دورة تدريبية تفصيلية:المتحكم المنطقى المبرمج PLC مبنية على ترجمة وإعداد كتاب W.Bolton

دورة تدريبية تفصيلية:المتحكم المنطقى المبرمج PLC مبنية على ترجمة وإعداد كتاب W.Bolton دورة تدريبية تفصيلية:المتحكم المنطقى المبرمج PLC مبنية على ترجمة وإعداد كتاب W.Bolton 1- المتحكمات المنطقية المبرمجة : 1-1 المتحكمات : ما نوع المهمة التى قد يكلف (يقوم ) بها نظام التحكم ؟ ربما يكون المطلوب منه التحكم فى تتابع (تسلسل) أحداث أو الحفاظ على بعض المتغيرات ثابتة أو تتبع بعض التغييرات المحددة مسبقا . على سبيل المثال : نظام التحكم الآلي لآلة المثقاب (الشكل 1.1 (أ)) قد يكون المطلوب : خفض المثقاب عندما تكون قطعة العمل (المشغولات) فى مكانها. وبدء عملية الثقب عندما يصل المثقاب إلى الشغلة . وإيقاف المثقاب عند إنتهاء عمق الثقب المطلوب . ورجوع المثقاب ثم فصله والانتظار حتى وضع الشغلة التالية فى مكانها قبل إعادة تكرار العملية . نظام تحكم اخر (الشكل 1-1 (ب) ) : يمكن أن يستخدم فى التحكم فى عدد العناصر التى تنقل (تتحرك) على طول السير أو الحزام الناقل وتوجيهها إلى صندوق التعبئة . مدخلات مثل تلك الأنظمة من التحكم قد تتكون من مفاتيح تفتح (تفصل) وتغلق (توصل) أو حساسات . على سبيل المثال وجود الشغلة يمكن بيانه بتحريكها بالنسبة إلى (ضد) مفتاح وغلقه أو أى حساس (سنسور) آخر مثل الذى يستخدم لدرجات الحرارة أو معدلات التدفق. http://eeecb.com/up2//uploads/images...81497d9bc5.jpg ما هو الشكل الذي قد يكون عليه المتحكم ؟ فى آلة الثقب الآلى يمكننا عمل وتوصيل دائرة بالأسلاك وغلق أو فتح المفاتيح يؤدى إلى تشغيل محرك أو عمل صمام . وهكذا يمكننا عن طريق غلق مفتاح تشغيل ريلاى والذى بدوره يقوم بتوصيل التيار إلى المحرك فيدور المثقاب (الشكل 1-2 ) . ومفتاح أخر قد يستخدم فى تشغيل ريلاى يقوم بتوصيل التيار إلى صمام نيوماتيكى أو هيدروليكى والذى يقوم بتوصيل الضغط اللازم لتحريك مكبس أسطوانة مسببا دفع الشغلة فى المكان المطلوب . http://eeecb.com/up2//uploads/images...f9247da39d.jpg فى حالة نظام التعبئة الآلى يمكننا فعل نفس الشىء باستخدام دوائر كهربية وحساسات ومحركات . ومع ذلك فإن دوائر المتحكم التى توضع لهاتين الحالتين ستكون مختلفة. كما أن القواعد التى تحكم نظام التحكم تتحدد بطريقة توصيل الأسلاك . أى عندما تتغير القواعد المستخدمة فى التحكم يجب تغيير توصيل الأسلاك . 1.1.1 نظام التحكم بالميكروبروسسور أو المعالج الدقيق بدلا من إستخدام دائرة بالتوصيل بالأسلاك لكل دائرة تحكم وتغيرها عند كل تغير فى متطلبات التحكم يمكننا إستخدام نفس النظام الأساسي لجميع حالات التحكم إذا استخدامنا المعالجات الدقيقة كأساس للنظام وكتابة برنامج لإرشاد المعالج الدقيق (على شكل تعليمات أو أوامر) عن كيفية التفاعل والتعامل مع كل إشارة من المدخلات مثل المفاتيح وإعطاء المخارج المطلوبة مثل المحرك أو الصمام ومن ثم يكون لدينا برنامج على الشكل أو النموذج التالى : إذا أغلق المفتاح A أخرج إلى دائرة المحرك إذا أغلق المفتاح B إخرج إلى الصمام بتغيير التعليمات بالبرنامج يمكننا إستخدام نفس المعالج الدقيق للتحكم فى التحكم فى أنظمة مختلفة وفى مواقف ومتطلبات متعددة بكل نظام . مثال توضيحى : الغسالة المنزلية الحديثة تستخدم نظام المعالج الدقيق . تؤخد المدخلات من : المفاتيح المستخدمة فى إختيار دورة الغسيل المطلوبة . ومن المفتاح الدال على تمام غلق باب الغسالة . ومن حساس درجة الحرارة الذى يحدد درجة حرارة المياه. ومن مفتاح أو حساس أو عوامة الكشف عن مستوى الماء. على أساس هذه المدخلات يتم برمجة المعالج لإعطاء مخارج. والتى تقوم بتشغيل المحرك والتحكم فى سرعته . وفتح أو غلق صمامات المياه الباردة والساخنة . وتشغيل طلمبة أو مضخة الصرف . والتحكم فى سخان المياه . والتحكم فى غلق أو قفل الباب بحيث لا يمكن فتح الباب إلا بعد إكتمال دورة الغسيل . 