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

2- المفاتيح التقاربية Proximity switches تستخدم المفاتيح التقاربية فى إكتشاف وجود الأجسام دون أن تلامسها .يوجد منها العديد من الأشكال وبعضها مناسب فقط للأجسام المعدنية . أ- المفتاح التقاربى الذى يعمل بمبدأ التيارات الدوامية : يوجد به ملف يغذى بتيار متردد ذو قيمة ثابتة وينتج مجال مغناطيسى متغيرقيمته ثابتة . عندما يقترب منه جسم معدنى يتولد به تيارات تسمى بالتيارات الدوامية . المجال المغناطيسى الناتج عن هذه التيارات الدوامية يولد قوة دافعة مغناطيسية e.m.f عكسية فى الملف ومن ثم يتغير الجهد بالملف . لذلك فقيمة الجهد تكون مقياس لمدى قرب الجسم المعدنى . يمكن إستخدام الجهد فى تشغيل دائرة مفتاح الكترونى مثل الترانزستور حيث يتغير خرجه من منخفض إلى مرتفع نتيجة لتغير الجهد ويعطى عمل on−off. مدى الكشف حوالى 0.5 to 20 mm . الشكل أ . http://eeecb.com/up2//uploads/images...15cae30dc4.jpg ب- مفاتيح reed switch (رييد) : وهو مكون من شريحتين (تشبه اللسان ومنه أشتق الإسم reed) من مادة زمبركية حديدية مغناطيسية فوق بعضهما وغير متلامسين وفى نهايتهما تلامسات كهربائية . موضوعتين فى غلاف بلاستيك أو زجاج (الشكل ب ). عندما إقتراب مغناطيس أو ملف يمر به تيار من المفتاح تتمغنط الشريحتان ويتجاذبان إلى بعضهما البعض ويحدث توصيل بين تلامساته . هذا المفتاح شائع الاستخدام فى أجهزة الأنذار ضد السرقة لأكتشاف متى يفتح الباب. حيث يوضع المغناطيس فى الباب المتحرك ومفتاح الرييد فى الإطار الثابت للباب. فعند فتح الباب يفتح المفتاح . ت- المفتاح التقاربى السعوى capacitive proximity switch يستخدم مع الأجسام المعدنية والأجسام الغير معدنية . سعة زوج من الألواح بينهما مسافة تعتمد على تلك المسافة وكلما قلت المسافة كلما زادت السعة . مفتاح الحساس التقاربى السعوى هو مجرد أحد لوحى المكثف واللوح الآخر هو الجسم المعدنى المطلوب إكتشاف تقاربه (الشكل ج) . يكتشف تقارب الجسم بالتغير فى السعة . كما يمكن أيضا إستخدامه فى إكتشاف الأجسام الغير معدنية لأن سعة المكثف تعتمد أيضا على العازل الكهربائى بين اللوحين . فى هذه الحالة يكون اللوحين هما اللوح الحساس والأرضى والجسم الغير معدنى هو المادة العازلة . التغير فى السعة يمكن إستخدامه فى تشغيل دائرة مفتاح الكترونى وبالتالى يعطى جهاز يعمل بطريقة الوصل والفصل on−off . المفاتيح التقاربية السعوية يمكن إستخدامها فى الكشف عن الأجسام من على بعد يتراوح بين 4 و 60 mm . ث- المفتاح التقاربى الحثى inductive proximity switch : يتكون من ملف ملفوف حول قلب معدنى حديدى .عند وضع أحد نهايتى هذا القلب بالقرب من جسم معدنى حديدى فسوف يحدث تغيير ملموس فى الحث المغناطيسى للملف . التغير فى الحث المغناطيسى يمكن مراقبته وبيانه بدائرة رنين ,ومن ثم فإن وجود الجسم المعدنى الحديدى يؤدى إلى تغيير التيار بهذه الدائرة . يمكن إستخدام هذا التيار فى تشغيل دائرة مفتاح الكترونى وتعمل كجهاز بنظام الوصل والفصل on−off . مدى الاحساس يتراوح بين 2 و 15 mm . 2- المفاتيح والحساسات الكهروضوئية :

