" Programmable Controller "
تمت صناعة PLC بواسطة شركة " Modicon " لصالح شركة السيارات الأمريكية جنرال موتور حيث كانت الشركة تسعى لتقليل تكلفة العدد الكبير منالريليهاتالمستخدم في السيارة ومن هنا ظهر ت أو فكرة لما يطلق عليه بـ كمبيوتر السيارة " عقل السيارة "
الـ PLC هي اختصار لـ Programmable Logic Controller و هو بالنهاية عبارة عن دارة تحوي على معالج مايكروكونترولر مربوط إلى وحدات إدخال رقمية أو تشابهيه و وحدات خرج رقمية أو تشابهيه. فكل ما عليك فعله هو أن تقوم ببرمجة الـ PLC على حسب إشارات الدخل و الخرج التي تريدها و لكن بلغة تختلف من شركة لأخرى و بعض الشركات المتطورة تستخدم لغة FBD أي Function Block Diagram مثل شركة Vacon PLC.
الخلاصة: الـ PLC هو عبارة عن دارة معالج موصلة لمداخل و مخارج تناسب جميع التطبيقات General Purpose I/O Unit فهو مثلاً مجهز بدارة الاتصال التسلسلي و ريليات قيادة من أجل التيارات العالية (من 1 و حتى 10 أمبير)...الخ. ولذلك كل ما يجب علينا إتباعه هو أن نقوم بتوصيل مداخل و مخارج الـ PLC إلى الجهاز الذي نريد أن نتحكم به بعد برمجته طبعاً!
ما هو الP.L.C ( أو متحكمات المنطق القابلة للبرمجة) هو جهاز إلكتروني يستخدم في عمليات الأتمتة في الأنظمة الصناعية كالتحكم بآلية عمل خطوط الإنتاج في مصنع ما ، و على عكس أنظمة الكمبيوتر التقليدية فقد صمم ليلائم ظروفاً أكثر صعوبة من حيث مجالات تحمل درجات الحرارة والغبار والأتربة ومقاومتها لظروف التشويش الكهرطيسي وغيرها من ظروف الانضغاط والاهتزاز الميكانيكي . تتحكم بعمل هذه المتحكمات برامج مخزنة في ذواكر للقراءة فقط . وال PLC هو مثال هام لأنظمة الزمن الحقيقي Real Time Systems حيث يكون الخرج استجابة مباشرة لدخل معين خلال زمن محدد مدروس ، وإذا لم تتم هذه الاستجابة فذلك سيؤدي إلى أخطاء في عملية التحكم الموكلة إليه ، و لذلك ، صمم ببنية من الحاكمات الرقمية التسلسلية .
تطوره : لقد اخترع الـ PLC للوفاء بحاجات مصانع السيارات الأمريكية التي احتاجت وحدة للتحكم فريدة من نوعها ، وكانت تستخدم هذه المصانع قبل اختراعه أعداداً هائلة من المؤقتات والحاكمات ومتحكمات الحلقات المغلقة لإنجاز مهام التحكم و تتالي الأوامر الرقمية وحماية قيمها من التشويش ، ولكن التطور السنوي المصاحب للطرازات والنماذج المنتجة سنوياً جعل من عملية تطوير النظام الصناعي أمراً باهظاً ومضيعاً للوقت ، كما كانت تتطلب عملية إعادة تأهيل أنظمة الحاكمات لخبرات كهربائية مكثفة ودقيقة لكي تعيدها إلى وضعيتها المثلى في العمل ، وفي عام 1968 طرحت شركة جنرال موتورز طلباً لنظام يحل محل نظام الحاكمات المستخدم سابقاًَ والمسمى بـ Hard-Wired Relay System . إذن ، اخترع الـ PLC ليحل محل ذلك النظام المعقد من آلاف الحاكمات والمؤقتات ، وحينها ، أمكن لجهاز واحد من الـ PLC أن يبرمج ليأخذ مكان ذلك العتاد الضخم من الحاكمات و المؤقتات ، وقد تبنت هذا الجهاز مجموعات كبيرة من معامل تصنيع السيارات حيث تم استبدال عملية إعادة تأهيل الحاكمات ببرنامج يحمل دورياً لوحدات التحكم PLC في حال تطوير المنتج المصنع . واتخذ تطوير هذا الجهاز مناحي عدة على مر السنين ، حيث أصبح يلبي حاجات أكثر لعمليات التحكم المتتالي للحاكمات والحركات والمعالجات وأنظمة توزيع المهام والشبكات ، كما أن القدرات الفريدة لهذا الجهاز بتخزين البيانات و المعطيات ( وعمليات الأرشفة ) وبمعالجة الأوامر والعمليات وبالتواصل مع أكثر من وحدة وتناقل المعطيات معها جعلت منه منافساً حقيقياً للكمبيوتر ، ولكن