أنواع جهاز PLC .. ومكوناته وإستخداماتها

أنواع جهاز PLC

جهاز الكمبيوتر الصناعي – وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) هو العنصر الرئيسي في قطاع الأتمتة الصناعية. فهو أكثر من مجرد كمبيوتر رقمي مخصص للاستخدام في الصناعة وأنظمة التحكم الأخرى. يتميز ببنيته القوية وميزات وظيفية استثنائية مثل وحدات التحكم PID والتحكم التسلسلي وأجهزة ضبط الوقت والعدادات وسهولة البرمجة وقدرات التحكم الموثوقة وسهولة استخدام الأجهزة. هناك أنواع متعددة من أجهزة PLC المتاحة من مجموعة كبيرة من الشركات المصنعة في الأسواق كما يلي:

• جهاز PLC مدمج

تم دمج أجهزة PLC كوحدات فردية أو معيارية، وتم تصميم جهاز PLC المدمج بواسطة عدة وحدات داخل علبة واحدة، ولذلك فإن إمكانيات الإدخال والإخراج تم تحديدها من قبل الشركة المصنعة وليس المستخدم، إلا أن بعض أجهزة PLC المدمجة تسمح بتوصيل مدخلات ومخرجات إضافية لجعلها معيارية إلى حد ما.

وتم تصميم جهاز (PLC) مكون من عدة مكونات يتم توصيلها بحامل ، أو ناقل مشترك مزود بإمكانيات الإدخال والإخراج قابلة للتمديد ، حيث يحتوي على وحدة إمداد الطاقة ، ووحدة المعالجة المركزية ، ووحدات الإدخال والإخراج الأخرى التي يتم توصيلها معًا في نفس الحامل ، والتي تكون من نفس الشركات المصنعة ، أو من شركات مصنعة أخرى.

• أجهزة PLC المعيارية

تتوفر أجهزة PLCs المعيارية بأحجام مختلفة مع مصدر طاقة قابل للتعديل وإمكانيات حوسبة واتصال I/O وغيرها.

• أجهزة PLC مختلفة الاحجام

يتم تقسيم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أو PLCs إلى وحدات صغيرة ومتوسطة وكبيرة بناءً على حجم ذاكرة البرنامج وعدد ميزات الإدخال والإخراج

1. جهاز PLC صغير الحجم: PLC هو جهاز مصمم كوحدة مدمجة وقوية يتم تركيبها أو وضعها بجانب المعدات للتحكم بها. يتم استخدام هذا النوع من PLC لاستبدال أسلاك التوصيل الصلبة والعدادات وأجهزة توقيت الوقت وما إلى ذلك. ومع ذلك، قدرة وحدة PLC I/O على التوسع محدودة لوحدة أو وحدتين، ويستخدم لغة برمجة لغة سلم التوصيل أو قائمة التعليمات المنطقية.
2. جهاز PLC متوسط الحجم: غالبا ما يتم استخدام جهاز PLC المتوسط في الصناعات التي تتيح العديد من وحدات المكونات الإضافية، والتي يتم تركيبها على لوحة معززة للنظام، ويتم توفير بعض المئات من نقاط الإدخال والإخراج بإضافة بطاقات الإدخال والإخراج الإضافية، بالإضافة إلى توفير مرافق وحدة الاتصالات باستخدام PLC.
3. اجهزة PLCs الكبيرة: تتطلب وظائف التحكم في العمليات المعقدة استخدام PLCs ذات القدرات العالية، حيث تتفوق هذه الأجهزة في الذاكرة ولغات البرمجة ونقاط الإدخال والإخراج ووحدات الاتصال، وتستخدم بشكل رئيسي في أنظمة التحكم الإشرافي والحصول على البيانات (SCADA)، والمصانع الكبيرة، وأنظمة التحكم الموزعة، وغيرها.

استخدامات جهاز PLC

تم اختراع PLC لتحل محل لوحات التحكم التقليدية التي تعتمد عملياتها على مرحلات المنطق الكهرومغناطيسي، والتي تعتمد على أجهزة ضبط الوقت في أنظمة التحكم الصناعية؛ حيث أن أجهزة PLCs تكون قادرة على مراقبة المدخلات بشكل مستمر من المستشعرات، وإنتاج قرارات الإخراج لتشغيل المشغلات بناء على البرنامج.