2.1.1 المتحكم المنطقى المبرمج (القابل للبرمجة) المتحكم المنطقى المبرمج واختصارا PLC هو شكل أو نموذج خاص لمتحكم مبنى على (أساسه) المعالج الدقيق , والذى يستخدم ذاكرة قابلة للبرمجة (مبرمجة) لتخزين أوحفظ التعليمات ولتنفيذ الوظائف أو المهام مثل العمليات المنطقية وعمليات التتابع (التسلسل) وعمليات التوقيت الزمنى وعمليات العد والعمليات الحسابية بغرض التحكم فى الآلآت والعمليات (الشكل 3.1) . وهو مصمم لكى يمكن أن يقوم بالعمل عليه من لديه معلومات محدودة فى الكومبيوتر وفى لغات البرمجة حيث تتم البرمجة بطرق أى بلغات سهلة وبديهية ومنطقية. http://eeecb.com/up2//uploads/images...45565430ee.jpg ويستخدم مصطلح "المنطق " logic لأن البرمجة معنية أو مركزة فى العمليات المنطقية وعمليات التحويل ON / OFF . مثال ذلك : إذا حدث (أو تواجد) A أو B (وهما دخلان) تم تشغيل (توصيل) (ON) C (وهو خرج) وإذا حدث (تواجد) A و B تم تشغيل ( تووصيل ) D . أجهزة الدخل أى الحساسات (أجهزة الاستشعار) مثل المفاتيح وأجهزة الخرج المطلوب التحكم فيها مثل المحركات والصمامات توصل إلى المتحكم PLC . ثم يقوم المختص بإدخال مجموعة التعليمات المتتابعة أى البرنامج إلى ذاكرة المتحكم PLC . فيقوم المتحكم بمراقبة أو رصد المدخلات والمخرجات وفق هذا البرنامج ويقوم بتنفيذ قواعد التحكم التى يتم وضعها فى البرنامج. المتحكمات المنطقية المبرمجة PLC لها ميزة كبيرة وهى أن المتحكم الاساسى يمكن إستخدامه مع مجموعة واسعة من أنظمة التحكم. للتعديل فى نظام التحكم وقواعده التى يجب إتباعها كل ما هو مطلوب هو إدخال مجموعة من التعليمات المختلفة الجديدة ولا توجد أية حاجة لإعادة التوصيلات من جديد . والنتيجة تكون : مرونة فى العمل وتكاليف أقل بكثير . المتحكمات المنطقية المبرمجة مماثلة لأجهزة الكمبيوتر ولكن في حين أن الحواسب هي الأمثل لحساب وعرض المهام فان المتحكمات PLC هي الأمثل للقيام بمهام التحكم والمراقبة فى البيئة الصناعية. وبالتالي فان المتحكمات PLC تكون : 1- متينة ومصصمة لتحمل الاهتزازات ودرجات الحرارة والرطوبة والضوضاء . 2- يوجد بالفعل داخل المتحكم الإمكانيات اللآزمة لتوصيل وربط المداخل والمخارج . 3- برمجتها تتم بسهولة ومن السهل فهم لغة البرمجة وهي معنية أساسا بالعمليات المنطقية وعمليات الوصل والفصل ON/OFF . ظهر اول PLC عام 1969 , وهى تستخدم حتى الآن على نطاق واسع وتمتد من وحدات صغيرة منفصلة (تعمل بمفردها) إلى وحدات متوسطة بها 20 مدخل أو مخرج رقمى إلى الأنظمة الكبيرة التى تستخدم نظام وحدات تسمى موديول مخصصة للتعامل مع المداخل والمخارج الرقمية والتماثلية . 2.1. الهاردوير Hardware (المكونات الصلبة )

2.1. الهاردوير Hardware (المكونات الصلبة ) نظام المتحكم PLC يتكون من مكونات الأساسية الآتية : وحدة المعالجة المركزية . الذاكرات . وحدة التغذية . أقسام الربط مع المداخل والمخارح . الربط بالاتصالات بالخارج . وجهاز البرمجة والشكل 1-4 يوضح ذلك . http://eeecb.com/up2//uploads/images...de87e7a8ec.jpg 1- وحدة المعالجة المركزية (CPU) : وحدة المعالج أو وحدة المعالجة المركزية هي الوحدة التي تحتوي على المعالج وهو الذى يفسر إشارات الدخل ويقوم بتنفيذ الأعمال أو الأفعال أو الإجراءات وفقا للبرنامج المخزن في الذاكرة والتواصل مع ما تم تنفيذه كإشارات خرج . 2- وحدة الإمداد بالطاقة لتحويل التيار المتردد AC للمنبع إلى جهد مستمر DC منخفض (5 V) واللآزم للمعالج ولدوائر الربط بالدخل والخرج . 3- جهاز البرمجة : يستخدم لإدخال البرنامج المطلوب إلى ذاكرة المعالج . يتم عمل وتطوير البرنامج على جهاز البرمجة ثم ينقل إلى وحدة الذاكرة للمتحكم PLC . 4- وحدات الذاكرة : وهى المكان الذى يحفظ أو يخزن أو يوضع به البرنامج والذى من المقرر أن يستخدم فى أعمال أو إجراءات التحكم التي ستمارس بمعرفة المعالج الدقيق . علاوة على تخزين بيانات المدخلات لمعالجتها وبيانات المخارج لتوصيلها الى المخارج . 