برمجة سلمية

البرمجة السلَّمية Ladder programming

يمثل هذا الفصل مقدمة إلى برمجة المتحكم المنطقي PLC باستخدام المخططات السلمية (ladder diagrams) مع التنويه الموجز إلى التقنيات الأخرى فقط. وسوف نُعنى بالتقنيات الأساسية المتضمنة تطوير مثل هذه البرامج لتمثيل عمليات الفتح والإغلاق (الفصل والوصل) الأساسية التي تتضمن الوظائف المنطقية AND و OR و EX-OR و NAND و NOR. وتضم الفصول التالية لهذا الفصل المزيد من الشرح عن برمجة المتحكم المنطقي PLC. 3-1 المخططات السلَّمية Ladder diagrams اعتبر كمقدمة للمخططات السلمية، مخطط التوصيل البسيط للدارة الكهربائية المبينة في الشكل (3-1-a )، والذي يبين دارة الفتح والإغلاق (on-off) لمحرك كهربائي. نستطيع إعادة رسم هذا المخطط بطريقة مختلفة باستخدام خطين عموديين وذلك لتمثيل خطوط تغذية الدخل (power rails) ورسم بقية الدارة بينهما كما هو مبين في الشكل (3-1-b). إذ تحتوي الدارتان المبينتان على مفتاح مربوط على التسلسل مع المحرك وتزودان بالتغذية الكهربائية عندما يتم إغلاق المفتاح. حيث تدعى الدارة المبينة في الشكل (3-1-b ) "بالمخطط السلّمي" (ladder diagram).

الشكل (3-1): طريقة لرسم نفس الدارة الكهربائية يجري دائماً في مثل هذه المخططات السلمية إظهار أو رسم التغذية الكهربائية للدارات على شكل خطين عموديين مع الخطوط الأفقية التي تمثل بقية الدارات. وهكذا نجد أن خطوط التغذية تشبه الجوانب العمودية للسلم مع خطوط الدارة الأفقية التي تشبه درجات السلم. إن الدرجات الأفقية للسلم تبين فقط جزء التحكم بالدارة وهي في حالة الشكل (3-1)عبارة عن المفتاح المربوط على التسلسل مع المحرك. تبين مخططات الدارة في كثير من الأحوال الموقع الفيزيائي النسبي لعناصر الدارة وكيفية توصيلها فعلياً. ومع المخططات السلَّمية لاتجري أي محاولة لإظهار المواقع الفيزيائية الفعلية، ويكون التأكيد على إظهار كيفية أداء التحكم بوضوح. يبين الشكل (3-2) مثالاً عن المخطط السلمي للدارة المستخدمة لإقلاع (start) وإيقاف (stop) المحرك باستخدام أزرار الدفع (push buttons).

الشكل (3-2): دارة الإقلاع والتوقف

يكون زر الدفع 1 مفتوحاً وزر الدفع 2 مغلقاً في الحالة الطبيعية، وعندما يُضغط الزر 1 تكتمل دارة المحرك ويتم إقلاعه. كما تُغلق تماسات الاحتجاز أو التثبيت (holding contacts) المربوطة على التوازي مع المحرك وتبقى مغلقة طالما بقي المحرك شغالاً. وهكذا عندما يُحرَّر زر الدفع 1 فإن تماسات الاحتجاز تبقي الدارة مستمرة وبالتالي تبقى التغذية موصولة إلى المحرك. لكن لإيقاف المحرك يتم ضغط الزر 2، وهذا مايؤدي إلى فصل التغذية عن المحرك وفتح تماسات الاحتجاز. وبناء عليه عندما يُحرَّر زر الدفع 2 ويعود إلى وضعه الطبيعي تبقى التغذية مفصولة عن المحرك. نستنتج من ذلك أن إقلاع (تشغيل) المحرك يتم بالضغط على الزر 1 ويتم إيقافه بالضغط على الزر 2. 3-1-1 البرمجة السلَّمية للمتحكم المنطقي PLC PLC ladder programming إن الطريقة الأكثر شيوعاً واستخداماً لبرمجة المتحكمات المنطقية PLCs هي الطريقة المرتكزة على استخدام "المخططات السلَّمية" (ladder diagrams)، وفيها تكون كتابة البرنامج مكافئة لرسم دارة الفتح والإغلاق (switching circuit). يتألف المخطط السلَّمي من خطين عموديين يمثلان خطوط التغذية، وتُوصل الدارات على شكل خطوط أفقية (أي درجات السلم) بين هذين العمودين. تُتخذ عند رسم المخطط السلَّمي التعاليم الخاصة التالية: 1) تمثِّل الخطوط العمودية للمخطط، خطوط التغذية بين الدارات التي سيتم وصلها. 2) إن كل درجة على السلم تعرِّف عملية واحدة في معالجة التحكم. 3) يُقرأ المخطط السلمي من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل، والشكل (3-3) يبين حركة المسح (scanning) المستخدمة من قِبل المتحكم المنطقي PLC. تقرأ الدرجة العليا من اليسار إلى اليمين ومن ثم تقرأ الدرجة السفلى التي بعدها من اليسار إلى اليمين وهكذا... عندما يكون المتحكم المنطقي PLC في نمط العمل أو التشغيل (run mode) فإنه ينتقل من خلال البرنامج السلمي الكامل إلى النهاية التي تمثل درجة النهاية (end rung) للبرنامج المشار إليه بوضوح، وبعد ذلك يستأنف المتحكم المنطقي بشكل فوري عند البداية من جديد. ولذا يدعى إجراء التحرك عبر كل درجات السلم "بالدورة" (cycle).