3- المفاتيح والحساسات الكهروضوئية : وهى إما أنواع تعتمد على نفاذية الضوء : حيث يقطع الجسم المراد كشفه الشعاع الضوئى وغالبا ما يكون إشعاع لأشعة تحت الحمراء infrared ويمنع وصوله إلى الكاشف (كما فى الشكل أ) . أو تكون من النوع العاكس : حيث يقوم الجسم المراد كشفه بعكس الشعاع الضوئى إلى الكاشف (كما فى الشكل ب ). فى كلتا الحالتين يتم الإشعاع عن طريق دايود مشع للضوء (LED) . وكاشف الإشعاع يكون ترانزستور ضوئى غالبا ما يكون زوج من الترانزسورات يعرف باسم زوج دارلنجتون لزيادة الحساسية . وإعتمادا على الدائرة المستخدمة يمكن أن يكون تحويل الخرج إما إلى جهد مرتفع أو إلى جهد منخفض عندما يصطدم الضوء بالترانزوستور . مثل هذه الحساسات تورد كمجموعة وتستخدم فى الإحساس بوجود الاجسام فى مدى قريب غالبا ما يكون حوالى 5 mm . الشكل ج يوضح حساس على شكل حرف U حيث يقطع الجسم الشعاع الضوئى . وهناك نوع اخر هو الدايود الضوئى . إعتمادا على الدائرة المستخدمة فإن الخرج يمكن أن يكون إما مرتفع أو منخفض عندما يصطدم الضوء بالدايود . كما يمكن أيضا إستخدام الخلايا الضوئية . غالبا ما تكون من كبريتيد الكادميوم .ومقاومتها تعتمد على شدة الضوء الساقط عليها . http://eeecb.com/up2//uploads/images...370f4e5c45.jpg بالحساسات السابقة يتم تحويل الضوء إلى تغير فى التيار أو الجهد أو المقاومة . وإذا كان المطلوب قياس شدة الضوء وليس مجرد إكتشاف جسم فى مسار الضوء فيجب تكبير الإشارة ثم تحويلها من الشكل التناظرى إلى الشكل الرقمى باستخدام محول تناظرى رقمى . وكبديل لذلك يستخدم محول من ضوء إلى تردد عندئذ يحول الضوء إلى سلسلة من النبضات كمقياس لشدة الاضاءة . يوجد حساسات على شكل دوائر متكاملة تحوى حساس الضوء و محول من جهد الى تردد مثلTSL220 كما فى الشكل . http://eeecb.com/up2//uploads/images...31fb517f1a.jpg 4- المشفرات (الإنكودر) encoder

4- المشفرات (الإنكودر) encoder الإصطلاح المشفر أو الإنكودر يستخدم للجهاز الذى يعطى خرج رقمى نتيجة لإزاحة (حركة) دورانية أو خطية . يوجد نوعان من المشفرات : النوع الإول المشفر المتزايد : يكشف التغيرات فى الإزاحة الدورانية أو الخطية بالنسبة إلى وضع إستناد محدد . النوع الثانى المشفر المطلق : يعطى الوضع الزاوى أو الخطى الفعلى . الشكل يبين الشكل الاساسى للمشفر المتزايد المستخدم فى قياس الإزاحة الزاوية. يمر شعاع ضوئى (مثلا من دايود مشع للضوء ) من خلاف فتحات فى قرص ويتم كشفه بحساس للضوء (مثل الدايود أو الترانزستور الضوئى ) . عندما يدور القرص فإن الشعاع الضوئى سوف يتم إرساله و عدم إرساله بالتتابع (لوجود الفتحات) ومن ثم يكون الخرج من حساس الضوء عبارة عن خرج نبضى. عدد النبضات يتناسب مع سرعة القرص الدورانية وعلى عدد الفتحات بالقرص التى تتناسب مع دقة القياس . باستخدام 60 فتحة وحيث أن الدورة الواحدة تتم فى 360 درجة فإن الحركة من فتحة إلى اخرى تناظر دوران 6 درجة (خارج قسمة 360 على 60 ) . باستخدام فتحات صغيرة جدا يمكن الحصول على آلآف الفتحات فى الدورة الواحدة وبالتالى دقة متناهية . http://eeecb.com/up2//uploads/images...e5ebc9cd68.jpg المشفر المطلق يختلف عن المشفر المتزايد فى أن به نماذج أو اشكال من الفتحات المختلفة وكل نموذج أو شكل يعرف أو يختص بوضع زاوية محددة . النماذج الموضحة بالشكل : القرص المتحرك أو الدوار به فتحات فى أربع دوائر متحدة المركز وأربع حساسات لكشف النبضات الضوئية . الفتحات مرتبة بطريقة بحيث يكون الخرج المتتابع من الحساسات عبارة عن عدد بشفرة ثنائية. وكل عدد من هذه الاعداد يناظر وضع زاوية معينة . باستخدام 4 مسارات سوف يكون هناك أربع خانات 4 bits ومن ثم يكون عدد المواضع هو 2 مرفوع للأس 4 أى 16 وتكون الدقة ( أقل زاوية يمكن قياسها ) 360/16 اى 22.5 درجة (غير عملية ). المشفرات العملية تحتوى على ما بين 10 و 12 مسار . عدد الخانات للأعداد الثنائية سوف يساوى عدد المسارات . وهكذا باستعمال 10 مسارات يكون هناك 10 bits وعدد المواقع التى يمكن كشفها 2 أس10 أى 1024 وتكون الدقة 360/1024 أى 0.35 من الدرجة . http://eeecb.com/up2//uploads/images...cb28923182.jpg 5- حساسات (مستشعرات) درجة الحراة

