وحدة تحكم قابلة للبرمجة
تحتوي وحدة المعالجة المركزية (CPU) على الذاكرة ونظام الاتصالات الذي يوجه وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة إلى كيفية الأداء. لذلك، تعد وحدة المعالجة المركزية "عقل" وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. وهي أيضًا المكان الذي تتم فيه معالجة البيانات والتشخيص. توفر وحدة الذاكرة موقع تخزين دائم لتخزين البرامج دون فقد المعلومات عند إيقاف تشغيل الجهاز. يمكنك تحديد حجم الذاكرة وفقًا للمهام المخصصة لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. يسمح نظام الاتصالات لوحدة المعالجة المركزية بالتواصل مع أجهزة أخرى مثل أجهزة الإدخال والإخراج وأجهزة البرمجة وأنظمة PLC الأخرى.
تمت الترجمة باستخدام DeepL.com (النسخة المجانية)
تحتاج أيضًا إلى منفذ اتصال، وهيكل أو رف، وجهاز برمجة، مثل كمبيوتر خارجي. اعتمادًا على نوع PLC، يتم دمج العديد من هذه المكونات في جهاز واحد. على سبيل المثال، قد تحتوي الوحدة المدمجة على وحدة معالجة مركزية بعدد معين من وحدات الإدخال/الإخراج ومنفذ اتصال محدد. سنناقش كل مكون والخيارات المتاحة لكل منها.
مدخلات ومخرجات وحدة التحكم القابلة للبرمجة
تمرر وحدات الإدخال/الإخراج (I/O) المعلومات الضرورية إلى وحدة المعالجة المركزية وتنقل المهمة المطلوبة في حلقة مستمرة. يمكن أن تكون أجهزة الإدخال والإخراج في شكل رقمي أو تناظري: الأجهزة الرقمية هي قيم محدودة يتم التعبير عنها بقيم 1 أو 0، والأجهزة التناظرية هي قيم لا نهائية وتقيس نطاقات التيار أو الجهد. المدخلات أو المزودات هي مفاتيح وأجهزة استشعار وأجهزة ذكية في شكل تناظري أو رقمي. يمكن أن تكون المخرجات مشغلات محركات وأضواء وصمامات وأجهزة ذكية. تتوفر العديد من أنواع وحدات الإدخال/الإخراج للحصول على التكوين الصحيح لتشغيل جهازك.
ملاحظة إضافية: يتم دمج مصادر الطاقة مع الوحدة الأساسية أو بيعها كمكونات منفصلة. النطاقان الأكثر شيوعًا للجهد الكهربائي المتاحان لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة هما 12-24VDC و110/220VAC. تأكد من أن نطاق الجهد الكهربائي الذي تختاره كافٍ لتشغيل وحدة المعالجة المركزية ووحدات الإدخال/الإخراج.
برمجة PLC
تحتاج وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة إلى البرمجة قبل أن تتمكن من التشغيل وأداء مهمة معينة. وعادة ما تُكتب هذه البرامج باستخدام جهاز برمجة أو برنامج. ثم يتم تنزيل البرنامج إلى الذاكرة أو ذاكرة الوصول العشوائي لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. وبناءً على البرنامج المكتوب، يمكن لوحدة المعالجة المركزية قراءة المعلومات المقدمة من المدخلات وإصدار تعليمات إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة لأداء المخرجات المطلوبة. وهناك العديد من لغات البرمجة المتاحة لتكوين نظام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.
وفقًا للمعيار IEC 61131، تتوفر خمس لغات برمجة قياسية:
- مخطط السلم أو منطق السلم (LD)
- مخطط كتلة الوظيفة (FBD)
- النص المنظم (ST)
- مخطط الوظيفة المتسلسلة (SFC)
- قائمة التعليمات (IL)
منطق السلم
تعتبر لغة Ladder Logic أكثر لغات برمجة PLC شيوعًا. وهي لغة برمجة مستخدمة ومعترف بها على نطاق واسع في العديد من الصناعات التحويلية. نظرًا لتصميمها المرئي، فهي سهلة القراءة والبرمجة. Ladder Logic هو برنامج مكتوب برموز تحول مرحلات الفتح والإغلاق والمؤقتات وسجلات التحويل والعدادات والعمليات الحسابية. تنقل الرموز المكتوبة برنامج المستخدم إلى نظام PLC.