المنافسة أخذت فيما بعد شكل صداقة وعلاقة ودية بعدما تمكن المصنعون أن يجعلوا منهما وحدة متكاملة لتراسل المعطيات والتحكم المتبادل لتحقيق نظام تحكم أمثل بالمنشأة الصناعية . كيف تختار جهاز الـ PLC الأفضل لمنشأتك الصناعية : 1 ) توافقيته مع الأجهزة التي تعمل في المنشأة ، حيث تكون بعض الأجهزة غير قابلة للتحكم بها عن طريق هذا الجهاز ، بينما يكون الآخر قادراً ولكن بحاجة لنوعية معينة من الـ PLC فتبقى عليك حينها مهمة البحث عن الجهاز الأفضل والأكثر توافقية . 2 ) ظروف وبيئة العمل التي سيوضع فيها الـ PLC ( درجات الحرارة ، التشويش الكهرطيسي ، الغبار و الأتربة ، الاهتزاز الميكانيكي ... الخ ) حيث تتفاوت الـ PLC في قدراتها على مقامة هذه الظروف تبعاً لأنماطها وتطبيقاتها . 3 ) عدد الأجهزة المراد التحكم بها عن طريق وحدة الـ PLC ، حيث تتفاوت كذلك الوحدات فيما بينها من حيث مداخل ومخارج المعطيات والتيارات المصاحبة لها وأنواعها ( مستمر أو متناوب ) . 4 ) الوظائف المراد إيعازها إلى الـ PLC حيث توفر الشركات المصنعة مزايا إضافية لكل نموذج تبعاً للوظائف التي ستوكل إليه ، مثل العدادات السريعة أو ساعات الزمن الحقيقي . ودراسة هذا الموضوع ضروري حيث ستكتشف أن المصنع قد يوفر لك نموذجاً يغنيك عن كيانٍ مستقل لم تأخذ في حسبانك أنك قد توفر ثمن شرائه بشرائك لمتحكم بميزة وظيفية إضافية . الـ HMI .. ما هي ؟ إن من أهم المتطلبات في نظام التحكم الصناعي هو القدرة الدائمة على التحكم بهذا النظام وإعطائه بيانات ومعلومات عن حالة النظام الذي يتحكم به عند الحاجة لذلك ، فمثلاً ، عند قيادة سيارة أو مركبة معينة يستخدم السائق المقود للتحكم بجهة العجلات ، وبالتالي جهة المركبة ، والمكابح و المبدل السرعة للتحكم بسرعتها ، ويقوم بعملية التحكم هذه من خلال النظر إلى الخارج من خلال الواجهة الزجاجية للسيارة ومؤشر السرعة : إذن ، يتكون الواجهة والمؤشر السرعة هي أدوات السائق لتحقيق تحكم أفضل بمهام المركبة . تسمى واجهة التحكم بالنظام الصناعي بالـ HMI أو Human Machine Interface ، وتوفر الشركات المصنعة مجموعات ضخمة من هذه الأجهزة لتعطي أكبر قدر من التحكم المباشر بين الفني المراقب لعمل المصنع ونظام التحكم . أنظمة سكادا SCADA Systems : إن واجهات التفاعل المباشر ما بين نظام التحكم و العنصر البشري تتطلب برمجيات فائقة في القدرة لتحقيق هذا الغرض و الملاءمة مع المزايا التي توفرها الواجهة ، وبالتالي : كان نظام SCADA نظاماً كمبيوترياً رائعاً لتحقيق الهدف ، حيث يتيح تحكماً كاملاً بجميع الوحدات الموصولة مع الـ PLC وذلك باستخدام جهاز كمبيوتر بعيد عن مكان التصنيع ، و الاسم اختصار لـ Supervisory Control and Data Acquisition أو نظام كسب المعطيات والتحكم التوجيهي . نرجو أن يكون الموضوع قد وفر لكم معلومات أولية عن أجهزة PLC التي شاع سيطها في أنظمة التحكم و الأتمتة الصناعية ، و هو مترجم عن محاضرة ألقيت في مركز العلوم التخصصي SSC للتعريف بهذا الجهاز .المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة : Programmable Logic Controller (PLC) :
لطالما سمعنا هذا الاسم قبلاً و كنا لا نعلم ما هو ، و ما هي ماهيته ، أهو شبيه بالمتحكم الصغري أم أنه شبيه بالحاسب الآلي ، و لكن ما أن رأيناه حتى زال ذلك الغموض الذي يلفه و في هذه السلسلة من المقالات سأحاول توضيح أهم النقاط التي توضح أجزاءه و مهامته و طرق استخدامه … و لكني لن أستخدم مرجعاً محدداً حالياً و إنما سأعتمد على المعلومات التي اكتسبتها من الدورات التدريبية .