5- أقسام المداخل والمخارج : حيث يتلقى أو يستقبل المعالج المعلومات الواردة من الأجهزة الخارجية ويوصل المعلومات للأجهزة الخارجية. تصنف أجهزة الدخل والخرج على أساس الإشارت المعطاه إلى : متقطع (منفصل) . و رقمى . و تماثلى (تناظرى) . كما فى الشكل 1-5 . http://eeecb.com/up2//uploads/images...8243a1b987.jpg الأجهزة التى تعطى إشارات متقطعة أو رقمية تعتبر واحدة حيث تكون الإشارات إما فصل off أو توصيل on . ومن ثم يكون المفتاح هو جهاز يعطى إشارة متقطعة إى إما يوصل جهد أو لا يوصل . يمكن إعتبار الاجهزة الرقمية فى الأساس أجهزة متقطعة ولكنها تعطى تتابع من إشارات الوصل والفصل on-off . الأجهزة التناظرية تعطى إشارات تتناسب فى قيمتها مع قيمة المتغير المراد مراقبته . على سبيل المثال فإن حساس درجة الحرارة قد يعطى جهد متناسب مع درجة الحرارة . 6- الربط والاتصالات بالخارج : يستخدم فى إستقبال وإرسال البيانات على شكل شبكات إتصال عن بعد من وإلى المتحكمات الأخرى كما فى الشكل 1-6 . http://eeecb.com/up2//uploads/images...cd7bd39a61.jpg 2.1 التركيب (البناء) الداخلى

2.1 التركيب (البناء) الداخلى الشكل 1-7 يبين التركيب البنائى الداخلى للمتحكم PLC . وهو يتكون من وحدة المعالجة المركزية CPU والتى تحوى المعالج الدقيق للنظام. والذاكرات . ودوائر الدخل والخرج . وحدة المعالجة المركزية تقوم بالتحكم ومعالجة جميع العمليات فى المتحكم PLC . يتم إمدادها بساعة (مذبذب) بتردد بين 1 و 8 MHz.هذا الترد يحدد سرعة عمل المتحكمPLC علاوة على الإمداد بالتوقيت والتزامن اللآزمين لعمل جميع عناصر النظام . يتم تنفيذ المعلومات فى المتحكم PLC على شكل إشارات رقمية . المسارات الداخلية التى تمر أو تتدفق بطولها الإشارات الرقمية تسمى buses أى طرق أو مسارات . وبالمعنى المادي فإن المسار هو مجرد عدد من الموصلات التى يمكن أن تمر على طولها الإشارات الكهربائية .وهى قد تكون مسارات بلوحة دائرة مطبوعة أو أسلاك بكابل مبطط أو شريط . تستخدم وحدة المعالجة المركزية ممر البيانات لأرسال البيانات بين العناصر المكونة لها . وتستخدم ممر العناوين لأرسال عناوين المواقع للوصول إلى البيانات المخزنة . كما تستخدم ممر التحكم للاشارات المتعلقة بأعمال التحكم الداخلى . يستخدم ممر النظام فى الاتصالات بين منافذ المداخل والمخارج ووحدات المداخل والمخارج . http://eeecb.com/up2//uploads/images...8d18427115.jpg 1.3.1 وحدة المعالجة المركزية CPU

1.3.1 وحدة المعالجة المركزية CPU تركيب الهيكل الداخلي لوحدة المعالجة المركزية يعتمد على المعالج المعنى . بصفة عامة تتكون من : 1- وحدة الحساب والمنطق (ALU): وهى مسؤولة عن معالجة البيانات والقيام بالعمليات الحسابية كالجمع والطرح والعمليات المنطقية مثل "و" AND و "أو"OR و"نفى -عكس" NOTو "أو الحصرية "EXCLUSIVE-OR . 2- الذاكرة : وتسمى السجلات وتقع بالقرب أو داخل المعالج الدقيق لتخزين المعلومات التى تشارك فى تنفيذ الرنامج . 3- وحدة التحكم : والتى تستخدم فى التحكم فى توقيتات العمليات . 2.3.1. الممرات buses الممرات buses هى ممرات أو مسارات تستخدم فى الاتصالات داخل المتحكم PLC . ترسل المعلومات فى شكل ثنائى أى مجموعة من الخانات bitsو اصطلاح "الخانة" bit هى رقم ثنائى إما 1 أو 0 أى حالة من الحالتين ON/OFF . واصطلاح "الكلمة" wordيستخدم لمجموعة من الخانات والتى تشكل بعض المعلومات . ومن ثم فان الكلمة المكونة من 8-bit قد تكون العدد الثنائى 00100110 . وكل الخانات تتصل فى نفس الوقت على طول ممرها الخاص المتوازى. يوجد بالنظام أربع ممرات : 1- ممر البيانات data bus ويحمل البيانات التى تستخدم فى المعالجة التى تنفذ بوحدة المعالجة المركزية . ونظرا لأن الميكروبروسسور أو المعالج الدقيق هو معالج 8-bit فيكون به ممر بيانات داخلى يتعامل مع الأعداد بشكل 8-bit . ومن ثم يقوم (يؤدى) العمليات بين الأعداد التى على شكل 8-bit وأيضا يعطى النتيجة بقيم على شكل عدد 8-bit . 2- ممر العناوين address bus يستخدم ممر العناوين فى حمل عناوين مواقع (أماكن) الذاكرة . بحيث تتواجد كل كلمة فى موقع ذاكرة وكل موقع ذاكرة له عنوان وحيد . مثل المنازل فى المدن فكل منزل له عنوانه المستقل والمميز له وعن طريقه نصل اليه أى أن كل كلمة بموقع تعطى عنوان بحيث أن البيانات المخزنة بموقع معين يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول اليها سواء بالقراءة أو بالكتابة . وممر العناوين هو الذى يحمل المعلومات الدالة على العنوان المطلوب الوصول اليه . إذا كان ممر العناوين مكون من 8خطوط فإن عدد الكلمات المكونة من 8-bit أو عدد العناوين المحددة تكون 256 ( الاول 00000000 الثانى 00000001 والثالث 00000010 و .....) (2 مرفوع للأس 8 ). 