הפעל/הפסק עם החזקה עצמית
🎯 מטרות למידה
בסוף הפרק תוכלו:
- להסביר מהי החזקה עצמית ולמה היא נחוצה כשמפעילים בלחצן רגעי.
- לתרגם מעגל פיקוד במגענים לשורת סולם בבקר אומרון.
- לבחור מגע פתוח או סגור בסולם לפי אופן החיווט של הלחצן.
- לחבר לחצני הפעלה ועצירה מכמה מקומות.
- להשתמש בביט עבודה כדי להבחין בין הפעלה רגעית להפעלה קבועה.
❓ שאלת פתיחה
בבית אריזה של פירות, עובד לוחץ על לחצן ירוק והמסוע מתחיל לנוע. הלחצן הוא רגעי: הוא סגור רק כל עוד האצבע עליו.
איך ייתכן שהמסוע ממשיך לנוע אחרי שהעובד מרים את האצבע? ומה צריך לקרות כדי שיעצור?
בסוף הפרק תדעו לענות על זה בשתי דרכים: במגענים ובבקר.
ידע נדרש
- מגען, מגעי עזר ומעגל פיקוד בסיסי.
- פעולות "וגם", "או" ו"לא" ואלגברה בוליאנית בסיסית.
- מבואות ומוצאים של הבקר (פרק 3) וסמלי הסולם (פרק 4, ובקצרה בשער החוברת).
ציוד וזמן
| ציוד | כמות |
|---|---|
| בקר אומרון קומפקטי עם מוצאי ממסר, וכבל תכנות | 1 |
| ספק כוח 230 וולט חילופין ל-24 וולט ישר | 1 |
| לחצן פתוח ירוק, להפעלה | 4 |
| לחצן פתוח אדום, לעצירה | 2 |
| מגען עם סליל 24 וולט ומגע עזר פתוח | 1 |
| ממסר תרמי עם מגעים 95-96 ו-97-98 | 1 |
| מנוע תלת-מופעי ומפסק ראשי תלת-קוטבי | 1 |
| נורית סימון 24 וולט | 2 |
⏱️ זמן מומלץ: ארבעה שיעורים. שיעור לפיקוד במגענים, שיעור לתכנות ולסימולציה, ושני שיעורים לחיווט ולבדיקה.
- מחווטים את מעגל הכוח רק כשהמפסק הראשי מנותק, ומפעילים רק באישור המורה.
- הבקר, הלחצנים והסלילים עובדים ב-24 וולט ישר. אין לחבר 230 וולט להדקי המבואות.
- בודקים את התוכנה בסימולציה לפני שמטעינים אותה לבקר.
5.1 מתחילים במגענים: מעגל הפיקוד
לפני שנוגעים בבקר, בונים את המעגל הקלאסי. כך רואים שהבקר לא ממציא לוגיקה חדשה. הוא רק מחליף את החוטים בתוכנה.
איך זה עובד
- לוחצים על S1. נסגר מסלול מהקו L, דרך הנתיך, ההגנה התרמית והעצירה, אל סליל המגען K1.
- K1 נמשך. המגעים הראשיים שלו מזינים את המנוע, ובאותו רגע נסגר גם מגע העזר 13-14 שמחובר במקביל ל-S1.
- עוזבים את S1. הלחצן נפתח, אבל הזרם ממשיך לזרום דרך מגע העזר של K1. המגען מחזיק את עצמו.
- לוחצים על S0. המסלול נקטע, הסליל משתחרר, ומגע העזר נפתח. המעגל נשאר כבוי גם אחרי שעוזבים את S0.
- עומס יתר. המגע 95-96 של הממסר התרמי נפתח ופועל בדיוק כמו לחצן עצירה.
החזקה עצמית היא חיבור של מגע עזר פתוח של המגען במקביל ללחצן ההפעלה. כך המגען ממשיך לקבל מתח גם אחרי שעוזבים את הלחצן. בתעשייה קוראים לזה גם "נעילה" (Latch).
עקבו בעיפרון אחרי מסלול הזרם באיור 5.1 בשני מצבים: מיד אחרי לחיצה על S1, ואחרי שעזבתם אותו. סמנו בצבע אחר את הענף שדרכו עובר הזרם בכל מצב.
5.2 אותה לוגיקה בבקר: שורת סולם
דיאגרמת הסולם היא מעגל הפיקוד כשהוא מסובב על הצד. הפס השמאלי מחליף את הקו L, והפס הימני מחליף את N. כל רכיב במעגל הפיקוד הופך למגע בשורה, וסליל המגען הופך למוצא 100.00. המוצא הזה מפעיל את המגען האמיתי בלוח.
