أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة - الصفحة 2

F.Abdelaziz · 23-04-2014, 02:56 PM

مراجعة عامة :
س 1 :
إذكر مثالا لاستخدام المتحكم PLC .
ج 1 :
التحكم فى نظام السير الناقل conveyor system .
س 2 :
لماذا تستخدم الريليهات أحيانا بدلا من المتحكمات PLCs ؟
ج 2 : فى التصاميم البسيطة .
س 3 :
إذكر وصف موجز للمتحكم PLC .
ج 3:
المتحكم PLC هو متحكم يستند إلى الحاسب والذى يستخدم مدخلات لمراقبة العملية ، ويستخدم مخرجات للتحكم فى العملية باستخدام برنامج .
س 4 :
إذكر مميزات المتحكم PLC على الريلايهات .
ج 4 :
أقل تكلفة للعمليات المعقدة ، وجود أدوات اكتشاف وتصحيح الأخطاء ، لها موثوقية ، ومرونة ، وسهلة للتوسع ، وغيرها .
س 5 :
يمكن للمتحكم PLC أن يحل محل عدد من المكونات بشكل فعال . إذكر أمثلة وناقش بعض التطبيقات الجيدة والسيئة للمتحكمات PLCs .
ج 5 :
يمكن للمتحكم PLC أن يحل محل عدد قليل من الريليهات . فى هذه الحالة قد تكون الريليهات أسهل فى التركيب وأقل فى التكلفة . للتحكم فى نظام أكثر تعقيدا فإن المتحكم قد يحتاج إلى مؤقتات وعدادات وعمليات حسابية أخرى . فى هذه الحالة يكون المتحكم PLC هو الخيار الأفضل .
س 6 :
اشرح لماذا تكون مخرجات outputs سلم المنطق ملفات coils ؟
ج 6 :
مخارج سلم المنطق تكون على غرار مخططات منطق الريلاى . الخرج فى مخطط الريلاى هو ملف الريلاى الذى يقوم بتبديل مجموعة من تلامسات الخرج .
س 7 :
فى الشكل أدناه ، هل القدرة للخرج فى أول درجة تكون فى الوضع العادى on أو off ؟ وهل الخرج فى الدرجة الثانية يكون فى الوضع العادى on أو off ؟

ج 7 :
خرج الدرجة الأول فى الوضع العادى (المبين بالشكل) Off .
خرج الدرجة الثانية فى الوضع العادى On .
التطبيقات العملية :

F.Abdelaziz · 23-04-2014, 05:42 PM

التطبيقات العملية :
التطبيق الأول :
الشكل التالى يبين مخطط دائرة التحكم فى بدء/وإيقاف start/stop محرك بواسطة كونتاكتور .

• يتم غلق المفتاح الضاغط للبدء start لحظيا لإثارة ملف الكونتاكتور وغلق تلامساته الرئيسية لبدء المحرك .
• يتم توصيل تلامس "الغلق الذاتى" المساعد للكونتاكتور على التوازى مع مفتاح البدء للحفاظ على ملف البادىء فى حالة إثارة عند تحرير المفتاح الضاغط للبدء .
• يتم الضغط اللحظى على المفتاح الضاغط للإيقاف والمغلق فى الوضع العادى وذلك لفتحه بغرض منع إثارة ملف الكونتاكتور وفصل تلامساته الرئيسية وإيقاف المحرك .
الشكل التالى يبين برنامج منطق السلم لدائرة التحكم فى بدء وإيقاف المحرك قبل وضع مسميات عناصر الإدخال والإخراج والريلاى الداخلى :

الشكل التالى يبين برنامج منطق السلم السابق بعد وضع المسميات اللازمة :

الشكل التالى يبين حالة تعليمات البرنامج فى حالة عمل المحرك :

• تعليمة الدخل Motor_Start تكون فى الحالة false لأن المفتاح الضاغط للبدء والمفتوح فى الوضع العادى NO يكون "مفتوح" open ، وبالتالى فإن قيمتها تكون بصفر "0" .
• تعليمة الدخل Motor_Stop تكون فى الحالة true لأن المفتاح الضاغط للبدء والمغلق فى الحالة العادية NC يكون "مغلق" closed ، وبالتالى فإن قيمتها تكون بواحد "1" .
• تعليمة الخرج Motor_Run تكون فى الحالة true لأن الدرجة يكون لها استمرارية للمنطق ، وبالتالى فإن قيمتها تكون بواحد "1" .

