أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة الدرس الثانى أجهزة المتحكم PLC HARDWARE

من طرف **Admin** الخميس أبريل 24, 2014 12:20 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 .

المداخل والمخارج INPUTS AND OUTPUTS :

من طرف **Admin** الخميس أبريل 24, 2014 7:06 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 .

وحدات (موديولات) الدخل Inputs modules :

من طرف **Admin** الجمعة أبريل 25, 2014 9:56 pm

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 .

وحدات (موديولات) الخرج Output Modules :

من طرف **Admin** السبت مايو 03, 2014 9:30 pm

وحدات (موديولات) الخرج Output Modules :
تحذير :
تحقق دائما من الجهود والتيارات المقننة للمتحكم PLC ولا يتم تجاوزها أبدا !
كما هو الحال مع وحدات الإدخال ، فإن وحدات الإخراج نادرا ما تورد أى قدرة كهربائية ، ولكن بدلا من ذلك فهى تعمل بمثابة مفاتيح . يتم توصيل مصادر القدرة الخارجية إلى وحدة الخرج والوحدة سوف تقوم بتبديل القدرة on أو off لكل خرج . فيما يلى قائمة بجهود المخارج النموذجية ، مرتبة حسب إنتشارها :
120 Vac
24 Vdc
12-48 Vac
12-48 Vdc
5Vdc (TTL)
230 Vac

هذه الوحدات عادة يكون بها من 8 إلى 16 مخرج من نفس النوع ويمكن شراؤها بمقننات تيارات مختلفة . الخيارات الشائعة عند شراء وحدات الخرج هى نوع الريلايهات أو نوع الترانزستورات أو نوع الترياكات . نوع الريلاى هى أجهزة الخرج الأكثر مرونة . فهى قادرة على تحويل كل من مخارج التيار المتردد والتيار المستمر . ولكنها تكون أبطأ ( زمن التحويل حوالى 10 ملى ثانية) ، وهى أضخم ، وأكثر تكلفة ، وسوف تتآكل بعد ملايين الدورات . مخارج الريلاى غالبا ما تسمى "التلامسات الجافة" . نوع الترانزستور يكون محدود بمخارج التيار المستمر ، ونوع الترياك يكون محدود بمخارج التيار المتردد . مخارج الترانزستور والترياك تسمى المخارج "المفتاحية" .
التلامسات الجافة :
يتم تكريس ريلاى منفصل لكل خرج . وهذا يسمح بجهود مختلطة ( تيار متردد أو تيار مستمر ومستويات جهود تصل إلى الحد الأقصى) ، بالإضافة إلى أن المخارج تكون معزولة لحماية المخارج الأخرى و المتحكم PLC . زمن الاستجابة غالبا ما يكون أكبر من 10 ملى ثانية . هذه الطريقة هى الأقل حساسية للتغيرات فى الجهود .
المخارج المفتاحية :
يتم إمداد الجهد لوحدة المتحكم PLC ، وتعمل الوحدة كمفتاح لتحويله إلى المخارج المختلفة باستخدام دوائر الحالة الصلبة ( الترانزستورت ، والترياكات وغيرها ) . الترياكات تكون مناسبة تماما لأجهزة التيار المتردد التى تتطلب أقل من واحد أمبير . مخارج الترانزستور تستخدم النوع NPN أو PNP عادة حتى واحد أمبير . زمن استجابتها أفضل ويكون أقل من واحد ملى ثانية .

ملحوظة :
مخارج المتحكم PLC يجب أن تحول مستويات المنطق 5Vdc على ناقل بيانات المتحكم PLC إلى مستويات الجهد الخارجى . يمكن أن يتم ذلك بدوائر مماثلة للدوائر المبينة أدناه .
فى الأساس تستخدم الدوائر الرابط الضوئى لتحويل الدوائر الخارجية ، وهو يعزل كهربائيا الدوائر الكهربائية الخارجية من الدوائر الداخلية . باقى مكونات الدائرة تستخدم للوقاية من الجهد الزائد أو عكس قطبية الجهد .

