ما هي وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة

مراقب (من التحكم في اللغة الإنجليزية) - التحكم. وحدة التحكم في الأنظمة الآلية هي أداة فنية تؤدي وظائف التحكم في العمليات الفيزيائية وفقًا للخوارزمية المحددة ، باستخدام المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار والمعروضة على الأجهزة الطرفية. يتضمن أي جهاز يمكنه العمل تلقائيًا وحدة تحكم التحكم - وهي وحدة تحدد منطق تشغيل الجهاز.

وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) - الوسائل التقنية المستخدمة لأتمتة العمليات التكنولوجية. إنه جهاز إلكتروني متخصص يعمل في الوقت الحقيقي.

يمكن برمجة PLC رقميًا وبالتالي تكييفها بسهولة مع متطلبات عملية معينة. مع تزايد الطلب على الآلات الحديثة وعمليات الإنتاج ، أصبحت حلول أتمتة PLC جزءًا لا يتجزأ من الإنتاج الصناعي اليومي.

النمط الرئيسي لتشغيل PLC هو استخدامه المستقل طويل الأجل ، غالبًا في ظل ظروف بيئية معاكسة ، دون صيانة كبيرة ودون تدخل بشري.تُستخدم PLCs عادةً للتحكم في العمليات المتسلسلة ، باستخدام المدخلات والمخرجات لتحديد حالة الكائن وإجراءات التحكم في المشكلة.

تعتبر أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة مثالية للتحكم الفردي في مختلف التطبيقات والآلات والأنظمة والعمليات أو إدارة الطاقة الرقمية.

وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة عبارة عن جهاز معالج دقيق مصمم لجمع المعلومات وتحويلها ومعالجتها وتخزينها وإنشاء أوامر تحكم ، وله عدد محدود من المدخلات والمخرجات وأجهزة الاستشعار والمفاتيح والمشغلات المتصلة بكائن التحكم ، ومصممة للعمل فيها أوضاع الوقت الحقيقي.

يتكون PLC النموذجي من الأجزاء التالية:

• على سبيل المثال ، يتم توصيل الأزرار أو حواجز الضوء أو مستشعرات درجة الحرارة بوحدة التحكم عبر المدخلات. بفضل هذه المكونات ، يمكن لنظام PLC مراقبة الحالة الحالية للآلة.
• يتم توصيل المخرجات بجهاز مثل المحركات الكهربائية والصمامات الهيدروليكية التي يستخدمها PLC للتحكم في جهاز معين.
• برنامج المستخدم - برنامج PLC ، يوفر تبديل المخرجات حسب تنشيط المدخلات.
• تستخدم واجهة الاتصال لتوصيل PLC بالأنظمة الأخرى.
• يتضمن PLC أيضًا مصدر الطاقة الخاص به ووحدة المعالجة المركزية وناقلًا داخليًا.

تتميز أنظمة التحكم في الاتصال المرحل المستخدمة حاليًا بموثوقية منخفضة ، ووجود جهات اتصال مفتوحة ، وما إلى ذلك. يعد استخدام وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) لأتمتة أنظمة التحكم المحلية هو الأكثر فعالية.

بمرور الوقت ، تستمر PLCs في التطور والتكيف مع الاحتياجات المحددة في البيئة الصناعية.تتمتع وظائف PLC بعدد من المزايا: نظرًا لمرونتها ، يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الصناعات. يمكن تغيير الإعدادات في أي وقت دون التدخل في تشغيل الجهاز نفسه.

فقط الأجهزة القابلة للبرمجة الفردية للتحكم والمراقبة والتنظيم لأداء آلات الإنتاج يمكن أن تلبي المتطلبات العالية للصناعة الحديثة.

يمكن عادة تركيب PLC مباشرة على آلة الإنتاج. هذا يوفر المساحة اللازمة. إلى جانب القدرة على التحكم عن بعد في PLC ، فإن إحدى أكبر مزاياها هي قدرتها على الاتصال.

تتم برمجة PLCs وفقًا لمعيار IEC-61131-3. تتم برمجة PLCs بمساعدة المجمعات المتخصصة ، ومن أكثرها شيوعًا CoDeSys. يتضمن اللغات التالية: الرسم (مخطط شريطي ، مخطط كتلة الوظيفة ، مخطط دالة تسلسلي ، مخطط دالة مستمرة) ، نص (قائمة التعليمات ، نص منظم).

