UR2 : فالنوع UR1,ER1 يحتوي كل منهما على 18 مكان بينما UR2,ER2 يحتوي كل منهما على 9 أماكن.

يتم استخدام IM460-1,IM461-1 في التوصيل بين الراكات بمسافة 1.5 متر بحد أقصى
ويتم استخدام IM460-0,IM461-0 في التوصيل بين الراكات بمسافة 5 متر بحد أقصى
وللمسافات الأكبر يتم استخدام IM460-3,IM461-3 وأيضا IM460-4,IM461-4 لتوصيل حتى 4 راكات بمسافة حتى 100 متر أو حتى 600 متر.

ويمكن توصيل حتى 21 راك على الراك المركزي وللتمييز بين الراكات يتم ضبط رقم الراك على مفتاح الكود للجزء المستقبل IMx61-x

ويحتوي جزء التوصيل الخلفي الذي يربط بين الوحدات على جزئين P-BUS ,K-BUS

الراكات ER1,ER2 تم تصميمهم للاستخدام البسيط لوحدات الإشارة SM والتي لا تولد أي قطع للبرنامج Interrupt ولا تحتاج إلى 24 فولت من خلال P-Bus ولا يوجد بها توصيلة K-Bus

ويوجد K-Bus والخاص بنقل بيانات الاتصال والعمليات الخاصة والتي لها حجم كبير في الراكات UR1,UR2,CR2 سواء تم استعمالها راك مركزي أو راك فرعي كامتداد من الأرقام 1 وحتى 6

توصيل الراكات المجزأة Connecting segmented rack

توجد ميزة خاصة في الراكات CR2 ويمكن أن يحتوي الراك على 2 وحدة معالجة مركزية CPU مع مصدر جهد مركزي مشترك مع الاحتفاظ بالتشغيل المنفصل لكل منهما حيث يمكن أن يتم تبادل البيانات بينهما عبر K-BUS مع وجود P-BUS منفصل تماما لكل منهما خاص بتبادل البيانات الخاصة بالمدخلات والمخرجات الخاصة بكل منهما.

النمط متعدد المعالج Multiprocessor mode

في النوع S7-400 يمكن أن تتشارك حتى 4 وحدات على راك مناسب في نمط المعالج المتعدد.

ويتم تخصيص كل وحدة من وحدات المحطة لتخص وحدة معالجة معينة فقط وتحتفظ كل وحدة بعناوينها ومعاملاتها منفصلة

وهناك شرح تفصيلي في الفصل 20.3.6 للنمط متعدد المعالج Multiprocessor mod والفصل 21.7 عن القطع للنمط متعدد المعالج Multiprocessor interrupt

توصيل وحدات Connection of SIMATIC S5 modules

تتيح الوحدة IM463-2 الاتصال مع وحدات S5 مثل EG183U,EG185U,EG186U وكذلك ER701-2,ER701-3 وذلك مع S7-400

وفي الامتداد من ناحية S5 يتم معالجة التوصيل عن طريق IM314 حيث يمكن معالجة والتعامل مع كل الوحدات القابلة للعمل مع هذا الامتداد

ويمكن للوحدة IM463-2 معالجة حتى 4 امتدادات من النوع S5

1.1.4 - Fault-tolerant SIMATIC المنظومات التي تسمح بنسبة خطأ

في التطبيقات التي بها سماحية عالية لنسبة الخطأ يوجد من سيمنس نوعان من الحاكمات والتي تحتوي على نظام التبادل في العمل Redundancy حيث يتوفر في البرنامج وكذلك في المكونات وهذان النوعان هما S7-400H/FH

تكرارية (تبادلية) البرنامج Software redundancy

باستخدام الباقة الأساسية SIMATIC S7-300/400 يمكنك تحقيق هذا المطلب بإنشاء محطة أساسية وأخرى احتياطية مع وضع الاحتمالات للعمل في حالة تعطل المنظومة الأساسية.
ويناسب نظام العمل بالتبادلية عن طريق البرامج في حالة الأنظمة البطيئة حيث يتطلب الانتقال من النظام الأساسي إلى النظام الاحتياطي ثواني عديدة بحسب تصميم المنظومة.
حيث يتم تجميد إشارات النظام خلال تلك الفترة الانتقالية وبعد الانتقال تعمل الوحدة الاحتياطية بآخر صورة محفوظة من البيانات على الوحدة الاساسية وتواصل العمل على ذلك.
ويتم تحقيق التبادلية فيما يخص المدخلات والمخرجات عن طريق وحدات إدخال وإخراج موزعة ET200M باستخدام وحدة اتصال IM153-3 بالنسبة للنظام الشبكي التبادلي PROFIBUS-DP)
النظام الاختياري Software redundancy متاح أيضا ويمكن الحصول عليه وتثبيته مع SIMATIC manager

النظام S7-400H ذو السماحية بالاعطال

المتحكم S7-400H هو أحد المتحكمات ذات السماحية بالأعطال Fault-tolerant والذي يحتوي على إمكانية التهيئة ليعمل بشكل تبادلي بين عدد 2 وحدة على راكين منفصلين ووحدة تزامن بين المعالجين لمقارنة البيانات والتي يتم نقلها عن طريق Fiber optic cable

وتعمل الوحدتين على نظام الانتظار الفعال Hot standby فعند حدوث العطل للوحدة العاملة ينتقل التشغيل مباشرة إلى الوحدة الاخرى

ويتيح الراك UR2-H مع 2×9 أماكن إمكانية تثبيت وحدتين على راك واحد

ويتاح استخدام وحدات الإدخال والإخراج بشكل منفصل مع كل وحدة Single-sided Configuration , Single-Channel أو إتاحة متقدمة حيث يمكن أن يكون هناك نظام انتقال Switching باستخدام ET200M

بينما الاتصال يمكن أن يتم باستخدام نظام بسيط أو نظام تبادلي أيضا

أما برنامج العمل فهو مثل البرنامج العادي ولا يختلف عن العمل في حالة عدم وجود التبادلية

وعملية التبادلية موجود ضمنيا في برنامج SIMATIC STEP-7 الإصدارات من V5.3 فما فوق

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

1.1.5- النظام المتصل بالأمن والسلامة Safety-relevant SIMATIC

الأنظمة الآمنة ضد العطل Fail-safe والتي فيها يتم تحقيق السلامة بالفصل مباشرة.
ويتم استخدامها في المصانع ذات متطلبات الأمن والسلامة العالية.
ومتطلبات الأمن والسلامة تتمثل في SIMATIC S7 عن طريق مستويات السلامة SIL1,SIL2,SIL3 حسب المواصفة IEC61508 والمتطلبات حسب الدرجات AK1 وحتى AK6 حسب المواصفة DIN V 19250 والفئات من 1 إلى 4 من المواصفة EN 954-1

وظائف الأمن والسلامة يتم وضعها اختياريا في برنامج المستخدم المهتم بالسلامة في وحدة معالجة مرتبطة بذلك من النوع (F-CPU) وعلى وحدات الإدخال والإخراج والتي تكون أيضا من النوع الآمن وتكون من الأنواع (F-modules,F-Submodules)

ويمكن إدراج تكنولوجيا الأمن والسلامة مع وحدات المعالجة F-CPU ,F-Modules في وحدات S7-300/400 بالإضافة إلى التطبيقات القياسية المعتادة.