التدريب الثانى :

F.Abdelaziz · 23-04-2014, 05:49 PM

التدريب الثانى :
الشكل التالى يبين استخدام الريلاى الداخلى فى تنفيذ التحكم فى تشغيل وإيقاف أضاءة غرفة عن طريق ثلاثة مداخل أو أماكن مختلفة :

الحل بدون استخدام ريلاى داخلى :

يتم استخدام مفاتيح أحادية القطب كمداخل بدلا من استخدام 2 مفتاح بثلاثة أوضاع ومفتاح بأربعة أوضاع والمطلوبة عادة من أجل دائرة التحكم التقليدية المكافئة بالأسلاك .
يمكن تلخيص عمل البرنامج فيما يلى :
• يتم استخدام "ريلاى داخلى" internal relay لتنفيذ منطق الدائرة دون الحاجة لاستخدام إخراج للعالم الحقيقى .
• عندما تكون جميع مفاتيح المدخلات "مفتوحة" تكون قيمتها بصفر وبالتالى فإن مصباح الغرفة يكون مفصول off .
• غلق مفتاح دخل المكان الأول Position_1_Switch يغير حالة تعليمته من false إلى true ، وتكون النتيجة وجود منطق مستمر للدرجة الأولى .
• نتيجة لذلك ، تتغير حالة "ملف الريلاى الداخلى وتلامساته" من الحالة false إلى الحالة true .
• وهذه الحالة الجديدة تؤدى إلى وجود منطق مستمر بالدرجة الثانية وتحويل مصباح الغرفة إلى حالة التوصيل on .
• التغيير فى حالة أى مفتاح دخل سوف يغير الحالة الحالية للمصباح .
التطبيق الثالث :

F.Abdelaziz · 23-04-2014, 05:54 PM

التطبيق الثالث :
الشكل التالى يبين برنامج يستخدم زوج تعليمات إخراج ممسوك latch وغير ممسوك لتنفيذ التحكم فى مروحة محرك .

يمكن تلخيص عمل البرنامج فيما يلى :
• التعليمة Set-Only سوف تكتب واحد "1" إلى عنوانها عندما تكون true .
• عندما تذهب هذه التعليمة إلى الحالة false فإن عنوان الخرج سوف يظل بواحد "1" ، هذا هو معنى set . وهذا يكون صحيحا حتى إذا فقدت القدرة عن المعالج وعادت مرة أخرى .
• عنوان الخرج سوف يظل بواحد حتى يتم إعادته للصفر "0" عن طريق تعليمة الإعادة
Reset-Only .

F.Abdelaziz · 24-04-2014, 03:14 PM

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة
الدرس الثانى
أجهزة المتحكم PLC HARDWARE
مقدمة :
تتوفر العديد من تكوينات (أشكال) المتحكم PLC ، حتى من الصانع الواحد . ولكن فى كل من هذه التكوينات يوجد مكونات ومفاهيم مشتركة . أهم المكونات الأساسية هى :
• مصدر القدرة Power Supply : وهو يمكن أن يبنى داخل المتحكم PLC أو أن يكون وحدة خارجية . مستويات الجهد الشائعة الاستخدام بواسطة المتحكم PLC هى 24Vdc و 120Vac و 220Vac .
• وحدة المعالجة المركزية CPU : وهى جهاز حاسب حيث يتم تخزين سلم المنطق ومعالجته .
• المداخل / المخارج I/O (Input/Output) : يجب توفير عدد من أطراف الدخل / الخرج بحيث يمكن للمتحكم PLC مراقبة العملية والشروع فى الإجراءات (الأعمال) .
• لمبات البيان (الإشارة) : وهى تشير إلى حالة المتحكم PLC بما فى ذلك توصيل القدرة on ، وتشغيل البرنامج run ، والأخطاء fault . وهى ضرورية عند تشخيص (اكتشاف) المشاكل .
تكوين أو شكل المتحكم PLC يشير إلى تعبئة أو تغليف المكونات . الشكل التالى يوضح التكوينات العادية من أكبرها إلى أصغرها :