3- ممر التحكم : ممر التحكم يحمل الإشارات المستخدمة بمعرفة وحدة التحكم المركزية للتحكم مثل إبلاغ أجهزة الذاكرة أن كانت ستستقبل البيانات من الدخل أو تخرج بيانات فى الخرج كما يحمل إشارات التوقيت المستخدمة فى عمليات التزامن . 4- ممر النظام : يستخدم فى الاتصال بين منافذ الدخل أو الخرج ووحدات الدخل او الخرج. 3.3.1. الذاكرة : Memory يوجد فى نظام المتحكم PLC عدة ذاكرات : 1- ذكرة القراءة فقط (ROM) للنظام : لتوفير مخزن دائم لنظام العمل والبيانات الثابتة المستخدمة بمعرفة وحدة المعالجة المركزية . 2- ذاكرة الوصول العشوائى (RAM) لبرنامج المستخدم . 3- ذاكرة الوصول العشوائى (RAM) للبيانات . حيث يتم حفظ المعلومات عن حالة أجهزة الدخل والخرج وقيم المؤقتات والعدادات والأجهزة الداخلية الأخرى . ذاكرة البيانات RAM تعرف أحيانا باسم جدول البيانات data table أو بجدول السجل register table . جزء من هذه الذاكرة أى مجموعة من العناوين تخصص وتحجز لعناوين المداخل والمخارج وحالة هذه المداخل والمخارج .وجزء يتم حجزه للبيانات المحددة مسبقا . وجزء لحفظ قيم العدادات وقيم المؤقتات و.....الخ . 4- ذاكرة قراءة فقط قابلة للمسح والبرمجة(EPROM) قد تتواجد على شكل موديول إضافى يمكن تركيبه ونزعه من مكانه . البرامج والبيانات فى ذاكرة ال RAM يمكن تغييرها بمعرفة المستخدم . كل المتحكمات PLC يكون بها كمية من RAM لتخزين البرامح التى يمكن تطويرها بواسطة المستخدم . لمنع فقد تلك البرامج عند فصل جهد التغذية تستخدم بطارية للحفاظ على التغيرات التى أدخلت فى ذاكرات ال RAM لمدة من الزمن . بعد تطوير البرنامج فى ذاكرة ال RAM ينقل أو يحمل إلى الذاكرة الثابتة EPROM والتى غالبا ما تكون على شكل موديول منفصل . علاوة على ذلك يوجد مخازن لقنوات الدخل وقنوات الخرج تسمى buffer. سعة التخزين لوحدة الذاكرة تتحدد بعدد الكلمات التى يمكنها تخزينها . فإذا كان حجم الذاكرة 256 كلمة فيمكنها تخزين 256 × 8 = 2048 bits إذا استخدمنا الكلمة 8-bit. عادة تعرف حجم الذاكرة بالكيلو بايت وهو يساوى 2 مرفوعة للأس 10 أى 1024 . وعندما تكون الكلمة مكونة من 8 bits فانها تسمى بايت byte . 4.3.1 وحدات الدخل والخرج : وحدات الدخل والخرج توفر الربط بين النظام والعالم الخارجى . فتسمح بالتوصيل من خلال قنوات الدخل والخرج إلى أجهزة الدخل مثل الحساسات وأجهزة الخرج مثل المحركات والصمامات . كما يمكن إدخال البيانات من لوحة المراقبة والبرمجة . كل نقطة دخل أو خرج لها عنوان وحيد والذى يمكن إستخدامه بمعرفة وحدة التحكم المركزية . قنوات الدخل والخرج توفر العزل علاوة على تكييف وتهيئة الإشارات بحيث يمكن توصيل الحساسات(مداخل) والمنفذات (مخارج) مباشرة دون الحاجة لأى دائرة اخرى. يتم العزل الكهربائى عن العالم الخارجى عادة باستخدام عوازل كهروضوئية optoisolators وقد يستخدم التعبير الربط الضوئى optocoupler . الشكل 1-8 يبين العازل الضوئى . عندما تمر نبضة رقمية خلال الدايود المشع للضوء تتولد نبضة من الأشعة تحت الحمراء . يتم كشف هذه النبضة بالترانزستور الضوئى ويعطى إرتفاع فى الجهد بالدائرة . الثغرة أو الفتحة أو الفجوة بين الدايود المشع للضوء والترانزوستور الضوئى تعطى عزل كهربائى ولكن مع وجود نقل تاثير النبضة الرقمية من الدائرة الأولى لكى تعطى أرتفاع فى الجهد على شكل نبضة رقمية أيضا فى الدائرة الثانية . http://eeecb.com/up2//uploads/images...e61b527a8a.jpg الإشارة الرقمية المتوافقة مع المعالج فى المتحكم PLC عامة تكون 5 V d.c. . ومع ذلك يمكن تكييف وتهيئة الإشارة فى قناة الدخل (وفى وجود العزل) لتقبل مدى واسع من إشارات الدخل مثل 5 V و 24 V و 110 V و 220 V و رقمية و متقطعة (أى إشارات on−off ).