PLC الحاكمات القابلة للبرمجة Programmable logic controllers
الحاكم المنطقي المبرمج ينتمي إلى عائلة الحاسوب و هو عبارة عن معالج دقيق يستخدم للتحكم في العمليات المختلفة مثل التحكم في الألات والتحكم في العمليات الصناعية المختلفة
هذا الحاكم له القدرة على تخزين التعليمات لينفذ وظائف تحكم مثل التوقيت ، العد، معالجة البيانات ، الإزاحة ، الحساب و الإتصال للتحكم في الألات و العمليات الصناعية.
تتكون وحدة الـ PLC الحاكمات القابلة للبرمجة من المكونات الرئيسية التالية:
يتم توصيل وحدة الدخل بمجموعة من العناصر الفيزيائية مثل المفاتيح الكهربائية و المجسات و مقاييس الحرارة و الوزن و مجسات مستوى السوائل و غيرها حيث تقوم وحدة الدخل بإستقبال الأشارات التماثلية و الرقمية المرسلة من هذه العناصر و تقوم بتحويلها إلى إشارات منطقية يمكن ان تتعامل معها وحدة المعالجة المركزية.
وهي عبارة عن معالج دقيق يحتوي على ذاكرة النظام وهي كذلك مركز اتخاذ القرارات لوحدة الـ PLC وتقوم بمايلي:
استقبال و معالجة الإشارات المنطقية المرسلة من وحدة الدخل
إتخاذ القرارات المناسبة حسب التعليمات المخزنة في ذاكرة البرنامج.
إصدار اوامر التحكم لوحدة الخرج حسب تعليمات البرنامج المخزنة في الذاكرة
تقوم وحدة الـ CPU بعديد من العمليات مثل العد، التوقيت، مقارنة البيانات ، العمليات المتسلسلة و الإزاحة.
يوجد نوعين رئيسيين من الذاكرة في وحدة الـ PLC :
وهي الذاكرة التي يمكن إدخال البيانات ( DATA) لها مباشرة من أي عنوان (Address). كما أنه يمكن كتابة وقراءة البيانات من هذه الذاكرة. وهي ذاكرة غير دائمة أي مؤقتة يعني هذا أن البيانات المخزنة فيها ستفقد في حالة فقد الطاقة الكهربية المشغلة لها و لذلك يتم تركيب بطارية لتجنب فقد البيانات في حالة فقد الطاقة الرئيسية المشغلة لها
وهي الذاكرة التي يمكن قراءة البيانات منها و لكن لا يمكن كتابة البيانات فيها. هذه الذاكرة تستخدم لحماية البيانات أو البرامج المخزنة فيها من المحو، و هي ذاكرة دائمة و هذا يعني أن البيانات المخزنة فيها لن تفقد في حالة فقد الطاقة الكهربائية. تنقسم هذه الذاكرة إلى:
( Unprotected Mode) و من ثم إدخال بيانات جديدة لها.
تقوم وحدة الخرج بالوظائف التالية
استقبال تعليمات التحكم المنطقية المرسلة من وحدة CPU و تحويلها إلى إشارات رقمية أو تماثلية يمكن أستخذامها للتحكم في مجموعة منوعة من الأجهزة ( مشغلات )
يستخدم جهاز البرمجة في مايلي
يتم كتابة البرنامج فيه.
يتم بواسطته نقل البرنامج إلى وحدة الـPLC.
تتيح هذه الوحدة للمشغل ما يلي :
عرض معلومات العمليات المختلفة المتحكم فيها.
إدخال عوامل جديدة أو تعديل العوامل المستخدمة
المجس هو عبارة عن عنصر يقوم بتحويل الحالة الفيزيائية إلى إشارة كهربائية ليتم أستعمالها في وحدة الـــــ PLC. و يتم توصيل المجس بوحدة الدخل لوحدة الــــ PLC . مفتاح ضغط الزر، مجس قياس درجة الحرارة و مجس قياس السرعة من أمثلة المجسات التي توصل بمداخل وحدة الــPLC pushbutton
المشغل عبارة عن أداة تقوم بتحويل الإشارة الكهربائية الصادرة من وحدة الــPLC إلى حالة فيزيائية.