الحذر مطلوب عند بناء نظام مع مخارج لكل من التيار المتردد والتيار الثابت . إذا تم توصيل التيار المتردد بطريق الخطأ إلى خرج نوع ترانزستور بتيار مستمر فإنه سوف يكون موصل فقط فى النصف الموجب للدورة ، ويبدو على أنه يعمل بجهد متقلص . وإذا تم توصيل تيار مستمر إلى خرج نوع ترياك بتيار متردد فسوف يتم توصيله ويبدو أنه يعمل ، ولكنك لن تكون قادرا على فصله بدون فصل المتحكم PLC بالكامل .
ملحوظة :
الترانزستور هو جهاز قائم على أشباه الموصلات والذى يمكن أن يعمل بمثابة صمام valve قابل للضبط . عند غلقه (فصله) فسوف يمنع التيار من المرور فى كلا الاتجاهين . فى حين عند تحوله إلى التوصيل فإنه سوف يسمح بمرور التيار فى اتجاه واحد فقط . عادة هناك فقدان بضعة فولتات عبر الترانزستور . الترياك مثل اثنين من الثايرستور SCR ( أو تخيل ترانزستورات) موصلة معا بحيث يمكن مرور التيار فى كلا الاتجاهين ، وهو أمر جيد للتيار المتردد .
أحد الفروق الجوهرية للترياك هى أنه إذا تم توصيله on بحيث يمر التيار ، ثم بعد ذلك تم فصله ، فإنه لن يتوقف حتى يتوقف التيار المار . وهذا جيد مع التيار المتردد لأن التيار يتوقف وينعكس كل نصف دورة ، ولكن هذا لا يحدث مع التيار المستمر ، وبالتالى فإن الترياك سوف يبقى موصل .
هناك قضية رئيسية مع المخارج وهى مصادر القدرة المختلطة . من النواحى العملية الجيدة عزل جميع مصادر القدرة وجعل مشتركاتها منفصلة ، ولكن ذلك ليس ممكنا دائما . بعض وحدات الخرج ، مثل نوع الريلاى ، تسمح لكل خرج أن يكون له المشترك الخاص به . بعض وحدات الخرج الأخرى تتطلب أن يكون بعض أو كل المخارج على كل وحدة مشتركة فى نفس المشترك . سوف يتم عزل كل وحدة خرج عن الباقى ، لذلك فإن كل مشترك يجب أن يتم توصيله . من الشائع عند المبتدئين توصيل المشترك إلى وحدة واحدة ، ونسيان الوحدات الأخرى ، عندئذ وحدة واحدة هى التى سوف تعمل .

وحدة الخرج المبينة بالشكل التالى ، هى مثال لوحدة خرج 24Vdc والتى لها مشترك واحد . هذا النوع من وحدات الخرج عادة يستخدم الترانزستورات من أجل المخارج .

فى هذا المثال يتم توصيل المخارج إلى مصباح إضاءة منخفض التيار وإلى ملف ريلاى .
دائرة المصباح :
نبدأ من المصدر 24Vdc . عندما يكون الخرج 07 فى حالة توصيل on ، يمكن أن يمر التيار فى الطرف 07 إلى الطرف المشترك ، وبالتالى تكتمل الدائرة ، وتسمح بتشغيل المصباح . إذا كان الخرج فى حالة عدم توصيل off فإن التيار لا يمكن أن يمر ، وسوف لا يتم تشغيل المصباح .
دائرة الريلاى :
يتم توصيل المخرج 03 إلى ملف الريلاى بطريقة مماثلة . عندما يكون هذا المخرج فى حالة تشغيل on ، فسوف يمر التيار خلال ملف الريلاى لغلق تلامساته وتوصيل المصدر 120Vac إلى المحرك . مخطط سلم المنطق مبين بالشكل .