فى المتحكمات PLC الصغيرة يفضل إستخدام نوع واحد من الدخل مثل 24 V . http://eeecb.com/up2//uploads/images...21e59af80a.jpg الخرج من وحدة الخرج يكون رقمى وبمستوى5 V . ومع ذلك بعد عملية التكييف والتهيئة باستخدام الريلاى أو الترانزستور أو الترياك فان الخرج من قنوات الخرج يمكن أن يكون 24 V أو 110 V أو 220 V . كما فى الشكل 1-10. فى المتحكمات PLC الصغيرة جميع المخارج يفضل أن تكون من نوع واحد مثل 24 V . ولكن مع إستخدام نظام PLC بالموديولات فإنه يمكن إستخدام مخارج بأشكال متعددة باختيار الموديول المناسب . http://eeecb.com/up2//uploads/images...dea86453bb.jpg تعرف المخارج بأنها من نوع الريلاى أو من نوع الترانزستور أو من نوع الترياك كما يلى : 1- نوع خرج بالريلاى : الإشارة من خرج المتحكم PLC تستخدم فى تشغيل ريلاى والذى يكون قادرا على توصيل وفصل تيارات فى حدود عدة أمبيرات فى الدائرة الخارجية . والريلاى لا يسمح فقط بتيار صغير بالتحكم فى تيار كبير ولكن أيضا يقوم بعزل المتحكم PLC عن الدائرة الخارجية .الريلاى بطىء فى العمل نسبيا .وخرج الريلاى مناسب لكل من التيار المترد والتيار المستمر .كما يمكنها الصمود أمام الارتفاعات المفاجئة فى التيارات والجهود . 2- نوع خرج بالترانزستور : هذا النوع يعطى فعل أسرع نسبيا ولكنه مرتبط إرتباطا وثيقا للعمل مع التيار المستمر ويتلف بالزيادة فى التياروأرتفاع الجهد العكسى . ويمكن حمايته إما باستخدام فيوز أو حماية الكترونية . كما تستخدم العوازل الضوئية لتوفير العزل . 3- خرج بالترياك به عوازل ضوئية للعزل : يمكن إستخدامه فى التحكم بالاحمال التى تغذى من مصدر للتيار المتردد . وهذا النوع مرتبط ارتباطا وثيقا بالعمل مع التيار المتردد ولكن من السهل تلفه بزيادة التيار . وغالبا ما تستخدم الفيوزات فى الحماية فى مثل هذا النوع . 5.3.1. المصدر أو المنبع Sourc والمصب أو البالوعة sink : ألمصطلح المصدر وألمصطلح المصب يستخدمان فى وصف طريقة توصيل أجهزة التيار المستمر إلى المتحكم PLC . فى المصدر وباستخدام إتجاه التيار الاصطلاحى أى من الموجب إلى السالب يستقبل جهاز الدخل التيار من موديول الدخل أى أن موديول الدخل يكون هو مصدر التيار . وإذا مر التيار من موديول الخرج إلى حمل الخرج عندئذ يقال بأن موديول الخرج هو المصدر . فى المصب او البالوعة وباستخدام إتجاه التيار الاصطلاحى أى من الموجب الى السالب يقوم جهاز الدخل بإمداد موديول الدخل بالتيار أى أن موديول الدخل يكون مصب للتيار. وإذا مر التيار إلى موديول الخرج من حمل الخرج عندئذ يقال أن موديول الخرج مصب للتيار . http://eeecb.com/up2//uploads/images...ecea1c2604.jpg 4.1. برمجة المتحكمات المنطقية المبرمجة PLC :

1.3.1 وحدة المعالجة المركزية CPU تركيب الهيكل الداخلي لوحدة المعالجة المركزية يعتمد على المعالج المعنى . بصفة عامة تتكون من : 1- وحدة الحساب والمنطق (ALU): وهى مسؤولة عن معالجة البيانات والقيام بالعمليات الحسابية كالجمع والطرح والعمليات المنطقية مثل "و" AND و "أو"OR و"نفى -عكس" NOTو "أو الحصرية "EXCLUSIVE-OR . 2- الذاكرة : وتسمى السجلات وتقع بالقرب أو داخل المعالج الدقيق لتخزين المعلومات التى تشارك فى تنفيذ الرنامج . 3- وحدة التحكم : والتى تستخدم فى التحكم فى توقيتات العمليات . 2.3.1. الممرات buses الممرات buses هى ممرات أو مسارات تستخدم فى الاتصالات داخل المتحكم PLC . ترسل المعلومات فى شكل ثنائى أى مجموعة من الخانات bitsو اصطلاح "الخانة" bit هى رقم ثنائى إما 1 أو 0 أى حالة من الحالتين ON/OFF . واصطلاح "الكلمة" wordيستخدم لمجموعة من الخانات والتى تشكل بعض المعلومات . ومن ثم فان الكلمة المكونة من 8-bit قد تكون العدد الثنائى 00100110 . وكل الخانات تتصل فى نفس الوقت على طول ممرها الخاص المتوازى. يوجد بالنظام أربع ممرات : 1- ممر البيانات data bus ويحمل البيانات التى تستخدم فى المعالجة التى تنفذ بوحدة المعالجة المركزية . ونظرا لأن الميكروبروسسور أو المعالج الدقيق هو معالج 8-bit فيكون به ممر بيانات داخلى يتعامل مع الأعداد بشكل 8-bit . ومن ثم يقوم (يؤدى) العمليات بين الأعداد التى على شكل 8-bit وأيضا يعطى النتيجة بقيم على شكل عدد 8-bit . 