ظهرت أول وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة في العالم في منتصف القرن العشرين. كان Modicon 084 عبارة عن خزانة بها مجموعة من المرحلات والاتصالات المترابطة ، وكانت ذاكرتها 4 كيلوبايت فقط. صاغ ألين برادلي مصطلح PLC في عام 1971. وهو مع ريتشارد مورلي ، "والد PLC".

يُنسب أول هذه الأنظمة إلى اثنين من الفنيين ، ريتشارد إي مورلي وأودو ج. ستروغر. بينما قدم مورلي نظام Modicon 084 الخاص به باعتباره "كمبيوتر أشباه الموصلات" في عام 1969 ، قام Odo J. ساعد Struger في تطوير PLCs لشركة Allen-Bradley ومقرها ويسكونسن. كلا المهندسين يعتبران منشئ أول وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC).بمرور الوقت ، ازداد الطلب على بيئات الإنتاج حول العالم. وهكذا تطورت PLC ودخلت الخدمة في العديد من الإصدارات.

— مهندس كهربائي ياكوف كوزنتسوف

هيكل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة:

خوارزمية عمل PLC:

الطريقة الرئيسية لتشغيل PLC هي استخدامه المستقل طويل المدى ، غالبًا في ظل ظروف بيئية معاكسة ، دون صيانة كبيرة وعمليًا دون تدخل بشري.

تمتلك PLC عددًا من الخصائص التي تميزها عن الأجهزة الإلكترونية الأخرى المستخدمة في الهندسة الميكانيكية:

• على عكس المتحكم الدقيق (كمبيوتر ذو رقاقة واحدة) - دائرة دقيقة مصممة للتحكم في الأجهزة الإلكترونية - تستخدم PLCs عادة في عمليات الإنتاج الصناعي المؤتمتة في سياق مصنع التصنيع ؛

• على عكس أجهزة الكمبيوتر ، تركز PLCs على العمل مع وحدات الماكينة من خلال إدخال متطور للإشارات الحسية وإخراج الإشارات إلى المشغلات ، مع التركيز على اتخاذ القرار والتحكم في المشغل ؛

• على عكس الأنظمة المدمجة ، يتم تصنيع أنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة كمنتجات مستقلة ، منفصلة عن المعدات التي تتحكم فيها.

• وجود عدد كبير من العمليات المنطقية والقدرة على ضبط المؤقتات والعدادات.

• تتمتع جميع لغات البرمجة PLC بسهولة الوصول إلى معالجة البتات في كلمات الآلة ، على عكس معظم لغات البرمجة عالية المستوى على أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

هناك PLCs ذات مستويات مختلفة من التعقيد ، اعتمادًا على مدى تعقيد مهام الأتمتة المطلوب حلها.

تتوافق العمليات الأساسية لـ PLC مع التحكم المشترك في الدوائر المنطقية لوحدات معينة - ميكانيكية وكهربائية وهيدروليكية وهوائية وإلكترونية.

في عملية التحكم ، تولد وحدات التحكم إشارات خرج (تشغيل - إيقاف) للتحكم في المشغلات (المحركات الكهربائية والصمامات والملفات اللولبية والصمامات) بناءً على نتائج معالجة الإشارات الواردة من أجهزة الاستشعار أو الأجهزة ذات المستوى الأعلى.

تؤدي وحدات التحكم الحديثة القابلة للبرمجة أيضًا عمليات أخرى ، مثل الجمع بين وظائف العداد ومؤقت الفاصل الزمني ، ومعالجة تأخيرات الإشارة.

عادةً ما تحتوي وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة ذات المستوى المتوسط ​​والعالي على أجهزة وبرامج مدمجة للتحكم في الحركة ، وخاصة وحدات العداد عالية السرعة ، ووحدات تحديد المواقع ، وما إلى ذلك ، والتي تتيح التنفيذ السهل نسبيًا لوظائف التحكم في الحركة وتوفر تحديد المواقع بدقة عالية.

من الناحية الهيكلية ، يتم تكييف PLCs للعمل في ظروف صناعية نموذجية ، مع مراعاة الأجواء الملوثة ، ومستويات الإشارة ، ومقاومة الحرارة والرطوبة ، وعدم موثوقية إمدادات الطاقة ، فضلاً عن الصدمات والاهتزازات الميكانيكية. لهذا الغرض ، يتم وضع جزء الجهاز في مبيت قوي يقلل من التأثير السلبي لعدد من عوامل الإنتاج.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين دوائر التحكم PLC ودارات الترحيل في الخوارزميات التي يتم تنفيذها باستخدام البرامج. يمكن لوحدة تحكم واحدة تنفيذ دوائر مكافئة لآلاف العناصر المنطقية الصلبة. علاوة على ذلك ، لا تعتمد موثوقية الدائرة على مدى تعقيدها.

