أنا. مقدمة
في مجال الأتمتة الصناعية، أصبح PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة) جهاز تحكم لا غنى عنه. من خلال التعليمات المبرمجة- مسبقًا، تتيح وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) التحكم الآلي في المعدات الصناعية، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير. ستقدم هذه المقالة مقدمة تفصيلية لمبادئ العمل والمكونات الأساسية لدوائر التحكم PLC لمساعدة القراء على فهم تقنية PLC وتطبيقها بشكل أفضل.
ثانيا. مبادئ عمل دوائر التحكم PLC
يعتمد مبدأ تشغيل دائرة التحكم PLC بشكل أساسي على وحدة المعالجة الداخلية ووحدات الإدخال / الإخراج (الإدخال / الإخراج). فيما يلي الخطوط العريضة لسير العمل في دائرة التحكم PLC:
مرحلة التهيئة والتشخيص الذاتي.-
عند تشغيل PLC، فإنه يقوم أولاً بإجراء التهيئة والتشخيص الذاتي-. تتضمن التهيئة عمليات مثل مسح الذاكرة وتعيين الحالة الأولية؛ يتضمن التشخيص الذاتي- فحص الأجهزة الداخلية لـ PLC للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. إذا اكتشف التشخيص الذاتي- وجود خطأ في الأجهزة، فإن PLC يدخل في وضع الخطأ ويخرج معلومات الخطأ المقابلة.
مرحلة أخذ العينات المدخلات
أثناء مرحلة أخذ عينات الإدخال، يقرأ PLC حالة جميع نقاط الإدخال بشكل تسلسلي وفقًا لتسلسل المسح ويخزن معلومات الحالة هذه في منطقة الصورة المدخلة. تحدث هذه العملية بالتوازي؛ أي أنه تتم قراءة حالة جميع نقاط الإدخال خلال دورة مسح واحدة. من المهم ملاحظة أنه بمجرد اكتمال مرحلة أخذ عينات الإدخال، فإن أي تغييرات لاحقة في حالة نقاط الإدخال لن تؤثر على محتويات منطقة الصورة المدخلة لدورة المسح هذه.
مرحلة تنفيذ برنامج المستخدم
أثناء مرحلة تنفيذ برنامج المستخدم، يقوم PLC بتنفيذ العمليات المنطقية ومعالجة البيانات وفقًا للبرنامج المكتوب من قبل المستخدم. يتم تمثيل هذه البرامج عادةً في أشكال مثل مخططات السلم أو قوائم التعليمات، التي تصف العلاقات المنطقية بين المدخلات والمخرجات. يقوم PLC بتنفيذ كل تعليمات بالترتيب الذي يحدده البرنامج ويقوم بتحديث محتويات منطقة الصورة الناتجة بناءً على معلومات الحالة في منطقة الصورة المدخلة.
مرحلة تحديث الإخراج
بمجرد انتهاء برنامج المستخدم من التنفيذ، يدخل PLC في مرحلة تحديث الإخراج. خلال هذه المرحلة، يقوم PLC بتحديث حالة وحدات الإخراج بناءً على معلومات الحالة في منطقة صورة الإخراج، وبالتالي التحكم في تشغيل الأجهزة الخارجية. تحدث هذه العملية أيضًا بالتوازي؛ أي أنه خلال دورة مسح واحدة، يتم تحديث حالة كافة وحدات الإخراج.
ومن المهم أن نلاحظ أن PLC يعمل من خلال عملية المسح الدوري؛ أي أنه بعد إكمال دورة مسح واحدة، فإنه يبدأ على الفور الدورة التالية. تتيح عملية المسح الدوري هذه لـ PLC الاستجابة في الوقت الفعلي للتغيرات في المدخلات الخارجية والتحكم في تشغيل الأجهزة الخارجية.
ثالثا. المكونات الأساسية لدائرة التحكم PLC
تشتمل المكونات الأساسية لدائرة التحكم PLC على وحدة إمداد الطاقة، ووحدة المعالجة المركزية (CPU)، ووحدات الإدخال، ووحدات الإخراج، ووحدات الاتصال. وفيما يلي وصف تفصيلي لكل مكون:
وحدة إمداد الطاقة
وحدة إمداد الطاقة مسؤولة عن توفير مصدر طاقة مستقر لـ PLC. وهي تشتمل عادةً على دوائر للتصحيح، والتصفية، وتنظيم الجهد لضمان عمل PLC بشكل طبيعي في ظل ظروف التشغيل المختلفة.
وحدة المعالجة المركزية
وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي المكون الأساسي لـ PLC، المسؤولة عن معالجة البيانات والعمليات المنطقية. ويتضمن عادةً مكونات مثل المعالج الدقيق والذاكرة والعدادات والمؤقتات، مما يمكنه من تنفيذ خوارزميات التحكم المعقدة ومهام معالجة البيانات. وحدة المعالجة المركزية مسؤولة أيضًا عن التواصل وتبادل البيانات مع الوحدات الأخرى.
وحدة الإدخال
تستقبل وحدة الإدخال إشارات الإدخال الخارجية وتحولها إلى إشارات رقمية يمكن لـ PLC التعرف عليها. يتضمن عادةً مكونات مثل الدوائر المعزولة بصريًا ومحولات A/D لضمان استقرار ودقة إشارات الإدخال.
وحدة الإخراج
وحدة الإخراج مسؤولة عن تحويل الإشارات الرقمية من داخل PLC إلى إشارات تحكم يمكن للأجهزة الخارجية التعرف عليها. تشتمل وحدة الإخراج عادةً على مكونات مثل محولات D/A ومضخمات الطاقة لدفع الأجهزة الخارجية لتنفيذ الإجراءات المقابلة.
وحدة الاتصالات
وحدة الاتصال مسؤولة عن تسهيل الاتصال بين PLC والأجهزة أو الأنظمة الأخرى. وهو يدعم عادةً بروتوكولات الاتصال المتعددة وواجهات الشبكة، مثل Ethernet والاتصال التسلسلي، لتمكين الاتصال وتبادل البيانات مع الأجهزة الخارجية المختلفة.
رابعا. ملخص
تستخدم دوائر التحكم PLC على نطاق واسع في مجال الأتمتة الصناعية نظرًا لكفاءتها واستقرارها وموثوقيتها. من خلال اكتساب فهم شامل لمبادئ العمل والمكونات الأساسية لدوائر التحكم PLC، يمكننا فهم وتطبيق تكنولوجيا PLC بشكل أفضل، وبالتالي المساهمة في تطوير الأتمتة الصناعية.