nيتم توصيل المشغلات بوحدة الخرج لوحدة الــPLC
من أمثلة المشغلات القاطع الكهرومغناطيسي للمحرك الكهربي
يوجد نوعين من المداخل و المخارج لوحدات الـ PLC الحاكمات القابلة للبرمجة و يتم تعريفها كما يلي:
مداخل رقمية Digital Inputs
مداخل تماثلية Analog Inputs
مخارج رقمية Digital Outputs
مخارج تماثلية Analog Outputs
تتعامل المداخل الرقمية مع الإشارات الصادرة من المجسات التي تكون إما في الحالة ( ON) أو (OFF) مثل :
مفاتيح ضغط الزر Pushbuttons Switches
المفاتيح الحدية Limit Switches
الملامسات المفتوحة Normally Open Contacts
الملامسات المغلقة Normally Closed Contacts
يبين الشكل التالي العناصر التي توصل بالمداخل الرقمية لوحدة PLC
تتعامل المداخل التماثلية مع المجسات التي تتحسس القيم المتغيرة مثل مجسات قياس درجة الحرارة و مستوى السوائل و السرعة و ذلك بعد تحويل الحالة الفيزيائية للقيمة المقاسة إلى إشارة كهربية متغيرة بأحدى الصورالتالية :
من 0 إلى 20mA أو من 4 إلى 20mA .
من 0 إلى10V .
وهي المخارج التي تكون حالة أشارتها إما ON أوOFF
المصابيح و ملفات المرحلات و القواطع الكهربية و الصمامات الوشيعية هي أمثلة من المشغلات التي توصل بالمخارج الرقمية لوحدة الـ PLC
و يتم فيها تحويل الإشارة المنطقية المرسلة من وحدة المعالجة المركزية إلى إشارة تماثلية (0-10 V أو 4-20mA أو 0-20mA ) ومن تم ترسل الإشارة التماثلية إلى الأجهزة التي يتم التحكم بها و التي تتعامل مع هذا النوع من الإشارات مثل مقياس السرعة، درجة الحرارة ،الوزن و صمامات التحكم في التدفق الموصلة مع المخارج التماثلية لوحدة PLC.
تعمل وحدة الـPLC بإجراء عملية مسح مستمر (Scanning) للبرنامج. يمكن أعتبار ان عملية المسح تتكون من ثلاثة خطوات رئيسية مهمة ( حقيقةً توجد أكثر من هذه الخطوات و لكن تعتبر هذه الخطوات هي الأهم ) و هي كالتالي :
فحص حالة المداخل- حيث تقوم وحدة الـPLC بفحص حالة كل مدخل و ذلك لتحديد ما إذا كانت في وضعية (ON أو OFF) ثم تقوم بتخزين البيانات في الذاكرة لأستعمالها في الخطوة التالية.
تنفيذ البرنامج – حيث تقوم وحدة الـ PLC بتنفيذ البرنامج بعد تحديد حالة المداخل و قراءة أوامر البرنامج المترتبة على كل حالة من حالات كل مدخل و من ثم تخزين نتائج التنفيذ لأستخدامها في الخطوة التالية.
تحديث حالة المخارج – حيث تقوم وحدة الـ PLC بتحديث حالات المخارج وفقاً لأوامر البرنامج الصادرة في الخطوة الثانية.
بعد الأنتهاء من الخطوة الثالثة تقوم وحدة الـPLC بالرجوع للخطوة الأولى لتعيد نفس الخطوات بصورة مستمرة.
يعرف زمن المسح الواحد على أنه الزمن الذي تأخذه وحدة الـ PLC لتنفيذ الخطوات الثلاث المذكورة سابقاً
يتكون البرنامج من مجموعة من التعليمات لأنجاز مهمات محددة
توجد طرق مختلفة للبرمجة مثل
– السلم المنطقي ( Ladder Logic )
– قوائم الإجراءات ( Statement Lists )
– المخططات الصندوقية الوظيفية ( Function Block Diagrams )
السلم النمطقي (LAD) هو واحد من لغات البرمجة المستعملة لبرمجة و حدات الــ PLC.
يستخدم السلم المنطقي رموز تشابه الرموز المستخدمة في الرسوم التخطيطية التي تصف المكونات المادية لعناصر التحكم لدائرة ما.
الرموز الموجودة على الطرف الأيسر من السلم المنطقي تمثل المداخل ( Inputs) و الرموز الموجودة على الطرف الأيمن تمثل المخارج ( Outputs)
يبين الشكل التالي نمودج لمخطط السلم المنطقي
الخط العمودي الأيسر يمثل الخط الحي( + )
الخط العمودي الأيمن يمثل الخط المتعادل( )
الرموز التي في كل درجة من درجات السلم
تمثل عناصر التحكم
nمخطط السلم المنطقي يقرأ من اليسار إلى اليمين
و من الأعلى إلى الأسفل.
ليمر التيار (منطقي) من اليسار إلى اليمين يجب أن تكون الحالة المنطقية للعناصر في المسار بين العمودين ( 1 ) أي (حقيقي – True ) وبالتالي يتم تفعيل المخارج
في حالة وجود الحالة المنطقية (0) اي ( False) في المسار فإن التيار(منطق ) لن يمر من اليسار إلى اليمين وبذلك فإن المخارج لن تفعل
“CM3-Home” جهاز يمنح المستخدمين القدرة على برمجة منازلهم الذكية الخاصة