منتديات شباب العرب لكل العرب مدير المنتدى / سعيد حسين ياسين العطـار

لكل شاب ولكل فتاة في الوطن العربي والعالم الاسلامي اهديكم هذا العمل لوجه الله تعالى
 
الرئيسيةالبوابةاليوميةمكتبة الصورس .و .جبحـثالتسجيلالأعضاءالمجموعاتدخول

شاطر | 
 

 التحكم الآلي والحاكمات المنطقية

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
said63
منتديات شباب العارب
منتديات شباب العارب
avatar

عدد الرسائل : 3822
العمر : 54
تاريخ التسجيل : 14/02/2007

مُساهمةموضوع: التحكم الآلي والحاكمات المنطقية   السبت يناير 04, 2014 11:12 am


منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الأول : نظام التحكم
نظام التحكم Control System
مقدمة:
إن تنفيذ أي عملية أو جزء من عملية مثل حركة محرك أو تشغيل عنصر تسخين أو حركة ذراع يستند إلى اسطوانة
هوائية أو ضغط سائل أو غاز في أنبوب يتطلب أداة معينة تقوم بالتنفيذ بشكل يتناسب مع العملية وللتعرف على حالة
تنفيذ العملية ووضعها قبل وأثناء وبعد التنفيذ يستلزم الأمر أجهزة استشعار أو حساسات تنقل الكميات الطبيعية
Physical إلى إشارات كهربية مفهومة نستطيع التعامل معها ولتنفيذ عمل منهجي منظم فإن الأمر يتطلب منا صياغة
لعمليات التحكم في الوظيفة نفسها وهذا يقودنا إلى شكل قياسي لمنظومة التحكم بأشكالها المختلفة
منظومة التحكم المغلقة تبدو كما في الشكل أمامنا مكونة من عناصر يتم تمثيلها بأشكال مختلفة:
العملية Process
العملية مثل تسخين جسم أو حركة محرك أو ضغط سائل أو غاز أو تغيير سرعة محرك إلى غير ذلك من احتياجات
الصناعة أو الحياة اليومية وتوصيف العملية بشكل صحيح سوف يحدد بالتأكيد ذراعيها الفاعل Actuator والحساس
Sensor للتعرف على الوضع الحالي للعملية
وماكينات وخطوط الإنتاج بالمصانع تحتوي على أنواع عديدة من العمليات التي تتطلب السيطرة عليها لتنفيذ عمليات
التصنيع على النحو الأفضل
الفاعلات Actuators
الفاعلات هي عناصر المنظومة التي تقوم بتنفيذ العملية فعليا بتحويل الطاقة الكهربية إلى إحدى صور الطاقة المختلفة
سواء طاقة حركية أو حرارية أو ضوئية أو ضغط أو سريان إلى غير ذلك من أشكال الطاقة وللفاعلات أشكال كثيرة
مثل المحركات الكهربية والسخانات وطلمبات الضغط وغيرها سواء كانت وسائل بسيطة أو معقدة
الحساسات Sensors
وهي العنصرالذي يقوم بمراقبة تنفيذ العملية بقياس الكمية التي يتم التحكم فيها ويحولها إلى شكل كهربي مفهوم بشكل
مباشر أو عن طريق محول إشارة Transducer وهناك لكل العمليات حساسات مختلفة فهناك حساسات للحرارة وهناك
حساسات للضغط وحساسات للسرعة وحساسات للسريان وحساسات مستوى وحساسات للمسافة إلى غير ذلك من
الأشكال المختلفة للتنفيذ وتوجد بشكليها التماثلي والرقمي
فالحساسات التماثلية Analog sensors تعطي إشارة متصلة تأخذ شكلا من الأشكال القياسية والتي قد تكون فولت أو
مللي فولت أو مللي أمبير أو مقاومة أو بشكل آخر من الأشكال المتعارف عليها أما الحساسات الرقمية فتعطي حالة فقط
وفي شكل نقطة توصيل إما مفتوحة وتغلق حال التفعيل NO أو مغلقة وتفتح حال التوصيل NC وفي كل الأحوال تستخدم
الحساسات لإعطائنا موقف تنفيذ العملية طبقا للتصميم
حساس حرارة
حساس ضغط
حساس تقاربي Proximity
حساس حد Limit switch
مولد تاكو للسرعة
حساس مستوى - عوامة
حساس سريان
خلية وزن Load cell
أمثلة لبعض أنواع الحساسات في عالم الصناعة
محولات الإشارة Transducers
تقوم محولات الإشارة كوسيط بين الحساس بنظريته الفيزيائية وبين نظام التحكم الكهربي حيث يقوم بتحويل الإشارة
المحسوسة إلى إشارة كهربية قياسية يمكن استخدامها في أنظمة التحكم وفي معظم الأحيان يكون جزءا من الحساس نفسه
محولات الإشارة A/D Converters
في الأنظمة الرقمية أو التي تتعامل مع إشارات تناظرية Analog تحتاج تلك الأنظمة لتحويل قيمة الإشارة إلى رقم لتتم
عليه العمليات وبالتالي نحتاج إلى تلك المحولات لتعطينا القيمة المناظرة للإشارة لنقوم عليها بالحسابات داخل المنظومة.
محولات الإشارة D/A Converters
كذلك الحال عند الحاجة إلى تحويل قيمة رقمية إلى إشارة كهربية في نظم التحكم فسوف نحتاج إلى هذا النوع من
المحولات
نظام التحكم Control System
نظام التحكم هو الذي يستقبل المدخلات عبر الحساسات ووسائل الإدخال وربطها بشكل حسابي أو منطقي ليعطي
مخرجات معينة تتحكم في شكل أداء الفاعلات لتنفيذ العملية المطلوبة
ويمكن أن يتم تنفيذه بطرق عديدة لكنها كلها لا تخرج عن الحسابات المنطقية والرقمية بأشكالها المختلفة
ولكي ننتقل إلى كيفية تمثيل نظم التحكم العنصر الرئيسي والذي سيكون محور حديثنا في الفترة القادمة نبدأ بالتعرف
على العناصر التي سنستخدمها في بناء منظومات التحكم وتشغيل العمليات المختلفة
أولا : عناصر الحماية
ماذا نحمي وبماذا نحمي؟ سؤال مهم قبل أن نتتقل للحديث التفصيلي عن الحماية فنحن نتحدث عن دوائر كهربية وأحمال
كهربية فلدينا مصدركهربي ووسائل نقل ومنظومات تحكم وأحمال وفي كل من تلك المراحل نجد جزءا من الحماية لابد
أن نعيره الاهتمام
المصدر الكهربي له خصائص تتمثل في فرق الجهد الكهربي Electric voltage وتردد التيار الكهربي المصدر
وترتيب فازات المصدر Phase sequence وتيار الحمل المسموح به Load current والشوشرة على شكل الموجة
الكهربية لمصدر التغذية Noise ومعامل القدرة Power factor
ففرق الجهد الكهربي يلزم الحماية ضد ارتفاعه عن حد معين أو انخفاضه عن حد معين Over/Under voltage
والتردد يجب الحماية ضد ارتفاعه أو انخفاضه بنسبة معينة عن القيمة الطبيعية 05 هرتز مثلا ± 2
وترتيب الفازات يجب أن يكون بالترتيب R ثم S ثم T ويكون ثابتا لنفس المصدر على الدوام
كما يجب أن يكون هناك حماية ضد قصر الدائرة Short Circuit وكذلك الحمل الزائد عن المقنن بالنسبة للدائرة
Overload
كما يجب توفير وسيلة لرفع معامل القدرة Power factor لتكون أكبر من 59.0
ويجب كذلك معالجة الشوشرة خاصة تلك التي يسببها Harmonics بسبب استخدام الأحمال التي تحتوي على ملفات
ومكثفات في نفس الوقت
كل هذه العوامل يتم توفير وسائل حماية للمنظومة وللمصدر
فارتفاع الحمل وقصر الدائرة له أكثر من وسيلة للحماية ضده مثل الفيوزات والقواطع الحرارية والأوفرلود )الحمل
الزائد(
فيوزات
قاطع Circuit breaker
قاطع حراري
حماية أوفرلود
وزيادة أو نقصان فرق الجهد الكهربي يوجد ريلاي للفولت Voltage relay يوفر الحماية ضده حيث يتم ضبطه في
نطاق معين للتشغيل الصحيح
وترتيب الفازات أيضا يوجد ريلاي يسمى Phase sequence relay للحماية ضد اختلاف ترتيب الفازات
كذلك للتردد أيضا ريلاي يضمن التشغيل داخل نطاق معين للتردد
أما حماية معامل القدرة فتتم عن طريق إضافة أحمال سعوية Capacitive load لتعويض فارق معامل القدرة ولها
حساباتها الخاصة ولها أجهزة التحكم الخاصة بها
والشوشرة في حالة تأثيرها على العملية أو خشية التأثير يتم إضافة فلاتر Filters كهربية لامتصاص تلك الشوشرة قبل
الاستخدام
جهاز تحكم في معامل قدرة
أحمال مكثفات معادلة لمعامل القدرة
وحدات فلتر
ثانيا : عناصر التوصيل/الفصل
هناك أشكال عديدة من عناصر التوصيل والفصل منها المفاتيح بأشكالها والريليهات بأشكالها والكونتاكتورات بأشكالها
والحساسات الرقمية بأشكالها وسوف نستعرض معا بعضا من أشكال تلك العناصر وصور تواجدها في عالم الصناعة
المفاتيح
مفاتيح الضغط Push Buttons
هو مفتاح مزود بسوسته حيث عند الضغط عليه يقوم
بالتوصيل وعند تحريره يفصل مرة أخرى وهذا في حالة
نقطة التوصيل حال عدم الضغط مفتوحة Normally open (NO) أما لو كانت نقطة التوصيل حال عدم
الضغط مغلقة Normally closed (NC) فعند الضغط يتم
الفصل وعند تحرير المفتاح يعود للتوصيل مرة أخرى
مفتاح الاختيار Selector switch
وهو مفتاح للاختيار بين أوضاع للتشغيل وضعين أو أكثر
ويمكن أن يكون سوسته فيكون مثل Push button تماما
أو العادي حيث في كل وضع يكون هناك وضع وحيد
للتوصيل أو الفصل من أوضاع التشغيل حسب اختيار نقاط
التوصيل عليه NO أو NC
دواسة القدم Foot/Pedal Switch
وتستخدم في المناطق التي تعمل باستخدام القدم لسهولة
الوصول لها بالقدم أو انشغال اليدين وتعمل بنفس الطريقة
للمفاتيح
مفتاح توقف مفاجئ Emergency stop switch
يستخدم مفتاح التوقف المفاجئ لفصل عمليات التشغيل
تماما في الماكينات كوسيلة ظاهرة سهل الوصول إليها
للمشغل
مفتاح نهاية مشوار Limit switch
يستخدم مفتاح نهاية المشوار في الإحساس بنهاية حركة
معينة حيث يثبت على الجزء الثابت أو الجزء المتحرك
ويقوم بالتفصيل أو الفصل عند الالتقاء
مفتاح ضغط Pressure switch
يستخدم مفتاح الضغط للإحساس بقيمة معينة للضغط
والتوصيل أو الفصل بناء على نقطة التوصيل
مفتاح حراري Thermostatic switch
يستخدم المفتاح الحراري للإحساس بالحرارة والتوصيل أو
الفصل عند درجة حرارة معينة
مفتاح السريان Flow switch
يستخدم حساس السريان للإحساس بسريان مائع
)سائل/غاز( في مكان ما ويقوم بالتوصيل أو الفصل بناء
على حالة السريان
وهناك حالات أخرى عديدة من المفاتيح ترتبط بنوع معين من التأثيرات الميكانيكية أو الطبيعية وتقوم بالتوصيل أو
الفصل بناء على ذلك
الريليهات Relays
الريلاي هو وسيلة كهربية للتحكم في إشارة كهربية عن طريق إشارة كهربية أخرى مع العزل الكامل بين الإشارتين
حيث يتم توصيل الإشارة الحاكمة على ملف الريلاي وتوصيل الإشارة المتحكم فيها عن طريق نقطة توصيل للتوصيل
أو الفصل
يعمل الريلاي بتوصيل جهد التشغيل
على ملف التشغيل وبناء عليه يتم
التوصيل أو الفصل بين نقاط التوصيل
شكل من أشكال الريليهات المستخدمة
على نطاق واسع في عالم التحكم الآلي
شكل من أشكال الريليهات التي يتم
تثبيتها على الكروت الإلكترونية
وهناك أنواع أخرى من الريليهات مرتبطة بوظيفة معينة مثل ريلاي مؤقت وريلاي تيار وريلاي مستوى وغيرها حسب
الوظيفة المرتبط بها تماما مثل الحساسات حيث يقوم بالتوصيل بناء على شرط معين مرتبط بشئ فيزيائي
ريلاي مؤقت Timer Relay
يستخدم للتوصيل أو الفصل بناء على
شرط مرتبط بالوقت سواء تأخير
توصيل أو تأخير فصل أو توليد
نبضات على فترات قابلة للضبط
ريلاي تيار RelayCurrent
يستخدم حيث يتم ضبطه على تيار
حمل معين ولو كان أقل منه يفصل أو
يوصل نقطة تستخدم في دوائر التحكم
ريلاي حالة صلبة Solid State Relay
يستخدم للتوصيل والفصل في الحالات
التي تستدعي تردد توصيل وفصل
عالي
ريلاي مستوى Level Relay
ويستخدم للتحكم في مستوى سائل بناء
على توصيل طرف إحساس بالسائل
أو أكثر وبناء على ذلك يقوم بتوصيل
أو فصل نقطة توصيل
ريلاي عداد Counter Relay
ويستخدم للقيام بعمليات العد
والتوصيل أو الفصل بناء على شرط
الوصول إلى عدد معين للعداد
ريلاي فولت Voltage Relay
ويستخدم للتوصيل أو الفصل بناء على
مقارنة قيمة معينة سواء فوق أو تحت
تلك القيمة أو نطاق بين قيمتين
الكونتاكتورات Contactors
بينما تستخدم الريليهات في عمليات التحكم والإشارات الضعيفة بينما الكونتاكتور والذي يماثل تماما الريلاي في تشغيله
إلا أنه يستخدم بجانب عمليات التحكم في توصيل القدرات الكهربية الكبيرة للأجهزة المختلفة منها أيضا أنواع
كونتاكتور عادي Contactor
ويتكون من ملف تشغيل يتم توصيفه بجهد التشغيل
الكهربي ونقاط توصيل أساسية لتوصيل القدرة الكهربية
إضافة إلى نقاط مساعدة تستخدم في التحكم
كونتاكتور زئبق Mercury Contactor
وهو يماثل الكونتاكتور العادي في الملف إلا أن التوصيل
يكون عن طريق موصل زئبقي ويستخدم في الحالات التي
تستدعي توصيل وفصل سريع مثل دوائر السخانات
وتستخدم منظومات التحكم العادية والبسيطة في معظمها مكونات بسيطة من تلك التي ذكرناها سواء مفاتيح أو ريليهات
أو كونتاكتورات بالإضافة إلى عناصر الحماية التي ذكرناها سابقا
ويفضل دائما الفصل والعزل بين دوائر القدرة الكهربية ودوائر التحكم وحمايتها كذلك وإن أمكن أن نفصلها أيضا في
المكان يكون أفضل
ويمكن تنفيذ عملية الفصل والعزل في دوائر التحكم البسيطة عن طريق المحولات والتي تستخدم لفصل دوائر الملف
الثانوي عن دوائر الملف الابتدائي ومن الأفضل في حالة استخدام دائرة تحكم بجهد كهربي 235 فولت أن يتم استخدام
محول لتغذية دوائر التحكم 235 فولت بدلا من استخدام L,N من المصدر الرئيسي وفي مثل تلك الحالة يؤمن تماما في
حالات الشورت مع الأرضي حدوث تلف في عناصر دائرة التحكم
هذا وسوف نكمل باقي عناصر منظومة التحكم في الأجزاء التالية إن شاء الله__



منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الثاني : نظرة سريعة على المحركات الكهربية
Hassan el shahat
المحركات الكهربية Electric Motors
المحركات الكهربية هي أحد أهم العناصر في عالم الصناعة بل ربما في الحياة العملية اليوم بما تمثله من أدوار كثيرة في
معظم الماكينات والأدوات المستخدمة في الحياة اليومية وهي العنصر الفاعل الأهم Actuator من عناصر منظومة
التحكم الآلي السبعة ) العملية Process - نظام التحكم Control system – الحساسات Sensors – المحولات
Transducers - الفاعلات Actuators – المحولات الرقمية التناظرية D/A Converters - المحولات التناظرية
الرقمية A/D Converters ( فالمحركات أحد الفاعلات Actuators والتي تقوم بأداء معظم أشكال الحركة بأنواعها
الطولية والدورانية والترددية بإمكانياته الهائلة.
وللمحرك باعتبار التغذية الكهربية إليه فرعان رئيسيان هما محركات التيار المتردد AC Motors ومحركات التيار
المستمر DC Motors
أولا : محركات التيار المتردد AC Motors
لو تحدثنا عن كل فرع منها على حده فسوف نبدأ بمحركات التيار المتردد AC Motors حيث تنقسم أيضا باعتبار عدد
فازات التغذية إلى أحادي الفاز Single phase motor وثلاثي الفاز Three phase motor ولم ندخل في عملنا
كثيرا في تفاصيل تكوين المحرك إذ نبحث هنا عن عمليات التحكم في المحرك أكثر من مهمة البحث عن أشكاله
وأصنافه وأكثر ما يوجد في عالم الصناعة حاليا تحت مسمى محرك حثي Induction Motor وأكثر المحركات
انتشارا في عالم الصناعة هي محركات ذات القفص السنجابي.
وحسب مواصفات وخصائص المحركات يمكن تنفيذ العديد من عمليات التحكم فيها لتنفيذ العديد من العمليات الصناعية
ومنها العمليات الآتية :
- التشغيل والإيقاف
- عكس اتجاه الدوران
- التحكم في سرعة الدوران
- التحكم في عزم الدوران
وهذا كما ذكرنا طبقا لخصائص ومواصفات المحرك
- فبتوصيل القدرة الكهربية للمحرك يتم التشغيل وبفصلها يتم الإيقاف
- ويتغيير ترتيب فازات المحرك الثلاثي يمكن عكس اتجاه الحركة وبعكس أطراف ملفات التقويم في المحركات
الأحادية ذات ملفات التقويم يمكن عكس اتجاه الدوران
- وبتغيير التردد يمكن تغيير سرعة دوران المحرك
- وبتغيير فرق الجهد والتيار الكهربي يمكن التحكم في عزم الدوران للمحرك
أمثلة على التحكم في تشغيل محركات التيار المتردد )تشغيل/إيقاف/عكس اتجاه الحركة( :
: مثال 1
تشغيل وإيقاف محرك باستخدام مفتاح
واحد من النوع ON/OFF Selector
وكونتاكتور لتوصيل القدرة الكهربية
وحماية أوفرلود للحماية من ارتفاع تيار
الحمل
: مثال 2
تشغيل وإيقاف محرك باستخدام عدد 2
مفتاح Push Button الأول للتشغيل
وتكون النقطة فيه NO والآخر للإيقاف
وتكون النقطة فيه NC مع كونتاكتور
مناسب للحمل الكهربي وحماية أوفرلود
ضد ارتفاع تيار الحمل
: مثال 3
تشغيل وإيقاف محرك بنظام
ستار/دلتا باستخدام عدد 2 مفتاح
Push Button تشغيل/إيقاف
وعدد 1 تايمر للانتقال من ستار
إلى دلتا وعدد 3 كونتاكتور 1
عام وآخر للتشغيل ستار وآخر
للتشغيل دلتا مع حماية أوفرلود
: مثال 4
تشغيل وإيقاف محرك يعمل في
اتجاهين بثلاثة مفاتيح Push Button أحدها تشغيل أمامي وآخر
تشغيل خلفي وآخر للإيقاف مع
مفتاحي حد أمامي وخلفي Limit Switch لفصل الحركة باستخدام عدد
2 كونتاكتور أحدهما للاتجاه الأمامي
والآخر للاتجاه الخلفي مع حماية لعدم
التداخل في التشغيل بينهما وحماية
أوفرلود للمحرك
: مثال 5
تشغيل وإيقاف محرك يعمل بنظام
تشغيل/إيقاف باستخدام عدد 2
مفتاح Push Button ويعمل
المحرك في اتجاهين ويعكس
الاتجاه بشكل آلي ومستمر
باستخدام عدد 2 مفتاح حد أحدهما
للاتجاه الأمامي والآخر للاتجاه
الخلفي مع اختيار أحد الاتجاهين
بشكل افتراضي ودائم يبدأ فيه
المحرك بمجرد التشغيل باستخدام
عدد 2 ريلاي وعدد 2 كونتاكتور
أما عن التحكم في سرعة وعزم دوران محرك التيار المتردد فيتم باستخدام مغير سرعة Inverter حيث يمكن تغيير
التردد والتحكم في تيار الحمل الأقصى للمحرك وبالتالي يمكن التحكم في السرعة والعزم
ومغير السرعة Frequency Inverter هو جهاز يستقبل القدرة الكهربية إما في شكل أحادي الفاز أو ثلاثي الفاز
ويقوم بتوحيدها أولا عن طريق موحد داخلي Rectifier ثم يقوم بعد ذلك بتحويل القدرة المستمرة التي تم توحيدها إلى
قدرة مترددة ثلاثية الفاز ولكن شكل الموجة يكون مربع Square wave وليس موجة جيبية Sin wave حيث يمكن
التحكم في كل من قيمة الجهد RMS Value والتردد Hz وتيار الحمل الأقصى المسموح به Maximum current ولا
يتجاوزه المحرك بأي حال
ولكي تتم هذه العملية فلابد من توافر متطلبات محددة كحد أدني ليكون مغير السرعة قادرا على تنفيذ المتطلبات بالإضافة
إلى وحدة إنتاج القدرة الكهربية التي سبق توضيحها في الفقرة السابقة وهذه المتطلبات تتلخص في الآتي :
- مدخلات رقمية تسمح بالتحكم في تشغيل/إيقاف/عكس اتجاه قدرة تشغيل المحرك
- مخرجات رقمية تسمح بمراقبة تشغيل المحرك مثل الجاهزية Ready والتشغيل Run والسرعة صفر Zero Speed والخطأ إن وجد Fault/Error
- مدخلات تناظرية Analog inputs تسمح بتحديد السرعة المطلوبة وتيار الحمل المطوب وقراءة السرعة
الفعلية Actual value
- مخرجات تناظرية Analog outputs تسمح بمراقبة وضع التشغيل الحالي للسرعة والتيار Actual current and speed
- إمكانية ضبط بيانات المحرك وبيانات التشغيل وغيرها عن طريق مجموعة من البيانات الحاكمة والمراقبة
للتشغيل Parameters والتي من خلالها يمكن ضبط تشغيل مغير السرعة
- وحدة مراقبة للتشغيل والأعطال حيث يمكن التعرف على كل بيانات التشغيل من خلال شاشة رسائل أو لمبات
بيان لتحديد تلك البيانات الضرورية اللازمة للتشغيل
مثال على توصيلات مغير سرعة
إن توفرت تلك المتطلبات فإننا وبكل بساطة يمكن أن نعتمد على الوحدة في التشغيل بالإضافة إلى عمليات تحكم إضافية
يتطلبها الأمر حسب تطبيقات خاصة يمكن أن تتواجد في مغيرات السرعة والتي توفرها معظم الشركات حاليا حيث
تعطي تلك الشركات عمليات تحكم أو تطبيقات جاهزة يمكن استخدامها بشكل مباشر في مغير السرعة مثل :
- التشغيل المعتاد مع التحكم في السرعة )تشغيل/إيقاف/عكس اتجاه حركة( Speed Control
- التحكم في العزم Torque/Current Control
- منظومة PID – PID Control
- السرعات الثابتة Fixed Speeds
- الزيادة/النقصان في السرعة Increment/Decrement
- التشغيل عبر وسائل الاتصال Communication
ومن المهم جدا أن نعتني بإدخال بيانات المحرك لمغير السرعة حتى نضمن تشغيلا أفضل للمحرك ، كذلك إدخال بيانات
مصدر الجهد والتي تضمن حماية للجهاز ومراقبة جيدة للتشغيل.
وحسب التطبيق المطلوب لنا تنفيذه يتم البحث أولا في إمكانيات مغير السرعة وهل يوفي متطلباتنا أم لا وهل التطبيق
ضمن التطبيقات الافتراضية به أم لا فإن كان ضمنها فمن الأفضل أن نبدأ بالموجود ثم نقوم بضبط البيانات لتعطي ما
نريد وإلا قمنا بضبط الأقرب حسب متطلباتنا لنحصل في النهاية على التشغيل الأمثل للمحرك المطلوب تشغيله.
وقد تختلف بعض المسميات بين الشركات لكن في النهاية نبحث عن المعنى الذي نريده ومن خلال الكتالوجات وهناك
العديد من الشركات التي لها وحدات مغيرات سرعة في السوق لهما سمعتها الطيبة مثل سيمنس وألن برادلي وباركر
وإيه بي بي وشنايدر وميتسوبيشي وإل جي وياسكاوا وتوشيبا وهيتاشي ودلتا وغيرها ويفضل الاطلاع جيدا على
الكتالوج الخاص بالاستخدام قبل الشروع في الاستخدام وفهم العملية الصناعية جيدا والتوفيق بينها وبين إمكانيات مغير
السرعة المطلوب تشغيله
وبهذا نكون قد تحكمنا في الخصائص التي ذكرناها عن المحرك )التشغيل/الإيقاف/عكس الحركة( ثم السرعة وعزم
الدوران
ثانيا : محركات التيار المستمر DC Motors
يتكون محرك التيار المستمر من عنصرين رئيسيين يتم
التحكم في المحرك عن طريق التحكم فيهما وهما
العضو الثابت والذي يشمل ملفات الفيلد وجزء من
ملفات الأرميتشر والتي توجد غالبيتها في العضو الدوار
كما توجد الفرش الكربونية والتي تقوم بعملية نقل القدرة
الكهربية للعضو الدوار عبر قطاعات التوحيد كما توجد
مروحة تبريد ولقياس السرعة يستخدم جهاز تاكو ميتر
أو إنكودر حسب الاحتياج.
ومحرك التيار المستمر له جزءان من التغذية الكهربية الأول خاص بملفات الفيلد والثاني خاص بملفات الأرميتشر
وتغذية الفيلد غالبا ما تكون قليلة القدرة في المحركات الصغيرة حيث لا يتجاوز استهلاكها أو قدرتها 5.0 كيلو فولت
أمبير وربما أقل ويزيد هذا في المحركات الكبيرة ليصل تيار الحمل إلى 25 أمبير في بعضها.
أما في ملفات الأرميتشر فهي التي يتم على أساسها احتساب قدرة المحرك ويختلف جهد التشغيل وتيار الحمل بناء على
قدرة المحرك وتقاس قدرة المحرك بحاصل ضرب جهد التشغيل الأقصى في تيار الحمل الأقصى للمحرك.
وعن طريق التحكم في كل من جهد وتيار الحمل في ملفات الفيلد والأرميتشر يمكن التحكم في تشغيل المحرك كالآتي :
- يمكن التشغيل والإيقاف بتوصيل أو فصل القدرة الكهربية
- يمكن عكس اتجاه الحركة عن طريق عكس أي من الملفات الفيلد أو الأرميتشر
- يمكن التحكم في سرعة الحركة عن طريق قيمة فرق الجهد على ملفات الفيلد أو الأرميتشر
- يمكن التحكم في العزم عن طريق التحكم في فرق الجهد وتيار الحمل المسموح به على كل من ملفات الفيلد أو
الأرميتشر
ويمكن أن يتم الشتغيل على سرعة ثابتة مثلما هو الحال مثلا في محرك مساحة زجاج السيارة حيث يتم التغذية بفولت
22 فولت ويتم التوصيل أو الفصل ويمكن عكس الاتجاه عن طريق عكس قطبية الملفات كما ذكرنا.
أما في حالة التغيير في جهد التغذية لكل من الفيلد أو الأرميتشر فيلزمنا هنا جهاز لتوحيد القدرة الكهربية ويمكن التحكم
فيه حسب المطلوب وهو ما يطلق عليه DC Drive أو مغير سرعة تيار مستمر حيث يعتمد تماما على وحدات ثيرستور
يتم توحيد القدرة الكهربية والتحكم فيها عن طريق التحكم في زاوية الإشعال للثيرستور
ومن المهم جدا أن نعلم المعلومات الآتية عن محركات التيار المستمر :
- تتناسب سرعة المحرك طرديا مع فرق الجهد على ملفات الأرميتشر
- نحصل على أقصى قدرة من المحرك وبالتالي أقصى عزم عند أقصى سرعة للمحرك
- زيادة المجال الكهربي الناتج عن ملفات الفيلد يؤدي إلى زيادة عزم الدوران ويكون الحد الأقصى للمحرك عند
الحد الأقصى لتغذية ملفات الفيلد والأرميتشر
وبالتالي فإن أي درايف أو مغير سرعة لمحرك تيار مستمر سوف نجد به منظومة للتحكم في الفيلد وأخرى للتحكم في
الأرميتشر وفي أحيان كثيرة يلجأ الكثيرون لتثبيت تغذية الفيلد إلا أن هذا لا ينفي أنه يمكن عن طريق التحكم في تغذية
ملفات الفيلد زيادة عمليات التحكم في محرك التيار المستمر.
ولا يختلف الحال بالنسبة لمغير السرعة التيار المستمر عن التيار المتردد في الحد الأدنى للإمكانيات المتوقعة فيه والتي
ذكرناها في معرض حديثنا عن مغيرات السرعة التيار المتردد.
ثالثا : المحركات ذات المغناطيس الدائم )بدون ملفات فيلد( – المحركات السيرفو :
النوع الثالث من المحركات وهي التي تستبدل ملفات الفيلد بمغناطيس دائم يعطي مجالا بديلا عن ذلك الذي تعطيه
الملفات الكهربية وهو موجود أيضا بقسميه ذات التيار المتردد وذات التيار المستمر وله مميزات كبيرة عن المحركات
العادية حيث التحكم العالي في السرعة ودقة الانتقال بين السرعات والوصول إلى سرعات عالية مقارنة بالمحركات
العادية كما يمكن عكس الحركة ببساطة وبسرعة كبيرة في وقت قصير جدا كما أن الحجم مضغوط جدا مقارنة بالمحرك
العادي إضافة إلى أن عزم الدوران لنفس القدرة الكهربية أكبر وأكثر ثباتا.
وتنتج الشركات أجهزة مغيرات سرعة تتعامل مع المحركات السيرفو الخاصة بها ومعها وسيلة قراءة السرعة الفعلية
عبارة عن إنكودر Encoder أو تاكو Tacho-generator حيث يكون هناك توافق تام بين المحرك ومغير السرعة.
وتبعا لنوع المحرك إن كان تيار متردد أو تيار مستمر يكون نوع مغير السرعة كما سبق ويخضع لنفس المقاييس غير
أن بيانات التشغيل قد تكون أقل في مغيرات السرعة السيرفو من مغيرات السرعة العادية.
وما قلناه عن الحد الأدنى للمتطلبات في مغير السرعة العادي ينطبق تماما على مغير السرعة السيرفو.
ونحتاج لمحركات السيرفو في التطبيقات التي تتطلب تغير سريع في السرعة أو عكس سريع للسرعة أو سرعات عالية
ودقيقة في نفس الوقت وكذلك التطبيقات التي تطلب عزم أعلى وحجم أقل.
إلا أن من عيوبه ارتفاع السعر مقارنة بالمحركات العادية وكذلك صعوبة عمليات الصيانة مقارنة بالمحركات العادية بل
إن بعض المحركات لا يمكن إصلاحها نهائيا عند حدوث أي مشكلة بها.
رابعا : محركات الخطوة Step Motors :
وهي من أنواع المحركات السيرفو غير أنها تتميز بميزة أخرى وهي التحرك بزواية محددة ودقيقة جدا وتصل إلى
أجزاء من الثانية في الحركة الواحدة حسب دقة حركة المحرك والذي يعمل معه مغير سرعة من نفس النوع Step drive حيث يكون الخرج من درايف الخطوة في شكل نبضات قدرة كهربية كل نبضة يتحرك بها المحرك حركة ثابتة
تعادل جزء من دقة المحرك والتي يمكن أن تصل في بعض المحركات أن يتحرك الدورة الواحدة ) 2ط( في 15555
خطوة وهي دقة عالية جدا يتطلب العمل بها في الماكينات التي تحتاج لمثل تلك الدقة مثل ماكينات CNC والروبوت
وغيرها.
ويختلف التشغيل هنا في أن مغير السرعة يتطلب نبضات Pulse Train بالإضافة إلى إشارة التشغيل حيث مع وجود
الاثنان يتحرك بحركة واحدة
وهو يعطي من الدقة العالية في الحركة الموضعية ما لا يمكن لغيره أن يعطيه
أنواع أجهزة قراءة السرعة الفعلية للمحركات Speed feedback devices :
التاكو generator-Tacho
وهو جهاز يعطي الخرج منه في شكل جهد كهربي مستمر
أو متردد يتناسب مع السرعة الدورانية والأشهر منه التيار
المستمر ويكون الخرج منه منسوبا لكل 1555 لفة مثلا
25 فولت/ 1555 لفة أو 5.52 فولت/لفة بالإضافة إلى
أقصى عدد ممكن من اللفات يمكن أن يعمل به الجهاز ومنه
أشكال كثيرة سواء لها عمود محور يتحرك مع المحرك أو
مجوف Hollow shaft
الانكودر Encoders
وهي أجهزة تعتمد على إنتاج نبضات Pulse عند دورانها
اعتمادا على قرص دوار يمر أمام حساس ضوئي مثل
المبين بالشكل ومنها نوعان الأول يسمى Absolute encoder حيث يكون هناك كود لكل زاوية من زوايا
الدوران ويكون بها قرص مثل الذي إلى اليمين والذي
يعطي كود مكون من 8 خانات أما النوع الآخر وهو
Incremental ويعطي نبضات Pulse train على قناتين
A,B بفارق زمني 05 درجة وعلى Z يعطي نبضة لموضع
البداية في كل مرة ويمكن أن يعطي ثلاث قنوات وعكسها
أو قناتين فقط أو قناة واحدة وعكسها.
Resolver
وهو جهاز يستخدم في تحديد زاوية الدوران ويعطي إشارة
تناظرية وليس كود رقمي حيث يعطي ثلاث إشارات
لتحديد الزاوية كما في الصورة المقابلة ويستخدم في حالات
التحكم في الوضع Position control مثلما هو الحال مع
Absolute encoder
وهذه الأجهزة والتي تعطي صورة عن السرعة الفعلية أو وضع زاوية الدوران للمحرك تساعد في الوصول إلى الشكل
الأمثل أو الأفضل للأداء المطلوب من مغير السرعة والمحرك العامل معه.
بهذا نكون قد ألقينا الضوء على المحركات الكهربية بأشكالها المختلفة والعوامل التي يمكن أن نتحكم فيها في المحركات
والأجهزة اللازمة لتنفيذ مهام التحكم خاصة مغيرات السرعة وكيفية قياس السرعة الفعلية للمحركات.



منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الثالث : عمليات التحكم
Hassan el shahat
صياغة منظومة التحكم
بعد أن تعرفنا على بعضا من عناصر منظومة التحكم في العمليات الصناعية المختلفة فإن يتحتم علينا أن نربط بين تلك
العمليات بشكل ما لتؤدي ما نريده منها وهناك أشكال كثيرة للتفكير في صياغة منظومة التحكم المناسبة وكلها حسب
كلامنا السابق تأخذ صورتين إما صورة رقمية Digital أو صورة تناظرية Analog
ففي الصورة الرقمية تخضع العملية تماما لعلاقات الجبر الثنائي Boolean algebra المعروفة حيث تتمثل الحالات
1,0 في شكل نقطة التوصيل التي يمثلها الريلاي أو الكونتاكتور بكل أشكالهما ويمثل ملف الريلاي أو الكونتاكتور أو
اللمبة أو الصمام مكان تخزين النتيجة التي نريدها تماما
وبالتالي يمكننا أولا التعبير عن الحالة في صورة نقطة مفتوحة NO أو نقطة مغلقة NC
- تخزين نتيجة العمليات )في شكل ملف ريلاي(
- نقطة مفتوحة )تمثل الحالة 0 حالة التفعيل(
- نقطة مغلقة )تمثل الحالة 1 أو المعكوس حالة التفعيل(
وتنطبق قواعد الجبر الثنائي تماما فالتوصيل على التوالي يعطي العلاقة AND والتوصيل على التوالي يعطي العلاقة OR
والنقطة NC هي المقابل للنقطة NO والعكس صحيح
التوصيل على التوالي AND
التوصيل على التوازي OR
التوصيل على التوالي NAND
التوصيل على التوالي NOR
التوصيل بشرط أن يتحقق الشرطان لتحقيق الخرج
التوصيل بشرط أن يختلف الشرطان لتحقيق الخرج
ويمكن الخلط بين العمليات وبعضها بشرط أن تعطي العملية النتيجة المطلوبة ويمكن تكوين العمليات عن طريق صياغة
جدول الحقائق Truth table حيث يعطي النتائج المحتملة بناء على حالة المدخلات ومنه يمكن صياغة العمليات.
هناك طريقة أخرى لصياغة عمليات التحكم الرقمي وهي طريقة الحالة أو التحكم بالحالة State Control حيث يتم
تحديد حالات للعملية ويكون الانتقال بينها عبر شروط يجب تحقيقها في كل حالة ليتم الانتقال إلى حالة أخرى.
مثلا محرك يعمل في اتجاهين يكون له ثلاث حالات وهي )التوقف – العمل الأمامي – العمل الخلفي( وهناك شروط
فمثلا يتم الانتقال من التوقف إلى العمل الأمامي عند الضغط على مفتاح العمل الأمامي بشرط عدم الضغط على التشغيل
الخلفي أو الضغط على التوقف ويستمر العمل على هذا واستمرارا لحالة التشغيل الأمامي ، وحالة التشغيل الخلفي أيضا
يتم الانتقال من التوقف إلى العمل الخلفي عند الضغط على مفتاح العمل الخلفي بشرط عدم الضغط على التشغيل الأمامي
أو الضغط على التوقف ويستمر العمل على هذا واستمرارا لحالة التشغيل الخلفي ، أما حالة التوقف فيتم الوصول إليها
من حالة التشغيل الأمامي أو الخلفي إن ضغطنا على التوقف أو حد خطأ أوفرلود أو وصل المحرك إلى نقطة مفتاح الحد
Limit switch الخاص بنهاية منطقة التشغيل الأمامي أو وصل المحرك إلى نقطة مفتاح الحد Limit switch الخاص
بنهاية منطقة التشغيل الخلفي ولا ينتقل التشغيل من التشغيل الأمامي إلى الخلفي أو العكس أبدا.
وتصميم عمليات التحكم باستخدام مخطط الحالة من الطرق المفيدة جدا في عمليات تصميم دوائر الماكينات خاصة تلك
التي تعتمد على تتابع تنفيذ خطوات معينة حيث يكون الوصول إلى خطوة معينة مرتبطا بالحالة السابقة لها ويكون شرطا
في الحالة التالية لها مع الشروط الأخرى الواجب توافرها للانتقال بين الحالات وبعضها بالصعود والهبوط.
وكل أنواع الريليهات سواء تايمر مؤقت أو عداد أو منظم عمل Process يمكن في النهاية ترجمة عمله إلى نقطة
توصيل إما مغلقة NC أو مفتوحة NO وبالتالي يمكن تنفيذ الجزء الرقمي منها بعمليات الجبر الثنائي مثل ما سبق وفي
الحالات المعقدة يمكن الاعتماد على التحكم باستخدام الحالة State control كما ذكرنا في الجزء السابق.
أما على مستوى الصورة التناظرية فهناك أشكال من التحكم منها التحكم المفتوح Open loop control حيث يتم تحديد
قيمة للتشغيل دون الاعتماد على قياس نتيجة الأداء للوصول إلى نتيجة وبالتالي فوسائل القياس لا تكون موجودة في حين
يجب توفر منظومة لتحويل الإشارة التناظرية إلى "فعل" عن طريق جهاز تحكم مناسب أو أداة تنفيذ مناسبة.
وأنظمة التحكم المغلق لها طرق كثيرة لتنفيذها منها :
- التحكم عن طريق الفرق في القيمة Differential حيث يتم تحديد قيمة صغرى وقيمة كبرى حيث يتم التشغيل
عند القيمة الصغرى والإيقاف عن القيمة الكبرى
- التحكم عن طريق مكبر PID حيث يتم قياس الخطأ بين قيمة الضبط والقيمة الفعلية وحسب حساسية الخطأ يتم
التصرف بثلاث طرق متوازية أو متتالية أحدها تكبير والأخرى تفاضلية والثالثة تكاملية ويوجد من منظومات
PID أشكال كثيرة سواء في شكل كروت إلكترونية أو في شكل برامج حاسبات أو حاكمات.
- التحكم التقاربي حيث يتم التشغيل بقياس الفرق بين قيمة الضبط والقيمة الفعلية وكلما زاد الخطأ زادت سرعة
استجابة النظام للعمل وكلما صغر الخطأ كانت نسبة الاستجابة أبطأ إلى أن يصل إلى أقل معدل مسموح به
وعندها يتوقف النظام عن الاستجابة أويصل إلى مرحلة الثبات في التشغيل وهو ما يمكن أن يسمى Fuzzy control ويمكن استخدامه في العمليات التي لا يمكن صياغة علاقة رياضية لربط مكوناتها معا.
أمثلة على منظومات التحكم المغلق Closed Loop Control System
- منظومة تحكم في درجة الحرارة Temperature controller باستخدام PID
o عناصر المنظومة )جهاز تحكم في الحرارة – حساس ثرموكابل – SSR – سخان – حماية(
o الرسم الكهربي للدائرة
o ماذا نضبط في جهاز التحكم
- منظومة التحكم في مستوى سائل باستخدام فارق المستوى Differential controller
o عناصر المنظومة )جهاز تحكم في المستوى – عوامة حد أقصى – عوامة حد أدنى – كونتاكتور –
مفتاح تشغيل/إيقاف – حماية(
o الرسم الكهربي للدائرة
o ماذا نضبط في جهاز تحكم المستوى
- منظومة التحكم في سرعة موتور مع دانسر )من 1 وحتى 01 فولت( باستخدام مغير سرعة Inverter
o عناصر المنظومة )مغير سرعة – موتور – منظومة تشغيل/إيقاف – قيمة لضبط السرعة الخطية –
دانسر – حماية(
o الرسم الكهربي للدائرة
o ماذا نضبط في جهاز مغير السرعة والدانسر
دائرة سخان مع ثرموكبل وريلاي SSR مع حماية فيوز أو قاطع
مكونات الدائرة
- مصدر التغذية L,N
- جهاز التحكم في
الحرارة
- ريلاي SSR
- حساس ثرموكبل
- حماية فيوز أو قاطع
- سخان
•ما هي البيانات الواجب ضبطها في جهاز التحكم في الحرارة للحصول على أداء سليم ؟
دائرة تحكم في مستوى سائل باستخدام جهاز تحكم في المستوى Level Controller مع عدد 2 عوامة وكونتاكتور
لتشغيل طلمبة لملئ الخزان مع حماية أوفرلود أو فيوز ثلاثي
مكونات الدائرة
- جهاز تحكم في
المستوى
- حساس حد أعلى
للمستوى
- حساس حد أقصى
للمستوى
- موتور طلمبة
- كونتاكتور للتشغيل
- حماية أوفرلود
•ما هي البيانات الواجب ضبطها في جهاز التحكم في المستوى للحصول على أداء سليم ؟
دائرة تشغيل محرك مع مغير سرعة مع دانسر للحصول على Feedback لتصحيح السرعة
مكونات الدائرة
- مغير سرعة
- موتور
- دانسر
- كونتاكتور توصيل
- حماية أوفرلود
- مصدر للسرعة
•ما هي البيانات الواجب ضبطها في جهاز مغير السرعة للحصول على أداء سليم مع تشغيل الدانسر ؟__


منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الرابع : أمثلة على عمليات التحكم
Hassan el shahat
أمثلة على عمليات التحكم Control Examples
: مثال- 1
منظومة طباعة على جزء حيث تتكون
المنظومة من موتور يتحرك باستمرار مع
التشغيل وعند دفع القطعة يدويا حتى تصل
إلى الحساس S يتم نزول البستم C1 عن
طريق الصمام 14M ليضع العلامة فوق
القطعة فيتحرك إلى موضع الحساس L11 ثم
يتحرك إلى الموضع L10 فيقوم البستم C2
بدفع القطعة من الموضع L20 إلى الموضع
L21 عن طريق الصمام 12M ثم يعود إلى
الموضع L20 ثم تبدأ الدورة الجديدة
مكونات الدائرة :
- موتور M يعمل مع تشغيل الماكينة
ويقف معها
- تشغيل وإيقاف بمفتاحين
Start/Stop مع حماية أوفرلود
للموتور
- حساس S حيث موضع الطباعة
- بستم C1 يعمل عن طريق الصمام
V1 وعليه حساسان L11 للحد
الأسف للحركة و L10 للحد الأعلى
للحركة
- بستم C2 يعمل عن طريق الصمام
V2 وعليه حساسان L21 للحد
الأمامي و L20 للحد الخلفي للحركة
- الريلاي K يعطي إشارة لجاهزية
الماكينة لاستقبال قطعة جديدة
: مثال- 2
عربة تتحرك عن طريق بستم C2 بين خزانين
حيث تبدأ الحركة من الخزان الأول حيث الوضع
الأولي للحركة عند البدء أن تكون العربة أمام
الحساس L21 وأن تكون العربة لأعلى أمام
الحساس L10 وعند التشغيل يبدأ البستم C1 بالنزول
حتى يغمس الجزء في الحوض الأول حتى الحساس
L11 وبمجرد النزول يتم الرفع مرة أخرى حتى
يصل للحساس L10 ثم تتحرك العربة عن طريق
البستم C2 حتى تصل للحساس L30 ثم تنزل عن
طريق البستم C1 حتى تصل إلى الحساس L31 ثم
ترفع مرة أخرى حتى تصل للحساس L30 ثم
تتحرك العربة مرة أخرى عن طريق البستم C2
مرة أخرى للوضع الأولي ويتم التكرار حتى
الضغط على مفتاح التوقف
تم إضافة وضع تعديل Positioning لوضع العربة سواء آليا أو يدويا حيث يتم رفعها لأعلى مع حركة العربة لأقصى
اليسار وبالتالي تكون جاهزة للتشغيل الآلي المتواصل حتى يتم الضغط على مفتاح التوقف
كل الشروط التي ترفع العربة لأعلى تقطع الهواء عن البستم C1 الخاص بالرفع فيعود للوضع لأعلى وكل الشروط التي
تنزل العربة لأسفل تقوم بتوصيل الهواء إلى البستم C1 والذي يقود العربة لأسفل
كل الشروط التي تحرك العربة إلى اليسار توصل الهواء إلى البستم C2 وكل الشروط التي تحرك العربة إلى اليسار
تقطع الهواء عن البستم C2
: مثال- 3
وحدة طباعة على حجر حيث
يمر الحجر على سير متحرك
عن طريق موتور يعمل عن
طريق كونتاكتور KM ويتم
إيقاف القطعة عند المرور أمام
الحساس الضوئي C حيث ينزل
البستم C1 عن طريق الصمام
M1 حتى يصل للحساس L11
ثم يرفع البستم C1 حتى يصل
إلى L10 فيتحرك المتور مرة
أخرى حتى تصل القطعة إلى
الحساس S فيتوقف الموتور
فيدفعها البستم C2 حتى يصل
إلى موضع الحساس L21 ثم
يعود إلى الموضع L20 وتبدأ
الدورة من جديد
عناصر الدائرة :
- موتور M يعمل عن طريق
كونتاكتور KM
- بستم C1 يعمل عن طريق صمام
M1
- بستم C2 يعمل عن طريق صمام
M2
- مفتاح تشغيل S1 يبدأ التشغيل
ومفتاح توقف S2
- حساس توقف القطعة للطباعة C
- حساس توقف القطعة للدفع
للكرتونة S
- حساسات نهاية مشوار للبستم C1
فوق L10 وتحت L11
- حساسات نهاية مشوار للبستم C2
أمام L21 وخلف L20
- هنا يتم إضافة مؤقت Pulse
لإعادة تشغيل موتور السير بعد
الطباعة حتى يتجاوز الحساس C
: مثال- 4
وحدة تعبئة وفصل المنتج ذو الارتفاع
الصحيح من ذو الارتفاع الخطأ حيث يعمل
الموتور M1 لنقل المنتجات مع حتى يصل
منتج إلى الحساس S فيتوقف الموتور M1
فيدفع البستم C1 القطعة حتى تمر من أمام
الحساسين الضوئيين L31,L32 بفعل الدفعة
فإن قطعت الاثنان كانت سليمة فيعمل السير
الثاني عن طريق الموتور M2 ليضع
المنتج السليم في الكرتونة فيمر من أمام
الحساس L51 ليسمح للبستم C1 بدفع منتج
جديد وإن مرت من أمام الحساس L32 فقط
فلا يعمل الموتور M2 ويقوم البستم C2
بدفع المنتج غير المطابق إلى الكرتونة
الأخرى ثم تبدأ دورة جديدة لدفع منتج من
على السير ويلاحظ توقف السيور سواء
M1 أو M2 عند دفع المنتج من عليها
تتحرك القطعة على السير
المتحرك بالموتور M1 حتى
تصل إلى الموضع S حيث يتم
الدفع لمنطقة الفرز عن طريق
الذراع C1 فإن مرت عبر
شعاعي الحساسين L31,L32
مرت إلى منطقة المطابق عبر
الموتور M2 وإن مرت عبر
الشعاع الخاص بالحساس L32
فقط تم دفعها بالذراع C2 إلى
منطقة الغير مطابق وفي كل
الحالات لا يتحرك أي من
الموتورين طالما هناك أي جزء
لم يدخل منطقة المطابق أو غير
المطابق أو لم يكن الذراعان في
المنطقة الخلفية__


منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل الخامس : عمليات التحكم باستخدام مغيرات السرعة
Hassan el shahat
عمليات التحكم باستخدام مغيرات السرعة
تستخدم مغيرات السرعة بشكل عام للتحكم في المحركات بكل أشكالها سواء كانت AC أو DC أو سيرفو أو Step motor حيث بالتحكم في عوامل المحرك Motor parameters يمكن التحكم في المحرك.
فمثلا بالتحكم في جهد الأرميتشر في محركات التيار المستمر يمكن التحكم في السرعة وبالتحكم في التيار المسموح به
للمرور عبر الملفات يمكن التحكم في العزم.
وبالتحكم في تردد التيار المتردد يمكن التحكم في سرعة المحرك وبالتحكم في فرق الجهد الكهربي وكذلك التيار يمكن
التحكم في عزم الدوران للمحرك.
ولكي نقوم باستخدام مغير السرعة بشكل صحيح فيجب علينا المرور بخطوات محددة لذلك :
- توصيف مغير السرعة بشكل كامل بما يتناسب مع المحرك ومع التطبيق المزمع تنفيذه
o تحديد القدرة وشكل الدخل الكهربي والخرج الكهربي من مغير السرعة
o تحديد شكل التطبيق المطلوب
o تحديد المدخلات والمخرجات الرقمية والتناظرية المطلوبة
o تحديد نوع العزم )أحادي-رباعي( Single/Four Quadrant
- تثبيت وتوصيل مغير السرعة طبقا لتعليمات المورد حيث نبدأ التوصيل كالآتي:
o توصيل مدخلات التغذية الرئيسية Main power
o توصيل مدخلات التغذية الثانوية Auxiliary supply
o توصيل أطراف المحرك Motor connections
o توصيل وسيلة قياس السرعة Speed feedback
o توصيل الشروط الضرورية للتشغيل مثل ثرموستات المحرك وشروط التوقف المفاجئ وغيرها
o إدخال بيانات القدرة الكهربية والمحرك في مغير السرعة عن طريق شاشة التشغيل وقبل بدء التشغيل
o إدخال بيانات المدخلات الرقمية والتناظرية قبل التشغيل
- تجربة تشغيل مغير السرعة مع الموتور بشكل يدوي محلي Local من لوحة التشغيل وذلك لضبط الاتجاه )قبل
توصيل الحمل على المحرك( وتحديد قياسيات المحرك من حيث السرعة والتيار وغيرها.
- عمل توليف آلي )إن أمكن( Auto-tune لمغير السرعة مع الموتور لضبط قياسات الموتور الضرورية وضبط
منظمات السرعة والتيار آليا حال استخدامها
- اختيار التطبيق المناسب مع عمل الضبط اللازم للتطبيق مع الالتزام بتعليمات الشركة المصنعة
- بدء التشغيل بشكل آلي مع المنظومة حسب التطبيق المستخدم
- مراقبة أداء مغير السرعة وقياسات الجهاز سواء الفولت والتيار
وسوف تجد في كل مغيرات السرعة من خلال كتالوجات الشركات المصنعة الأقسام الآتية :
-1 توصيف مغير السرعة
-2 توصيف المحرك الذي يعمل مع مغير السرعة
-3 الأبعاد الميكانيكية وكيفية التثبيت
-4 التوصيل الكهربي )القدرة الكهربية – التحكم الرقمي والتماثلي(
-5 كيفية برمجة الجهاز
-6 التطبيقات المستخدمة في مغير السرعة
-7 بيانات مغير السرعة التي يمكن ضبطها ومستوياتها المختلفة
-8 رسائل الخطأ بالجهاز وكيفية التعامل معها
-9 بيانات الاتصال وكيفية برمجة الاتصال )إن وجدت في مغير السرعة( وكيفية توصيل كابلات الاتصال
-11 كيفية التعامل عن طريق برامج الشركة المصنعة بدلا من لوحة المفاتيح )إن وجد(
التطبيقات الشهيرة في مغيرات السرعة:
- التطبيق القياسي Speed Control حيث يعطي إمكانية التشغيل/الإيقاف وعكس الاتجاه عن طريق مدخلات
رقمية وإدخال قيمة السرعة والتيار عن طريق مدخلات تناظرية
وهنا تكون علاقة السرعة بإشارة التحكم طردية وخطية أي كلما ازدادت إشارة الدخل كلما زادت السرعة عن
طريق التردد في مغيرات السرعة للتيار المتردد وجهد الأرميتشر لمحركات التيار المستمر
- تطبيق التحكم في العزم Torque Control حيث يكون عزم الدوران هو محور التحكم ويتم ذلك عن طريق
التحكم في تيار الحمل والجهد والتردد )في حالة محركات التيار المتردد( أيضا فالتغير في السرعة هنا يكون بناء
على عزم الدوران المطلوب
- تطبيق السرعات الثابتة Fixed Speeds حيث هنا عن طريق مداخل رقمية وطبقا لعددها يكون عدد السرعات
فإن كانا مدخلين كان عدد السرعات 4 وإن كان ثلاث مداخل كان عدد السرعات 8 وإن كان أربعة كان عدد
السرعات 16 بمعنى أن عدد السرعات يساوي 2 مرفوعة إلى الأس مساويا لعدد مداخل التحكم ويتم إدخال
جدول السرعات جميعها أو على الأقل السرعات المحتملة قبل التشغيل حيث يتم الانتقال من سرعة لأخرى
بمجرد تغيير حالة المدخلات والتي يمكن أن تأخذ شكل الجدول التالي على سبيل المثال:

