أنا. مقدمة
في مجال الأتمتة الصناعية، تعمل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) بمثابة جوهر أنظمة التحكم، حيث تقوم بمهام حاسمة مثل معالجة البيانات والعمليات المنطقية والاتصالات. عند التعامل مع مهام التحكم المختلفة، تواجه أجهزة PLC أنواعًا مختلفة من البيانات، والتي يتم تصنيفها عادةً إلى ثلاثة أنواع رئيسية داخل PLC: الإشارات الرقمية، والإشارات التناظرية، وإشارات النبض. ستقوم هذه الورقة بفحص أنواع البيانات الثلاثة هذه بدقة داخل الشركات المحدودة العامة واستكشاف تطبيقاتها في الأتمتة الصناعية.
ثانيا. الإشارات الرقمية
التعريف والخصائص
تمثل الإشارات الرقمية، والمعروفة أيضًا باسم الإشارات المنطقية أو الإشارات الثنائية، إحدى إشارات التحكم الأكثر استخدامًا في أجهزة PLC. إنها تمتلك قيمتين محتملتين فقط، يُشار إليهما عادة بـ 0 و 1، وهما يتوافقان مع حالتي المحول: OFF و ON. تمثل الإشارات الرقمية في المقام الأول الحالة التشغيلية للأجهزة المختلفة وإشارات خرج المستشعر والمعلومات المماثلة. يعد التحكم في الإشارات الرقمية أحد التطبيقات الأساسية لـ PLCs. استنادًا إلى المجموعة الحالية من المدخلات الرقمية والتسلسل التاريخي للمدخلات، يقوم PLC بإنشاء مخرجات رقمية مقابلة للتحكم في تشغيل الجهاز.
سيناريوهات التطبيق
تجد الإشارات الرقمية استخدامًا واسع النطاق في الأتمتة الصناعية، مثل:
التحكم في المحركات:تحقيق التحكم الدقيق في المحرك من خلال إدارة التشغيل والتوقف وعكس الاتجاه عبر الإشارات الرقمية.
التحكم في الإضاءة:تنظيم حالات تشغيل/إيقاف الإضاءة بناءً على السطوع البيئي والوقت والظروف الأخرى.
إشارات الاستشعار:تقوم الإشارات الرقمية الصادرة عن أجهزة الاستشعار مثل مفاتيح درجة الحرارة أو مفاتيح الضغط بمراقبة حالة المعدات أو المعلمات البيئية.
مبدأ التحكم
يستخدم التحكم الرقمي عادة العمليات المنطقية. استنادا إلى مجموعة حالات الإشارة الرقمية المدخلة، فإنه يولد إشارات رقمية الإخراج المقابلة. على سبيل المثال، عندما يكتشف جهاز الاستشعار فشل المعدات، فإنه يخرج إشارة رقمية إلى PLC. ثم يتحكم PLC في المشغل المقابل للتعامل مع الخطأ.
ثالثا. الإشارات التناظرية
التعريف والخصائص
تشير الإشارات التناظرية إلى الكميات الفيزيائية المتغيرة باستمرار والتي يتم تحويلها إلى إشارات كهربائية لإدخالها إلى PLC. يتم استخدامها عادةً لتمثيل الكميات الفيزيائية المتغيرة باستمرار مثل درجة الحرارة والضغط ومعدل التدفق والسرعة. الإشارات التناظرية هي إشارات جهد مستمر أو إشارات تيار يمكن أن تتراوح قيمها فوق أي رقم حقيقي.
سيناريوهات التطبيق
تُستخدم الإشارات التناظرية أيضًا على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية، على سبيل المثال:
التحكم في درجة الحرارة:تقوم مستشعرات درجة الحرارة بتحويل إشارات درجة الحرارة إلى إشارات تناظرية لإدخال PLC. يستخدم PLC هذه الإشارة للتحكم في معدات التدفئة أو التبريد، مع الحفاظ على درجة الحرارة المحيطة بالقرب من نقطة الضبط.
التحكم في الضغط:تقوم مستشعرات الضغط بتحويل إشارات الضغط إلى إشارات تناظرية لإدخال PLC. يستخدم PLC هذه الإشارة للتحكم في فتح الصمام أو المضخة، والحفاظ على الضغط في الأنابيب أو الحاويات بالقرب من نقطة الضبط.
التحكم في التدفق:تقوم مستشعرات التدفق بتحويل إشارات التدفق إلى إشارات تناظرية يتم تغذيتها إلى PLC. يتحكم PLC بعد ذلك في خرج المضخة أو الصمام بناءً على هذه الإشارة للحفاظ على تدفق السائل أو الغاز بالقرب من نقطة الضبط.
مبادئ التحكم
يتطلب التحكم التناظري عادةً تحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية للمعالجة. يشتمل PLC على وحدات تحويل A/D (تناظري- إلى - رقمي) وD/A (رقمي - إلى - تناظري) لتسهيل هذا التحويل. يقوم PLC بإجراء الحسابات والتقييمات بناءً على إشارة الإدخال التناظرية، مما يؤدي إلى توليد إشارات الإخراج الرقمية المقابلة. يتم بعد ذلك تحويل هذه المخرجات الرقمية مرة أخرى إلى إشارات تناظرية عبر وحدة D/A للتحكم في تشغيل المشغل.
رابعا. كمية النبض
التعريف والخصائص
تشير كمية النبض إلى إشارة يقفز فيها الجهد أو التيار بشكل فوري من قيمة إلى أخرى. تُستخدم كميات النبض عادةً لتمثيل الكميات الفيزيائية مثل الموضع أو السرعة. تكون قيم النبض منفصلة، حيث تمثل كل نبضة إزاحة ثابتة أو زيادة في السرعة.
سيناريوهات التطبيق
في الأتمتة الصناعية، تُستخدم إشارات النبض بشكل أساسي للتحكم في المحركات مثل المحركات المؤازرة والمحركات السائر. ومن خلال تنظيم تردد وكمية إشارات النبض، يمكن تحقيق التحكم الدقيق في موضع المشغل وسرعته وتسارعه.
مبدأ التحكم
عادةً ما يتم تنفيذ التحكم في النبض باستخدام العدادات والمؤقتات. يقوم PLC بحساب وضرب إشارات نبض الإدخال، مما يؤدي إلى توليد إشارات نبض الإخراج المقابلة بناءً على هذه النتائج للتحكم في حركات المشغل. يحقق التحكم في النبض دقة عالية وسرعة عالية وموثوقية عالية في أداء التحكم.
خامسا ملخص
تلعب أنواع البيانات الثلاثة الرئيسية في PLCs-الرقمية والتناظرية والنبضية-أدوارًا حاسمة في التشغيل الآلي الصناعي. وهي تمثل على التوالي الحالة التشغيلية للمعدات، والكميات المادية المتغيرة باستمرار، ومعلمات الموقع/السرعة. من خلال معالجة هذه الأنواع الثلاثة من البيانات والتحكم فيها، تحقق PLCs تحكمًا وإدارة دقيقة للمعدات والعمليات المتنوعة. في التطبيقات العملية، يعد اختيار طرق التحكم المناسبة وإعدادات المعلمات بناءً على متطلبات وسيناريوهات محددة أمرًا ضروريًا لتحقيق نتائج التحكم المثلى.