كذلك يستخدم الاتصال الآمن عن طريق PROFIBUS-DP طريقة أيضا آمنة تسمى PROFISafe والتي تسمح بنقل بيانات الأمن والسلامة على إطار البيانات القياسي.

وتعطي منظومة SIMATIC S7 طريقتين لتحقيق متطلبات الأمن والسلامة:
النظام الموزع الآمن S7-Distributed safety والأنظمة الآمنة S7-H/FH

الأنظمة الموزعة الآمنة S7-Distributed Safety

وهي أنظمة تستخدم بشكل رئيسي في حماية الماكينات والأفراد على الماكينات سواء في عمليات التحكم أو العملية الصناعية.

وحدات المعالجة الحالية الآمنة للعائلة S7-300 هي CPU 315F-2DP و CPU 317F-2DP أما بالنسبة للعائلة S7-400 هي CPU 416F-2 وبالنسبة للوحدات الموزعة ET200S فإن الوحدة الاساسية هي IM151-F/CPU

الوحدات الآمنة والتي بها المقطع F يتم توصيلها مع S7-400 عن طريق PROFIBUS-DP باستخدام PROFISafe

وتشغيل الوحدات الآمنة متاح أيضا باستخدام S7-300

الباقة STEP7 ذات الاختيار بالإضافة للأمان مطلوبة لضبط وبرمجة النظام الآمن

ويتم برمجة الجزء الخاص بالأمن والسلامة وضبطه عن طريق لغات البرمجة الخاصة بذلك والتي ايضا تحمل الاسم F-LAD,F-CSF مع مجموعة محدودة من العمليات وبعض الانواع القليلة المحدودة من أنواع البيانات.

وفي حالة اكتشاف أو حدوث خطأ أو عطل يتم تحويل F-CPU مباشرة إلى وضع التوقف STOP-Mode

كذلك تحتوي الباقة الإضافية الخاصة بالأمن والسلامة مكتبة من الدوال الخاصة بعمليات الأمن والسلامة.

النظام S7 F/FH

النظام S7 F/FH هو نظام متحكم مبرمج بالاعتماد على S7-400 مصمم خصيصا للعمليات الصناعية.
ويعتمد هذا النظام كليا على العائلة S7-400 ويتم توصيلها بمحطات S7-400 عن طريق الاتصال الآمن PROFISafe
ويمكن للمتحكم S7-400F ربط برنامج الأمن والسلامة مع البرنامج العادي للمتحكم.
وبالإضافة إلى وظائف الأمن والسلامة فإن المتحكم S7-400FH يتيح العديد من الإمكانيات الأخرى.
في حالة اكتشاف عطل Fault تقود الوحدة إلى حالة التوقف STOP-Mode ويتم التحويل بنظام (عدم وجود أي رد فعل Reaction free) وتكون وحدة المعالجة في حالة توقف وجاهزية للتشغيل مع الاحتفاظ بالذواكر Hot Standby

ويتم الضبط للوحدة عن طريق برنامج STEP7 القياسي بالإصدار V5.1 فما فوق.
الباقة الإضافية S7 F Systems مطلوبة لضبط الوحدات الداعمة للأمن والسلامة والبرمجة وكذلك الباقات الإضافية CFC-V5.0 SP3 و S7-SCL V5.0

ويتيح استخدام CFC كطريقة للبرمجة استخدام الدوال الوظيفية من المكتبة F-Library يمكن استدعاؤها وربطها مع البرنامج.
وبالإضافة إلى عمليات الأمن والسلامة فإن هذه الباقات تتيح عمل منظومة لاكتشاف الأخطاء ومعالجتها.
وهذا يضمن أنه في حالة حدوث عطل إما الاحتفاظ بحالة التوقف أو تحويل النظام إلى حالة الأمان.

وفي حالة حدوث عطل يتم فصل الجزء الخاص بالعطل والاحتفاظ ببقية البرنامج في حالة عمل.

ولتشغيل S7-400F/FH يجب الحصول على رخصة لكل وحدة CPU
الوحدات الآمنة Fail-Safe modules يجب توفيرها لتشغيل النظم الآمنة ويتم تشغيلها مع نظام الإدخال والإخراج الموزع ET200M

وحدات الإدخال والإخراج الآمنة Fail-Safe I/O

وحدات الإدخال والإخراج الآمنة Fail-Safe Modules مطلوبة لتشغيل النظم الآمنة.
ولتحقيق الأمن والسلامة يتم استخدام دوال للأمن والسلامة متضمنة في النظام وتوصيل معين للحساسات والفاعلات Actuators مع الوحدات
ويمكن أيضا استخدام F-Modules في التطبيقات القياسية مع متطلبات متطورة لتتبع الأعطال

وحدات الأمن والسلامة التبادلية يمكن استخدامها مع أنظمة S7 F/FH وذلك لزيادة إمكانيات النظام للتشغيل

ووحدات الإدخال والإخراج الآمنة متاحة في إصدارات متعددة:

- الوحدات الآمنة مع تصميم S7-300 تستخدم مع نظام التوزيع ET200M أو مركزيا مع الوحدة CPU 315F-2DP
- وحدات القدرة والوحدات الإلكترونية الآمنة يتم استخدامها مع النظام الموزع ET200S والتي يتم التوصيل معها عن طريق IM151-F/CPU
- ومع استخدام نظام S7 الموزع الآمن يمكن استخدام PROFIBUS-DP الآمن مع وحدات آمنة فرعية أيضا

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

1.1.6 مساحة ذاكرة وحدة المعالجة المركزية CPU Memory area

يوضح شكل 1.2 التالي شكل الذاكرة في جهاز البرمجة وفي وحدة CPU وفي وحدات معالجة الإشارة (الإدخال والإخراج) الهامة للبرنامج.