2- ممر العناوين address bus يستخدم ممر العناوين فى حمل عناوين مواقع (أماكن) الذاكرة . بحيث تتواجد كل كلمة فى موقع ذاكرة وكل موقع ذاكرة له عنوان وحيد . مثل المنازل فى المدن فكل منزل له عنوانه المستقل والمميز له وعن طريقه نصل اليه أى أن كل كلمة بموقع تعطى عنوان بحيث أن البيانات المخزنة بموقع معين يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول اليها سواء بالقراءة أو بالكتابة . وممر العناوين هو الذى يحمل المعلومات الدالة على العنوان المطلوب الوصول اليه . إذا كان ممر العناوين مكون من 8خطوط فإن عدد الكلمات المكونة من 8-bit أو عدد العناوين المحددة تكون 256 ( الاول 00000000 الثانى 00000001 والثالث 00000010 و .....) (2 مرفوع للأس 8 ). 3- ممر التحكم : ممر التحكم يحمل الإشارات المستخدمة بمعرفة وحدة التحكم المركزية للتحكم مثل إبلاغ أجهزة الذاكرة أن كانت ستستقبل البيانات من الدخل أو تخرج بيانات فى الخرج كما يحمل إشارات التوقيت المستخدمة فى عمليات التزامن . 4- ممر النظام : يستخدم فى الاتصال بين منافذ الدخل أو الخرج ووحدات الدخل او الخرج. 3.3.1. الذاكرة : Memory يوجد فى نظام المتحكم PLC عدة ذاكرات : 1- ذكرة القراءة فقط (ROM) للنظام : لتوفير مخزن دائم لنظام العمل والبيانات الثابتة المستخدمة بمعرفة وحدة المعالجة المركزية . 2- ذاكرة الوصول العشوائى (RAM) لبرنامج المستخدم . 3- ذاكرة الوصول العشوائى (RAM) للبيانات . حيث يتم حفظ المعلومات عن حالة أجهزة الدخل والخرج وقيم المؤقتات والعدادات والأجهزة الداخلية الأخرى . ذاكرة البيانات RAM تعرف أحيانا باسم جدول البيانات data table أو بجدول السجل register table . جزء من هذه الذاكرة أى مجموعة من العناوين تخصص وتحجز لعناوين المداخل والمخارج وحالة هذه المداخل والمخارج .وجزء يتم حجزه للبيانات المحددة مسبقا . وجزء لحفظ قيم العدادات وقيم المؤقتات و.....الخ . 4- ذاكرة قراءة فقط قابلة للمسح والبرمجة(EPROM) قد تتواجد على شكل موديول إضافى يمكن تركيبه ونزعه من مكانه . البرامج والبيانات فى ذاكرة ال RAM يمكن تغييرها بمعرفة المستخدم . كل المتحكمات PLC يكون بها كمية من RAM لتخزين البرامح التى يمكن تطويرها بواسطة المستخدم . لمنع فقد تلك البرامج عند فصل جهد التغذية تستخدم بطارية للحفاظ على التغيرات التى أدخلت فى ذاكرات ال RAM لمدة من الزمن . بعد تطوير البرنامج فى ذاكرة ال RAM ينقل أو يحمل إلى الذاكرة الثابتة EPROM والتى غالبا ما تكون على شكل موديول منفصل . علاوة على ذلك يوجد مخازن لقنوات الدخل وقنوات الخرج تسمى buffer. سعة التخزين لوحدة الذاكرة تتحدد بعدد الكلمات التى يمكنها تخزينها . فإذا كان حجم الذاكرة 256 كلمة فيمكنها تخزين 256 × 8 = 2048 bits إذا استخدمنا الكلمة 8-bit. عادة تعرف حجم الذاكرة بالكيلو بايت وهو يساوى 2 مرفوعة للأس 10 أى 1024 . وعندما تكون الكلمة مكونة من 8 bits فانها تسمى بايت byte . 4.3.1 وحدات الدخل والخرج : وحدات الدخل والخرج توفر الربط بين النظام والعالم الخارجى . فتسمح بالتوصيل من خلال قنوات الدخل والخرج إلى أجهزة الدخل مثل الحساسات وأجهزة الخرج مثل المحركات والصمامات . كما يمكن إدخال البيانات من لوحة المراقبة والبرمجة . كل نقطة دخل أو خرج لها عنوان وحيد والذى يمكن إستخدامه بمعرفة وحدة التحكم المركزية . قنوات الدخل والخرج توفر العزل علاوة على تكييف وتهيئة الإشارات بحيث يمكن توصيل الحساسات(مداخل) والمنفذات (مخارج) مباشرة دون الحاجة لأى دائرة اخرى. يتم العزل الكهربائى عن العالم الخارجى عادة باستخدام عوازل كهروضوئية optoisolators وقد يستخدم التعبير الربط الضوئى optocoupler . الشكل 1-8 يبين العازل الضوئى . عندما تمر نبضة رقمية خلال الدايود المشع للضوء تتولد نبضة من الأشعة تحت الحمراء . يتم كشف هذه النبضة بالترانزستور الضوئى ويعطى إرتفاع فى الجهد بالدائرة . الثغرة أو الفتحة أو الفجوة بين الدايود المشع للضوء والترانزوستور الضوئى تعطى عزل كهربائى ولكن مع وجود نقل تاثير النبضة الرقمية من الدائرة الأولى لكى تعطى أرتفاع فى الجهد على شكل نبضة رقمية أيضا فى الدائرة الثانية . http://eeecb.com/up2//uploads/images...e61b527a8a.jpg الإشارة الرقمية المتوافقة مع المعالج فى المتحكم PLC عامة تكون 5 V d.c. . ومع ذلك يمكن تكييف وتهيئة الإشارة فى قناة الدخل (وفى وجود العزل) لتقبل مدى واسع من إشارات الدخل مثل 5 V و 24 V و 110 V و 220 V و رقمية و متقطعة (أى إشارات on−off ).