البرنامج التعليمي لسلسلة TRi PLC Fx: البدء ببرمجة المنطق السلمي وإعداد الأجهزة.hardware

تقدم Triangle Research International نهجًا فريدًا لأنظمة التحكم من خلال وحدات PLC من سلسلة Fx ذات اللوحات المفتوحة. في هذا البرنامج التعليمي العملي، نستعرض أساسيات توصيل إحدى وحدات التحكم هذه وتمديد أسلاكها وبرمجتها. بدءًا من إعداد الأجهزة ووصولًا إلى تنزيل برنامج بسيط عبر الاتصال التسلسلي، يوفر هذا الدليل نقطة انطلاق عملية للمهندسين الذين يستكشفون منصات PLC القابلة للتخصيص لتطبيقات المصنّعين الأصليين للمعدات والأتمتة المضمّنة.

على الرغم من أن لوحة الدوائر المطبوعة المكشوفة قد تبدو غير مألوفة للعديد من المهندسين في مجال الأتمتة وأنظمة التحكم، فإن PLC ليست سوى جهاز ينفذ وظائف منطقية باستخدام مداخل ومخارج تتفاعل مع العالم الحقيقي. تختلف تصميمات PLC اختلافًا كبيرًا في مستوى الحماية والمتانة البيئية، لكن الوظيفة الأساسية تظل واحدة في جميع الأنظمة.

ما هي وحدة PLC من سلسلة Fx؟

تتضمن وحدة PLC من سلسلة Fx من Mitsubishi Electric معظم الوظائف المطلوبة للمشروعات التي تتراوح من التحكم البسيط في الآلات إلى أنظمة الأتمتة متوسطة التعقيد. وتتضمن وحدات التحكم هذه عادةً Ethernet وRS-232 ومنفذي اتصال RS-485، بالإضافة إلى مداخل ومخارج رقمية وتناظرية، بحسب الطراز.

يمكن توسيع عدد نقاط المداخل والمخارج باستخدام شبكات Modbus، ما يجعل النظام مرنًا لتطبيقات الأتمتة الصناعية القابلة للتوسع.

يستخدم هذا البرنامج التعليمي طراز Fx2424، الذي يوفر:

• 24 مدخلًا رقميًا
• 24 مخرجًا رقميًا
• 8 مداخل تناظرية
• 4 مخارج تناظرية

تشمل الخصائص التقنية المهمة للمبرمجين ما يلي:

• المداخل الرقمية مصدِرة، وتتطلب مستشعرات أو مفاتيح غاطسة (NPN) متصلة بجهد 0 فولت تيار مستمر.
• تتلقى المداخل الطاقة داخليًا من مصدر 24 فولت تيار مستمر، ولا تتطلب طرفًا مشتركًا منفصلًا.
• المخارج الرقمية غاطسة، ما يعني أن أجهزة الحمل يجب أن تتلقى الطاقة من مصدر خارجي.
• تدعم المداخل والمخارج التناظرية إشارات بجهد من 0 إلى 5 فولت، مع شبكات مقاومات اختيارية تتيح استخدام الأجهزة ذات الجهد من 0 إلى 10 فولت أو التي تعمل بتيار من 4 إلى 20 ملي أمبير.

إعداد أجهزة المشروع

يستخدم هذا البرنامج التعليمي التمهيدي إعدادًا بسيطًا يتكوّن من جهاز إدخال واحد وجهاز خرج واحد متصلين عبر واجهة اتصال RS-232. وتشمل الأجهزة المطلوبة ما يلي:

• وحدة التحكم TRi PLC من سلسلة Fx
• مصدر طاقة صناعي بجهد 24 VDC
• كابل محوّل USB إلى Serial
• مفتاح اختيار (جهاز إدخال)
• مرحّل ميكانيكي (جهاز خرج)
• التوصيلات القياسية

الخطوة 1: تزويد وحدة التحكم بالطاقة

وصّل مصدر طاقة 24 VDC برأس مدخل الطاقة المسمّى +24 V و0 V. تحقّق من إضاءة مؤشر LED للطاقة قبل المتابعة.

الخطوة 2: توصيل مفتاح الإدخال

بما أن المداخل من النوع المصدري، وصّل سلكًا من طرف 0 V لمصدر الطاقة إلى المفتاح. ثم وصّل جانب الخرج من المفتاح بالطرف 1 في كتلة أطراف الإدخال.