שלושה ייצוגים, לוגיקה אחת
| רכיב במעגל הפיקוד | בסולם | במשוואה |
|---|---|---|
| F2 מגע 95-96 של ההגנה התרמית | מגע סגור 0.00 | OL |
| S0 לחצן עצירה | מגע סגור 0.01 | STOP |
| S1 לחצן הפעלה | מגע פתוח 0.02 | START |
| K1 מגע עזר 13-14 (החזקה עצמית) | מגע פתוח 100.00 | M |
| סליל המגען K1 | סליל 100.00 | M |
חיבור בטור הוא "וגם", וחיבור במקביל הוא "או". המשוואה אומרת: המנוע עובד אם אין עומס יתר, וגם לא לוחצים על עצירה, וגם לוחצים על הפעלה או שהמנוע כבר עובד.
שימו לב ש-M מופיע בשני צדי המשוואה. זה זיכרון: המצב הבא תלוי גם במצב הנוכחי.
| STOP | START | M עכשיו | M הבא | מצב |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | כבוי ונשאר כבוי |
| 0 | 0 | 1 | 1 | החזקה עצמית |
| 0 | 1 | 0 | 1 | הפעלה |
| 0 | 1 | 1 | 1 | ממשיך לעבוד |
| 1 | X | X | 0 | עצירה גוברת |
הטבלה כשההגנה התרמית תקינה. X פירושו "לא משנה".
מגע סגור בסולם אינו לחצן סגור. בחוברת הזו לחצן העצירה מחובר לבקר כמגע פתוח, וההגנה התרמית מחוברת דרך המגע הפתוח שלה 97-98. לכן המבוא כבוי כל עוד הכול תקין, ונדלק רק בלחיצה או בתקלה.
כדי שהשורה תוליך כשהמבוא כבוי, כותבים בסולם מגע סגור. הכלל: מגע סגור בסולם מוליך כאשר הביט שלו כבוי.
5.3 חיווט הבקר
לפני החיווט כותבים רשימת מבואות ומוצאים. זו הטבלה שמקשרת בין הלוח לבין התוכנה, ומכאן ואילך משתמשים רק בכתובות שבה.
| כתובת | תגית | רכיב | מגע בשטח | תפקיד |
|---|---|---|---|---|
| 0.00 | O.L | F2 (97-98) | פתוח | הגנה תרמית |
| 0.01 | Stop | S0 | פתוח | עצירה |
| 0.02 | Start | S1 | פתוח | הפעלה |
| 100.00 | Motor | K1 | סליל | מגען המנוע |
| 100.01 | Run_Lamp | H1 | נורית | נורית פועל |
הגנה כפולה. המגע 95-96 של הממסר התרמי נשאר בטור לסליל המגען גם בחיווט לבקר. כך המנוע מוגן אפילו אם יש טעות בתוכנה או שמגע המוצא נתקע.
בדיקה ברב-מודד. מחברים את המוליך השחור ל-0 וולט ואת האדום להדק המבוא. בלחיצה צריך להופיע מתח של כ-24 וולט, והנורית של המבוא בבקר נדלקת.
5.4 דוגמה פתורה: מה קורה בכל סריקה
הבקר עובד במחזור קבוע שנקרא סריקה. בכל סריקה הוא קורא את כל המבואות, מבצע את הסולם משמאל לימין ומלמעלה למטה, ורק אז כותב את המוצאים.
סריקה נמשכת אלפיות שנייה, ולכן היא נראית לנו רציפה. הסדר חשוב: המצב שהסולם כותב למוצא נשמר בזיכרון, ומגע ההחזקה קורא אותו בסריקה הבאה.
נעקוב אחרי שורת הסולם באיור 5.3 לאורך חמישה מצבים. 1 פירושו מבוא או מוצא דולק.
| מצב | מה עושה המפעיל | 0.02 | 0.01 | 100.00 לפני | 100.00 אחרי | למה |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | לא נוגע בכלום | 0 | 0 | 0 | 0 | גם ענף ההפעלה וגם ענף ההחזקה פתוחים |
| 2 | לוחץ על הפעלה | 1 | 0 | 0 | 1 | הזרם עובר דרך מגע ההפעלה 0.02 |
| 3 | עוזב את ההפעלה | 0 | 0 | 1 | 1 | הזרם עובר דרך מגע ההחזקה 100.00 |
| 4 | לוחץ על עצירה | 0 | 1 | 1 | 0 | המגע הסגור 0.01 נפתח וקוטע את השורה |
| 5 | עוזב את העצירה | 0 | 0 | 0 | 0 | מגע ההחזקה כבר פתוח, ואין מסלול |
עדיפות לעצירה. אם לוחצים על הפעלה ועל עצירה באותו רגע, המנוע כבוי. מגע העצירה נמצא בטור לכל השורה, ולכן הוא גובר על כל ענף שמשמאלו. זה עיקרון בטיחות: כשיש ספק, המכונה עוצרת.