• الحامل أو الرف (الراك) Rack : غالبا ما يكون الحامل كبير ( حتى 18 بوصة فى 30 بوصة فى 10 بوصة) ويمكن أن يتسع لاحتواء وحدات (كروت) متعددة . عند الضرورة يمكن توصيل حوامل متعددة معا . وهذه تميل إلى أن تكون أعلى تكلفة ، ولكن أيضا تكون أكثر مرونة وسهلة الصيانة .
• المتحكمات المينى Mini : وهى أصغر من الحجم الكامل للحامل ، ولكن يمكن أن يكون لها نفس سعة المداخل / المخارج .
• المتحكمات الميكرو Micro : هذه الوحدات يمكن أن تكون صغيرة مثل أوراق اللعب . وهى تميل إلى أن يكون لها كمية ثابتة من المداخل / المخارج ، وقدرات محدودة ، ولكن التكاليف سوف تكون أقل .
• البرمجيات Software : البرمجيات الخاصة بالمتحكم PLC تتطلب جهاز حاسب بوحدة (كارتة) ربط interface ، ولكن تسمح للمتحكم PLC أن يكون متصلا بالحساسات ومتحكمات PLC الأخرى عبر الشبكة .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

المداخل والمخارج INPUTS AND OUTPUTS :

F.Abdelaziz · 24-04-2014, 10:05 PM

المدخلات والمخرجات INPUTS AND OUTPUTS :
المدخلات إلى ، والمخرجات من المتحكم PLC ضرورية لمراقبة العملية والتحكم فيها . يمكن تصنيف كل من المدخلات والخرجات إلى نوعين أساسيين :
• منطقى logical (رقمى) .
• أو مستمر continuous (تناظرى) .
على سبيل المثال مصباح الإضاءة ، إذا كان يمكن فقط تشغيله on أو فصله of ، فيكون هذا التحكم منطقى . أما إذا كان الضوء يمكن أن يكون خافتا (تقليل الإضاءة) على مستويات مختلفة ، فإن هذا التحكم يكون مستمرا.
القيم المستمرة تبدو أكثر بداهة ، ولكن يفضل القيم المنطقية لأنها تسمح بالمزيد من اليقين (التحديد) ، وتبسيط التحكم . ونتيجة لذلك فإن معظم تطبيقات التحكم ( والمتحكمات PLCs) تستخدم مدخلات ومخرجات منطقية بالنسبة لمعظم التطبيقات . وبالتالى ، فسوف نناقش المدخلات / المخرجات المنطقية ونترك المدخلات / المخرجات الرقمية لوقت لاحق .

المخرجات إلى المنفذات actuators تسمح للمتحكم PLC أن يتسبب فى حدوث شىء ما فى العملية .
فيما يلى قائمة مختصرة بالمنفذات الشائعة الاستخدام :
• الملف اللولبى للصمامات Solenoid Valves (السولينويد) : وهى مخرجات منطقية والتى يمكن أن تحول (تبدل) التدفق الهيدروليكى أو الهوائى .
• المصابيح Lights : وهى مخرجات منطقية والتى يمكن فى كثير من الأحيان أن يتم إمدادها بالقدرة مباشرة من وحدات خرج المتحكم PLC .
• بوادىء المحرك Motor Starters : غالبا ما تسحب المحركات كمية كبيرة من التيار عندما تبدأ ، لذلك فإنها تتطلب بوادىء المحرك ، والتى هى فى الأساس ريلايهات كبيرة .
• المحركات المؤازرة (السرفو) Servo Motors : هى مخرج مستمر من المتحكم PLC ويمكن أن تتحكم فى تغييرالسرعة أو موقع .
المخرجات Outputs من المتحكم PLC غالبا ما تكون ريلايهات ، ولكنها يمكن أيضا أن تكون إلكترونيات الحالة الصلبة مثل الترانزستورات transistors ، لمخارج التيار المستمر DC ، أو ترياكات Triacs ، لمخارج التيار المتردد AC. المخارج المستمرة تتطلب وحدات خرج خاصة مع محولات من رقمى إلى تناظرى .
المدخلات Inputs إلى المتحكم PLC تأتى من أجهزة الاستشعار (الحساسات) sensors والتى تترجم الظواهر الفيزيائية إلى إشارات كهربائية .
وفيما يلى قائمة مختصرة بالمدخلات الأكثر استخداما :
• المفاتيح التقاربية Proximity Switches : وهى تستخدم "الحث" أو "السعة" أو "الضوء" للكشف عن الكائن بشكل منطقى .
• المفاتيح Switches : وهى ذات آلية ميكانيكية والتى سوف تفتح أو تغلق تلامسات كهربائية لإشارة منطقية .
• المقاومات المتغيرة (البوتنشوميتر) Potentiometer : وهى تقيس المواضع الزاوية بشكل مستمر ، باستخدام "المقاومة" .
• محول الفرق المتغير الخطى LVDT : وهو يقيس الإزاحة (المسافة) الخطية بشكل مستمر ، باستخدام "الربط أو الاقتران المغناطيسى" .
مدخلات المتحكم PLC تأتى فى بضعة أنواع أساسية ، أبسطها مدخلات التيار المستمر ومدخلات التيار المتردد .
من تصنيفات المدخلات الشائعة أيضا : المدخلات المصدرية (المنبعية) sourcing والمدخلات المصبية sinking . وهذا التصنيف للمخرجات يملى أن الجهاز لا يورد (يمد) أى قدرة . وبدلا من ذلك ، يقوم الجهاز فقط بتبديل التيار "توصيل" on أو "فصل" off ، مثل مفتاح بسيط .
• مفهوم المصب Sinking : وعندما يكون الخرج فعال أى فى حالة تنشيط (تشغيل) يسمح للتيار بالمرور إلى الأرضى المشترك ، ويفضل اختيار هذه الطريقة عندما يتم التغذية بجهود مختلفة .
• مفهوم المصدر Sourcing : عندما يكون الخرج فعال أى فى حالة تنشيط يمر التيار من منبع أو مصدر التغذية ، خلال جهاز الخرج وإلى الأرضى . يفضل استخدام هذه الطريقة عندما تستخدم جميع الأجهزة مصدر جهد واحد .
كما يشار إلى المصب بنوع الترانزستور NPN (sinking) وإلى المنبع بنوع الترانزستور
PNP(sourcing) . وسوف يتم تغطية هذا الموضوع بالتفصيل فى درس الحساسات .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/
وحدات (موديولات) الدخل Inputs modules :