فجهاز البرمجة يحتوي على البيانات حال عدم الاتصال Offline والتي تتكون من برنامج المستخدم (التعليمات والبيانات) وبيانات النظام (مثل ضبط المكونات وضبط الشبكات) والبيانات المرتبطة بالمشروع مثل جداول الرموز والتعليقات.

والبيانات حال الاتصال Online تتكون من برنامج المستخدم وبينات النظام على وحدة المعالجة المركزية والتي تتضمن مساحتين للذاكرة وهي الذاكرة التحميلية أو المحملة Load memory والذاكرة العاملة Work memory

وكذلك توجد ذاكرة النظام وربما ذاكرة حفظ نسخة احتياطية من البرامج Backup memory.

وفي النهاية تحتوي وحدات الإدخال والإخراج I/O Modules على ذاكرة لإشارات الدخول والخروج عليها.

وتحتوي وحدة المعالجة المركزية على مكان مخصص لتركيب وحدات ذاكرة فرعية. وتحتوي وحدات الذاكرة تلك على البرنامج المحمل أو أجزاء منها (انظر إلى تصميم الذواكر الخاصة بوحدة المعالجة، سيأتي ذكره لاحقا).
يتم تصميم وحدات الذاكرة في شكل كروت ذاكرة في حالة CPU318,CPU4xx وتصمم في شكل كارت ميكرو في حالة الوحدات المضغوطة CPU3xx ,CPU3xxC, CPU317.
ويمكن أيضا استخدام وحدات الذاكرة في تحديث إطار البرامج Firmware لنظام تشغيل وحدات CPU

كارت الذاكرة Memory Card

وحدة الذاكرة الفرعية لوحدات المعالجة CPU318 والوحدات S7-400 هي كروت الذاكرة MC والتي منها نوعان RAM وكذلك EEPROM

ففي حالة الرغبة فقط في زيادة حجم RAM أو ذاكرة التشغيل للوحدة يتم استخدام RAM Card حيث يتيح كارت RAM تعديل البرنامج حال الاتصال به وهذا ضروري للبرامج كبيرة الحجم أثناء الاختبار وبداية التركيب والتشغيل ويجب ملاحظة أن كارت RAM يفقد محتوياته عند نزعه من وحدة CPU.

وإن أردت أن تحمي البرنامج ضد فصل الكهرباء بعد انتهاء الاختبار والتركيب حيث يتم تضمين بيانات الضبط والتهيئة للمكونات فقم باستخدام FLASH EEPROM CARD حيث يتم وضع الكارت في مكانه على وحدة المعلجة المركزية.

وفي الوحدات المعنية بهذا يمكن تحميل البرنامج Online حال الاتصال مع وحدات المعالجة مع وجود الكارت.

كارت الذاكرة الصغير Micro Memory Card

هذا النوع من كروت الذاكرة يتم استخدامه في الوحدات الحديثة من S7-300 ويسمى MMC والبيانات على كارت MMC لا يتم محوها ذاتيا ولكن يمكن القراءة منها والكتابة عليها ومسحها مثل RAM تماما لكن عند نزعها لا تفقد البرنامج وهذا يتيح نسخ البرنامج بدون بطارية.

ويحتوي كارت MMC على برنامج التحميل بالكامل وبالتالي فيلزم استخدام MMC للتشغيل.
ويمكن استخدام كارت MMC كذاكرة متنقلة لبرنامج المستخدم وتحديثات إطار النظام Firmware
وباستخدام دوال وظيفية خاصة يمكن القراءة والكتابة مباشرة على MMC مثل قراءة/كتابة وصفات الإنتاج Recipe أو عمل تخزين لبيانات أرشيفية على البرنامج في MMC وتزويدها بالبيانات.

الذاكرة التحميلية (ذاكرة الحمل) Load memory

برنامج المستخدم بشكل كلي متضمنا ضبط وتهيئة المكونات يوجد على ذاكرة الحمل أو التحميل.
ومن جهاز البرمجة عند نقل البرنامج يتم تحميل البيانات أولا على ذاكرة التحميل ومنها إلى ذاكرة العمل Work memory
والبرنامج الموجود في منطقة التحميل أو ذاكرة التحميل لا يعامل على أنه البرنامج التنفيذي.

وفي حالة الوحدات التي لا تحتوي على كارت ذاكرة MMC فإن ذاكرة التحميل يتم تصميمها كجزء ضمني في الوحدة أو كارت ذاكرة يتم إلحاقه بوحدة CPU والذي يمكن أن يكون RAM أو ROM

وفي حالة كون ذاكرة التحميل RAM ضمنية أو كارت RAM مرفق فإن الأمر يتطلب بطارية للحفاظ على برنامج المستخدم Retentive
وفي حالة كون ذاكرة التحميل EEPROM ضمنية أو كارت EEPROM فإنه يمكن تشغيل وحدة CPU بدون بطارية

ومن برنامج STEP7 V5.1 ولوحدات المعالجة المجهزة يمكن تخزين المشروع كنسخة أرشيفية مضغوطة على ذاكرة التحميل (انظر الفصل 2.2.2)

ذاكرة العمل Work Memory

ذاكرة العمل تم تصميمها في شكل ذاكرة سريعة ضمنية داخل CPU في هيئة RAM
يقوم نظام التشغيل بنسخ الأوامر والبيانات محل قيد التنفيذ في ذاكرة العمل حيث يتم إدارة عملية نقل الأجزاء التنفيذية والبيانات المعنية عن طريق نظام التشغيل تماما
وبحسب وضع البرنامج والبيانات يتم استخدام الذاكرة بشكل مناسب حيث يمكن أن تكون متلاصقة أو مجزأة وهذا الأمر داخلي تماما

ذاكرة النظام System memory

تحتوي ذاكرة النظام على عناوين المتغيرات التي يتم يمكنك الوصول إليها باستخدام البرنامج.
والعناوين يتم دمجها إلى مساحات والتي تحتوي على المساحات المخصصة لكل وحدة حسب مواصفاتها
والعناوين يمكن أن تكون مدخلات تستخدم لقراءة إشارات من نقط توصيل مفاتيح مثلا أو مخرجات حيث يمكن التحكم بها في كونتاكتور أو لمبة أو ريلاي

وتحتوي ذاكرة النظام على مساحات العناوين الآتية :

- المدخلات Inputs ويشار إليها بالرمز I
حيث تعتبر المدخلات صورة لحالة المدخل على وحدة الإدخال

- المخرجات Outputs ويشار إليها بالرمز Q
حيث تعتبر المخرجات صورة لحالة المخرج على وحدة الإخراج

