מבנה הבקר ומחזור הסריקה
🎯 מטרות למידה
בסוף הפרק תוכלו:
- לתאר את חלקי הבקר ואת תפקיד כל חלק.
- להבחין בין בקר קומפקטי לבקר מודולרי.
- להסביר את שלושת שלבי הסריקה ואת המשמעות של זמן סריקה.
- להכיר את אזורי הזיכרון של אומרון: מבואות, מוצאים, ביטי עבודה, קוצבי זמן ומונים.
- 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
- פרק 1: מה הבקר מחליף.
- מושג הסיבית: 0 או 1.
⏱️ זמן מומלץ: שיעור אחד וחצי.
הבקר בכיתה: מצבי עבודה ונוריות
| מצב עבודה | מה קורה |
|---|---|
| PROGRAM | התוכנית לא רצה, והמוצאים כבויים. במצב הזה מטעינים תוכנית. |
| MONITOR | התוכנית רצה, ואפשר לראות אותה חיה ולשנות ערכים מהמחשב. |
| RUN | התוכנית רצה כרגיל, בלי שינויים מהמחשב. |
| נורית | משמעות |
|---|---|
| POWER | יש מתח לבקר |
| RUN | התוכנית רצה |
| ERR/ALM | תקלה או אזהרה: מהבהבת באזהרה, דולקת קבוע בתקלה שעוצרת את הבקר |
| נוריות המבואות והמוצאים | נורית לכל הדק: הדרך הראשונה לבדוק אם מבוא נקלט או מוצא פועל |
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
| חלק | מה הוא עושה |
|---|---|
| ספק כוח | מזין את הבקר ב-24 וולט ישר יציב. בלעדיו שום דבר לא עובד. |
| מודול מבואות | מקבל מתח מהלחצנים ומהחיישנים ומתרגם אותו ל-0 או 1. לכל מבוא נורית קטנה. |
| מעבד | מבצע את התוכנית, שורה אחר שורה, שוב ושוב. |
| זיכרון תוכנית | שומר את הסולם שכתבנו. הוא לא נמחק כשמכבים את הבקר. |
| זיכרון נתונים | שומר את מצב הביטים, את ערכי קוצבי הזמן והמונים ומספרים. |
| מודול מוצאים | סוגר מגע ממסר או טרנזיסטור לפי התוכנית, ומפעיל את הרכיב בשטח. |
| תקשורת | מחברת את הבקר למחשב התכנות, למסך מפעיל ולבקרים אחרים. |
בקר קומפקטי: ספק, מעבד, מבואות ומוצאים בגוף אחד. מתאים למכונה קטנה. למשל סדרת CP של אומרון.
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:
- קריאת מבואות. הבקר מצלם את מצב כל המבואות ושומר אותו בזיכרון.
- ביצוע התוכנית. המעבד עובר על הסולם משמאל לימין ומלמעלה למטה, ומשתמש רק בצילום.
- 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.
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.
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.
2.3 אזורי הזיכרון באומרון
כל דבר בבקר הוא כתובת בזיכרון. כדאי להכיר את האזורים העיקריים, כי הם מופיעים בכל פרקי הניסוי.