المثال المبين بالشكل التالى هو تكرار للمثال بالشكل السابق من أجل وحدة التغذية :

فى هذا المثال يتم توصيل الطرف الموجب للمصدر 24Vdc إلى وحدة الخرج مباشرة . عندما يكون خرج فى حالة توصيل on فسوف يتم تغذية القدرة إلى هذا الخرج . على سبيل المثال ، إذا كان الخرج 07 فى حالة توصيل on عندئذ فإن جهد التغذية سوف يخرج إلى المصباح . وسوف يمر التيار خلال المصباح ويعود إلى مشترك مصدر التغذية . العمل يكون مشابه جدا فى حالة الريلاى لتشغيل المحرك . لاحظ أن مخطط سلم المنطق مطابق للمثال السابق . مع هذا النوع من وحدات الخرج يمكن فقط استخدام مصدر تغذية واحد .

يمكن استخدام مخارج نوع ريلاى لتشغيل الخرج :
المثال بالشكل التالى يبين تكرار للمثال السابق من أخل خرج نوع ريلاى .

فى هذا المثال يتم توصيل التغذية 24Vdc مباشرة إلى كل من مدخل الريلاى ( لاحظ أنه يتطلب طرفين ، بينما المثال السابق يتطلب طرف واحد) . عندما يتم تفعيل خرج يتم تشغيل (توصيل) الخرج ويتم الإمداد بالقدرة إلى أجهزة الخرج .
عند استخدام مخارج الريلاى من الممكن أن يكون لديك خرج معزول من التالى . وحدة خرج الريلاى يمكن أن تخرج تيار متردد أو تيار مستمر بجانب بعضهما البعض .

الريليهات Relays :
على الرغم من أن الريلايهات نادرا ما تستخدم من أجل منطق التحكم ، إلا أنها لا تزال ضرورية لتشغيل الأحمال الكهربائية الكبيرة . فيما يلى بعض المصطلحات الهامة للريلايهات :
• الكونتاكتور Contactor :
هو ريلاى خاص من أجل تشغيل أحمال التيار الكبير .
• بادىء المحرك Motor Starter :
هو فى الأساس كونتاكتور على التوالى مع ريلاى زيادة الحمل للفصل عندما يتم سحب تيار كبير .
• قمع (إخماد) قوس الشرر Arc Suppression :
عند فتح أو غلق أى ريلاى يحدث قوس شرر . وهذا يشكل مشكلة كبرى فى الريلايهات الكبيرة . فى الريلايهات التى تحول التيار المتردد يمكن التغلب على هذه المشكلة عن طريق فتح الريلاى عندما يذهب الجهد إلى الصفر (أثناء العبور بين السالب والموجب) . عند تحويل أحمال التيار المستمر يمكن تقليل هذه المشكلة عن طريق نفخ (دفع) غاز مضغوط عبره خلال الفتح لقمع (أخماد) تشكيل قوس الشرر كهربى .
• ملفات التيار المتردد AC coils :
إذا تم تشغيل الملف العادى بواسطة منبع قدرة للتيار المتردد فإن التلامسات سوف تتذبذب فى شكل مفتوحة ومغلقة بتردد منبع قدرة التيار المتردد . تم التغلب على هذه المشكلة عن طريق مصنعى الريلاى بواسطة إضافة قطب مظلل للتركيب الداخلى للريلاى .

أهم اعتبار عند اختيار الريلايهات ، أو المخارج نوع الريلاى بالمتحكم PLC ، هو مقنن (معدل) التيار والجهد . إذا تم تجاوز الجهد المقنن ، فإن التلامسات سوف تبلى (تتآكل) قبل الأوان ، أو إذا كان الجهد مرتفع جدا فمن الممكن حدوث حريق . التيار المقنن هو أقصى تيار ينبغى استخدامه . عندما يتم تجاوز التيار المقنن فسوف يصبح الجهاز ساخن جدا ، وسوف يفشل عاجلا . عادة ما يتم إعطاء القيم المقننة لكل من التيار المتردد والتيار الثابت ، على الرغم من أن مقننات التيار المستمر تكون أقل من مقننات التيار المتردد . فإذا كانت الأحمال الفعلية المستخدمة أقل من القيم المقننة فإن الرلايهات يجب أن تعمل بشكل جيد لأجل غير مسمى . وإذا تم تجاوز القيم المقننة بكمية صغيرة فإن حياة الريلاى سوف يتم اختصارها وفقا لذلك . تجاوز القيم المقننة بشكل كبير قد يؤدى إلى فشل فورى وضرر دائم . يرجى ملاحظة أن الريلايهات قد تشمل أيضا الحد الأدنى للمقننات والتى ينبغى أيضا أن تلاحظ لضمان التشغيل السليم والحياة الطويلة .
• الجهد المقنن Rated Voltage :
هو جهد التشغيل المقترح للملف . المستويات المنخفضة يمكن أن ينتج عنها فشل فى التشغيل ، والجهود المرتفعة تقصر من العمر .
• التيار المقنن Rated Current :
هو الحد الأقصى للتيار قبل حدوث ضرر للتلامسات ( اللحام أو الانصهار) .