- خانات الذاكرة Bit memory ويشار إليها بالرمز M
حيث يتم تخزين حالة أو معلومة في أي مكان في البرنامج عليها

- المؤقتات Timers ويشار إليها بالرمز T
وهي مواقع تسمح باستخدام وظائف الوقت ومراقبة التوقيتات

- العدادات Counters ويشار إليها بالرمز C
وهي مواقع برامجية والتي يمكن استخدامها في العد سواء التصاعدي أو التنازلي

- البيانات المحلية المؤقتة Temporary local data ويشار إليها بالرمز L
وتستخدم كحاويات مؤقتة مرنة أثناء تنفيذ العمليات حيث يتم توقيعها في ما يسمى L-Stack

التصميم الفيزيائي لذاكرة وحدة المعالجة المركزية Physical design of CPU Memory

يختلف تصميم ذاكرة وحدة CPU بحسب نوع الوحدة نفسها (انظر الشكل 1.3 أسفل)

الوحدات التي تستخدم MMC كذاكرة تحميلية مثل CPU S7-3xx ,CPU S7-3xxC , ET200S , ET200X ليس فيها ذاكرة تحميلية ضمنية ويجب دائما أن يتم استخدام كارت MMC معها لإمكانية التشغيل

ويتم التعامل مع MMC على أنه يشتمل على جزئين أحدهما RAM والآخر ROM حيث تقوم بنقل البرنامج إلى جزء RAM ثم يتم نسخه بعدذلك إلى جزء ROM باستعمال قوائم الأوامر بعد الاختبار

ويتم الحفاظ على تذكر عوامل التشغيل Retentivity باستخدام MMC

ومع استخدام CPU 317 يتم استخدام جزء من ذاكرة التشغيل في حفظ Retentive data blocks
ويمكن استخدام بقية الذاكرة العاملة لحفظ الأوامر والبيانات Non-Retentive data

ومع استخدام CPU318 تقبل ذاكرة نسخ البرنامج العناوين الموصفة على أنها Retentive (يمكن الرجوع إلى الباب 22.2.3 للمزيد من المعلومات بهذا الشأن)

وتم تصميم الذاكرة الضمنية RAM في CPU 318 وكذلك S7-400 CPUs للبرامج الصغيرة أو لتعديل القوالب Blocks بشكل فردي في حالة كون ذاكرة التحميل من النوع Flash EEPROM

وفي حالة كون برنامج التحكم أكبر من حجم ذاكرة التحميل الداخلية يتم استخدام Flash RAM card للاختبار وبعد الاختبار يتم نقل البرنامج المختبر باستخدام جهاز البرمجة إلى Flash EEPROM والذي يتم وضعه بعد ذلك في مكانه على وحدة المعالجة.

ويتم تقسيم ذاكرة العمل في الوحدات S7-400 إلى جزئين الأول لكود أو أوامر البرنامج والثاني لبيانات برنامج المستخدم.

وذاكرة النظام وذاكرة العمل في الوحدات CPU318 , S7-400 CPUs هي جزء واحد عمليا.
وعلى سبيل المثال فلو تغير حجم صورة العمليات (الإدخال والإخراج) فإن هذا له تأثير على ذاكرة العمل للوحدة

وفي حالة CPU417 فإنه يمكن تمديد ذاكرة العمل باستخدام وحدة خارجية.

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

1.2 وحدات الإدخال والإخراج الموزعة Distributed I/O

يقصد بوحدات الإدخال والإخراج الموزعة التي يتم توصيلها باستخدام PROFIBUS-DP , PROFINET-IO
يستخدم نظام PROFIBUS-DP شبكة PROFIBUS لنقل البيانات بينما يستخدم نظام PROFINET شبكة الإيثرنت لنقل البيانات (ارجع إلى باب 1.3.2)

1.2.1 نظام الاتصال PROFIBUS-DP

يمنح نظام PROFIBUS-DP اتصال قياسي لنقل البيانات بين الجزء الرئيسي Master وبين الأجزاء التابعة الفرعية Slaves
يتم التوصيل بين القائد Master وبين التابعين Slaves عن طريق شبكة PROFIBUS
ويمكن توصيل حتى 32 محطة Stations في جزء من الشبكة وحتى 127 محطة على مستوى الشبكة ككل
ويمكن للقائد DP-Master التحكم في التابعين له
ويمكن أيضا توصيل أجهزة برمجة على شبكة PROFIBUS-DP وكذلك أجهزة HMI والوحدات الموزعة

نظام DP القائد DP-Master system

يتم استخدام نظام PROFIBUS-DP عادة بقائد واحد بحيث يتم قيادة مجموعة التابعين Slaves عن طريق قائد واحد Master
ويكون DP-Master هو القائد الوحيد على مسار البيانات باستثناء أجهزة البرمجة وتتبع الأعطال ، راجع الشكل 1-4

قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول Profib11

ويمكن أيضا تركيب أكثر من مجموعة PROFIBUS-DP على نفس الشبكة (النظام متعدد القائد) ، وهذا يزيد زمن الاستجابة في الحالات المنفصلة لأنه عندما يتعامل DP-Master مع فرعياته DP-Slaves فإن مستوى أحقية الوصول للآخرين DP-Masters يتم في نفس الوقت مع تابعيه

ويمكن خفض زمن الاستجابة Response time عن طريق خفض عدد الوحدات التابعة Slaves طالما أنه يمكن تشغيل نظام متعدد القيادة على محطة S7 فيمكن توزيع التابعين على أكثر من قائد DP-Master وفي حالة النظم متعددة المعالج فإن كل CPU يكون لها نظام الاتصال الخاص

القائد DP-Master

القائد على شبكة PROFIBUS-DP هو العنصر الفاعل وهو الذي يتبادل البيانات مع التابعين ويمكن أن يكون القائد على الشبكة :

- وحدة معالجة مركزية مجهزة بمنفذ اتصال DP مثل الوحدات CPU315-2DP , CPU317
- وحدة امتداد IM ملاصقة لوحدة المعالجة المركزية مثل IM467
- وحدة CP ملاصقة لوحدة المعالجة المركزية مثل CP 342-5,CP443-5

ويوجد قائد درجة أولى Class-1 Master لتبادي البيانات فيما يخص معالجة العمليات ويوجد قائد درجة ثانية Class-2 Master للخدمة وتتبع الأعطال بأجهزة البرمجة

التابعون على نظام الاتصال DP-Slaves

وهذه الوحدات هي السلبية على الشبكة ويتم التمييز على الشبكة بين :