- تطبيق زيادة/نقصان السرعة Increment/Decrement وهنا يكون العامل المؤثر في التشغيل هو اثنان من
" المداخل الرقمية أحدهما لزيادة السرعة والآخر لنقصان السرعة حيث عند انتقال حالة أي منهما من الحالة " 1
إلى الحالة " 1" أي على الحافة الموجبة Positive edge يتم زيادة السرعة أو نقصانها بمعدل ثابت يكون ضمن
عوامل ضبط مغير السرعة فمثلا لو كان معدل زيادة سرعة جهاز 2 هرتز/لكل نبضة من المدخلات التي أشرنا
إليها وكان يعمل مثلا على سرعة تتناسب مع التردد 12 هرتز وأردنا أن ينتقل إلى 21 هرتز فهذا يعني أننا
نحتاج إلى 8 نبضات ليتيغير التردد من 8 إلى 21 بمعدل 2 هرتز لكل نبضة
مثال على تشغيل مغير سرعة تيار مستمر بشكل كامل )على سبيل المثال النوع SSD 590+ من شركة باركر(
فبناء على قدرة المحرك المطلوبة فسوف نحدد حجم الوحدة المطلوبة وشكل التثبيت لها وأبعادها مثل الشكل التالي:
وتأتي المرحلة الثانية وهي تحديد المواصفات الكهربية كاملة للوحدة ومطابقة ذلك مع مواصفات الشركة القياسية فمثلا
في مغير السرعة الذي معنا يكون الوصف بتيار الحمل مثلما هو الحال تحت شكل كل حجم من أحجام الأجهزة وبالتالي
فلن يكون هناك توصيف زائد إلا في حالة طلب مواصفات خاصة قد لا يبديها الوصف العام للجهاز فيجب توضيح ذلك
تماما
وننتقل بعد ذلك لمرحلة التوصيل الكهربي وقد يكون للشركة متطلبات خاصة في عمليات التوصيل وخاصة خارج
الجهاز كنوع الكابلات المستخدمة واستخدام فلاتر وملفات خنق في مناطق معينة للحد من التغير المفاجئ للتيار وهذا كما
في الشكل التالي:
ثم تبدأ بعد ذلك مرحلة توصيل الأسلاك للجهاز حسب التطبيق المختار وحسب المطلوب لتشغيل الجهاز وفي الشكل
التالي مثال على التوصيل في حالة التطبيق العام General purpose application وسوف نعلق على التوصيل بعد
عرض الصورة أولا :
ولنبدأ بالجزء على يمين الصورة من أعلى والذي يعرض لنا توصيل القدرة الكهربية الرئيسية للجهاز Input power
وذلك بأن تكون مواصفات المصدر كما أوضحت الصورة حيث يتراوح فرق الجهد من 111 إلى 611 فولت أو 511
فولت حسب الجهاز ويكون التردد 51 أو 61 هرتز وهذا في شكل 3-Phase وتمر أطراف القدرة عبر 5 عناصر كما
افترض المصنع حسب الوضع المثالي حيث وضع مجموعة فيوزات )مصهرات( في أول نقطة توصيل للمصدر
للتوصيل وبعدها مباشرها وضع فلتر Filter ثم مجموعة فيوزات أخرى سريعة للحماية ثم وضع كونتاكتور توصيل
القدرة الرئيسي والذي لا تمر القدرة إلا عند عمله ثم يلي الكونتاكتور بعد ذلك ملف خنق Chock Coil ثلاثي وهذا كله
لحماية الجهاز والفصل والتوصيل كما يلي:
- مجموعة الفيوزات الأولى للفصل والتوصيل
- الفلتر للحماية من الشوشرة على مصدر التغذية
- مجموعة الفيوزات الثانية للحماية ضد قصر الدائرة Short circuit أو الحمل الزائد
- الكونتاكتور الرئيسي Main contactor لتوصيل وفصل القدرة الكهربية بناء على حالة جاهزية الجهاز للعمل
- ملفات الخنق Chock coils والتي تعارض الارتفاع المفاجئ للتيار الكهربي وتعمل على الزيادة التدريجية
ويتم توصيل مصدر التغذية بعد المرور على تلك المراحل )بأطرافة الخمسة R-S-T-N-PE (على الأطراف المقابلة في
الجهاز L1,L2,L3 ويتم توصيل الأرضي من المعادل N على الطرف PE ما لم يكونا منفصلين في الجهاز
ويتم توصيل أطراف الأرميتشر للمحرك A+,A- وتوصيل طرف الأرضي للحماية ضد القصر في حالة قطع الكابل
وفي حالة تشغيل ملفات الفيلد فسوف نجد الحاجة لتوصيل مصدر آخر لتغذية الجزء الخاص بالفيلد على الأطراف
FL1,FL2 عبر فيوز حماية يتناسب مع تيار حمل الفيلد
وفي المقابل يتم توصيل طرفي ملفات الفيلد على الأطراف F+,F- على الجهاز
وفي معظم الأجهزة المتوسطة والكبيرة وبعض الأجهزة الصغيرة يتم فصل تغذية الدوائر الإلكترونية تماما عن دوائر
القدرة الكهربية وبالتالي فسوف يتطلب الأمر توصيل قدرة كهربية 111 أو 241 فولت كمصدر جهد مساعد Auxiliary supply متررد على الأطراف L,N والتي تقوم بتغذية الدوائر الإلكترونية لتشغيل الوحدة كما ذكرنا ويكون ذلك عبر
فيوز حماية أيضا
يبقى لنا في الجزء الخاص بالقدرة شئ واحد وهو أطراف تشغيل الكونتاكتور الرئيسي والتي تكون عبر الأطراف
المخصصة لذلك من داخل الدرايف ) 3,4 ( كما بالصورة حيث عندما يكون الجهاز جاهزا ويستقبل إشارة التجهيز
Enable يقوم الجهاز بتشغيل الكونتاكتور الرئيسي لتمرير القدرة الكهربية إلى وحدة توحيد القدرة )الثيرستور(
وبعد توصيل القدرة نقوم بتوصيل الشروط الضرورية للتشغيل ومنها:
- ثرموستات المحرك والذي يعطي رؤية عن ارتفاع درجة حرارة المحرك ويتم التوصيل على الأطراف
TH1,TH2
- وحدة قراءة السرعة الفعلية سواء كانت تاكو AC,DC أو كان انكودر مع ضبطه على الوضع الصحيح في حالة
التاكو ليعطي الفولت الصحيح لكل لفة للمحرك عن طريق المفاتيح المخصصة لذلك على كارت التاكو أما
الانكودر فيتم ضبط بياناته من داخل الدراف
- توصيل شروط التوقف المفاجئ Program stop, Coast stop وفي حالة عدم توافر شروط لمثل هذه
الشروط يتم قصر الأطراف مع بعضها أي B8,B9 مع C9
وبهذه التوصيلات يكون الجهاز جاهزا للتشغيل اليدوي المحلي Local operation من لوحة التشغيل
ويتم هذا بعد توصيل القدرة الكهربية والتأكد من وصولها للجهاز والتأكد من عمل الجهاز حيث من لوحة التشغيل
- يتم تحويل التشغيل إلى Local عن طريق المفتاح الذي عليه
الرمز L/R عندها ينتقل التشغيل تماما إلى اللوحة
- بالضغط على مفتاح I الأخضر تعمل الوحدة وعلى مفتاح 1
الأحمر تتوقف الوحدة ويمكن زيادة السرعة وإنقاصها عن طريق
الأسهم لأعلى وأسفل ويمكن عكس الاتجاه عن طريق المفتاح
الذي عليه سهمان متعاكسان ><
وبالتالي نستطيع التأكد من عمل الجهاز والمحرك وعمل القياسات اللازمة وتحديد الاتجاه الصحيح والدقة المطلوبة
للتشغيل كل ذلك قبل أن نشرع في التشغيل الفعلي للوحدة مع التطبيق لدينا
ونأتي بعد ذلك لمرحلة هامة وهي بداية التعرف على كيفية ضبط عوامل تشغيل الجهاز Parameters والقوائم الخاصة
بها لتنفيذ ما يؤدي إلى ضبط صحيح وكامل للعملية المطلوبة
تتم عملية الضبط بوسيلتين الأولى عن طريق لوحة التشغيل Keypad مثل تلك التي قمنا بالتشغيل اليدوي من خلالها أو
من خلال برنامج مع PC مع كابل اتصال فالحاسب المطلوب يلزم أن يتوافربه منفذ RS232 أو وسيلة لتحقيق هذا
والبرنامج هو CE-Lite من شركة Parker SSD وهو خاص ببرمجة مغيرات السرعة الخاصة بها وكابل التوصيل هو
كابل سيريال على RJ مثل المستخدمة في سماعة التليفون المنزلي كما بالشكل التالي:
هذا على جانب مغير السرعة أما على الجانب الآخر فسوف يكون الكابل RS232 بصورته القياسية وعلى هذا فالطرف
رقم- 2 والذي عليه 24 فولت لا يتم توصيله في حالة الاتصال مع الحاسب بل هو لتشغيل لوحة التشغيل السابقة فقط أما
الحاسب فيتم توصيل 3 أطراف فقط وهي 4،3،1 ويناظرها في الجانب الآخر الأطراف 5،3،2 كما بالجدول التالي
للسوكت 9 أطراف والسوكت 25 طرف:
ويتم إدخال بيانات التشغيل عبر قوائم الضبط Menus والتي تتكون من مجموعة من القوائم الرئيسية تحتها قوائم فرعية
حتى نصل إلى كل البيانات الخاصة بضبط الوحدة
وعبر هذه القوائم من البيانات يمكن الوصول إلى كل عنصر من العناصر التي نريد ضبطها وعمل الضبط اللازم
وبعد الانتهاء من عمل الضبط اللازم لكل البيانات المطلوبة تماما يتم البدء في التشغيل عبر أطراف التشغيل الخاص
بذلك وهي Enable والذي يقوم بإعداد الدوائر الإلكترونية للتشغيل ثم Run والذي يقوم عمليا ببدء تشغيل وحدات
الثيرستور و For/Rev والذي يقوم بعكس اتجاه الحركة بالإضافة إلى المدخلات التناظزية Analog inputs الخاصة
بالسرعة وتيار الحمل
ويمكن مراقبة عمل الوحدة عن طريق مخرجات رقمية يمكن استخدامها في دوائر التحكم مثل جاهزية مغير السرعة أو
التشغيل أو الوصول إلى السرعة صفر أو الاتجاه
ويمكن عن طريق لوحة التشغيل أيضا معرفة حالة بيانات التشغيل كلها بالإضافة إلى مرقبة تامة للسرعة وتيار الحمل
المطلوب والفعلي وقياسات المدخلات الرقمية والتناظرية كلها وحالات المخرجات أيضا بنوعيها
كذلك يمكن عن طريق وحدات الاتصال التشغيل عن طريق منافذ الاتصال Communication ports حيث يتم تمرير
البيانات إلى Tags الخاصة بها ويجد جدول كامل بعناوين Tags الخاصة بالوحدة والتي يتم عن طريقها تشغيل الوحدة
عن بعد وليس عن طريق أطراف التوصيل
وعند التعامل في ضبط الوحدة عن طريق البرامج CE-Lite فإننا _ؤ_ _Pa– _سوف نجد ضبط البيانات في شكل قوالب Blocks لكل
منها مدخلات ومخرجات وبينها وبين بعضها وصلات Links حيث يمكن ضبط البيانات وتغيير الوصلات أيضا بين
الوحدات لتكوين شكل التحكم المطلوب كما تريد أنت وكما ترى في الشكل التالي:
كما أنه يوجد العديد من العمليات المنطقية Logic function جاهزة وحرة تستخدمها وقتما تشاء داخل البرنامج بمجرد
ضبطها كما في الشكل التالي حيث يتم فقط اختيار الدالة واختيار نوعها ومدخلاتها Input tags ومخرجاتها Output tags ليتم استخدامها بشكل ما في عمليات التحكم
وفي الشكل التالي مثال على شكل مثل هذه الدوال Logic function
كما ستجد وصفا لوظيفيا للعمليات الخاصة مثل PID لا يجب إغفاله بل يجب التدقيق في كل شئ منه خاصة عند استعمال
مثل تلك المنظومات الخاصة في التطبيق لمعرفة كيف يتم عمل هذه المنظومات
ومثلما كان الحال بالنسبة للعمليات المنطقية فسوف تجد عمليات حسابية ومقارنات تتعامل مع القيمة تسمى Value function حرة أيضا يمكن أن تستخدمها كما تشاء
ويصل عدد العمليات إلى 46 عملية مختلفة كما في الجدول التالي حيث نختار نوع العملية من بينها
وسوف تجد توضيحا وشرحا لكيفية تنفيذ مثل تلك العمليات أوماذا تعني مع كل منها مثل الشكل التالي :
وفي النهاية سوف تجد شكلا مجمعا للتطبيقات المختلفة يشمل كل شئ على صفحة أو أكثر
أرجو أن تفيد مثل هذه المعلومات في تشغيل مغيرات السرعة وإن كان هذا نوع من أنواعها فكل الأنواع تقوم بنفس
الوظيفة تقريبا وسوف تجد نفس العمليات مع اختلاف بسيط في التوصيل أو الضبط مثلما هو الحالي مع منتجي
التكنولوجيا في كل مجالات الحياة كل ما عليك هو أن تدرك الإطار العام للعمل وتتبع تعليمات المصنع في التثبيت
والتوصيل والبرمجة أو الضبط والتشغيل والمتابعة أثناء التشغيل وسوف تحصل على أعلى كفاءة في التشغيل مهما كان
نوع أو منتج مغير السرعة لديك.__