حالة للدراسة :
المطلوب التخطيط الكهربائى لمكبس هيدروليكى . المكبس يستخدم صمام ذو ملف لولبى 24Vdc مزدوج الفعل لدفع المكبس إلى الأمام والرجوع . هذا الجهاز له مشترك واحد واثنين من أسلاك الدخل . وضع 24Vdc على أحد الأسلاك سوف يتسبب فى تقدم المكبس ، ووضع 24Vdc على السلك الثانى يتسبب فى رجوع المكبس . يتم قيادة المكبس بواسطة مضخة هيدروليكية كبيرة والتى تتطلب مقنن 220Vac عند 20A ، والتى يجب أن يتم تشغيلها طالما أن المكبس فى حالة التشغيل ON . يتم تجهيز المكبس مع ثلاثة أزرار ضاغطة ، الأول ، زر الإيقاف stop ، يكون مغلق فى الوضع الطبيعى NC، والثانى ، زر الرجوع retract اليدوى ، يكون مفتوح فى الوضع العادى NO ، والثالث زر بدء الدورة الأتوماتيكية ، ويكون مفتوح فى الوضع العادى . يوجد مفاتيح نهاية عند إعلى وأسفل مشوار المكبس والتى يجب أن يتم توصيلها أيضا .
الحل :

يتم اختيار كل من وحدات الدخل والخرج لكى تكون 24Vdc بحيث تتشارك فى مصدر قدرة واحد 24Vdc . فى هذه الحالة يتم توصيل صمام الملف اللولبى مباشرة إلى وحدة الخرج ، فى حين يتم توصيل المضخة الهيدروليكية بطريقة غير مباشرة باستخدام ريلاى ( المبين بالشكل الملف فقط للتبسيط ) . ولقد اتخذ هذا القرار فى المقام الأول لأن المضخة الهيدروليكية تتطلب تيار أكبر مما يمكن أن يتعامل معه أى متحكم PLC ، ولكن الريلاى يمكن أن يكون من السهل شراؤه وتركيبه من أجل هذا الحمل . جميع مفاتيح الدخل يتم توصيلها إلى نفس المصدر وإلى المداخل .

من طرف **Admin** الأحد مايو 04, 2014 6:59 pm

معلومات إضافية :
وحدات (موديولات) الدخل / الخرج المنفصل (المتقطع) Discrete I/O Modules
النوع الأكثر شيوعا من واجهات وحدات الدخل / الخرج هو النوع المنفصل discrete والمبين بالشكل التالى:

هذا النوع من الواجهات يربط أجهزة الإدخال الميدانية (الخارجية) ذات طبيعة التشغيل / الإيقاف ON / OFF مثل مفاتيح الاختيار ، والمفاتيح الضاغطة ، ومفاتيح النهاية . وبالمثل ، فإن التحكم فى الخرج يقتصر على الأجهزة مثل المصابيح ، والريليهات ، والسلونويدات ، وبوادىء المحركات والتى تقوم بالتحويل البسيط بين التشغيل والإيقاف ON /OFF .
تصنف المداخل / المخارج المنفصلة باعتبارها مدخلات ومخرجات موجهة للبت bit-oriented . فى هذا النوع من المدخلات والمخرجات ، كل بت bit تمثل عنصر معلومات كاملة فى حد ذاته ، ويقدم (يوفر) حالة بعض التلامسات أو الأجهزة الخارجية أو بيان عن وجود أو عدم وجود القدرة فى دائرة المعالجة .
يتم تغذية كل وحدة دخل / خرج منفصل عن طريق مصدر جهد خارجى . ونظرا لأن هذه الجهود يمكن أن تكون بقيم وأنواع مختلفة ، فإن وحدات الخرج / الدخل تكون متاحة بمعدلات مختلفة من الجهد المتردد والجهد المستمر ، كما هو مبين بالجدول التالى :