5- حساسات (مستشعرات) درجة الحراة النوع الأول : الإزدواج المعدنى أبسط شكل لحساس لدرجة الحرارة والذى يمكن إستخدامه لإعطاء إشارة توصيل وفصل on–off عند الوصول إلى درجة حرارة معينة هو عنصر الإزدواج المعدنى Bimetal . يتكون الازدواج المعدنى من شريحتين من معدنين مختلفتين (مثل النحاس والحديد ) موصلان معا كما فى الشكل . المعدنان لهما معامل تمدد مختلف , ولذلك عند زيادة درجة حرارة شريحة الازدواج المعدنى يزداد إنحناؤها لدرجة أن أحد المعدنين يتمدد أكثر من الآخر . المعدن الاكثر تمددا يكون بالجانب الخارجى للإحناء .عندما تبرد الشريحة يحدث العكس . هذه الحركة للشريحة يمكن إستخدامها فى عمل وصل أو فصل تلامسات كهربائية وبالتالى فعند درجة حرارة معينة سوف تسبب وصل أو فصل on−off للتيار فى الدائرة الكهربية . الجهاز بهذه الطريقة ليس دقيقا بما فيه الكفاية ولكنه يستخدم كمنظم لدرجة الحرارة (يسمى ثرموستات) فى الأجهزة المنزلية مثل التدفئة المركزية والمكاوى والسخانات والأفران . http://eeecb.com/up2//uploads/images...83357a976e.jpg النوع الثانى : حساس "كاشف الحرارة ذو المقاومة " RTD المقاومة الكهربائية للمعادن أو أشباه الموصلات تتغير مع درجة الحرارة . فى حالة المعادن : يستخدم البلاتين أو النيكل أو سبائك النيكل حيث تتغير مقاومتها بطريقة خطية و فى مدى واسع مع درجة الحرارة على الرغم من أن التغير الفعلى فى المقاومة لكل درجة صغير نسبيا . فى حالة اشباه الموصلات : مثل الثرمستور الذى يظهر تغيرات كبيرة فى المقاومة لكنها غير خطية . مثل هذه الكواشف يمكن إستخدامها كأحد أذرع قنطرة هويستون وخرج القنطرة يؤخذ كمقياس لدرجة الحرارة كما فى الشكل . وكطريقة أخرى يمكن إستخدام دائرة مقسم جهد حيث يسبب التغير فى مقاومة الثرمستور تغير فى هبوط الجهد على مقاومة كما فى الشكل ب . الخرج من الطريقتان يكون إشارة تناظرية تؤخذ كمقياس لدرجة الحرارة . http://eeecb.com/up2//uploads/images...3dda781dbd.jpg النوع الثالث : الدايودات الحرارية والترانزستورات الحرارية : الدايودات والترانزستورات تستخدم كحساسات لدرجة الحرارة لأن معدل إنتشار الشحنات الموجبة والسالبة خلال وصلات أشباه الموصلات تتأثر بدرجة الحرارة . كما توجد دوائر متكاملة تجمع بين هذه العناصر الحساسة للحرارة مع دوائر خاصة لإعطاء جهد خرج مرتبط كدالة بدرجة الحرارة. الدائرة المتكاملة الأوسع انتشارا هى LM35 والتى تعطى خرج 10 mV/C (10 ملى فولت لكل درجة مئوية ) عندما تغذي بجهد +5 V كما فى الشكل أ . يمكن عمل مفتاح رقمى (on-off) لدرجة الحرارة من حساس تناظرى وذلك بتوصيل الخرج التناظرى الى دائرة مقارن جهد والذى يقوم بمقارنته بقيمة محددة الضبط وينتج إشارة المنطق 1 عندما يكون جهد دخل درجة الحرارة يساوى أو اكبر من القيمة المحددة الضبط وإن لم يكن كذلك تكون الاشارة بالمنطق 0 . وهناك دوائر متكاملة ( مثل LM3911N ) تجمع بين عنصر الإحساس الحرارى مع مكبر عمليات . عند توصيلها كمقارن (الشكل ب ) فإن الخرج يتحول كلما وصلت درجة الحرارة إلى نقطة الضبط وتعطى مباشرة متحكم فى درجة الحرارة على شكل on-off . http://eeecb.com/up2//uploads/images...1a3cce2999.jpg النوع الرابع : الإزدواج الحرارى (ثرموكابل) thermocouple هذا النوع شائع الاستعمال . يتكون الإزدواج الحرارى أساسا من سلكين غير مثماثلين A و B يشكلان وصلة كما فى الشكل. عند تسخين الوصلة بحيث تكون فى درجة حرارة أعلا من الوصلات الأخرى بالدائرة (والتى تحفظ فى درجة حرارة باردة وثابتة ) تتولد قوة دافعة كهربية تعتمد على درجة حرارة الوصلة الساخنة . الجهد الناتج بالإزدواج الحرارى صغير ويحتاج إلى تكبير قبل توصيله إلى دخل القناة التناظرية للمتحكم . كما يلزم دوائر لتعويض درجة حرارة الوصلة الباردة لأن درجة حرارتها تؤثر على قيمة القوة الدافعة الكهربية المتولدة بالوصلة الساخنة . دوائر التكبير والتعويض وأيضا التنقية أو الترشيح تستخدم لتقليل تأثير التداخلات من المنبع 50 Hz غالبا ما تدمج فى وحدة معالجة للإشارة . http://eeecb.com/up2//uploads/images...b2dc38d165.jpg 6- حساسات ألموضع والإزاحة :