طرق أخرى للتحكم
للتحكم طرق معروفة كما ذكرنا من قبل منها التحكم التقليدي والتحكم عن طريق أجهزة تحكم العمليات Process controllers ومنها التحكم عن طريق الكروت الإلكترونية Electronic boards ومنها التحكم عن طريق المتحكمات
الصغيرة Micro-controllers ومنها التحكم عن طريق الحاكمات المنطقية PLC ونظم الاسكادا
وفي هذا نلقي الضوء قليلا عن ما يمكن أن نفعله باستخدام العناصر الإلكترونية أو الكروت الإلكترونية للتحكم في
العمليات المختلفة بعناصر المعروفة لنا من قبل حيث أنه من معرض حديثنا السابق فإن هناك قسمان رئيسيان لعمليات
التحكم حسب نوع الإشارة أو العملية التي نتحكم فيها وهما قسم رقمي Digital control وقسم تناظري Analog control وبالتالي سوف نتعرض من وجهة النظر تلك لما يمكن أن نقوم به في عمليات التحكم المختلفة
التحكم المنطقي Logic/Digital Control
يشمل التحكم المنطقي كل أشكال التحكم التي تعتمد على الحالة Status والتي تدخل في إطار الجبر الثنائي Boolean algebra كما يطلق عليه وهي العمليات أو عناصر التحكم التي يكون مادخلها أو نتيجتها إما "نعم" أو "لا" والتي سبق
وتعرضنا لها في الحديث عن التحكم التقليدي وهنا في الحديث عن الإلكترونيات سيكون عن طريق البوابات المنطقية
Logic Gates والتي تشكل نفس العناصر السابقة ولكن في شكل عناصر إلكترونية بسيطة قليلة القدرة الكهربية
وصغيرة الإشارة الكهربية
وبالتالي فعناصر هذا النوع من التحكم هي البوابات المنطقية وعمليات الجبر الثنائي القياسية الخمسة عشر الشهيرة