5.5 תרגול
רמה 1 · בסיסי הוסיפו לשורת ההפעל/הפסק שתי נוריות:
- נורית פועל במוצא 100.01, שדולקת כל עוד המנוע עובד.
- נורית תקלה במוצא 100.02, שדולקת כשההגנה התרמית פועלת.
שורה 0 נתונה. השלימו את שורות 1 ו-2.
רמה 2 · בינוני המנוע מופעל ונעצר משני מקומות: לחצני הפעלה 0.02 ו-0.03, ולחצני עצירה 0.01 ו-0.04. ההגנה התרמית נשארת ב-0.00.
לפני שאתם כותבים: אילו מגעים יחוברו בטור ואילו במקביל? נמקו במשפט אחד.
מה יקרה אם... ענו במשפט או שניים.
- מחברים את מגע ההחזקה 100.00 במקביל לכל השורה, כולל מגעי העצירה וההגנה. מה יקרה כשלוחצים עצירה?
- לחצן העצירה מחובר לבקר כמגע פתוח, והחוט שלו נקרע. מה יקרה כשהמפעיל ירצה לעצור?
רמה 3 · מתקדם · תרגיל 6001 מנוע תלת-מופעי מופעל משני מקומות. בכל מקום יש שני לחצנים:
- הפעלה רגעית: המנוע עובד רק כל עוד מחזיקים את הלחצן לחוץ.
- הפעלה קבועה: המנוע ממשיך לעבוד אחרי שעוזבים את הלחצן.
יש לחצן עצירה אחד והגנה תרמית אחת, ששתיהן עוצרות כל סוג הפעלה.
| כתובת | תגית | תפקיד | כתובת | תגית | תפקיד |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.00 | O.L | הגנה תרמית | 0.04 | Cont_1 | הפעלה קבועה, מקום 1 |
| 0.01 | Stop | עצירה | 0.05 | Cont_2 | הפעלה קבועה, מקום 2 |
| 0.02 | Jog_1 | הפעלה רגעית, מקום 1 | 100.00 | Motor | מגען המנוע |
| 0.03 | Jog_2 | הפעלה רגעית, מקום 2 | W0.00 | Cont_Mem | זיכרון: נבחרה הפעלה קבועה |
אם תכתבו החזקה עצמית עם 100.00, גם ההפעלה הרגעית תינעל. השתמשו בביט עבודה W0.00 כדי לזכור שנבחרה הפעלה קבועה, והחזיקו אותו, ולא את המוצא. ביט עבודה הוא ממסר פנימי בזיכרון הבקר, בלי הדק, ומותר להשתמש במגעים שלו כמה פעמים שרוצים.
שורה 0: המנוע. שורה 1: ביט הזיכרון.
תרגלו הפעלה, החזקה עצמית ועצירה בסימולטורים של בקר האומרון באתר:
כל ניסויי האומרון: fahed-lab.com/plc-omron/
5.6 סיכום
- לחצן רגעי מוליך רק בזמן הלחיצה, ולכן צריך החזקה עצמית.
- החזקה עצמית היא מגע של המוצא עצמו, במקביל ללחצן ההפעלה.
- לחצני עצירה ומגעי הגנה מחברים בטור. לחצני הפעלה מחברים במקביל.
- מגע עצירה בטור לכל השורה נותן עדיפות לעצירה.
- מגע סגור בסולם מוליך כאשר הביט שלו כבוי.
- הבקר סורק: קורא מבואות, מבצע את הסולם, ואז כותב מוצאים.
- המשוואה של הפעל/הפסק: M = OL·STOP·(START+M)
- ביט עבודה הוא ממסר פנימי בזיכרון, בלי הדק חיצוני.
- ההגנה התרמית נשארת גם בחיווט, בטור לסליל המגען.
- קודם סימולציה, אחר כך הטענה, ורק אז הפעלה עם מתח.