الوحدات نفسها تأخذ جهودها والتيار المناسب لعملها عن طريق لوحة القاعدة الخلفية backplane عند تركيبها فى اللوحة الرئيسية (الراك) rack ، كما هو مبين بالشكل التالى :

يتم توفير القدرة للوحة القاعدة الخلفية عن طريق وحدة التغذية للمتحكم PLC وتستخدم لتغذية الإلكترونيات الموجودة على متن لوحة دائرة وحدة الخرج / الدخل . عادة يتم توفير التيارات الأعلى نسبيا والمطلوبة لأحمال وحدة الخرج عن طريق مصدر تغذية يتم توفيره بمعرفة المستخدم . عادة تكون وحدات التغذية بالمعدلات
3 A, 4 A, 12 A, 16 A تبعا لنوع وعدد الوحدات المستخدمة .

من طرف **Admin** الأحد مايو 04, 2014 7:04 pm

الشكل التالى يبين المخطط الصندوقى لوحدة دخل منفصل للتيار المتردد :

تتكون دائرة الدخل من قسمين أساسيين : قسم القدرة power وقسم المنطق logic . يتم استخدام عازل ضوئى لتوفير العزل الكهربائى بين الأسلاك الميدانية والدائرة الداخلية للوحة القاعدة الخلفية للمتحكم PLC . ليد LED الدخل يتحول بين التوصيل on والفصل off ، لبيان حالة جهاز الدخل .
دوائر المنطق تعالج الإشارة الرقمية لتناسب المعالج .
عادة تعمل دوائر التحكم الداخلية للمتحكم PLC على جهد 5 VDC أو أقل .

الشكل التالى يبين مخطط مبسط لوحدة دخل منفصل للتيار المتردد :

يمكن تلخيص عمل الدائرة فيما يلى :
• مرشح ضوضاء الدخل : يتكون من المكثف C والمقاومات R1 و R2 ، ويزيل الإشارات الخاطئة نتيجة ارتداد التلامسات أو التداخل الكهربائى .
• عند إغلاق المفتاح الضاغط ، يتم تطبيق الجهد 120 VAC إلى دخل قنطرة التوحيد .
• وهذا يؤدى إلى خرج ذات جهد مستمر منخض المستوى والذى يطبق عبر ليد العازل الضوئى .
• جهد ثنائى الزينر يحدد مستوى عتبة الحد الأدنى من الجهد والذى يمكن الكشف عنه .
• عندما يرتطم ضوء الليد بالترانزستور الضوئى ، فإنه يتحول إلى حالة التوصيل ويتم توصيل حالة المفتاح الضاغط من خلال دائرة المنطق إلى المعالج .
• العازل الضوئى لا يقوم فقط بفصل جهد دخل التيار المتردد المرتفع عن دوائر المنطق ولكنه أيضا يمنع الضرر الذى قد يلحق بالمعالج نتيجة الحالات العابرة بجهد الخط . بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا العزل أيضا يساعد على تخفيض تأثيرات الضوضاء الكهربائية ، الشائعة فى البيئة الصناعية ، والتى يمكن أن تتسبب فى عدم لنتظام عمل المعالج .
• للحصول على تشخيص للأعطال ، يوجد ليد لبيان حالة الدخل ، ويكون موصل on عندما يكون المفتاح الضاغط للدخل مغلق . يمكن توصيل ليد البيان هذا فى أى من جانبى العازل الضوئى .
• نوع وحدات الدخل AC/DC يستخدم لكل من مدخلات التيار المتردد ومدخلات التيار المستمر حيث أن قطبية الدخل غير مهمة .
• وحدة الدخل للمتحكم PLC إما أن تكون جميع المداخل معزولة عن بعضها البعض مع عدم وجود وصلة دخل مشتركة ، أو يتم تجميعها فى مداخل تشترك فى طرف دخل مشترك .
وحدات الدخل المنفصل تؤدى أربعة مهام فى نظام التحكم بالمتحكم PLC وهى :
• التحسس (الاستشعار) عند استقبال إشارة من جهاز ميدانى (خارجى) .
• تحويل إشارة الدخل إلى مستوى الجهد الصحيح للمتحكم PLC المعين .
• عزل المتحكم PLC من التقلبات فى إشارة الجهد أو التيار .
• إرسال إشارة إلى المعالج والتى تشير إلى الحساس الذى ولد هذه الإشارة .