فى المتحكمات PLC الصغيرة يفضل إستخدام نوع واحد من الدخل مثل 24 V . http://eeecb.com/up2//uploads/images...21e59af80a.jpg الخرج من وحدة الخرج يكون رقمى وبمستوى5 V . ومع ذلك بعد عملية التكييف والتهيئة باستخدام الريلاى أو الترانزستور أو الترياك فان الخرج من قنوات الخرج يمكن أن يكون 24 V أو 110 V أو 220 V . كما فى الشكل 1-10. فى المتحكمات PLC الصغيرة جميع المخارج يفضل أن تكون من نوع واحد مثل 24 V . ولكن مع إستخدام نظام PLC بالموديولات فإنه يمكن إستخدام مخارج بأشكال متعددة باختيار الموديول المناسب . http://eeecb.com/up2//uploads/images...dea86453bb.jpg تعرف المخارج بأنها من نوع الريلاى أو من نوع الترانزستور أو من نوع الترياك كما يلى : 1- نوع خرج بالريلاى : الإشارة من خرج المتحكم PLC تستخدم فى تشغيل ريلاى والذى يكون قادرا على توصيل وفصل تيارات فى حدود عدة أمبيرات فى الدائرة الخارجية . والريلاى لا يسمح فقط بتيار صغير بالتحكم فى تيار كبير ولكن أيضا يقوم بعزل المتحكم PLC عن الدائرة الخارجية .الريلاى بطىء فى العمل نسبيا .وخرج الريلاى مناسب لكل من التيار المترد والتيار المستمر .كما يمكنها الصمود أمام الارتفاعات المفاجئة فى التيارات والجهود . 2- نوع خرج بالترانزستور : هذا النوع يعطى فعل أسرع نسبيا ولكنه مرتبط إرتباطا وثيقا للعمل مع التيار المستمر ويتلف بالزيادة فى التياروأرتفاع الجهد العكسى . ويمكن حمايته إما باستخدام فيوز أو حماية الكترونية . كما تستخدم العوازل الضوئية لتوفير العزل . 3- خرج بالترياك به عوازل ضوئية للعزل : يمكن إستخدامه فى التحكم بالاحمال التى تغذى من مصدر للتيار المتردد . وهذا النوع مرتبط ارتباطا وثيقا بالعمل مع التيار المتردد ولكن من السهل تلفه بزيادة التيار . وغالبا ما تستخدم الفيوزات فى الحماية فى مثل هذا النوع . 5.3.1. المصدر أو المنبع Sourc والمصب أو البالوعة sink : ألمصطلح المصدر وألمصطلح المصب يستخدمان فى وصف طريقة توصيل أجهزة التيار المستمر إلى المتحكم PLC . فى المصدر وباستخدام إتجاه التيار الاصطلاحى أى من الموجب إلى السالب يستقبل جهاز الدخل التيار من موديول الدخل أى أن موديول الدخل يكون هو مصدر التيار . وإذا مر التيار من موديول الخرج إلى حمل الخرج عندئذ يقال بأن موديول الخرج هو المصدر . فى المصب او البالوعة وباستخدام إتجاه التيار الاصطلاحى أى من الموجب الى السالب يقوم جهاز الدخل بإمداد موديول الدخل بالتيار أى أن موديول الدخل يكون مصب للتيار. وإذا مر التيار إلى موديول الخرج من حمل الخرج عندئذ يقال أن موديول الخرج مصب للتيار . http://eeecb.com/up2//uploads/images...ecea1c2604.jpg 4.1. برمجة المتحكمات المنطقية المبرمجة PLC :

4.1. برمجة المتحكمات المنطقية المبرمجة PLC : أجهزة البرمجة قد تكون : جهاز محمول باليد . أو لوحة مراقبة وبرمجة داخل كونسول أوعلى مكتب . أو كومبيوتر شخصى . فقط عندما يكون البرنامج تم تصميمه على جهاز البرمجة وجاهز للأستخدام يتم نقله إلى وحدة الذاكرة فى المتحكم PLC . 1- اجهزة البرمجة المحمولة باليد : عادة تحتوى على ذاكرة كافية للسماح للجهاز بالإبقاء على البرامج أثناء الانتقال به من مكان إلى آخر . 2- اجهزة البرمجة بالكونسول : وهى مكونة من شاشة عرض مرئى ولوحة مفاتيح . 3- البرمجة باستخدام الكومبيوتر الشخصى : وهى مستخدمة على نطاق واسع حيث يمثل الكومبيوتر بيئة البرمجة والتطوير . بعض أجهزة التحكم PLC لا تحتاج إلا إلى كومبيوتر وبه البرمجيات المناسبة . والبعض الآخر يحتاج إلى وحدات إتصال خاصة (كروت) للربط بين الكومبيوتر والمتحكم PLC . والميزة الرئيسية لاستخدام الكمبيوتر هو أن البرنامج يمكن تخزينه أو حفظه على القرص الصلب أو الثابت أو على قرص مضغوط CD حيث يمكن عمل نسخ بسهولة. صناع المتحكات PLC كل له برمجياته . على سبيل المثال شركة سيمنس Siemens برمجياتها هى SIMATIC STEP 7 كما يوجد برمجيات للمحاكاة مثل S7-PLCSIM. وشركة ألن برادلى Allen-Bradley لها عائلة من المتحكمات بأسم PLC-5 وهكذا .