تشغيل PLC
إذا كنت تريد فهم نظام PLC بشكل أفضل، فمن المفيد أن تفهم كيفية عمل وحدة التحكم PLC بمجرد كتابة برنامج وتحديد وحدات الإدخال/الإخراج المناسبة. ستقوم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة بمعالجة المعلومات المعطاة (المدخلات)، وتنفيذ التعليمات من البرنامج، وتقديم النتائج (المخرجات) بناءً على المعلومات المقدمة والمنطق المكتوب. بمجرد أن يحدد المستخدم المدخلات والمخرجات، ستعمل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة في دورة متكررة.
الخطوات الأساسية الأربع لتشغيل PLC هي:
- مسح الإدخال - يكتشف حالة أجهزة الإدخال المتصلة بجهاز PLC
- فحص البرنامج - تنفيذ برنامج تم إنشاؤه بواسطة المستخدم
- مسح الإخراج - تشغيل جميع أجهزة الإخراج المتصلة بجهاز PLC
- التدبير المنزلي - يتواصل مع الأجهزة الأخرى ويقوم بإجراء التشخيصات
أنواع أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة
وحدة PLC أحادية
وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الموحدة، والمعروفة أيضًا باسم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة المدمجة أو المتكاملة، هي أبسط نوع من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وهي مناسبة للعمليات البسيطة. تحتوي وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الفردية على عدد معين من نقاط الإدخال/الإخراج ووحدة معالجة مركزية متكاملة مع منافذ توصيل. وعادةً، يمكنك توصيل وحدات التحكم هذه مباشرةً بالجهاز أو التطبيق ذي الصلة.
وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة
توفر لك وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، المعروفة أيضًا باسم وحدات التحكم القابلة للتركيب على الرف، مرونة أكبر. لا تزال بحاجة إلى وحدة أساسية تتضمن وحدة المعالجة المركزية والمدخلات وإمدادات الطاقة. ومع ذلك، يمكنك تخصيص وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة عن طريق إضافة وحدات إدخال/إخراج إضافية، حيث يمكنك ببساطة إضافة أكبر عدد ممكن من الوحدات التي تسمح بها وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. يمكنك حتى توصيل محول إشارة تناظري إلى رقمي.
كيف أختار نوع PLC الذي أحتاجه؟
الآن بعد أن فهمت المكونات الأساسية لجهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة والأنواع المتاحة، قد تتساءل عن كيفية تضييق نطاق اختياراتك. أول شيء يجب مراعاته هو ما إذا كنت تقوم بتنفيذ نظام جديد أو إضافة إلى نظام موجود. إذا كان نظامًا جديدًا، فلديك مجموعة واسعة من الخيارات. ومع ذلك، إذا كان هناك نظام موجود بالفعل، فستحتاج إلى الامتثال لمتطلبات هذا النظام.
فيما يلي 6 أسئلة يجب أن تطرحها على نفسك عند شراء وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة:
1. هل تقوم بتنفيذ PLC هذا في نظام جديد أو موجود؟
2. ما نوع البيئة التي سيتواجد فيها PLC؟
3. ما هو نوع وعدد نقاط الإدخال/الإخراج التي يحتاجها نظامك؟
4. ما مدى تعقيد العملية التي ترغب في التحكم بها؟
5. كيف سيتواصل جهاز PLC الخاص بك مع الشبكات أو الأنظمة أو الأجهزة الميدانية الأخرى؟
6. ما هي لغة البرمجة التي ستستخدمها للتحكم في عمليات PLC؟
PLCs تتحرك للأمام
توجد أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة في كل مكان، في أماكن ربما لم نفكر فيها قط، مثل إشارات المرور. لقد كانت أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة موجودة منذ أكثر من 50 عامًا وستظل موجودة، ولكن مع ظهور "البيانات الضخمة" وتكامل الروبوتات والحوسبة السحابية، سيتعين على أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة التكيف مع هذه التغييرات الجديدة مع استمرار التصنيع في أن يصبح أسرع وأكثر كفاءة.
في المستقبل، سيتعين على أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أن تصبح أكثر قوة لتحمل تغير المناخ الشديد، والعمل عن بعد دون الحاجة إلى وجود بشري، والتواصل مع أجهزة الاستشعار من خلال إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT) لجمع وتحليل خيارات البيانات اللازمة لصنع منتجات أفضل. ونظرًا لأن جميع الصناعات تتطلب الأمن السيبراني، فيجب تجهيز أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة بمستويات أعلى من الأمان.
نأمل أن تكون قد اكتسبت تقديرًا جديدًا لأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. فهي بالتأكيد أفضل من محاولة إدارة مئات من المرحلات الكهروميكانيكية. هل أنت مقتنع بالقيمة التي يمكن أن تضيفها أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة إلى عملياتك؟ إذا كانت لديك أسئلة أخرى حول أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، فلا تتردد في الاتصال بنا.