| אזור | דוגמה | מה שומרים בו |
|---|---|---|
| מבואות | 0.00 עד 0.11 | מצב הלחצנים והחיישנים, כפי שצולם בתחילת הסריקה |
| מוצאים | 100.00 עד 100.07 | מה שהתוכנית רוצה להפעיל בשטח |
| ביטי עבודה | W0.00 | ממסרי עזר פנימיים, בלי הדק |
| ביטים שנשמרים | H0.00 | כמו ביט עבודה, אבל נשמר גם בהפסקת חשמל |
| קוצבי זמן | TIM 0000 | ערך נוכחי ודגל סיום של כל קוצב זמן |
| מונים | CNT 0000 | ערך נוכחי ודגל סיום של כל מונה |
| זיכרון נתונים | D0 | מספרים: ערכים אנלוגיים, נקודות קביעה, תוצאות חישוב |
ביטים מיוחדים שכדאי להכיר
| סמל | מה הוא עושה | שימוש נפוץ |
|---|---|---|
| P_On | דולק תמיד | תנאי שתמיד מתקיים |
| P_First_Cycle | דולק רק בסריקה הראשונה אחרי הדלקה | איפוס ערכים בהתחלה |
| P_1s | מהבהב: חצי שנייה דולק, חצי שנייה כבוי | נורית תקלה מהבהבת |
ערוצי תקשורת
| ערוץ | למה משתמשים בו |
|---|---|
| חיבור USB | תכנות מהמחשב ליד הבקר. פשוט, אבל לא מתאים לרשת. |
| רשת אתרנט | מסכי מפעיל, מחשבי בקרה ובקרים אחרים. מהיר, וכל בקר מקבל כתובת IP. |
| תקשורת טורית | ציוד ותיק, ממירי תדר ומדי זרימה. איטית, אבל עדיין נפוצה. |
חיבור תכנות פתוח הוא גם פתח לפריצה. במתקן קריטי, כמו מתקן מים, סוגרים ערוצים שלא משתמשים בהם ומגינים על הרשת.
2.4 סיכום
- הבקר בנוי מספק כוח, מעבד, זיכרון, מודולי מבואות ומוצאים, ותקשורת.
- בקר קומפקטי הוא גוף אחד. בקר מודולרי בנוי מכרטיסים.
- בכל סריקה הבקר קורא מבואות, מבצע את הסולם, ורק אז כותב מוצאים.
- לחיצה קצרה מזמן הסריקה עלולה לא להיקלט.
- סדר השורות בסולם יכול להוסיף השהיה של סריקה אחת.
- לכל דבר בבקר יש כתובת: 0.00, 100.00, W0.00, H0.00, TIM, CNT, D.
- ביטי H נשמרים בהפסקת חשמל. ביטי W מתאפסים.
מונחים
| מונח | באנגלית | הסבר קצר |
|---|---|---|
| מעבד | CPU | החלק שמבצע את התוכנית |
| זמן סריקה | Scan time | משך מחזור שלם של קריאה, ביצוע וכתיבה |
| בקר קומפקטי | Compact PLC | בקר שכל חלקיו בגוף אחד |
| בקר מודולרי | Modular PLC | בקר שבנוי מכרטיסים על מסילה |
| ביט שנשמר | Holding bit | ביט שלא מתאפס בהפסקת חשמל |
| זיכרון נתונים | Data memory | אזור לשמירת מספרים |
בדיקה עצמית
- מה תפקיד מודול המבואות, ומה תפקיד מודול המוצאים?
- תארו את שלושת שלבי הסריקה לפי הסדר.
- למה לחיצה קצרה מאוד עלולה לא להיקלט?
- מה ההבדל בין ביט W0.00 לבין ביט H0.00?
- ענו על שאלת הפתיחה של הפרק.
התשובות בסוף הפרק.
דף המבוא לבקרים מתוכנתים באתר, עם הסברים והדגמות חיות של הנושאים בפרקים 1 עד 4:
תשובות לבדיקה העצמית
- מודול המבואות מתרגם את המתח מהשטח ל-0 או 1. מודול המוצאים סוגר מגע או טרנזיסטור לפי התוכנית ומפעיל רכיב בשטח.
- קריאת כל המבואות לזיכרון, ביצוע הסולם משמאל לימין ומלמעלה למטה, ועדכון כל המוצאים יחד.
- הבקר קורא את המבואות רק פעם אחת בכל סריקה. אם הלחצן נלחץ ושוחרר בין שתי קריאות, הלחיצה לא נראית.
- שניהם ביטים פנימיים בלי הדק. W0.00 מתאפס כשהבקר נכבה, ו-H0.00 שומר את ערכו גם אחרי הפסקת חשמל.
- 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.