نكمل في المرة القادمة الفصل الثاني بعون الله

مقدمة رائعة ومميزة ودورة ستفيد كل المهتمين والدارسين بهذا المجال
أبدعت بالجزء الأول ننتظر المزيد بكل شوق
الله يعطيك ألف عافية

يشكرك دموع الغصون على مرورك الجميل

نكمل الفصل الثاني بعون الله أتمنى الفائدة لمن يهمه الأمر

الفصل الثانى : أسس عمل أجهزة الدخل والخرج للمتحكمات Controllers أولا : اجهزة الدخل الإصطلاح سنسور sensor أو حساس (مستشعر): يستخدم لجهاز دخل ينتج خرج يمكن الإستفادة به كنتيجة أو إستجابة لدخل فيزيائى معين . على سبيل المثال الإزدواج الحرارى هو حساس يحول الفرق فى درجة الحرارة إلى خرج كهربائى . الإصطلاح محول transducer : مصطلح يستخدم عادة لجهاز يحول إشارة من شكل فيزيائى إلى شكل فيزيائى مختلف . وبالتالي فان السنسور غالبا يكون محول ولكن هناك أجهزة أخرى يمكن إعتبارها محولات على سبيل المثال المحرك الذي يحول الدخل الكهربائى إلى دوران . الحساسات التى تعطى خرج على شكل إشارات رقمية أو متقطعة أى on−offيمكن بسهولة توصيلها إلى منافذ الدخل للمتحكمات . الحساسات التى تعطى إشارات تناظرية يجب تحويلها إلى إشارات رقمية قبل توصيلها إلى منافذ المتحكمات . 1- المفاتيح الميكانيكية : المفاتيح الميكانيكية تولد إشارة على شكل on−off .مثل هذه المفاتيح قد تستخدم فى بيان تواجد قطعة العمل "الشغلة" على منضدة الآلة حيث تقوم قطعة العمل بالضغط على المفتاح وغلقه .غياب قطعة العمل يتم بيانه بفتح المفتاح وتواجدها يغلقه . وهكذا ففى الشكل (أ) إشارة الدخل إلى قناة الدخل للمتحكم يكون لها مستويات إشارة (يسمى المنطق ) كما يلى : 0 = قطعة العمل غير موجودة . 1 = قطعة العمل موجودة . المستوى 1 قد يناظر دخل 24 V d.c . المستوى 0 يناظر 0 V . أما فى الشكل (ب) عند فتح المفتاح يتم توصيل جهد التغذية الى دخل المتحكم . وعند غلق المفتاح فإن جهد الدخل يهبط إلى قيمة منخفضة . المستويات المنطقية فى هذه الحالة تكون : 1 = قطعة العمل غير موجودة . 0 = قطعة العمل موجودة . http://eeecb.com/up2//uploads/images...c7340bd417.jpg ألمفاتيح إما أن تكون مفتوحة أى غير موصلة فى وضعها الطبيعى أو العادى وتعرف بالتلامس (NO) أو تكون مغلقة أى موصلة فى وضعها الطبيعى أو العادى وتعرف بالتلامس (NC) . تلامسات ألمفتاح NO تكون مفتوحة(غير موصلة) عند غياب الدخل ( الفعل الميكانيكى ). وجود الدخل (الميكانيكى) يسبب غلق (توصيل) المفتاح . تلامسات المفتاح NC تكون مغلقة (موصلة) عند غياب الدخل الميكانيكى . وجود الدخل الميكانيكى يسبب فتح (فصل) التلامسات . المصطلح الليمت سويتش limit switch او مفتاح نهاية المشوار : يستخدم للمفتاح المستخدم فى إكتشاف وجود أو مرور جزء متحرك . يمكن تشغيله أو دفعه بكامة أو ببكره أو رافعة . الشكل يبين بعض الامثلة . http://eeecb.com/up2//uploads/images...6e38be9fcc.jpg 2- المفاتيح التقاربية Proximity switches