و بدايةً أحب أن أعرفكم أن هذا المتحكم هو جهاز كهربائي الكتروني يحتوي على معالج و ذواكر يجعلناه قابلا للبرمجة و التخزين و يحوي على مداخل و مخارج تساعده على استقبال و إرسال مختلف أنواع الاشارات بهدف التحكم بالآلات و العمليات (الصناعية غالباً) و يتم وصل المفاتيح و الحساسات و المحركات و المضخات و المصابيح (و العديد من الأجهزة) على هذه المداخل و المخارج لماذا الـ PLC ؟؟؟
سؤال يوجّهه الجميع عندما يسمعون هذا الاسم لأول مرة … لماذا لا نستخدم الأجهزة المعتادة كالزالجات و المبدلات و القواطع و ما إلى هنالك من التجهيزات المستخدمة في دارات التحكم الكلاسيكية ؟
في بداية ظهور الـ (PLC) أي في أواخر الستينات من القرن الماضي لم تكن الأجوبة مقنعة لأن كلفة تصنيع المعالجات و الذواكر كانت كبيرة و غير دقيقة بشكل دائم أما الآن و للأسباب التي سنأتي على ذكرها فإن الفرق غدا و اضحاً و لا يحتاج إلى مقارنة ، و هذه الأسباب على سبيل الذكر لا الحصر تتلخص بالتالي :
· الحجم الصغير مقارنةً بدارات التحكم الكلاسيكية
· عند حدوث خطأ ما يمكن صيانته بسهولة أكبر بكثير لأننا لا نملك الكثير من التوصيلات و الأجهزة التي يجب تفقدها كما في الدارات الكلاسيكية
· في حال أردنا تغيير طريقة عمل النظام فإننا لا نحتاج إلى إعادة التوصيل أو بناء دارة جديدة إنما فقط برنامج جديد يوضع مكان البرنامج القديم بسهولة فائقة .
· في معظم التطبيقات (و خاصة الصناعية) فإن كلفة تركيب دارة تحكم تعتمد على الـ (PLC) هي أقل بكثير من الدارات الكلاسيكية و نلاحظ ذلك مع ازدياد حجم التطبيق ضخامةً و دقة .
· سهولة مراقبة النظام حيث أننا يمكن أن نكتشف العطل بمجرد النظر إلى الـ (PLC) .
· سهولة أكبر في بناء الدارات العملية و ذلك بسبب قلة العناصر كما ذكرنا سابقاً .
مع العلم أننا قد نرى بعض التطبيقات التي تبرز صفات ايجابية غير تلك الآنفة الذكر و لكن تختلف بحسب طبيعة و بيئة التطبيق نفسه .
أنواع أجهزة الـ (PLC) :
تقسم الـ (PLCs) إلى أربعة أجيال رئيسية و ذلك تبعاً لنوع الذواكر المستخدمة و كذلك المعالجات و طرق البرمجة المتبعة لتلقين المتحكم المنطقي القابل للبرمجة البرنامج المناسب للتطبيق .
و هناك ثلاثة تقسيمات أساسية يمكن أن نصنف أجهزة الـ (PLC) ضمنها وسنرفق مع كل نوع شكلاً توضيحياً له من إحدى منتجات شركة Siemens هي :
1. متحكمات مدمجة Compact : و هي الأكثر اقتصادية و الأقل كلفة و بالتالي الأقل تعقيداً و مقدرة على تنفيذ العمليات الصعبة و المعقدة و تكون عبارة عن كتلة واحدة لا تتجزأ تحتوي على عدد محدود المداخل و المخارج و المعالج و الذواكر .
2. متحكمات تركبيبة Modular : تعتبر أرقى أنواع الـ (PLC) و ذلك بسبب مرونتها الشديدة و قابليتها للتوسع بشكل كبير دون الحاجة للكثير من التعديلات على البنية الأساسية و تتميز بأنها تصل لأعداد كبيرة من المداخل و المخارج للـ (PLC) الواحد قد تصل إلى 130000 نقطة دخل – خرج حيث أنها تعتمد على مبدأ البطاقات أي أنه كلما أضفت بطاقات أكثر حصلت على حريات أكبر و امكانيات أكبر للمتحكم .
3. متحكمات هجينة Hybrid : و هي تركيبة هجينة بين النوعين السابقين ، تتميز بأن عدد المداخل و المخارج أكبر منه في الـ (Compact) و لكنها لا ترتقي لمستوى (Modular) من حيث الذواكر و عدد المداخل و المخارج و حتى التطبيقات التي يمكنها انجازها .
أما الشركات المصنعة للمتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة فهي كثيرة و على سبيل المثال لا الحصر نذكر منها : Siemens , Allen Bradly , LS , Koyo و Moeller .
و لكن تسمية (PLC) لن نستطيع إيجادها إلا على الأجهزة التي تنتجها شركة (Allen Bradly) لأنها أول من ابتكر هذا المصطلح لذلك فإن باقي الشركات تسوق لمنتجاتها تحت تسميات و فئات مختلفة و لكنها معروفة بشكل عام على أساس أنها (PLC) .
و لاستخدام الـ (PLC) و برمجته يجب أن يتوفر كحد أدنى : حاسب آلي و برمجية مخصصة للتعامل مع النوع المستخدم و كبل التوصل المستخدم لربط الـ (PLC) مع الحاسب الآلي و برمجته .
في العدد القادم من المجلة سنقدم إن شاء الله الحلقة الثانية من هذه السلسلة و سنتطرق فيها للمخطط الصندوقي لجهاز الـ (PLC) و لدورة عمله البرمجية و للغات البرمجة المستخدمة في برمجته .
0 التعليقات:
إرسال تعليق
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.