PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة) هو جهاز تحكم يستخدم على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية. فهو يعالج ويقيم إشارات الإدخال المختلفة استنادًا إلى منطق التحكم المبرمج بواسطة المستخدم-، ثم يقوم بإخراج إشارات التحكم المقابلة لتحقيق التحكم الآلي في عملية الإنتاج. توفر هذه المقالة مقدمة تفصيلية لمبادئ العمل الأساسية ووضع تشغيل المسح الضوئي لـ PLCs.
I. مبادئ العمل الأساسية للـ PLC
يتضمن مبدأ عمل PLC في المقام الأول الخطوات التالية:
1. الحصول على إشارة الإدخال:يستقبل PLC إشارات مختلفة من الميدان من خلال وحدات الإدخال، مثل الإشارات الرقمية والإشارات التناظرية. تخضع هذه الإشارات للمعالجة مثل العزل والتصفية الضوئية- قبل تحويلها إلى إشارات رقمية يمكن التعرف عليها بواسطة النظام الداخلي لـ PLC.
2. معالجة البرنامج:يقوم PLC بمعالجة وتقييم إشارات الإدخال استنادًا إلى منطق التحكم المبرمج بواسطة المستخدم. تتضمن معالجة البرامج في المقام الأول وظائف مثل العمليات المنطقية والحسابات الحسابية وتحويل البيانات. أثناء معالجة البرنامج، يقوم PLC بإنشاء أوامر التحكم المقابلة بناءً على ظروف مختلفة.
3. التحكم في إشارة الإخراج:يرسل PLC أوامر التحكم المعالجة إلى وحدة الإخراج. تقوم وحدة الإخراج بتحويل الإشارات الرقمية إلى تنسيقات الإشارة المطلوبة للمجال (مثل الإشارات الرقمية، والإشارات التناظرية، وما إلى ذلك) وإخراجها إلى المشغلات (مثل المرحلات، والمحركات المؤازرة، وما إلى ذلك)، وبالتالي تحقيق التحكم في عملية الإنتاج.
4. التواصل والمراقبة:تمتلك PLCs قدرات اتصال، مما يتيح تبادل البيانات مع الأجهزة الأخرى (مثل أجهزة الكمبيوتر المضيفة، وشاشات اللمس، وما إلى ذلك) عبر واجهات الاتصال لتحقيق المراقبة والتحكم عن بعد. وفي الوقت نفسه، يمكن لأجهزة PLC أن تعرض -حالة التشغيل ومعلومات الأخطاء في الوقت الفعلي من خلال شاشات العرض الخاصة بها.
ثانيا. خصائص وضع تشغيل المسح PLC
تنعكس خصائص عملية مسح PLC بشكل أساسي في الجوانب التالية: أولاً، تستخدم PLC وضع التشغيل "المسح المتسلسل والتكرار المستمر". تبدأ كل دورة مسح، والمعروفة أيضًا بفترة الفحص أو دورة العمل، بتنفيذ وحدة المعالجة المركزية للتعليمة الأولى. ثم يقوم بعد ذلك بتنفيذ برنامج المستخدم سطرًا تلو الآخر حتى الانتهاء، وبعد ذلك يعود إلى التعليمات الأولى لبدء دورة مسح جديدة. ثانيًا، يتبع تنفيذ برنامج PLC نمط مسح دوري يلتزم بمبدأ اليسار-إلى-اليمين، ومن الأعلى-إلى-الأسفل.
بالإضافة إلى ذلك، تشتمل كل دورة مسح على ثلاث خطوات: أخذ عينات الإدخال، وتنفيذ البرنامج، وتحديث المخرجات. وبالتالي فإن عملية PLC تدور بشكل مستمر بهذه الطريقة. وأخيرًا، بسبب أخذ العينات المركزية والإخراج المركزي، يحدث تأخر في الإدخال/الإخراج، مما يؤدي إلى تأخير الاستجابة. هذه تشكل الخصائص الأساسية لعملية المسح PLC.
ثالثا. وضع تشغيل المسح PLC
ينقسم وضع تشغيل المسح PLC بشكل أساسي إلى المراحل التالية:
يتكون وضع تشغيل المسح PLC من ثلاث مراحل رئيسية: مرحلة أخذ عينات الإدخال، ومرحلة تنفيذ برنامج المستخدم، ومرحلة تحديث الإخراج.