من طرف **Admin** الأحد مايو 04, 2014 7:09 pm

الشكل التالى يبين المخطط الصندوقى لوحدة خرج منفصل :

مثل وحدة الإدخال ، تتكون وحدة الإخراج من قسمين أساسيين : قسم القدرة power ، وقسم المنطق logic ، يتم ربطهما عن طريق دوائر العزل . يمكن اعتبار واجهة الإخراج كمفتاح إلكترونى والذى يقوم بتشغيل on وفصل off جهاز حمل الخرج . الدوائر المنطقية تحدد حالة الإخراج . ليد الإخراج يبين حالة إشارة الإخراج .
الشكل التالى يبين مخطط مبسط لوحدة إخراج منفصل (مجزأ) للتيار المتردد :

يمكن تلخيص عمل الدائرة فيما يلى :
• كجزء من عملها العادى ، الدوائر المنطقية الرقمية للمعالج تحدد حالة الإخراج تبعا للبرنامج .
• عندما يستدعى المعالج من أجل إثارة حمل الخرج ، يتم تطبيق عبر ليد العازل الضوئى .
• عندئذ يشع الليد ضوء ، والذى يحول الترانزستور الضوئى إلى حالة التوصيل .
• وهذا بدوره يتسبب فى إشعال trigger ترياك triac فيتحول إلى التوصيل ويسمح بمرور التيار إلى حمل الخرج .
• وحيث أن الترياك يوصل فى كلا الاتجاهين ، فأن الخرج إلى الحمل يكون تيار متردد .
• الترياك : بدلا من يكون له حالة توصيل on أو حالة فصل off ، فى الواقع يكون له مستويات "مقاومة منخفضة" و "مقاومة مرتفعة" على الترتيب . فى حالة فصله ( المقاومة المرتفعة) ، سوف يكون مازال هناك تيار تسريب صغير ببضعة ملى أمبير يمر خلال الترياك .
• كما هو الحال مع دوائر الإدخال ، عادة يتم إمداد واجه الخرج بليد LED والذة يبين حالة كل إخراج .
• عادة يتطلب مصهرات (فيوزات) لوحدة الخرج ، ويتم توفيرها لكل دائرة ، مما يسمح بحماية كل دائرة والعمل بشكل منفصل . كما توفر بعض الوحدات مبينات مرئية لحالة المصهرات .
• لا يمكن استخدام الترياك لتبديل حمل التيار المستمر .
• للحصول على تشخيص للأخطاء ، ليد بيان حالة الخرج تكون موصلة on طالما أن المتحكم PLC يأمر بتشغيل on حمل الخرج .