تعمل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة بشكل تقليدي في الجزء السفلي من أنظمة التحكم في المصنع المؤتمتة (ACS) - وهي أنظمة مرتبطة بشكل مباشر بتقنيات التصنيع.

عادة ما تكون PLCs هي الخطوة الأولى في أنظمة التحكم في البناء. هذا لأن الحاجة إلى أتمتة آلة أو مصنع هو الأكثر وضوحًا دائمًا. إنه يعطي تأثيرًا اقتصاديًا سريعًا ، ويحسن جودة الإنتاج ، ويتجنب العمل البدني الشاق والروتيني. تم تصميم PLCs حسب التعريف لهذه الوظيفة.

الميزة الرئيسية لـ PLC هي أنه يمكن لآلية صغيرة أن تحل محل عدد كبير من المرحلات الكهروميكانيكية ، بالإضافة إلى وقت المسح السريع وأنظمة الإدخال / الإخراج المدمجة وأدوات البرمجة الموحدة والواجهات الخاصة التي تسمح بتوصيل أجهزة الأتمتة غير القياسية مباشرة إلى وحدة التحكم أو الجمع بين معدات مختلفة في نظام تحكم واحد.

كيفية اختيار PLC المناسب

يعد اختيار وحدة تحكم قابلة للبرمجة مهمة مهمة وصعبة عند إنشاء أنظمة للتحكم التلقائي في المعلمات التكنولوجية في أي مؤسسة صناعية.

عند اختياره ، من الضروري مراعاة وتقييم عدد كبير من العوامل. من خلال الجمع بين المتطلبات التكنولوجية لكائن معين للتحكم التلقائي مع تحليل مقارن لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الحديثة ، يمكنك اتخاذ القرار الصحيح.

تصنيف PLC:

عند شراء PLC ، فإن الخطوة الأولى هي التفكير بعناية في النوع المناسب لهذا الغرض.

PLCs الكلاسيكية هي وحدات يمكن برمجتها عادةً باستخدام جهاز كمبيوتر. بعد ذلك ، لم تعد هناك حاجة إلى الكمبيوتر لتشغيل PLC نفسه.من حيث المبدأ ، يجب التمييز بين وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) المعيارية والمدمجة والمشققة.

تكون وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) المدمجة أرخص بشكل عام وتشغل مساحة أقل. بعد ذلك ، يتم استخدامه بشكل أساسي لعمليات الأتمتة الصغيرة.

بالإضافة إلى التطبيقات القائمة على منصة الكمبيوتر الشخصي ، هناك أيضًا وحدات تحكم منطقية مدمجة يمكن برمجتها من لوحة تحكم بدون جهاز كمبيوتر.

توفر وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (Modular PLC) القدرة على التجميع المرن لوحدة التحكم من الوحدات الفردية بحيث يمكن برمجة المهام الآلية الأكثر تعقيدًا.

هناك وحدات يمكن تنفيذها في النظام كبطاقات إضافية في فتحة حرة على اللوحة الأم.

من الضروري أيضًا التمييز بين PLCs في الطريقة التي يؤدون بها عملهم. بالإضافة إلى النماذج التي تتحكم في المدخلات في دورة محددة مسبقًا و PLCs التي تعالج المخرجات في مراحل مختلفة ، تتوفر أيضًا نماذج PLC التي تحركها الأحداث.

قبل شراء PLC ، يجب أن تولي اهتمامًا خاصًا لعدد المدخلات والمخرجات ، بالإضافة إلى أنه من الضروري مراعاة المعلمات الأخرى التي لم يتم أخذها في الاعتبار أثناء التخطيط الأولي. ضع في اعتبارك أيضًا ما إذا كنت بحاجة إلى PLC بشاشة مدمجة ولوحة تعمل باللمس. في بعض الحالات ، قد تكون قراءة القيم وإدارة النظام من خلال البنية التحتية الحالية لتكنولوجيا المعلومات كافية.

ما هو HMI

HMI (واجهة الآلة البشرية) - واجهة اتصال بين الإنسان والآلة. تُستخدم هذه الواجهات البديهية وسهلة الاستخدام للسماح للمستخدمين بتشغيل وتشغيل الآلات دون معرفة متعمقة ببرمجة PLC. أحد أنواع أجهزة HMI هي أنظمة SCADA: الحصول على البيانات وأنظمة التحكم التشغيلي (أنظمة SCADA)