- الوحدات التابعة المضغوطة Compact DP-Slaves وتتصرف كما لو كانت مودول منفرد بالنسبة للقائد على الشبكة.
- الوحدات التابعة Modular DP-Slaves وتتكون من أكثر من وحدة في نفس الوقت بشكل مجمع
- الوحدات التابعة الذكية Intelligent DP-Slaves وهي التي تحتوي على برنامج خاص بها يدير مجموعة من التابعين لها

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
مازلنا بصدد قراءة وترجمة هذا الكتاب الرائع لمؤلفه الرائع في مجاله هانز برجر ونسأل إخواننا التمهل في كل شئ وقراءة كل كلمة والاهتمام بمحتواها خاصة من يقومون بإنشاء الأنظمة والعمل عليها وكثيرا ما تواجهنا مشاكل نتيجة عدم الإلمام بما بين السطور بشكل كافي وهو ما نحاول القيام به هنا ونعتذر عن أي خطأ في الترجمة غير مقصود ونرحب بالتصحيح في أي وقت.

وما زلنا مع الفصل الأول والخاص بالتعرف على مكونات منظومة STEP7-300/400 حيث بدأنا في استعراض مكونات النظام الموزع Distributed I/O وما يستلزمه ذلك من طرق للاتصال.

1.2.1 - نظام الاتصال PROFIBUS DP (تابع)

التوابع المضغوطة في نظام البروفي باص Compact PROFIBUS DP Slaves

أمثلة التوابع المضغومة في البروفي باص تتضمن ET200B (وهو إصدار من المدخلات/المخرجات الرقمية أو التماثلية ، درجة الحماية لها IP20 ، أقصى معدل لنقل البيانات هو 12 ميجا بت/ثانية )
وكذلك ET200C (وهو نموذج قوي التركيب والحماية حيث درجة الحماية IP66/67 ، وله أشكال متعددة للمزج بين المدخلات والمخرجات الرقمية والتماثلية ، ومعدل نقل للبيانات إما 1.5 ميجا بت/ثانية أو 12 ميجابت/ثانية )
وكذلك ET200L-SC وهو وحدات مجزأة حيث يمكن بحرية المزج بين وحدات الإدخال والإخراج الرقمية والتماثلية ، درجة الحماية له IP20 ومعدل نقل البيانات 1.5 ميجا بت/ثانية
ويتصرف مدخل الباص (مسار البيانات) مثل DP/AS-i كأنه تابع مضغوط على شبكة البروفي باص PROFIBUS DP

توابع البروفي باص في شكل وحدات Modular PROFIBUS DP Slaves

النوع ET200M هو مثال لتوابع البروفي باص في شكل وحدات.
وهذا النوع يقابل ويماثل محطة S7-300 على DIN-Rail وله مصدر جهد ووحدة اتصال IM153 بدلا من CPU وحتى عدد 8 وحدات على الراك من وحدات SM أو وحدات FM ويتراوح معدل نقل البيانات هنا بين 9.6 كيلو بت/ثانية و 12 ميجابت/ثانية
يمكن أيضا أن يصمم للعمل مع وحدات فاعلة على مسار البيانات Active bus modules إذا كان قائد DP-Master محطة S7-400
وهذا يعني أنه يمكن تركيب وفك وحدات الإدخال والإخراج من النوع S7-300 أثناء التشغيل وفي حالة وجود الباور.
ويستمر عمل الوحدات الأخرى
ولم يعد ضروريا تركيب الوحدات بدون فجوات (كما يقول المؤلف)
ويمكن استخدام ET200M مع وحدة الاتصال IM153-3 كتابع على مسار بيانات تبادلي Redundant bus
وللوحدة IM153-3 منفذين اتصال واحد للاتصال بالقائد الرئيسي على الوحدة الأساسية والآخر للقائد على الوحدة الاحتياطية

توابع البروفي باص الذكية Intelligent PROFIBUS DP Slaves

ومثالها محطة S7-300 والتي فيها يتم تشغيل وحدة CPU - والتي تدعم الاتصال DP - في نظام التابع (مثل الوحدة CPU 315-2DP) أو محطة S7-300 ومعها وحدة CP342-5 في حالة التابع

والوحدة ET200X مع الوحدة الأساسية BM147/CPU يمكن تشغيلها كتابع ذكي أيضا Intelligent DP Slave.
فهي تضم الوحدات الأساسية وحتى 7 وحدات كامتداد
كوحدات أساسية يمكن استخدام وحدات اساسية سلبية لها مدخلات ومخرجات أو يمكنك استخدام وحدات أساسية ذكية مثل BM147/CPU قادرة على تنفيذ برنامج STEP7
والوحدات الامتدادية متوفرة في شكل وحدات رقمية إدخال/إخراج ووحدات تماثلية كذلك وكذلك وحدات تغذية أحمال كهربية (للتوصيل والحماية حتى 5.5 ك.وات بتغذية 400 فولت - 3 فاز ) وتتعامل الوحدات الأساسية بمعدلات نقل بيانات من 9.6 كيلو بت/ثانية وحتى 12 ميجا بت/ثانية

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

والآن دعونا نكمل ما بدأناه مع الكتاب الرائع للمؤلف الرائع Hans Berger حول الأتمتة باستخدام STEP7 باستعمال STL,SCL وقد كنا بصدد الحديث عن طرق الاتصال بشكل عام في هذه النوعية من منتجات سيمنس (صفحة 33 من الكتاب)

- مكبر الاتصال RS 485 Repeater

يقوم هذا النوع (مكبر الاتصال RS 485 Repeater ) بربط مسارين للبيانات في شبكة PROFIBUS وبالتالي يمكن زيادة عدد الوحدات وحجم الشبكة

ويضمن (مكبر الاتصال RS 485 Repeater) إعادة تكبير الإشارة مع ضمان العزل الكهربي ، ويمكن أن يعمل على سرعات نقل حتى 12 ميجا بت/ثانية والذي يتضمن سرعة النقل 45.45 كيلوبت/ثانية والخاصة بطريقة الاتصال PROFIBUS PA

ولا يوجد لهذا المكبر (مكبر الاتصال RS 485 Repeater) أي ضبط فقط يتم الوضع في الاعتبار عند حساب مواصفات مسارات البيانات.

- مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater

يمكن استخدام مكبر الأعطال (مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater) لحساب طوبولوجيا شبكة PROFIBUS مع استخدام كابل RS485 نحاسي خلال التشغيل وأيضا لاكتشاف وتتبع الأعطال.