מונחים
| מונח | באנגלית | הסבר קצר |
|---|---|---|
| החזקה עצמית | Latch | מגע של המוצא במקביל להפעלה, ששומר אותו דולק |
| מגע פתוח | Normally Open | מוליך כשהביט דולק |
| מגע סגור | Normally Closed | מוליך כשהביט כבוי |
| סריקה | Scan | מחזור קריאה, ביצוע וכתיבה שחוזר כל הזמן |
| ביט עבודה | Work bit | ממסר פנימי בזיכרון הבקר |
| ממסר תרמי | Overload relay | מגן על המנוע מפני זרם יתר ממושך |
| רשימת מבואות ומוצאים | I/O list | טבלה שמקשרת בין הלוח לתוכנה |
בדיקה עצמית
- מה התפקיד של מגע ההחזקה העצמית בשורת ההפעלה?
- למה מחברים לחצני עצירה בטור ולחצני הפעלה במקביל?
- לחצן העצירה מחובר לבקר כמגע פתוח. איזה מגע נכתוב בסולם, ולמה?
- לוחצים באותו רגע על הפעלה ועל עצירה. מה יהיה מצב המנוע, ולמה?
- מה ההבדל בין המוצא 100.00 לבין ביט העבודה W0.00?
התשובות בסוף הפרק.
פתרונות תרגילי הפרק
רמה 1: נוריות פועל ותקלה
נורית פועל מקבלת מגע פתוח של המוצא 100.00 עצמו. נורית תקלה מקבלת מגע פתוח של 0.00: המבוא נדלק רק כשההגנה התרמית פועלת, ולכן כאן כותבים מגע פתוח ולא סגור.
רמה 2: הפעלה ועצירה משני מקומות
כל לחצן עצירה חייב להספיק לבדו כדי לקטוע את השורה, ולכן הם בטור ("וגם"). כל לחצן הפעלה מספיק לבדו כדי להפעיל, ולכן הם במקביל ("או"), יחד עם מגע ההחזקה.
רמה 3: תרגיל 6001, הפעלה רגעית וקבועה משני מקומות
- שורה 0, המנוע. המנוע עובד אם לוחצים על אחד מלחצני ההפעלה הרגעית, או שביט העבודה W0.00 דולק. אין כאן מגע של 100.00, ולכן ההפעלה הרגעית לא ננעלת.
- שורה 1, הזיכרון. לחיצה על אחד מלחצני ההפעלה הקבועה מדליקה את W0.00, והוא מחזיק את עצמו בענף הירוק. מכאן שורה 0 רואה את W0.00 והמנוע ממשיך לעבוד.
- המגע הסגור 100.00 בשורה 1. הוא מאפשר לעבור להפעלה קבועה רק כשהמנוע עומד. אם המנוע כבר עובד בהפעלה רגעית, לחיצה על הפעלה קבועה לא תינעל.
- עצירה והגנה בשתי השורות. שתיהן מכבות גם את המוצא וגם את הזיכרון, כך שאחרי עצירה המנוע לא יחזור לעבוד מעצמו.
תשובות ל"מה יקרה אם".
- העצירה לא תעבוד. כשהמנוע עובד, מגע ההחזקה עוקף את כל השורה, כולל העצירה וההגנה התרמית. זו תקלה מסוכנת.
- אי אפשר לעצור. החוט הקרוע נראה לבקר בדיוק כמו לחצן שלא נלחץ. לכן בתעשייה מחברים את לחצן העצירה כמגע סגור וכותבים בסולם מגע פתוח: חוט קרוע מכבה את המבוא, והמכונה עוצרת. בתרגילי החוברת נשמור על הלחצנים הפתוחים, אבל חשוב להכיר את השיטה הזו.
תשובות לבדיקה העצמית
- תפקיד מגע ההחזקה. הוא מגשר על לחצן ההפעלה ושומר את המוצא דולק אחרי שעוזבים את הלחצן.
- טור ומקביל. כל לחצן עצירה צריך להספיק לבדו כדי לקטוע את המסלול, וזה חיבור בטור ("וגם"). כל לחצן הפעלה צריך להספיק לבדו כדי לסגור את המסלול, וזה חיבור במקביל ("או").
- מגע סגור. כל עוד לא לוחצים, המבוא כבוי, ומגע סגור מוליך כשהביט כבוי. בלחיצה המבוא נדלק, המגע נפתח והשורה נקטעת.
- המנוע כבוי. מגע העצירה בטור לכל השורה, ולכן הוא גובר על ענף ההפעלה. זו עדיפות לעצירה.
- מוצא מול ביט עבודה. 100.00 מחובר להדק ומפעיל ממסר מוצא אמיתי. W0.00 קיים רק בזיכרון הבקר ומשמש לשמירת מצב וללוגיקת ביניים.