F.Abdelaziz · 12:57 AM

وحدات (موديولات) الدخل Inputs modules :
فى المتحكمات PLCs الصغيرة عادة تكون المدخلات مبنية بداخلها وتكون محددة عند شراء المتحكم PLC . للمتحكمات PLCs الكبيرة يتم شراء المدخلات كوحدات (موديولات) ، أو كروت (بطاقات) ، ذات 8 مداخل أو 16 مدخل من نفس النوع على كل كارتة . من أجل أغراض المناقشة سوف نناقش جميع المدخلات كما لو كان قد تم شراؤها ككارت .
فيما يلى قائمة تبين النطاقات النموذجية لجهود المداخل ، وبالترتيب الشائع الاستخدام :

12-24 Vdc
100-120 Vac
10-60 Vdc
12-24 Vac/dc
5 Vdc (TTL)
200-240 Vac
48 Vdc
24 Vac

كروت الدخل للمتحكم PLC نادرا ما تمد (تغذى) بالقدرة ، وهذا يعنى أن هناك حاجة إلى مصدر قدرة خارجى للإمداد بالقدرة من أجل المدخلات والحساسات .
المثال المبين بالشكل التالى يوضح كيفية توصيل كارت دخل للتيار المتردد :

فى هذا المثال يوجد اثنين من المدخلات ، الأول هو المفتاح الضاغط المفتوح فى الوضع العادى ، والثانى هو مفتاح درجة الحرارة ، أو ريلاى حرارى ( ملحوظة : هذه الرموز عيارية وسيتم مناقشتها لاحقا) .
كل من المفتاحين يتم تغذيته بالقدرة عن طريق الخرج الحى لمصدر القدرة 24Vac ، وهو يماثل الطرف الموجب لمصدر جهد التيار المستمر .
يتم الإمداد بالقدرة إلى الجهة اليسرى لكل من المفتاحين . عندما تكون المفاتيح مفتوحة open ، لا يمر جهد إلى كارتة الدخل . إذا تم إغلاق close أى من المفاتيح فسوف يتم تغذية كارتة الدخل . فى هذه الحالة يتم استخدام المداخل 1 و 3 (لاحظ أن المداخل تبدأ من الصفر ) . كارتة الدخل تقارن هذه الجهود بالجهد المشترك (الأرضى) . إذا كان جهد الدخل ضمن نظاق التسامح المعطى ، فإن الدخل سوف يتحول إلى حالة التوصيل on.
ملاحظات :
1- عملية التصميم سوف تكون أسهل بكثير إذا تم التخطيط للمدخلات والمخرجات أولا ، وتمت تسميتها بأسماء معبرة ، وبعد ذلك يتم إدخال البرنامج . قد يصبح العديد من المبتدئن فى حيرة حول مكان التوصيلات اللازمة فى الدائرة أعلاه . كل ما عليك أن تتذكر كلمة "دائرة" circuit ، والتى تعنى أن هناك حلقة كاملة والتى يجب على الجهد أن يكون قادرا على تتبعها .
فى الشكل السابق يمكننا أن نبدأ بتتبع الدائرة (الحلقة) من عند مصدر القدرة . يذهب المسار "خلال" المفاتيح ، و"خلال" كارتة الدخل ، ويعود إلى مصدر القدرة حيث يمر "خلالها" إلى البداية مرة أخرى . فى التنفيذ الكامل للمتحكم PLC سوف يكون هناك العديد من الدوائر والتى يجب أن يكتمل كل منها .