منتدى التحكم الآلي والإلكترونيات )م/ حسن الشحات(
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
الفصل السابع : التحكم عن طريق الحاكمات المنطقية
Hassan el shahat
التحكم باستخدام الحاكمات المنطقية Control using PLC
مقدمة:
أصبح التحكم في العمليات الصناعية وغيرها باستخدام الحاكمات المنطقية PLC-Programmable Logic Controllers في الآونة الأخيرة هو الأكثر انتشارا وقدرة وعلى تلبية متطلبات العاملين في المجال حيث أعطت سهولة
كبيرة في صياغة العديد من عمليات التحكم في شكل برامج توفر الكثير من الجهد والمكونات بالإضافة إلى سرعة
الاستجابة وسهولة عمليات الصيانة نسبيا والمرونة الكبيرة التي تمنحها نظم الحاكمات المنطقية PLC عن غيرها.
والمتحكم المنطقي يجمع بين مواصفات الحاسب الآلي فالجزء الرئيسي فيه عبارة عن وحدة معالجة مركزية CPU تقوم
بجميع العمليات الحسابية والمنطقية مستخدمة في ذلك نفس وسائل الحاسب تماما حيث يوجد مسار لنقل البيانات بينها
وبين وحدات المنظومة كلها BUS إضافة إلى وحدات ذاكرة لتخزين البرامج عليها بنوعيها النظام وبرنامج المستخدم
فمنها الذاكرة غير القابلة للكتابة عليها من النوع ROM والتي تخص النظام والنوع RAM والتي تختص ببرنامج
وبيانات المستخدم وكل ما هو عارض الاستخدام أثناء التشغيل ، وإلى جانب ذلك فهناك وحدات الإدخال والإخراج
ووحدات تخزين للبرنامج ومنافذ اتصال.
كما يميز المتحكم المنطقي إضافة إلى مواصفات الحاسب التي ذكرناها كونه متحكم فهو يتميز بوجود عناصر إدخال
وإخراج قابلة للتعامل مع الإشارات الكهربية القياسية سواء الرقمية منها Digital In/Out أو التناظرية Analog In/Out والتي تسمح بالتعامل مع العمليات الصناعية بشكل مباشر إضافة إلى إتاحة طرق سهلة لكتابة البرنامج تمكن
المستخدم من التعامل ببساطة مع العملية الصناعية هذا بالإضافة إلى التوسع مؤخرا في إمكانيات الاتصال بالمتحكمات
والعمل مع الشبكات وجميع منظومات الاتصال والتي تتيح تكوين أنظمة تحكم هائلة باستخدام أكثر من متحكم وربطها
معا عن طريق إمكانيات الشبكات.
والحاكمات المنطقية ليست نوع واحد أو شكل واحد أو حجم واحد ونقصد بالحجم هنا حجم الإمكانيات التي تمنحها فمنها
الصغير جدا Micro PLC حيث تكفي لعمليات بسيطة للغاية تتضمن بعض العمليات المنطقية البسيطة بالإضافة إلى
عمليات المؤقتات وربما العد أو المقارنة حتى أنها البعض يطلق عليها ريلاي أو مرحل ذكي Smart Relay ومنها أمثلة
كثيرة مثل LOGO من شركة سيمنس و ZELIO من شركة شنايدر أو Easy من شركة مولر وغيرها
وتتميز هذه الوحدات الصغيرة بصغر الحجم وسهولة عملية البرمجة والتي تتم غالبا عن طريق مفاتيح بسيطة على
واجهة الوحدة وشاشة صغيرة لبيان النصوص والحالة ويكون حجم البرنامج بسيط يسهل معه استعراضه والتعرف على
محتوياته والتعديل فيه أو مراقبة الأداء عبر شاشة بسيطة أثناء التشغيل وقد يكون التشغيل عن طريق برنامج حاسب ويتم
التعامل معها مثل كل الحاكمات ومثال لذلك برنامج LOGO Soft من شركة سيمنس للتعامل مع وحدات LOGO
ومع زيادة حجم العمليات نسبيا تتصاعد الحاجة إلى حاكمات ذات مرونة أكبر في عملية التحكم والمواصفات الفنية فنجد
ما يسمى بالحاكمات ذات الوحدات Modular PLC حيث تتكون منظومة المتحكم من مجموعة من الوحدات يمكن أن
يتغير تركيبها معا حسب الحاجة لتعطي المطلوب لتنفيذ عمليات التحكم وهناك من أنواع الحاكمات ذات الوحدات
حاكمات صغيرة ومتوسطة وكبيرة فالحاكمات الصغيرة محدودة بعدد المدخلات والمخرجات التي تتعامل معها وحجم
البرنامج والعمليات التي يمكن أن تقوم بها بينما الحجم في الحاكمات المتوسطة أكبر من حيث عدد المدخلات
والمخرجات وحجم البرنامج وسرعة التنفيذ والإمكانيات الوظيفية بينما في الحاكمات الكبيرة فعدد المدخلات والمخرجات
هائل وحجم البرنامج كبير جدا وسرعة تنفيذ العمليات عالية والعمليات الوظيفية المعقدة متوفرة أيضا ولو ضربنا مثلا
بمنتجات شركة سيمنس على سبيل المثال قديما وحديثا فسوف نجد من العائلة القديمة لسيمنس مثلا عائلة Step-5 فمنها:
- حاكمات صغيرة مثل S5-90U, S5-95U, S5-100U
- حاكمات متوسطة مثل S5-115U
- حاكمات كبيرة مثل S5-135U, S5-155U
ويمكن اعتبار المتحكم S7-200 من الحاكمات الصغيرة أيضا
S7-200
بينما في الأنظمة الحديثة فقد تم استبدال S7-200 بالمتحكم S7-1200 وحلت الحاكمات S7-300 محل الحاكمات
الصغيرة والمتوسطة حيث يوجد نطاق عريض من المتحكمات S7-300 بينما المتحكم S7-400 فقد حل محل
المتحكمات الكبيرة بل والهائلة.
S7-1200
S7-300
S7-400
وأنظمة الحاكمات كي نستخدمها بشكل سليم وبكفاءة فلابد من توافر مجموعة من المتطلبات وهي :
-1 مكونات أو عتاد يوفي بمطالب النظام Hardware أو وحدات النظام Modules فالمكونات هي التي نقوم
باستخدامها لفعل كل شئ وكل منظومة لمتحكم لها مكونات أساسية لابد منها وهي :
o حامل للمكونات وناقل للبيانات Rack and Bus system حيث يتم عليه تثبيت المكونات واستخدامه
في نقل التغذية الكهربية للوحدات وتبادل البيانات أيضا بين الوحدات
o وحدات تغذية كهربية Power supply تعطي التغذية الكهربية المطلوبة لدوائر التشغيل والتحكم
الكهربية الخارجية والداخلية
o وحدة معالجة مركزية CPU حيث يتم فيها تنفيذ جميع العمليات الحسابية والمنطقية ومراقبة المكونات
وإدارة الذاكرة وإدارة الاتصال إلى غير ذلك من وظائف وحدات المعالجة
o وحدات إدخال رقمية Digital input modules حيث يتم عن طريقها إدخال الإشارات الرقمية إلى
النظام في صورة كهربية قياسية
o وحدات إخراج رقمية Digital output modules حيث يتم عن طريقها إخراج الإشارات الرقمية
الناتجة عن النظام في صورة كهربية قياسية
o وحدات إدخال تناظرية Analog input modules حيث يتم عن طريقها إدخال الإشارات التماثلية إلى
البرنامج في صورها الكهربية القياسية المختلفة
o وحدات إخراج تناظرية Analog output modules حيث يتم عن طريقها إخراج الإشارات التناظرية
الناتجة عن البرنامج في شكل إشارات كهربية تناظرية
o وحدات وظائف خاصة مثل العدادات وقياس التردد والتحكم في الوضع وغيرها
o وحدات إدارة اتصال خاصة بتنظيم عمليات الاتصال بأشكالها المختلفة
-2 نظام برمجة أو برنامج لإدارة عملية البرمجة والمراقبة وتحميل البيانات من وإلى المتحكم ولكل أنواع
المتحكمات يوجد برنامج لتنفيذ تلك العمليات فمثلا في منظومة S5 يستخدم برنامج STEP5 وفي منظومة
S7-200 يستخدم برنامج MicroWin وفي منظومة S7-300/400 يستخدم برنامج Simatic manager
وكل من هذه البرامج لابد أن تتوفر فيه مجموعة من الشروط أو العمليات الضرورية يقوم بها:
o عمليات إدارة الملفات )إنشاء جديد – فتح – حذف – حفظ .... إلخ(
o عمليات تحرير للبرنامج الخاص بالمتحكم
o عمليات تصحيح أثناء كتابة البرنامج
o عمليات اتصال بالمتحكم )نقل إلى – نقل من – مراقبة – تشغيل/إيقاف .... إلخ( للمتحكم
o مكتبة للعمليات الخاصة يستعين بها المبرمج أثناء البرمجة
o مساعدة في كتابة البرنامج وأدوات البرمجة يستعين بها المبرمج أثناء البرمجة
o إمكانية تشخيص الأعطال في الوحدات أثناء التشغيل
-3 أدوات اتصال بين جهاز البرمجة والمتحكم وفي الغالب يكون كابل خاص مثل كابل USB-TTY Converter في منظومة S5 وكابل PC/PPI Cable USB بالنسبة لمنظومة S7-200 وكابل PC-Adapter USB بالنسبة لمنظومة S7-300/400
USB-TTY (S5 cable)
PC/PPI Cable USB (S7-200)
PC-Adapter USB (S7-300/400)
-4 طرق البرمجة وهي كثيرة والأشهر منها والأكثر انتشارا هي ثلاثة وهي التعليمات النصية Statement List أو STL حيث يتم كتابة البرنامج في شكل تعليمات نصية أو أكواد من أعلى لأسفل والشكل الثاني منها
هو البرمجة باستخدام المخطط السلمي Ladder diagram أو LAD حيث يتم كتابة البرنامج في شكل
رسوم تأخذ شكل السلم من الشمال إلى اليمين ومن أعلى لأسفل والنوع الثالث وهو البرمجة باستخدام الرسم
الوظيفي بالقوالب Function block diagram أو FBD حيث يتم التعبير عن العمليات في شكل قوالب لها
مدخلات ومخرجات ويتم كتابة اسم العملية عليها والطرق الثلاث متوفرة في معظم أنواع المتحكمات
المعروفة ويمكن باستخدام برنامج البرمجة الانتقال بينها.
-5 برنامج التطبيق الخاص بعملية التحكم وهو البرنامج الذي يكتبه المبرمج User program حيث يحدد فيه
المطلوب تنفيذه من المتحكم وهو ما سينتج إن شاء الله في نهاية هذه المجموعة من المحاضرات والتي هدفها
برمجة المتحكم المنطقي
هذه المتطلبات الخمسة هي القواعد التي سنبني عليها عملنا في باقي الحلقات القادمة إن شاء الله من هذه السلسلة.
والآن ننتقل مباشرة إلى نوعية المتحكم الذي سيكون محور اهتمامنا كمثال عملي على باقي موضوعات هذه السلسلة من
أول التعرف على الإمكانيات العامة وحتى البرمجة إن شاء الله تعالى وهو منظومة Step-7 والتي تشمل المتحكمات
S7-300 و S7-400 حيث سنفصل في حديثنا عنها إن شاء الله تعالى وبنفس التسلسل الذي بدأنا به
منظومة الحاكمات S7-300/400 مثلها مثل غيرها من الحاكمات لها مكونات وهي العتاد Hardware وبرنامج
البرمجة والتعامل مع المتحكم وهي Simatic manager ووسيلة الاتصال وهي متعددة مثل PC-Adapter USB أو
PC-Adapter RS232 ومنها أنواع أخرى سنتعرف عليها في حينها إن شاء الله تعالى وتسمح أيضا بالبرمجة بطرق
البرمجة الثلاث الشهيرة LAD/STL/FBD وبها مجموعة متميزة من الدوال والعمليات القياسية تحت مكتبة متميزة
Library يتم استخدامها بنتهى البساطة داخل برنامج المستخدم
وسوف نبدأ كلامنا عن برنامج مدير السيماتيك Simatic manager حيث بيئة العمل الرئيسية والذي من خلاله يتم تنفيذ
كل شئ من برمجة ومراقبة لمتحكم ومن أدق العمليات إلى تهيئة المكونات فكل شئ يتم عن طريق Simatic manager والذي يتوافر منه الإصدار V5.5 حتى ديسمبر 2112 تاريخ تحرير هذه السطور وهو يعمل مع برنامج
التشغيل ويندوز 7 أو فيستا أو Xp-SP3 ويتوفر البرنامج من شركة سيمنس على اسطوانات مدمجة يتم تثبيته ببساطة
على جهاز الحاسب الشخصي حيث يتم التجاوب مع البرنامج والذي يعمل بشكل آلي بمجرد تشغيل الاسطوانة المدمجة
لاختيار مواصفات التشغيل المناسبة.
وفي النهاية سوف يطلب البرنامج إعادة التشغيل قم بإعادة التشغيل ولا تفتح البرنامج قبل عمل الترخيص حيث يتم توريد
قرص عليه رخصة البرنامج وسوف تجد بعد التثبيت على سطح المكتب أيقونة البرنامج وأيقونة برنامج إدارة
الترخيص حيث يمكن عن طريقها تشغيل برنامج إدارة الترخيص لنقل الرخصة من على القرص المرن إلى الجزء
الذي تم تثبيت البرنامج عليه في جهازك
وبعد انتهاء الترخيص قم بفتح البرنامج للتشغيل أول مرة وسوف نتعرض في السطور القادمة إن شاء الله للمصطلحات
الأساسية للتعامل مع برنامج Simatic manager
المشروع Project :
يتعامل برنامج Simatic manager مع المشاريع مثلما يتعامل برنامج Windows explorer مع الملفات والمشروع
Project هو المحتوي لكل ما يتم تنفيذه في منظومة التحكم باستخدام المتحكم S7-300/400 وكل العناصر الأخرى هي
جزء من المشروع ولا يتم أي شئ إلا تحت مشروع
يتكون المشروع من عناصر فرعية مباشرة تحت المشروع تسمى المحطات Stations والتي تعبر عن مستوى
المكونات والتي يمكن أن تكون منظومة S7-300 أو S7-400 أو S7-200 أو S5 أو HMI أو PC Station أو غيرها
من المتحكمات الأخرى فالمشروع يتكون من مجموعة محطات
المحطة Station :
المحطة Station هي الوحدة الفرعية لبناء المشروع وتتكون من المكونات Hardware والبرامج User Program وطريقة الاتصال مع المشروع أو مع عناصر المشروع الأخرى MPI/PROFIBUS وكما ذكرنا يمكن أن تكون بأشكال
كثيرة
العتاد أو المكونات Hardware :
المكونات هي مجموعة الوحدات التي تتكون منها منظومة المتحكم والبيانات الخاصة بضبطها وكيفية عملها وتصنيفها
وترتيبها وتثبيتها ويتم كل هذا باستخدام برنامج ليعطي صورة برمجية عن المكونات والذي يجب أن يماثل ويحاكي
الواقع تماما
المكتبة Library :
وهي مجموعة من الدوال القياسية التي تم دمجها في برنامج Siamtic manager بحيث تقوم بعمليات قياسية محددة
حيث يمكن استدعاؤها من داخل البرنامج وتوظيفها وتحميلها مع التوظيف مع برنامج المستخدم كجزء منه
البلوك Block :
هو وحدة بناء برنامج المستخدم وتعليماته وبياناته حيث تضم كل مجموعة من البيانات قالب أو بلوك واحد وتضم كل
حزمة من التعليمات أيضا قالب أو بلوك واحد ومنها نوعان قالب بيانات Data Block حيث يحتوي على بيانات فقط
وقالب منطقي Logical Block حيث يحتوي على تعليمات وبيانات وبالتالي فأي تعليمات أو بيانات لابد من كتابتها داخل
أحد القوالب ويتكون قالب التعليمات المنطقي من مجموعة من الحلقات تسمى Networks حيث يتم كتابة جزء من
التعليمات في كل واحدة من هذه الحلقات Networks سواء كانت مرتبطة معا أو غير مرتبطة وذلك لتسهيل عملية كتابة
البرنامج.
وسيلة الاتصال MPI/PROFIBUS :
طريقة الاتصال الافتراضية في منظومة S7-300/400 هي نظام الواجهة متعددة النقاط Multi-point interface والذي يطلق عليه اختصارا MPI وهو على المنفذ الرئيسي 9-Pin المتوفر في كل الوحدات حيث يتم البرمجة والمراقبة
والاتصال عن طريقه ويمكن أيضا أن يتم ضبطه ليعمل بطريقة PROFIBUS للبرمجة أو المراقبة أو التشغيل أو
الاتصال بعناصر أخرى أيضا وهناك أجهزة محددة تخدم عمليات الاتصال بالمنفذ ومنها PC-Adapter USB وكذلك
PC-Adapter RS232 ومنها كذلك وحدات يتم تثبيتها داخل الحاسب العادي تسمي CP5611 إلى غير ذلك.
جهاز البرمجة PG :
هو الجهاز الذي نستخدمة لكتابة البرامج وضبط المكونات ونقل البرنامج من وإلى المتحكم ومراقبة التشغيل وتتبع
الأعطال وتحليل بيانات الأعطال بتثبيت برنامج Simatic manager عليه وتحقيق وسيلة اتصال تتوافق مع المتحكم.
والآن نستعرض معا مختلف أنواع النوافذ أو الشاشات المحتمل التعامل معها في برنامج Simatic manager والتي
سنحتاجها قطعا أثناء أعمال كتابة البرنامج أو نقله من وإلى المتحكم Download/Upload ومراقبة التشغيل
Monitoring أو تتبع الأعطال Diagnostic
الشاشة الرئيسية )الافتتاحية( Simatic manager main screen :
عند تشغيل برنامج Simatic manager سواء
باستخدام أيقونة سطح المكتب أو من خلال القائمة
الرئيسية لويندوز تحت الدليل Siemens Automation SIMATIC SIMATIC Manager
سوف يفتح البرنامج بالشكل التالي مفترضا إجراء إنشاء مشروع بشكل منهجي New Project Wizard
حيث يمكن إنشاء مشروع بخطوات استرشادية عن طريق البرنامج ويمكن إلغاء ظهور مثل تلك النافذة مستقبلا بإلغاء
الاختيار ويمكن الاستمرار في نفس المشروع بالخطوات الاسترشادية بالضغط على Next أو الإلغاء بالضغط على
Cancel لفتح البرنامج بدون مشروع أو على آخر مشروع مفتوح لم يتم غلقه__


 12345 


_________________

قال رسول الله صلى الله عليه وسلم  * الدال على الخير كفاعله *
سبحان الله .. الحمد لله ..  الله أكبر ..  لا إله إلا الله
لا حول ولا قوة إلا بالله ... سبحان الله وبحمده سبحان الله العظيم
اللهم صلي على سيدنا محمد وعلى آل سيدنا محمد
كما صليت على سيدنا إبراهيم وعلى آل سيدنا إبراهيم

من هذا المبدأ الدال على الخير كفاعله

كيف تستفيد من الانترنت وتربح الكثير من المال باقل مجهود
ارشح لكم هذا العمل للكسب السريع بدون اي تكلفة مادية منك
من هنا .هنا هنا هناااااااااااااااااااا..
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://said63.goodforum.net
 
التحكم الآلي والحاكمات المنطقية
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
منتديات شباب العرب لكل العرب مدير المنتدى / سعيد حسين ياسين العطـار  :: الوطن العربي بلاد العرب أوطاني :: ثورة شباب مصــــــــــــر 25 يناير 2011..EGYPT-
انتقل الى: