פרק 2 · מבנה הבקר ומחזור הסריקהבקרים מתוכנתים · אומרון⌂📚🏠
פרק 2 · יסודות

מבנה הבקר ומחזור הסריקה

מה יש בתוך הקופסה, ואיך היא ״רואה״ את העולם

🎯 מטרות למידה

בסוף הפרק תוכלו:

  1. לתאר את חלקי הבקר ואת תפקיד כל חלק.
  2. להבחין בין בקר קומפקטי לבקר מודולרי.
  3. להסביר את שלושת שלבי הסריקה ואת המשמעות של זמן סריקה.
  4. להכיר את אזורי הזיכרון של אומרון: מבואות, מוצאים, ביטי עבודה, קוצבי זמן ומונים.
  5. להבחין בין ערוצי התקשורת של הבקר.

❓ שאלת פתיחה

מפעיל לוחץ על לחצן ועוזב אותו אחרי 20 אלפיות שנייה בלבד. הבקר סורק את התוכנית שלו כל 15 אלפיות שנייה.

האם הבקר ירגיש בלחיצה? ומה היה קורה אם הלחיצה הייתה קצרה עוד יותר?

ידע נדרש

⏱️ זמן מומלץ: שיעור אחד וחצי.

הבקר בכיתה: מצבי עבודה ונוריות

מצב עבודהמה קורה
PROGRAMהתוכנית לא רצה, והמוצאים כבויים. במצב הזה מטעינים תוכנית.
MONITORהתוכנית רצה, ואפשר לראות אותה חיה ולשנות ערכים מהמחשב.
RUNהתוכנית רצה כרגיל, בלי שינויים מהמחשב.
נוריתמשמעות
POWERיש מתח לבקר
RUNהתוכנית רצה
ERR/ALMתקלה או אזהרה: מהבהבת באזהרה, דולקת קבוע בתקלה שעוצרת את הבקר
נוריות המבואות והמוצאיםנורית לכל הדק: הדרך הראשונה לבדוק אם מבוא נקלט או מוצא פועל
💡רמז

כשמשהו לא עובד, מתחילים מהנוריות: האם נורית המבוא נדלקת בלחיצה? האם נורית המוצא נדלקת? כך יודעים אם הבעיה בחיווט, בתוכנה או ברכיב בשטח.

2.1 החלקים של הבקר

בשטח: מבואותלחצניםמפסקי גבולחיישניםמגעי הגנהבשטח: מוצאיםמגעניםנוריותשסתומיםצופריםהבקר המתוכנתמודולמבואותמודולמוצאיםמעבד(CPU)זיכרוןתוכניתונתוניםספק כוח24VDCתקשורתמחשב, מסך מפעיל
איור 2.1: מבנה הבקר: מבואות, יחידת עיבוד ומוצאים
חלקמה הוא עושה
ספק כוחמזין את הבקר ב-24 וולט ישר יציב. בלעדיו שום דבר לא עובד.
מודול מבואותמקבל מתח מהלחצנים ומהחיישנים ומתרגם אותו ל-0 או 1. לכל מבוא נורית קטנה.
מעבדמבצע את התוכנית, שורה אחר שורה, שוב ושוב.
זיכרון תוכניתשומר את הסולם שכתבנו. הוא לא נמחק כשמכבים את הבקר.
זיכרון נתוניםשומר את מצב הביטים, את ערכי קוצבי הזמן והמונים ומספרים.
מודול מוצאיםסוגר מגע ממסר או טרנזיסטור לפי התוכנית, ומפעיל את הרכיב בשטח.
תקשורתמחברת את הבקר למחשב התכנות, למסך מפעיל ולבקרים אחרים.
📘קומפקטי

בקר קומפקטי: ספק, מעבד, מבואות ומוצאים בגוף אחד. מתאים למכונה קטנה. למשל סדרת CP של אומרון.

📘מודולרי

בקר מודולרי: כרטיסים נפרדים על מסילה, ומוסיפים כרטיס כשצריך עוד מבואות. למשל סדרת CJ של אומרון, שעליה בנויים הסימולטורים באתר.

2.2 מחזור הסריקה

הבקר לא "מסתכל" על המבואות כל הזמן. הוא עובד במחזור קבוע שחוזר על עצמו:

  1. קריאת מבואות. הבקר מצלם את מצב כל המבואות ושומר אותו בזיכרון.
  2. ביצוע התוכנית. המעבד עובר על הסולם משמאל לימין ומלמעלה למטה, ומשתמש רק בצילום.
  3. כתיבת מוצאים. רק בסוף, כל המוצאים מתעדכנים יחד.

בין הסריקות הבקר גם בודק את עצמו ומטפל בתקשורת. הזמן של מחזור שלם נקרא זמן סריקה, ובדרך כלל הוא בין אלפית שנייה לכמה עשרות אלפיות שנייה.

1. קריאת מבואותצילום מצב הלחצנים2. ביצוע הסולםמשמאל לימין, מלמעלה למטה3. כתיבת מוצאיםעדכון הממסריםסריקה אחתאלפיות שנייה
איור 2.2: שלושת שלבי הסריקה
⚠️שימו לב

לחיצה קצרה מזמן הסריקה עלולה להיעלם. אם הלחצן נלחץ ושוחרר בין שני צילומים של המבואות, הבקר לא ידע שהוא נלחץ. לחיצה אנושית ארוכה הרבה יותר מזמן סריקה, אבל חיישן מהיר על מסוע יכול להחמיץ פריטים.

✅דוגמה

סדר השורות משנה. בשני הסולמות אותה לוגיקה. בסולם א הנורית נדלקת כבר באותה סריקה שבה נלחץ הלחצן. בסולם ב היא נדלקת סריקה אחת אחר כך, כי שורה 0 קוראת את W0.00 לפני ששורה 1 עדכנה אותו.

00.00BtnW0.00Mem1W0.00Mem100.00Lamp
איור 2.3: סולם א
0W0.00Mem100.00Lamp10.00BtnW0.00Mem
איור 2.4: סולם ב: אותה לוגיקה בסדר הפוך

2.3 אזורי הזיכרון באומרון

כל דבר בבקר הוא כתובת בזיכרון. כדאי להכיר את האזורים העיקריים, כי הם מופיעים בכל פרקי הניסוי.

אזורדוגמהמה שומרים בו
מבואות0.00 עד 0.11מצב הלחצנים והחיישנים, כפי שצולם בתחילת הסריקה
מוצאים100.00 עד 100.07מה שהתוכנית רוצה להפעיל בשטח
ביטי עבודהW0.00ממסרי עזר פנימיים, בלי הדק
ביטים שנשמריםH0.00כמו ביט עבודה, אבל נשמר גם בהפסקת חשמל
קוצבי זמןTIM 0000ערך נוכחי ודגל סיום של כל קוצב זמן
מוניםCNT 0000ערך נוכחי ודגל סיום של כל מונה
זיכרון נתוניםD0מספרים: ערכים אנלוגיים, נקודות קביעה, תוצאות חישוב

ביטים מיוחדים שכדאי להכיר

סמלמה הוא עושהשימוש נפוץ
P_Onדולק תמידתנאי שתמיד מתקיים
P_First_Cycleדולק רק בסריקה הראשונה אחרי הדלקהאיפוס ערכים בהתחלה
P_1sמהבהב: חצי שנייה דולק, חצי שנייה כבוינורית תקלה מהבהבת

ערוצי תקשורת

ערוץלמה משתמשים בו
חיבור USBתכנות מהמחשב ליד הבקר. פשוט, אבל לא מתאים לרשת.
רשת אתרנטמסכי מפעיל, מחשבי בקרה ובקרים אחרים. מהיר, וכל בקר מקבל כתובת IP.
תקשורת טוריתציוד ותיק, ממירי תדר ומדי זרימה. איטית, אבל עדיין נפוצה.
⚠️שימו לב

חיבור תכנות פתוח הוא גם פתח לפריצה. במתקן קריטי, כמו מתקן מים, סוגרים ערוצים שלא משתמשים בהם ומגינים על הרשת.

2.4 סיכום

  1. הבקר בנוי מספק כוח, מעבד, זיכרון, מודולי מבואות ומוצאים, ותקשורת.
  2. בקר קומפקטי הוא גוף אחד. בקר מודולרי בנוי מכרטיסים.
  3. בכל סריקה הבקר קורא מבואות, מבצע את הסולם, ורק אז כותב מוצאים.
  4. לחיצה קצרה מזמן הסריקה עלולה לא להיקלט.
  5. סדר השורות בסולם יכול להוסיף השהיה של סריקה אחת.
  6. לכל דבר בבקר יש כתובת: 0.00, 100.00, W0.00, H0.00, TIM, CNT, D.
  7. ביטי H נשמרים בהפסקת חשמל. ביטי W מתאפסים.

מונחים

מונחבאנגליתהסבר קצר
מעבדCPUהחלק שמבצע את התוכנית
זמן סריקהScan timeמשך מחזור שלם של קריאה, ביצוע וכתיבה
בקר קומפקטיCompact PLCבקר שכל חלקיו בגוף אחד
בקר מודולריModular PLCבקר שבנוי מכרטיסים על מסילה
ביט שנשמרHolding bitביט שלא מתאפס בהפסקת חשמל
זיכרון נתוניםData memoryאזור לשמירת מספרים

בדיקה עצמית

  1. מה תפקיד מודול המבואות, ומה תפקיד מודול המוצאים?
  2. תארו את שלושת שלבי הסריקה לפי הסדר.
  3. למה לחיצה קצרה מאוד עלולה לא להיקלט?
  4. מה ההבדל בין ביט W0.00 לבין ביט H0.00?
  5. ענו על שאלת הפתיחה של הפרק.

התשובות בסוף הפרק.

🖥️תרגול בסימולטור

דף המבוא לבקרים מתוכנתים באתר, עם הסברים והדגמות חיות של הנושאים בפרקים 1 עד 4:

fahed-lab.com/hashmal/plc_intro

תשובות לבדיקה העצמית
  1. מודול המבואות מתרגם את המתח מהשטח ל-0 או 1. מודול המוצאים סוגר מגע או טרנזיסטור לפי התוכנית ומפעיל רכיב בשטח.
  2. קריאת כל המבואות לזיכרון, ביצוע הסולם משמאל לימין ומלמעלה למטה, ועדכון כל המוצאים יחד.
  3. הבקר קורא את המבואות רק פעם אחת בכל סריקה. אם הלחצן נלחץ ושוחרר בין שתי קריאות, הלחיצה לא נראית.
  4. שניהם ביטים פנימיים בלי הדק. W0.00 מתאפס כשהבקר נכבה, ו-H0.00 שומר את ערכו גם אחרי הפסקת חשמל.
  5. כן. הלחיצה ארוכה מזמן סריקה, ולכן לפחות קריאה אחת תתפוס אותה. אם הלחיצה הייתה קצרה מזמן הסריקה, היא עלולה ליפול בין שתי קריאות ולא להיקלט.
בנוי על ידי פהד גאנם · fahed-lab.com