4) ينبغي على كل درجة أن تبدأ بمدخل أو عدة مداخل وينبغي أن تنتهي بمخرج واحد على الأقل. حيث يستخدم مصطلح الدخل (input) لأحد أعمال التحكم (مثل إغلاق تماسات المفتاح) المستخدمة كدخل إلى المتحكم المنطقي PLC. أما مصطلح الخرج (output) فيُستخدم للجهاز المربوط مع خرج المتحكم المنطقي PLC (محرك مثلاً). 5) تظهر الأجهزة الكهربائية في شروطها الطبيعية، وبالتالي فإن المفتاح الذي يكون مفتوحاً بصورة طبيعية إلى أن يُغلقه أحد الأهداف سوف يظهر مفتوحاً على المخطط السلمي، أما المفتاح المغلق بصورة طبيعية فإنه يظهر مغلقاً على المخطط. 6) يمكن لجهاز محدد أن يظهر في أكثر من درجة على السلم. فمثلاً قد يكون لدينا تلك الحاكمة التي تشغِّل جهازاً أو أكثر. ونفس الأحرف و/أو الأرقام تُستخدم لتمييز الجهاز في كل حالة. 7) تعرَّف كل المداخل والمخارج بعناوينها التي تُمثِّل مجموعة الرموز المستخدمة اعتماداً على مصنِّعي المتحكم المنطقي PLC، وهذه الرموز هي عناوين الدخل والخرج في ذاكرة المتحكم المنطقي PLC. فمثلاً تسبق سلسلة المتحكمات المنطقية، Mitsubishi F، عناصر الدخل بالحرف X وعناصر الخرج بالحرف Y، وتستخدم الأرقام التالية: Inputs X400-407,410-413,500-507,510-513 (أي 24 دخلاً ممكناً) Outputs Y430-437,530-537 (أي 16 خرجاً ممكناً) وتستخدم شركة Toshiba أيضاً الحرف X مع المداخل مثل X000 و X001، والحرف Y مع المخارج مثل Y000 و Y001. وتسبق شركة Siemens أرقام الدخل بالحرف I والمخارج بالحرف Q مثل I0.1 و Q2.0. وتسبق شركة Sprecher+Schuh أرقام الدخل بالحرف X وأرقام الخرج بالحرف Y مثل X001 و Y001، كما تستخدم شركة Allen Bradley الحرفين I و O مثل I:21/01 وO:22/01.

لإيضاح رسم إحدى درجات المخطط السلمي اعتبر أن الحالة التي يُغذى (يُوصل on) فيها جهاز الخرج (محرك مثلاً) تعتمد على مفتاح البدء (start switch) المفتوح بصورة طبيعية، ويتم تحفيز هذا المفتاح بإغلاقه. وهكذا فإن الدخل هو المفتاح والخرج هو المحرك. يبين الشكل (3-5)المخطط السلمي الموافق الذي يبدأ بالدخل المفتوح هنا بصورة طبيعية بالرمز || من أجل تماسات الدخل إذ لاتوجد هنا أجهزة دخل أخرى، وينتهي الخط بالخرج المشار إليه بالرمز O. وعندما يُغلق المفتاح أي يتواجد عليه دخلاً محدداً فإن الخرج إلى المحرك سيكون فعالاً. الشكل (3-5): مخطط درجة السلم يبين الشكل(3-6) كيف سيظهر المخطط السلَّمي للشكل(3-5) باستخدام مجموعة رموز الشركات Mitsubishi و Siemens و Allen Bradley و Telemecanique.

الشكل (3-6): مجموعة رموز الشركات:

Mitsubishi (a) Siemens (b) Allen Bradley (c) Telemecanique (d