2-2 أجهزة الخرج أو التشغيل او التنفيذ : Output Devices

أطراف أو منافذ الخرج للمتحكم PLC تكون إما بريلاى أو بعازل ضوئى( بترانزستور أو بترياك) وذلك يعتمد على الأجهزة التى سيتم تشغيلها ON أو OFF .
عامة الإشارة الرقمية من قناة الخرج للمتحكم PLC تستخدم للتحكم فى المشغل أو المنفذ والذى بدوره يتحكم فى بعض العمليات .
المصطلح "المشغل أو المنفذ" actuator يستخدم للجهاز الذى يحول الاشارة الكهربائية الى نوع من الأفعال الأكثر قدرة والتى تتحكم فى العملية .

فيما يلى امثلة لأجهزة التشغيل او التنفيذ .

2-2-1 الريلاى :
عندما يمر تيار فى ملف ينتج مجال مغناطيسى . هذا المجال يمكنه جذب الأجزاء المعدنية الحديدية الموجودة فى محيط تأثيره . فى الريلاى يستغل هذا التجاذب فى عمل تحويل أو القيام بعمل مفتاح . ومن ثم يمكن إستخدام الريلاى فى التحكم فى تيارأو جهد أكبر علاوة على عزل دائرة القدرة المستخدمة فى دائرة القدرة (تلامسات التحويل) عن دائرة التحكم (دائرة الملف).
يوصل ملف الريلاى بخرج المتحكم PLC فعندما يوجد خرج أى يتحول الخرج إلى ON ينتج المجال المغناطيسى الذى يؤدى إلى سحب التلامسات ومن ثم غلق التلامس أو عدد من التلامسات كما فى الشكل .
وتكون النتيجة إمكانية توصيل تيار أكبر , مثال ذلك توصيل التيار إلى المحرك .

يمكن أن يحتوى الريلاى على أكثر من مجموعة تلامسات . يطلق المصطلح "قطب"pole على كل مجموعة من التلامسات .
يمكن الحصول على تلامسات (فى حالة عدم وجود أى دخل وتسمى الحالة العادية أو الطبيعية) إما مفتوحة فى الوضع العادى (NO) أو مغلقة فى الوضع العادى (NC).
وهكذا عند إختيار الريلاى لتطبيق معين يجب الأخذ فى الاعتبار : عدد الأقطاب اللازمة والحالة الإبتدائية (أو العادية أو الطبيعية ) للتلامسات ومعدلات (مقننات)الجهد والتيار .
الإصطلاح "ريلاى بالقفل" أو بالسقاطة أو المزلاج latchيستخدم للريلاى الذى تظل تلامساته مفتوحة أو مغلقة حتى بعد ازالة القدرة عن ملفه .
الاصطلاح "كونتاكتور" يستخدم عندما يكون التيار المطلوب توصيله كبير .