1. مرحلة أخذ العينات المدخلة
أثناء مرحلة أخذ عينات الإدخال، يقوم PLC بمسح وقراءة جميع حالات الإدخال والبيانات بشكل تسلسلي، وتخزينها في الوحدات المقابلة داخل منطقة صورة الإدخال / الإخراج. عند الانتهاء من أخذ عينات المدخلات، ينتقل النظام إلى مرحلة تنفيذ برنامج المستخدم وتحديث المخرجات. خلال هاتين المرحلتين، حتى لو تغيرت حالات الإدخال أو البيانات، فإن الوحدات المقابلة في منطقة صورة الإدخال/الإخراج تظل دون تغيير. لذلك، إذا كان الإدخال عبارة عن إشارة نبضية، فيجب أن يتجاوز عرض النبضة دورة مسح واحدة لضمان التقاط الإدخال في جميع الظروف.
2. مرحلة تنفيذ برنامج المستخدم
أثناء مرحلة تنفيذ برنامج المستخدم، يقوم PLC دائمًا بمسح برنامج المستخدم (مخطط سلمي) بشكل تسلسلي من الأعلى إلى الأسفل. عند مسح كل مخطط سلم، فإنه يقوم أولاً بمسح دائرة التحكم التي تشكلها جهات الاتصال الموجودة على الجانب الأيسر من مخطط السلم. ثم يقوم بتنفيذ العمليات المنطقية على دائرة التحكم التي تشكلها جهات الاتصال بالترتيب من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل. واستنادًا إلى نتائج هذه العمليات المنطقية، فإنه يقوم بتحديث حالة البت المقابل في منطقة تخزين ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للنظام للملف المنطقي، أو تحديث حالة البت المقابل في منطقة صورة الإدخال / الإخراج لملف الإخراج، أو تحديد ما إذا كان سيتم تنفيذ تعليمات الوظيفة الخاصة المحددة بواسطة مخطط السلم. أي أنه أثناء تنفيذ برنامج المستخدم، تظل حالة وبيانات نقاط الإدخال داخل منطقة صورة الإدخال/الإخراج دون تغيير. قد تتغير حالة وبيانات نقاط الإخراج والأجهزة الإلكترونية الأخرى داخل منطقة صورة الإدخال/الإخراج أو ذاكرة الوصول العشوائي للنظام. علاوة على ذلك، فإن نتائج تنفيذ مخططات السلم الموضوعة أعلى في المكدس تؤثر على مخططات السلم اللاحقة التي تستخدم هذه الملفات أو البيانات. وعلى العكس من ذلك، فإن حالة الملف المنطقي المحدثة أو البيانات من مخططات سلم المستوى - الأدنى تؤثر فقط على مخططات سلم المستوى - الأعلى أثناء دورة المسح التالية.
3. مرحلة تحديث الإخراج
عند الانتهاء من فحص برنامج المستخدم، يدخل PLC في مرحلة تحديث الإخراج. خلال هذه الفترة، تقوم وحدة المعالجة المركزية بتحديث جميع مزالج الإخراج استنادًا إلى الحالة والبيانات المقابلة في منطقة صورة الإدخال/الإخراج، ثم تقوم بتشغيل الأجهزة الطرفية المقابلة عبر دوائر الإخراج. وهذا يشكل الناتج الفعلي لـ PLC.
باختصار، يتضمن مبدأ التشغيل الأساسي لـ PLC جمع الإشارات الميدانية من خلال وحدات الإدخال، ومعالجتها وتقييمها وفقًا لمنطق التحكم المبرمج بواسطة المستخدم، ثم التحكم في المحركات عبر وحدات الإخراج لتحقيق التحكم الآلي في عملية الإنتاج. تشتمل عملية المسح الخاصة بـ PLC على مراحل تتضمن الاختبار الذاتي-للنظام، وفحص المدخلات، ومعالجة البرنامج، ومسح المخرجات، والاتصال، والمراقبة. تشكل هذه المراحل دورة مسح، والتي يكررها PLC باستمرار لتحقيق التحكم الآلي في عملية الإنتاج.