2- المفهوم المهم الثانى هو "المشترك" common . هنا "المحايد" فى مصدر القدرة هو المشترك ، أو الجهد المرجعى . فى الواقع أننا اخترنا هذا الجهد ليكون مرجعنا ليكون 0V ، وجميع الجهود الأخرى تقاس بالنسبة له . إذا كان لدينا مصدر قدرة ثانى ، فإننا نحتاج إلى توصيل المحايد بحيث يتم توصيل كلا المحايدين إلى نفس المشترك . فى كثير من الأحيان يتم الخلط بين "المشترك" common و"الأرضى" ground . "المشترك" هو "المرجعية" ، أو جهد الاستناد والذى يستخدم من أجل 0V ، ولكن يتم استخدام "الأرضى" لمنع الصدمات الكهربائية وتلف المعدات . يتم توصيل الأرضى تحت المبنى بأنبوب معدنى أو شبكة فى الأرض ، وبدورها تتصل بالنظام الكهربائى للمبنى ، إلى منافذ مخارج القدرة ، حيث يتم توصيل الأجسام المعدنية من المعدات الكهربائية . للأسف العديد من المهندسين والشركات المصنعة تخلط الأرضى مع المشترك . فمن الشائع أن تجد مصدر تغذية بأرضى ومشترك بتسميات خاطئة .
تنبيه :
لا تخلط بين الأرضى والمشترك . لا تقم بتوصيلهما معا إذا كان مشترك الجهاز الخاص بك متصل بمشترك جهاز آخر .
3- المفهوم الأخير أن كل كارتة دخل تكون معزولة isolated . هذا يعنى أنه إذا قمت بتوصيل المشترك بكارت واحد فقط ، عندئذ فإن الكروت الأخرى تكون غير متصلة . عندما يحدث ذلك فإن الكروت الأخرى سوف لا تعمل بشكل صحيح . يجب عليك توصيل المشترك لكل من الكروت .
يوجد العديد من المقايضات عندما تقرر أى نوع من كروت الدخل تستخدم :
• الجهود المستمرة DC ، عادة تكون منخفضة ، ومن ثم أكثر أمنا (12-24V) .
• مداخل التيار المستمر تكون سريعة للغاية ، ومداخل التيار المتردد تتطلب وقت توصيل أطول . على سبيل المثال ، موجة 60Hz قد تتطلب حتى 1/60 sec للتعرف عليها بشكل معقول .
• الجهود المستمرة يمكن أن يتم توصيلها إلى طائفة واسعة من الأنظمة الكهربائية .
• إشارات التيار المتردد تكون أكثر حصانة للضوضاء من التيار المستمر ، لذلك فهى مناسبة للمسافات الطويلة ، وبيئات الضوضاء (المغناطيسية) .
• قدرة التيار المتردد تكون أسهل وأقل تكلفة لتغذية المعدات .
• إشارات التيار المتردد تكون شائعة جدا فى العديد من أجهزة الأتمتة القائمة .

ملاحظة :
يجب تحويل مدخلات المتحكم PLC من المستويات المنطقية المتعددة إلى مستويات المنطق 5Vdc والمستخدم على ناقل البيانات data bus . يمكن أن يتم ذلك بدوائر مماثلة للدوائر الموضحة بالشكل أدناه . فى الأساس الدوائر تكيف المداخل لتشغيل عازل أو رابط ضوئى ، وهو يعزل كهربائيا الدوائر الخارجية من الدوائر الداخلية . تستخدم مكونات الدائرة الأخرى للوقاية من الجهد الزائد ، أو من انعكاس قطبية الجهد .

http://fathallaabdelaziz.forumarabia.com/

وحدات (موديولات) الخرج Output Modules :

eng.taha · 26-04-2014, 01:23 AM

ما شاء الله موضوع جميل جدا..شكرا لك وجعله الله في ميزان حسناتك