http://eeecb.com/up2//uploads/images...fd7740b67f.jpg


2-2-2 صمامات (بلوف) التحكم الاتجاهية Directional Control Valves

2-2-2 صمامات (بلوف) التحكم الاتجاهية Directional Control Valves مثال أخر فى إستخدام الملف كعنصر تشغيل أو تنفيذ هو الملف الذى يقوم بتشغيل الصمامات أو البلوف Valves . يستخدم الصمام فى التحكم فى إتجاه سريان هواء أو زيت مضغوط والذى يمكن إستخدامه فى تشغيل أجهزة أخرى مثل المكابس التى تتحرك بالاسطوانات . الشكل يوضح أحد النماذج وفيه يستخدم الصمام فى التحكم فى حركة مكبس داخل اسطوانة . الهواء المضغوط أو الزيت الهيدروليكى يدخل من الفتحة P المتصلة بمصدر الضغط من مضخة (طلمبة) pump أو من كباس compressor. والفتحة T متصلة بمكان يسمح برجوع الزيت إلى خزان أو تنك التغذية أما فى حالة أنظمة النيوماتيك فتتصل بفتحة تسريب أو تنفيس vent إلى الهواء الجوى . فى حالة عدم وصول أو مرور تيار إلى الملف فإن الزيت أو الهواء يغذى إلى يمين المكبس ويعود (يهرب) من اليسار وتكون النتيجة حركة المكبس إلى اليسار . عندما يمر تيار بالملف يعمل الصمام ويقوم بتحويل الزيت أو الهواء المضغوط ليدخل من اليسار ويعود (يهرب) من اليمين وتكون النتيجة حركة المكبس جهة اليمين . حركة المكبس تستخدم فى دفع أجسام كبيرة لعمل ازاحة لها . http://eeecb.com/up2//uploads/images...b3198b0066.jpg توصف الصمامات الاتجاهية بعدد الفتحات وبعدد أوضاع التحكم الممكنة . ففى الشكل 2-21صمام بأربعة فتحات هى A , B , P, T وبوضعين للتحكم . لذلك يعرف بالصمام 4/2 . الرمز الأساسى المستخدم فى رسم الصمامات هو المربعات ويستخدم لذلك مربع لوصف أحد أوضاع التحكم . كما فى الشكل يوجد مربعين . فى كل مربع توصف أوضاع او مسارات التحويل بأسهم تبين إتجاه السريان أو خط منتهى لبيان عدم وجود ممر للسريان . http://eeecb.com/up2//uploads/images...a389f9ad0d.jpg الشكل 2-22 يبين أنواع من الصمامات الاتجاهية http://eeecb.com/up2//uploads/images...82e5ed1fa3.jpg الشكل 2-23 يبين إضافة طريقة التشغيل إلى الرمز. http://eeecb.com/up2//uploads/images...cff86ae169.jpg يمكن إستخدام الصمامات الاتجاهية للتحكم فى إتجاه حركة مكبس داخل إسطوانة وإزاحة المكبس تستغل فى الفعل المطلوب . المصطلح "إسطوانة إحادية الفعل" يستخدم فى حالة الإسطوانة التى يصل اليها الوسط أو المائع (زيت او هواء) المضغوط فى جانب واحد من جوانب مكبسها لكى تعطى حركة فى إتجاه واحد ويتم العودة إلى الموضع الابتدائى ربما عن طريق ياى داخلى . المصطلح "إسطوانة مزدوجة الفعل " يستخدم فى حالة الإسطوانة التى يصل اليها المائع اللآزم للحركة من جانبى مكبسها . الشكل 2-24 يبين إستخدام الصمام فى التحكم فى إتجاه الحركة فى إسطوانة أحادية الفعل . والشكل 2-25 يبين إستخدام صمامين فى التحكم فى مكبس لأسطوانة مزدوجة الفعل . http://eeecb.com/up2//uploads/images...0f49b5f81b.jpg http://eeecb.com/up2//uploads/images...cf72d19271.jpg 2-2-3 المحركات : Motors

2-2-3 المحركات : Motors محرك التيار المستمر به ملفات coils من السلك موضوعة فى مجارى slots فى اسطوانة من مادة من الحديد القابل للمغنطة تسمى "عضو الأنتاج"armature. عضو الإنتاج مركب على ركائز (جلب أو رومان بلى) وحر الحركة أى الدوران . يوضع عضو الإنتاج فى مجال مغناطيسى يتم إنتاجه بمغناطيس دائم أو بإمرار تيار خلال ملفات من السلك والتى تسمى "ملفات المجال"field . عندما يمر تيار فى ملفات عضو الإنتاج تتولد (تؤثر) قوة على ملفاته تسبب دورانه . يوجد فرش كربونية وعضو توحيد يستخدمان فى عكس التيار التيار المار بالملف كل نصف دورة وتكون النتيجة هى الحفاظ على دوران الملف . يمكن تغيير سرعة الدوران بتغيير قيمة التيار المار بملف عضو الإنتاج . ونظرا لأن مصادر الطاقة المستخدمة فى الغالب تكون ثابتة فإنه يتم الحصول على التيار المتغير بدائرة الكترونية . هذه الدائرة تتحكم فى القيمة المتوسطة للجهد ومن ثم التيار وذلك بتغيير زمن توصيل ON جهد مستمر DC كما فى الشكل 2-26 . http://eeecb.com/up2//uploads/images...61ebdb2e6c.jpg تسمى هذه الطريقة "تعديل أو تشكيل عرض النبضة" (PWM) لأن عرض نبضات الجهد يستخدم للتحكم فى القيمة المتوسطة للتيار المستمر الواصل إلى عضو الانتاج . ولذلك قد يستخدم المتحكم PLC فى التحكم فى سرعة دوران المحرك بالتحكم فى الدائرة الإلكترونية المستخدمة فى التحكم فى عرض نبضات الجهد . كثير من العمليات الصناعية تتطلب قيام المتحكم PLC فقط بتوصيل وفصل ON-OFF المحرك , وقد يتم ذلك باستخدام ريلاى (أو كونتاكتور) والشكل 2-27- أ يبين ذلك . يستخدم الدايود للتخلص من (أو تبديد) التيار المتولد والناتج عن القوة الدافعة الكهربية العكسية . فى بعض الأحيان يتطلب عكس إتجاه دوران المحرك . يتم عمل ذلك باستخدام ريلايات (كونتاكتورات) لعكس إتجاه التيار الواصل إلى ملف عضو الإنتاج . كما فى الشكل 2-27- ب . للدوران فى إتجاه معين يتم توصيل التلامسات 1 وتكون التلامسات 2 مفتوحة . للدوران فى الإتجاه العكسى يتم فتح التلامسات 1 وتوصيل التلامسات 2 . http://eeecb.com/up2//uploads/images...4dedd311d2.jpg هناك شكل آخر لمحرك التيار المستمر هو محرك التيار المستمر بدون فرش كربونية . وهو يستخدم مغناطيس دائم للمجال المغناطيسى ولكن بدلا من دوران ملف عضو الإنتاج (كنتيجة للمجال المغناطيسى للمغناطيس ) فإن المغناطيس الدائم هو الذى يدور داخل ملف ثابت. فى حالة محرك التيار المستمر التقليدى يجب إستخدام عضو توحيد لعكس التيار بالملف كل نصف دورة للحفاظ على دوران الملف . مع محرك المغناطيس الدائم بدون فرش كربونية يستخدم دائرة الكترونية لعكس التيار . يمكن بدء المحرك وايقافه بالتحكم فى التيار المار بالملف الثابت . عكس إتجاه الدوران صعب لأن عكس إتجاه التيار ليس بهذه السهولة نتيجة للدوائر الإلكترونية التى تقوم بوظيفة التوحيد . إحدى الطرق المستخدمة هى دمج أو إدراج حساسات بالمحرك لكشف موضع الأقطاب الشمالية والجنوبية . هذه الحساسات يمكنها أن تسبب فى تحويل التيار بالملفات تماما فى اللحظة المناسبة لعكس القوى المؤثرة على المغناطيس . يمكن التحكم فى سرعة الدوران باستخدام تشكيل عرض النبضة أى التحكم فى القيمة المتوسطة للنبضات للجهد المستمر . محركات التيار المتردد أرخص وأكثر متانة وأكثر فعالية ووثوقية من محركات التيار المستمر ولكن للحصول منها على سرعة ثابتة يكون التحكم فيها أكثر تعقيدا من حالة محركات التيار المستمر . نتيجة لذلك فان محركات التيار المستمر وخاصة ذات المغناطيس الدائم بدون فرش كربونية هى الأكثر اسخداما فى عمليات التحكم . 2-2-4 محركات الخطوة :Stepper Motors

2-2-4 محركات الخطوة :Stepper Motors محرك الخطوة هو محرك ينتج دوران على شكل زوايا متساوية ( تسمى "خطوات" ) عند كل نبضة تصل إلى دخله كما فى الشكل 2-28 . وهكذا إذا كانت نبضة دخل واحدة تنتج دوران قدره 1.8 درجة فان 20 من هذه النبضات سوف تنتج 36 درجة ولكى نحصل على دورة كاملة أى360 درجة يتطلب ذلك 200 نبضة رقمية . لذلك يستخدم هذا المحرك فى التحكم فى الموضع الزاوى الدقيق . http://eeecb.com/up2//uploads/images...3ba04c1dc3.jpg إذا أستخدم محرك الخطوة فى تحريك سير (حزام نقل) مستمر كما فى الشكل 2-29 فيمكن استخدامه لإعطاء موضع (مكان) خطى دقيق . مثل هذا المحرك يستخدم فى طابعات الكومبيوتر وفى الروبوت والماكينات وفى كثير من الاجهزة التى تتطلب التحكم الدقيق فى الموضع . http://eeecb.com/up2//uploads/images...a59cd82192.jpg http://eeecb.com/up2//uploads/images...fb06af65e2.jpg يوجد نوعان أساسيان للمحركات الخطوية : نوع المغناطيس الدائم : بعضو دوار ذات مغناطيس دائم ويعرف إختصارا PM. نوع الممانعة المتغيرة : بعضو دوار من الحديد الصلب المطاوع أو اللين ويعرف اختصارا VR . كما يوجد نوع خليط من النوعين . النوع الشائع الاستخدام هو ذو المغناطيس الدائم PM . الشكل 2-30 يبين العناصر الأساسية للنوع PM بعضو دوار ذات زوجين من الاقطاب ( كل زوج يسمى طور أو وجه أو فاز ). كل قطب يعمل بتأثير التيار المار خلال ملف المجال المقابل له وهذه الملفات موصلة بحيث أن الأقطاب المتقابلة تنتج ملفات أو مجالات مختلفة . يتم التغذية بالتيار من مصدر تيار مستمر DC إلى الملفات خلال مفاتيح (أجهزة تحويل). ففى حالة تيارات محولة إلى الملفات بحيث تكون الأقطاب كما فى الشكل 2-30 فان العضو الدوار سوف يتحرك ليكون على خط واحد (يصطف) مع زوج الأقطاب التالى ويقف هناك . وهذا يعنى دوران 90 درجة . فإذا ما حول إتجاه التيار بحيث يؤدى إلى عكس القطبية فإن العضو الدوار سوف يتحرك "خطوة" ليكون على خط واحد مع زوج الأقطاب التالى عند الزاوية 180 درجة ويقف هناك . وتكون القطبية المناظرة لكل خطوة كما يلى : http://eeecb.com/up2//uploads/images...da3d10fcdb.jpg أى فى هذه الحالة يوجد أربعة إحتمالات لموضع العضو الدوار هى 0 و90 و 180 و 270 درجة . نوع الممانعة المتغيرة VR