من طرف **Admin** الأحد مايو 04, 2014 7:14 pm

مخارج التيار المتردد الفردية عادة تكون محدودة بحجم الترياك بقيمة 1A أو 2A . أيضا يتم تحديد الحد الأقصى لتيار الحمل لأى وحدة . لحماية دوائر وحدة الخرج ، لا ينبغى تجاوز معدلات التيار المحددة .
للتحكم فى الأحمال الكبيرة ، مثل المحركات الكبيرة ، يتم توصيل ريلاى تحكم قياسى إلى وحدة الخرج . ويمكن بعد ذلك استخدام تلامسات الريلاى للتحكم فى الأحمال الأكبر أو بادىء المحرك ، كما هو مبين بالشكل التالى :

عند استخدام الريلاى على هذا النحو فإنه يسمى "ريلاى الفصل" .
تستخدم وحدات الإخراج المنفصلة لتحويل أجهزة الإخراج الميدانية أما تشغيل on أو إيقاف . هذه الوحدات يمكن أن تستخدم للتحكم فى أى جهاز ذو حالتين ، وهى متوفرة لكل من التيار المتردد والتيار المستمر وبمعدلات جهود وتيارات مختلفة . يمكن شراء وحدات الإخراج : خرج بترانزستور أو بترياك أو بريلاى كما هو مبين بالشكل التالى :

يمكن استخدام مخارج الترياك فقط من أجل أجهزة التحكم بالتيارر المتردد ، وحدات إدخال / إخراج تيار مستمر معينة تحدد ما إذا كانت الوحدة مصممة كواجهة لأجهزة ذات " منبع أو مصدر تيار" current-source أو ذات "مصب أو بالوعة تيار" current-sink . إذا كانت الوحدة هى وحدة "مصدر تيار" ، عندئذ فإن جهاز الدخل أو الخرج يجب أن يكون جهاز "مصب للتيار" . وعلى العكس ، إذا كانت الوحدة محددة "كمصب للتيار" ، عندئذ فإن الجهاز المتصل يجب أن يكون "منبع تيار" . بعض الوحدات تسمح للمستخدم باختيار ما إذا كانت الوحدة سوف تعمل كمصب للتيار أو كمصدر للتيار ، مما يتيح لها الوضع تبعا لطلبات الأجهزة الميدانية .
الدوائر الداخلية لبعض الأجهزة الميدانية تتطلب أن يتم استخدامها فى دوائر مصب أو منبع التيار . بشكل عام ، المصب sinking (NPN) أو المصدر sourcing (PNP) هى مصطلحات مستخدمة لوصف علاقة مرور إشارة التيار بين الدخل الميدانى وأجهزة الإخراج فى نظام تحكم و مصدر القدرة الخاص بها .
الشكل التالى يبين علاقة مرور التيار بين مدخلات المصب والمصدر لوحدة دخل تيار مستمر :

الشكل التالى يبين علاقة مرور التيار بين مخارج مصب و منبع لوحدة إخراج تيار مستمر :

دوائر الدخل والخرج للتيار المستمر عادة يتم توصيلها مع الأجهزة الميدانية التى لها شكل ما من أشكال دوائر الحالة الصلبة الداخلية والتى تحتاج إلى إشارة جهد لتعمل . الأجهزة الميدانية المتصلة بالجانب الموجب (1) لمصدر القدرة الميدانى تصنف على أنها أجهزة ميدانية مصدرة . وعلى العكس ، الأجهزة الميدانية المتصلة بالجانب السالب (2) أو مشترك التيار المستمر لمصدر القدرة الميدانى فتصنف على أنها أجهزة ميدانية بالعة .

من طرف صلاح قائد الثلاثاء أغسطس 12, 2014 5:27 pm

لك كل الشكر والتقدير على مجهودك اخي Admin

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة الدرس الثانى أجهزة المتحكم PLC HARDWARE

أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة الدرس الثانى أجهزة المتحكم PLC HARDWARE

المدخلات والمخرجات INPUTS AND OUTPUTS :

وحدات (موديولات) الدخل Inputs modules :

وحدات (موديولات) الخرج Output Modules :

وحدات (موديولات) الدخل / الخرج المنفصل (المتقطع) Discrete I/O Modules

المخطط الصندوقى لوحدة دخل منفصل للتيار المتردد :

المخطط الصندوقى لوحدة خرج منفصل

رد: أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة الدرس الثانى أجهزة المتحكم PLC HARDWARE

رد: أتمتة أنظمة التصنيع باستخدام المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة الدرس الثانى أجهزة المتحكم PLC HARDWARE