إذا كانت وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) والمفتاح يستخدمان مصدري طاقة مختلفين، فتأكد من أن المصدرين يشتركان في اتصال مرجعي مشترك بقيمة 0 V.

الخطوة 3: توصيل مرحّل الخرج

بما أن المخارج من النوع الغاطس، وصّل ملف المرحّل بمصدر +24 VDC. ثم وصّل الطرف الآخر لملف المرحّل بالطرف 1 للمخرج في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

يجب توصيل طرف المشترك للمخارج بطرف 0 V لمصدر طاقة الحمل لإكمال الدائرة.

برنامج برمجة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)

تستخدم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة من سلسلة Fx برنامج البرمجة i-TRiLOGI. ثبّت البرنامج وفقًا لتعليمات الشركة المصنّعة قبل توصيل وحدة التحكم.

يوفّر البرنامج بيئة برمجة بمنطق السلم تُستخدم لإنشاء البرامج وتحريرها وتنزيلها إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

الاتصال بوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) باستخدام الاتصال التسلسلي

يستخدم هذا البرنامج التعليمي اتصالًا تسلسليًا RS-232 بدلًا من Ethernet. وصّل كابل USB إلى Serial بين الكمبيوتر ومنفذ الاتصال في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

بعد توصيل الكابل، سيعيّن نظام التشغيل رقم منفذ COM. تحقّق من رقم المنفذ المعيّن باستخدام «إدارة الأجهزة».

في برنامج البرمجة:

• افتح قائمة وحدة التحكم
• اختر «الاتصال بالخادم»
• اختر المنفذ التسلسلي/USB
• اضبط منفذ COM الصحيح
• انقر على «فتح المنفذ»

إذا كان الاتصال ناجحًا، فسيعرض البرنامج رسالة تأكيد تشير إلى إنشاء الاتصال بوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

كتابة برنامج بسيط بمنطق السلم

تبدأ برمجة منطق السلم بإنشاء مسار يحدد العلاقة بين شرط إدخال وإجراء إخراج. في هذا المثال، يتحكم مفتاح في خرج مرحّل.

تتضمن خطوات البرمجة ما يلي:

• إنشاء نقطة تلامس مفتوحة عادةً تمثّل جهاز الإدخال
• إضافة ملف خرج يمثّل المرحّل
• تعيين عناوين الإدخال/الإخراج لكلا الجهازين

ينفّذ برنامج السلم الناتج وظيفة تحكم بسيطة: عند تنشيط المفتاح، يُفعَّل المرحّل.

تنزيل البرنامج إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة

بعد إكمال برنامج منطق السلم، انقله إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة باستخدام وظيفة تنزيل البرنامج.

يتضمن إجراء النقل ما يلي:

• تحديد وحدة التحكم
• اختر «نقل البرنامج إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة»
• تأكيد منفذ الاتصال
• بدء عملية التنزيل

إذا اكتمل النقل بنجاح، فستبدأ وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة في تنفيذ البرنامج الجديد فورًا.

الخطوات التالية في برمجة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة

يوضح هذا المثال أبسط برنامج ممكن لمنطق السلم باستخدام وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة متصلة على التوالي. في أنظمة الأتمتة الصناعية العملية، تُنفَّذ عادةً وظائف إضافية، منها:

• معالجة الإشارات التناظرية
• تعليمات المؤقتات والعدادات
• الاتصال عبر الشبكة
• مراقبة الإنذارات والأعطال
• تسجيل البيانات وتشخيص النظام

يتيح فهم هذه الميزات المتقدمة للمهندسين بناء أنظمة أتمتة موثوقة وقابلة للتوسّع لتطبيقات التصنيع والتغليف ومناولة المواد والتحكم في العمليات.

نبذة عن المؤلف

دانيال تشين مهندس أتمتة صناعية أول يتمتع بأكثر من 15 عامًا من الخبرة العملية في برمجة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، وأنظمة التحكم الصناعية، ومشروعات أتمتة المصانع. وقد صمّم حلول أتمتة ونفّذ تشغيلها في قطاعات التصنيع والتغليف ومناولة المواد.

تشمل خبرته التقنية تطوير منطق السلم، وتمديدات الأسلاك الميدانية، وبروتوكولات الاتصال الصناعية، واستكشاف أعطال أنظمة التحكم القائمة على وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وإصلاحها. ويركز على أساليب هندسية عملية تحسّن موثوقية الأنظمة، وتبسّط الصيانة، وتدعم التشغيل الصناعي طويل الأمد.