نكمل المرة القادمة الفصل الرابع بعون الله

الفصل الرابع : معالجة المداخل والمخارج I/O Processing الفصل الرابع : معالجة المداخل والمخارج I/O Processing فى هذا الفصل نستمر فى مناقشة المدخلات والمخرجات المذكورة فى الفصل الثانى حيث نتناول باختصار معالجة الإشارات من أجهزة الإدخال والإخراج. وحدات الدخل أو الخرج I/O تقوم بعمل "الوسيط" interface بين المتحكم PLC والعالم الخارجى وبالتالى يجب أن تقوم بعملية التكييف (التهيئة) اللآزمة للإشارة من حيث المستوى المطلوب للأشارة وكذلك عزلها من أى أخطار كهربائية محتملة مثل الجهد المرتفع . يتضمن هذا الفصل أشكال نموذجية لوحدات الإدخال / الإخراج ( تسمى موديول modules )وطريقة إتصالها بالمتحكم PLC حيث تكون أجهزة الاستشعار مثبتة على مسافة من معالجة المتحكم . 4-1 وحدات الإدخال و الإخراج Input / Output Units إشارات الدخل من الحساسات (المستشعرات) والمخارج المطلوبة للأجهزة المنفذة تنقسم إلى : 1- إشارات تناظرية (تماثلية – تشابهية) "أنالوج" Analog: أى الإشارات التى يكون قياسها (مقدارها) مرتبط بقياس الكمية التى يتم الإحساس بها . 2- إشارات متقطعة (منفصلة) Discrete : أى فى الاساس مجرد إشارة توصيل وفصل on/off . 3- إشارات رقمية Digital : أى عبارة عن تتابع من النبضات . وحدة المعالجة المركزية CPU يجب أن يكون دخلها إشارات رقمية بقياس محدد (عادة من 0 إلى 5 فولت ) . والخرج من وحدة المعالجة المركزية أيضا يكون رقمى (عادة من 0إلى 5 فولت ). لذلك نحتاج فى الغالب إلى معالجة إشارات الدخل والخرج لكى تصبح فى الشكل المطلوب . 4-1-1 وحدات الإدخال : المصطلح "مصدر" sourcingوالمصطلح "مصب أو بالوعة" sinking توضح حالة الربط بين الأجهزة ووحدات الدخل للمتحكم . فوحدات الدخل المصدر تكون هى مصدر الإمداد بالتيار لجهاز الدخل المتصل بها (الشكل 4-1-أ ) . ووحدات الدخل المصب يكون جهاز الدخل هو الذى يمدها بالتيار (الشكل 4-1-ب). http://eeecb.com/up2//uploads/images...65ce6d24ba.jpg الأشكال 4-2 و 4-3 تبين دوائر وحدات الدخل الأساسية لكل من مداخل التيارالمستمر DC والتيار المتردد AC. تستخدم العوازل الضوئية لتوفير الحماية . فى حالة وحدة الدخل للتيار المتردد يستخدم دائرة قنطرة (بريدج) توحيد لتوحيد التيار المتردد وإشارة التيار المستمر الناتج تستخدم مع العازل الضوئى لتعطى إشارات دخل الى وحدة المعالجة المركزية للمتحكم PLC . يتم إضافة مصدر ضوئى لبيان حالة كل مدخل عندما تصل الإشارة اليه . http://eeecb.com/up2//uploads/images...782f3361bc.jpg http://eeecb.com/up2//uploads/images...76ba69060e.jpg يمكن إدخال الإشارات التماثلية إلى المتحكم PLC إذا كانت قناة الدخل قادرة على تحويل الإشارة إلى إشارة رقمية باستخدام المحول من تناظرى إلى رقمى .مع نظام الرفوف rack (راك) يمكن تحقيق ذلك من خلال وحدة (بطاقة - كارتة card) دخل تناظرى مناسبة في الراك rack.