ويمنح أيضا هذا النوع (مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater) عملية تكبير الإشارة والعزل الكهربي للإشارة.

وأقصى طول لأي وصلة اتصال هو 100 متر ويكون معدل نقل الاتصال بين 9.6 كيلوبت/ثانية و12 ميجابت/ثانية.

ولهذا النوع (مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater) ثلاث أنواع من التوصيلات حيث يتم توصيل الخط القادم من DP-Master على الطرف Feed terminals للمسار DP1 بينما المسارين الآخرين DP2,DP3 يخصصان لتوصيل لدوائر توصيل قياس طوبولوجيا الشبكة وأجهزة تتبع الأعطال على الشبكة .

ويمكن توصيل حتى 9 أجهزة مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater على التوالي.

ويتم التعامل مع مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater في النظام الرئيسي DP-Master على أنه أحد التوابع DP-Slave.
وفي حالة حدوث خطأ ما يتم نقل بيانات العطل المكتشف إلى DP-Master

وهذه البيانات تمثل طوبولوجيا الشبكة (وحدات الاتصال وحسابات الكابلات) وتحتوي بيانات اكتشاف الأعطال على آخر 10 أحداث بمعلومية العطل والمكان والسبب) والبيانات الإحصائية (ملحوظات على جودة نظام الاتصال) وبالإضافة إلى ذلك يتيح مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater مراقبة الوظائف المرتبطة بالزمن (المتزامنة).

ويمكن أيضا الوصول إلى بيانات تتبع الأعطال باستخدام جهاز برمجة مع برنامج STEP7 V5.2 أو أعلى وأيضا يعرضها رسوميا.

ومن خلال برنامج المستخدم User program يمكن التعامل مع مكتشف الأعطال عن طريق الدوال الوظيفية النظامية SFC103 وهي DP_TOPOL لتفعيل النظام والدالة SFC59 وهي RD_REC للقراءة أو الدالة الوظيفية النظامية SFB52 وهي RDREC

ولضبط الساعة في مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater يتم قراءة وقت وحدة CPU عن طريق الدالة الوظيفية SFC1 وهي READ_CLK ويتم نقلها إلى مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater عن طريق الدالة الوظيفية SFC58 وهي WR_REC أو الدالة الوظيفية SFB53 وهي WRREC

ويتم ضبط وبرمجة مكبر اكتشاف الأعطال Diagnostics repeater عن طريق برنامج STEP7

ويجد ملف GSD للعمل مع الأنظمة التي لها رئيس Master غير سيمنس

هذا الجزء التالي تم إضافته لاحقا نظرا لانتمائه لنفس العائلة أو المجموعة

رابط الشبكات DP/DP Coupler

يمكنك استخدام DP/DP Coupler للربط بين شبكتين فرعيتين من النوع PROFIBUS وبالتالي يمكن تبادل البيانات بين منظمي المجموعتين DP-Masters

وتكون الشبكتان معزولتان كهربيا عن بعضهما بل ويمكن أن تعملا على معدل نقل بيانات مختلف عن بعضها حتى 12 ميجا بت/ثانية

وفي الشبكتين يتم تعريف الرابط DP/DP Coupler على أنه تابع DP-Slave بعنوان Address مختلف في الشبكتين.

وأقصى حجم بيانات قابل للتداول مع الرابط DP/DP Coupler هو 244 مدخل و 244 مخرج مقسمة إلى 16 مساحة ذاكرة

ويجب أن تكون توصيف مساحة الإدخال في أحد الوحدات مطابقة لتوصيف مساحة الإخراج للأخرى ((حيث أن المدخلات في الأولى تعتبر مخرجات في الثانية والعكس))

ويمكن نقل حتى 128 Byte.

وفي حالة فشل نقل حزمة بيانات الإدخال لوحدة منهما تظل حالة المخرجات للأخرى (( المقابلة )) كما هي دون تغيير على الحالة الأخيرة.

يتم ضبط الرابط DP/DP Coupler وتهيئته عن طريق برنامج STEP7 ويتوفر ملف GSD لتشغيل الرابط مع منتجات أخرى غير سيمنس

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

مازلنا إخواني الأعزاء بصدد الحديث عن مكونات نظام سيمنس STEP7-300/400 من واقع كتاب هانز برجز وقد وصلنا إلى صفحة 34 والتي مازالت تتحدث عن عمليات الاتصال المختلفة والتي تعطي إمكانية توسيع حجم المنظومة بشكل كبير جدا ونكمل معا إن شاء الله ما بدأناه حتى الآن

1-2-2 : توصيل PROFIBUS DP إلى PROFIBUS PA

PROFIBUS PA

PA ترمز إلى آلية العمليات Process automation ومسار PROFIBUS PA هو نظام نقل بيانات عمليات هندسية مؤمنة بشكل جوهري مثل الصناعات الكيميائية وبالمثل الصناعات المناظرة مثل الصناعات الغذائية والمشروبات

يعتمد بروتوكول الاتصال PROFIBUS PA على المواصفة القياسية EN 50170 الجزء الثاني (PROFIBUS DP) وتعتمد طريقة الاتصال على المواصفة الدولية IEC 1158-2

وهناك طريقتان محتملتان للتوصيل بين PROFIBUS DP و PROFIBUS PA

- باستخدام الرابط DP/PA Coupler إذا كان يمكن تشغيل الشبكة الفرعية PROFIBUS DP على معدل نقل بيانات 45.45 كيلوبت/ثانية
- باستخدام وصلة DP/PA Link والتي تحول طريقة النقل PROFIBUS DP إلى PROFIBUS PA

الرابط DP/PA Coupler

يتيح الرابط DP/PA Coupler توصيل الأجهزة التي تعمل على النظام PA مع الأجهزة التي تعمل بنظام PROFIBUS DP

وفي النظام أو منظومة الاتصال PROFIBUS DP يصبح الرابط DP/PA Coupler تابع ويعمل على سرعة نقل بيانات بمعدل 45.45 كيلوبت/ثانية

ويمكن توصيل حتى 31 جهاز يعمل بنظام PA على الرابط DP/PA Coupler وتعمل هذه الأجهزة على مسار PA بمعدل نقل بيانات 31.25 كيلوبت/ثانية

وبمشاركتها معا تكون مجموعة الأجهزة العاملة على PA نظام مشترك لنقل البيانات

ويتوفر من الرابط DP/PA Coupler بديلين حسب قدرة الوحدة حيث تعطي الوحدة الإصدار non-Ex حتى 400 مللي أمبير تيار خرج بينما البديل الآخر الإصدار Ex حتى 100 مللي أمبير تيار خرج