مكونات جهاز PLC الرئيسية

اي جهاز PLC يحتاج إلى الوحدات أو المكونات الرئيسية التالية :

• وحدة CPU

تتكون وحدة CPU من معالج مركزي وذاكرته ، حيث يكون المعالج هو المسؤول عن إجراء جميع العمليات الحسابية ، ومعالجة البيانات اللازمة من خلال قبول المدخلات وإنتاج المخرجات المناسبة ، وتضمن الذاكرة كلا من ذاكرة الوصول العشوائي (ROM) ، وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ؛ حيث تحتوي ذاكرة ROM على نظام التشغيل ، وبرامج التشغيل والتطبيقات ، بينما تخزن ذاكرة الوصول العشوائي البرامج المكتوبة من قبل المستخدم وبيانات العمل.

تستخدم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) الذاكرة الاحتياطية لحفظ البرامج وبيانات المستخدمين في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو فشل مزود الطاقة، ويمكن استئناف تنفيذ برامج المستخدم بعد استعادة الطاقة. ولذلك، لا يحتاج المستخدمون إلى استخدام لوحة المفاتيح أو الشاشة لإعادة برمجة المعالج كل مرة، حيث يمكن استخدام البطاريات طويلة العمر وذواكر الفلاش ووحدات EEPROM لتنفيذ الذاكرة الاحتياطية.

• وحدات البنيان

في بعض وحدات PLCs ، يتم توفير ناقل أو حامل في اللوحة المعززة للدائرة حيث يتم توصيل جميع الوحدات مثل وحدة المعالجة المركزية ووحدات الإدخال والإخراج الأخرى بالفتحات المقابلة ؛ حيث يتيح هذا الناقل الاتصال بين وحدة المعالجة المركزية ووحدات الإدخال والإخراج ، من أجل إرسال البيانات أو استقبالها ، ويتم إنشاء هذا الاتصال عن طريق معالجة وحدات الإدخال والإخراج وفقًا للموقع من وحدة المعالجة المركزية على طول الناقل.

• وحدة إمدادات الطاقة

توفر هذه الوحدات الطاقة اللازمة للنظام بأكمله عن طريق تحويل طاقة التيار المتردد المتاحة إلى طاقة التيار المستمر المطلوبة لوحدات المعالجة المركزية والإدخال/الإخراج. حيث يستخدم مخرج 5V DC لتشغيل دائرة الكمبيوتر، وفي بعض وحدات المنطق المبرمجة 24DC على رف الناقل يتحكم في عدد قليل من أجهزة الاستشعار والمحركات.

• وحدات الإدخال والإخراج

تُسمح وحدات الإدخال والإخراج الخاصة بنظام التحكم القابل للبرمجة بتوصيل المستشعرات والمشغلات بالنظام لاستشعار أو التحكم في المتغيرات الحية الفعلية مثل درجة الحرارة وتدفق الضغط وغيرها. وتختلف هذه الوحدات في النوع والنطاق والإمكانيات، وتتضمن بعضها ما يلي:

1. وحدة الإدخال والإخراج الرقمية: هذه الوحدات تستخدم لتوصيل المستشعرات والمشغل الرقمي بطبيعته، أي للتحكم والإيقاف فقط، وتتوفر هذه الوحدات في كل من الجهد التيار المتردد والتيار المستمر، مع عدد متغير من المداخل والمخارج الرقمية.
2. وحدات الإدخال والإخراج التناظرية: تستخدم هذه الكابلات لتوصيل الحساسات والأجهزة التي تحول الإشارات الكهربائية إلى إشارات تناظرية.
3. وحدات واجهة الاتصال: هذه هي الوحدات الذكية المخصصة للإدخال والإخراج التي تتبادل معلومات مع وحدة المعالجة المركزية وشبكة الاتصالات. تستخدم هذه الوحدات للتواصل مع أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وأجهزة الكمبيوتر الأخرى الموجودة على مسافة بعيدة أو قريبة.