بحيث لا يتطلب بطاقة لمدخل تناظرى وغالبا ما يستخدم عملية إنتخاب multiplexing كما فى الشكل (4-4) . وهذا يعنى أنه يمكن توصيل أكثر من دخل تناظرى إلى البطاقة ثم تستخدم تحويلات (مفاتيح) ألكترونية لإختيار كل دخل على حدة . عادة ما تتاحبطاقات بعدد 4 أو 8 أو 16 دخل تناظرى. http://eeecb.com/up2//uploads/images...3f3cfdf980.jpg الشكل (4-5-أ ) يبين وظيفة المحولADC . إشارة دخل مفردة (وحيدة) تعطى بالمقابل إشارات خرج على شكلon/off ربما تصل الى ثمانى إشارات . الإشارات الثمانية تشكل ما يطلق عليه "الكلمة الرقمية" المناظرة لمستوى الدخل التناظرى . ويسمى المحول بمحول 8-bit . مع مثل هذا المحول يكون هناك عدد قدره 2 أس 8 من القيم التنائية أى 256 قيمة وهذه القيم من 0000 0000 الى 1111 1111 أى من 0 الى 255. الخرج الرقمى يرتفع على شكل درجات (الشكل 4-4-ب )والجهود التناظرية اللآزمة لإنتاج كل خرج رقمى (درجة واحدة) تسمى المستويات الكمية quantization . http://eeecb.com/up2//uploads/images...8a3a4442ab.jpg المصطلح resolution "القدرة على التحليل أو التمييز" يستخدم للتعبير عن أصغر تغيير فى الجهد التناظرى يعطى مقابله تغييرفى خانة واحدة فى الخرج الرقمى . إذا استخدمنا 8-bit ADC وكانت إشارة الدخل التناظرية تتغير بين 0V و 10V فإن الخطوة أوالدرجة لخانة رقمية واحدة تعبر عن أو تشمل تغير فى الدخل التناظرى قدره 10/255 V أو حوالى 0.04 .وهذا يعني أن تغيير 0.03V فى الدخل سوف لا ينتج أي تغيير فى الخرج الرقمى . لذلك فإن عدد الخانات (البتات) فى الخرج من محول الأنالوج إلى رقمى تتحدد على دقته . إذا تم إستخدام محول ADC من نوع 10-bit يكون عدد القيم الرقمية المتاحة هى 2 أس 10 أى 1024, وللمدى الكامل للدخل التناظرى الذى يتغير من 0 إلى 10V تكون خطوة الخانة الرقمية الواحدة تناظر تغيير فى الدخل التناظرى قيمته10/1023 V أو خرج قدره 0.01 V. وإذا كان المحول ADC من نوع 12-bit يكون عدد القيم الرقمية الممكنه هى 2 أس 12 أى 4096, وللمدى الكامل للدخل التناظرى الذى يتغير من 0 إلى 10V تكون خطوة الخانة الرقمية الواحدة تناظر تغيير فى الدخل التناظرى قيمته10/4095 V أو خرج قدره 2.4 mV. وعموما تكون دقة المحول ADC من نوع n-bit هى 1/(2n – 1) . وفيما يلى توضيح لعمل محول ADC نوع 8-bit عندما يكون الدخل التناظرى فى المدى من 0 إلى 10V : http://eeecb.com/up2//uploads/images...49e00122f1.jpg لتوضيح ما ورد أعلاه نعتبر إستخدام الثرموكابل كحساس مع المتحكم PLC ويعطى خرج 0.5 mV لكل درجة مئوية . ما هى الدقة التى سوف يعمل بها المتحكم PLC على تشغيل جهاز خرج إذا كان الثرموكابل موصل إلى مدخل تناظرى ذات مدى 0 إلى 10V d.c والمحول ADC من النوع 10-bit ؟ بإستخدام محول 10-bit يكون عدد الخانات التى تغطى المدى من 0 إلى 10V هى 210 = 1024 bits . ويكون التغير المناظر لخانة واحدة هو 10/1023 V أو حوالى 0.01 V أى 10 mV . ومن ثم تكون الدقة التى سوف يتعرف بها المتحكم PLC على الدخل من الثرموكابل هى ±5 mV أو ±10oC . 4-1-2 وحدات الخرج