الوصلة DP/PA Link

تتيح الوصلة DP/PA Link تحويل أجهزة PA لتعمل كأجهزة PROFIBUS DP بمعدل نقل بيانات يتراوح بين 9.6 كيلو بت/ثانية وحتى 12 ميجابت/ثانية

وتتكون وصلة DP/PA Link من وحدة ربط IM157 وحتى 5 وحدات ربط من النوع DP/PA Couplers يتم ربطها معا عن طريق مسار SIMATIC S7

وتأخذ مسارالبيانات وتضم وحدات PROFIBUS PA وتضعهم في صورة PROFIBUS DP تابع

ويمكن توصيل حتى 31 وحدة PROFIBUS PA على وصة DP/PA Link

جهاز إدارة العمليات SIMATIC PDM

جهاز إدارة العمليات SIMATIC PDM (Process device manager) هو أداة مستقلة لضبط وتشغيل وصيانة الأجهزة الذكية التي تعمل بنظام PROFIBUS PA أو وظائف أنظمة النقل والتحويل فائقة السرعة HART-Highway Addressable Remote Transducers

ولغة البرمجة Device Description Language DDL متاحة لضبط أجهزة HART

في الإصدارات STEP7 V5.1 SP3 وما بعدها في الوحدات التي تحمل الرمز I&C يتم ضبطها وبرمجتها عن طريق Hardware configuration ولا توجد حاجة لاستخدام SIMATIC PDM بعد ذلك

ونتوقف عند هذا القدر ونكمل بعد ذلك إن شاء الله

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

1-2-3 : الاتصال بين PROFIBUS DP و AS-Interface

واجهة الاستشعار الفعلي Actual sensor interface AS-i

نظام واجهة الاستشعار الفعلي AS-i هو نظام شبكي لأقل مستويات نظم الأتمتة تبعا للمواصفة القياسية الدولية EN 50295.
ويتحكم القائد في نظام AS-i في وحدات تابعة حتى 62 وحدة بحد أقصى عبر خط يتكون من سلكتين 2-wire والذي ينقل كلا من إشارات التحكم ومصدر التغذية الكهربية (شكل 1.5).

وقطعة التوصيل في نظام AS-i يمكن أن تصل إلى 100 متر طول ويمكن الوصول عن طريق مكبرات إشارة repeaters حتى 600 متر.

ويمكن في نظام AS-i الآمن في العمل AS-i Interface Safety at work يمكن مباشرة توصيل مستشعرات الأمن مثل مفاتيح التوقف المفاجئ E-Stop ومفاتيح حماية الأبواب ومفاتيح مصفوفات الإضاءة) حتى الدرجة الرابعة طبقا للمواصفة الدولية EN 954-1 أو المواصفة SIL3 طبقا للمواصفة الدولية IEC 61508.
ولتنفيذ هذا يتطلب الأمر توابع آمنة Safe AS-i Slaves للاتصال بمفاتيح الأمان وأجهزة مراقبة الأمان أيضا والتي يتم ربطها عبر وحدات منطقية قابلة للضبط وتمنح أيضا إمكانية فصل آمنة.

القائد في منظومة واجهة الاستشعار الفعلي AS-i Master

القائد القياسي في نظام AS-i يمكن أن يتحكم في حتى 31 وحدة AS-i تابعة بزمن دورة تنفيذ 5 مللي ثانية.
ومع قائد AS-i ممتد Extended يمكن زيادة عدد الوحدات التابعة حتى 62 وحدة تابعة AS-i وبزمن دورة تنفيذ 10 مللي ثانية.
أزواج من التوابع مع نظام العنونة الممتد يحتلان نفس العنوان ، إذا تم استخدام توابع قياسية تابعة لقائد ممتد فإنها تحتل نفس العنوان.

يتم استخدام الوحدة القائدة AS-i Master برقم CP 343-2 في نظام محطات S7-300 أو في نظام محطات ET 200M والتي تدعم توابع AS-i التالية:
- التوابع القياسية
- التوابع ذات نظام العنونة الممتدة (A/B Slaves).
- التوابع التناظرية Analog Slaves تبعا لمظهر التوابع رقم 7.3 أو 7.4

في الوضع القياسي Standard mode فإن CP 343-2 تتصرف كوحدة إدخال/إخراج. وتحتل 16 بايت إدخال و 16 بايت إخراج في منطقة العناوين التناظرية (بدءا من 128).
وحتى عدد 31 وحدة تابعة قياسية أو 62 وحدة تابعة A/B Slaves يمكن تشغيلها عن طريق الوحدة CP 343-2.
ويتم ضبط بيانات الوحدات التابعة AS-i Slaves عن طريق البيانات القياسية المخزنة في الوحدة CP.

في الوضع الممتد Extended mode فإن التوظيف الكامل للوحدة القائدة AS-i Master متاح.
إذا كانت الدالة القياسية التي يتم توريدها مستخدمة فإنه يمكن أن استدعاء القائد يمكن تنفيذه من برنامج المستخدم بالإضافة إلى الطريقة القياسية (نقل البيانات أثناء التشغيل واختبار الضبط المفترض/الفعلي واختبار وتشخيص الأعطال).

ويتيح الرابط DP/AS-Inerface اتصال فاعلات AS-i Actuators وحساسات Profibus sensors مع نظام PROFIBUS DP.
في نظام PROFIBUS DP الرابط عبارة عن وحدات توابع بمعدل نقل بيانات حتى 12 ميجا بت/ثانية وحتى درجة حماية IP20.
في نظام AS-Interface فهو قائد AS-i Master والذي يتحكم في توابع AS-i Slaves.
الرابط متوفر في الإصدارات DP/AS-i Link 20E وكذلك DP/AS-i Link Advanced.

والتوابع AS-i Slaves التالية يمكن التحكم فيها بهذه الطريقة:
- التوابع القياسية ، توابع AS-i التناظرية.
- التوابع ذات العناوين الممتدة (A/B Slaves).
- التوابع ذات آلية نقل البيانات طبقا لمواصفة AS-i الإصدار V3.0 أو (DP/AS-i Link Advanced).

التوابع في نظام واجهة الاستشعارالفعلي AS-i Slaves

يمكن أن تكون التوابع AS-i Slaves فاعلات تعتمد على نقل البيانات على مسارات أو حساسات مع وحدات AS-i ASIC أو AS-i.
يتم توصيل الفاعلات Actuators والحساسات Sensors مع وحدة AS-i ASIC على وحدة لا تمنح التغذية الكهربية Passive ويتم توصيل الفاعلات والحساسات التقليدية على وحدات تمنح التغذية الكهربية لها Active.

الوحدات التابعة AS-i Slaves متوفرة بالشكل القياسي والتي تحتل واحد من العناوين المحددة وعددها الأقصى 31 عنوان.
ويتم عنونة الوحدات التابعة من خلال برنامج المستخدم مثل المدخلات والمخرجات الرقمية المعتادة.

أزواج الوحدات التابعة ذات نظام العنونة الممتد Extended addressing mode المعروفة باسم (A/B Slaves) تحتل عنوان واحد، بما يعني إمكانية توصيل حتى 62 وحدة تابعة للقائد.
يتم معاملة الوحدات A-Slaves على أنها وحدات قياسية بينما يتم عنونة النوع B-Slaves باستخدام سجلات البيانات.

يمكن أيضا استخدام التوابع AS-i A/B Slaves لتسجيل ونقل القيم التناظرية.

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان

1-2-4 : توصيل PROFIBUS DP مع الاتصال السيريال Serial interface

وصلة الاتصال PROFIBUS DP/RS 232C هي محول بين طريقة الاتصال RS232C الإصدار V.24 وطريقة الاتصال PROFIBUS DP.
الأجهزة التي لها منفذ تسلسلي للاتصال RS232C يمكن توصيلها على منظومة PROFIBUS DP باستخدام وصلة تحويل DP/RS232C.
تدعم وصلة التحويل DP/RS232C بروتوكولات الاتصال 3964R وكذلك ASCII.

يتم توصيل PROFIBUS DP/RS232C للجهاز بنظام نقطة إلى نقطة Point-to-Point.
يتم التحويل إلى بروتوكول PROFIBUS DP عن طريق وصلة التحويل PROFIBUS DP/RS232C.
ويتم نقل البيانات عبر الوصلة في الاتجاهين.
ويمكن نقل بيانات حتى 224 بايت في كل حزمة.

معدل نقل البيانات في نظام PROFIBUS DP يصل إلى 12 ميجا بت/ثانية بينما RS232C يصل إلى 38.4 كيلوبت/ثانية بدون باريتي ، باريتي زوجي أو فردي ، 8 بت وواحدة للإيقاف.

1-2-5 : نظام الاتصال PROFINET IO

يمنح نظام الاتصال PROFINET IO اتصال قياسي بشكل أساسي لنقل البيانات بشكل ثنائي عبر شبكات الإيثرنت الصناعي بين وحدات واجهة Interface modules في وحدة المتحكم المركزية وأجهزة العمل.
ويشار إلى وحدات الواجهة هذه كوحدات تحكم إدخال/إخراج IO Controller ولأجهزة العمل كأجهزة إدخال/إخراج.
وتشكل وحدات الواجهة أو وحدات التحكم في الإدخال/الإخراج وأجهزة العمل الإدخال/الإخراج نظام PROFINET IO.

نظام PROFINET IO

يضم نظام PROFINET IO وحدة التحكم في الإدخال/الإخراج في المحطة المركزية وأجهزة الإدخال/الإخراج المخصصة لها.
يمكن لشبكة الايثرنت الصناعي التي تربط الوحدات معا أن تتشارك مع محطات وتطبيقات أخرى (انظر الشكل 1.6)

يمثل المتحكم في الإدخال/الإخراج المحطة أو العنصر الفعال على شبكة PROFINET ويقوم بتبادل البيانات بشكل دوري مع أجهزة الإدخال/الإخراج المرتبطة.

ويمكن لمتحكم الإدخال/الإخراج أن يكون:

- وحدة معالجة مركزية CPU وبها ضمنيا وحدة PROFINET (مثل CPU 317-2PN/DP).
- وحدة CP متزامنة مع وحدة المعالجة المركزية (مثل CP343-1).

أجهزة الإدخال/الإخراج هي محطات غير فعالة Passive (غير مانحة للقدرة الكهربية للاتصال) على شبكة PROFINET.
في الوقت الحالي فإن نظام الإدخال/الإخراج ET 200S ذو-الوحدات مع وحدة الاتصال IM 151-3PN والوحدة IE/PB-Link ممثلا جهاز التوجيه (Router) لنظام PROFIBUS DP متاح للاستخدام مع أنظمة S7.

أجهزة البرمجة وتشخيص الأعطال على شبكة PROFINET (مثل محطة هندسية Engineering station) يشار إليها بمراقب الإدخال/الإخراج.

1-2-6 : الاتصال بين PROFIBUS DP و PROFIBUS DP

يمكن استخدام الوحدة IE/PB-Link PNIO للتوصيل بين الايثرنت الصناعي وبين شبكات PROFIBUS DP.
إن كنت تستخدم PROFINET IO فإن IE/PB-Link PNIO يقوم بدور القيادة للتوابع على شبكة PROFIBUS.

يمكن للمتحكم في الإدخال/الإخراج أن يصل لكل من توابع DP وأجهزة الإدخال/الإخراج عبر IE/PB-Link.
في الوضع القياسي فإن IE/PB-Link PNIO يتيح الاتصال بأجهزة البرمجة PG ووحدات التشغيل OP وتوجيه اتصال S7 بين الشبكات الفرعية.

الوحدة IE/PB-Link PNIO هي وحدة ذات عرض-موجي-مزدوج من تصميمات S7-300.
ويمكن توصيل الوحدة IE/PB-Link لشبكة الايثرنت الصناعي عن طريق وحدة توصيل RJ45 ذات ثمانية أطراف (أنثى) ويتم التوصيل إلى PROFIBUS باستخدام وحدة توصيل SUB-D ذات 9 أطراف (أنثى).

ويتم ضبط وتهيئة IE/PB-Link عن طريق برنامج STEP7 كوحدة إدخال/إخراج للنظام الذي يتصل به قائد الشبكة DP-Master.

وعند التشغيل فإن المتحكم في الإدخال/الإخراج يقوم أيضا بإمداد توابع DP ببيانات ضبط التشغيل.

ويرجى ملاحظة وجود تحديدات على PROFIBUS DP بتبعيته للوحدة IE/PB-Link

مثلا لا يمكنك توصيل DP/PA-Link ، وكذلك فإن قطعة DP ليس لها قدرات CiR ، والوضع التزامني لا يمكن ضبطه (لا يوجد تفسير للجملتين الأخيرتين حاليا ويمكن الرجوع للكتاب).

_________________
قراءة في كتاب هانز برجر باستخدام Automating with STEP7 in STL and SCL - الفصل الأول 61862110

أبـوروان