פרק 5 · הפעל/הפסק עם החזקה עצמיתבקרים מתוכנתים · אומרון⌂📚🏠
פרק 5

הפעל/הפסק עם החזקה עצמית

תרגיל 6001: מנוע תלת-מופעי משני מקומות, בהפעלה רגעית ובהפעלה קבועה

🎯 מטרות למידה

בסוף הפרק תוכלו:

  1. להסביר מהי החזקה עצמית ולמה היא נחוצה כשמפעילים בלחצן רגעי.
  2. לתרגם מעגל פיקוד במגענים לשורת סולם בבקר אומרון.
  3. לבחור מגע פתוח או סגור בסולם לפי אופן החיווט של הלחצן.
  4. לחבר לחצני הפעלה ועצירה מכמה מקומות.
  5. 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

ציוד וזמן

ציודכמות
בקר אומרון קומפקטי עם מוצאי ממסר, וכבל תכנות1
ספק כוח 230 וולט חילופין ל-24 וולט ישר1
לחצן פתוח ירוק, להפעלה4
לחצן פתוח אדום, לעצירה2
מגען עם סליל 24 וולט ומגע עזר פתוח1
ממסר תרמי עם מגעים 95-96 ו-97-981
מנוע תלת-מופעי ומפסק ראשי תלת-קוטבי1
נורית סימון 24 וולט2

⏱️ זמן מומלץ: ארבעה שיעורים. שיעור לפיקוד במגענים, שיעור לתכנות ולסימולציה, ושני שיעורים לחיווט ולבדיקה.

⛑️בטיחות
  • 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.

LNF1נתיך פיקודF29596הגנה תרמיתS01112עצירהS11314הפעלהK11314החזקה עצמיתK1A1A2סליל המגעןH1נורית פועל
איור 5.1: מעגל הפיקוד: הפעל/הפסק עם החזקה עצמית
L1L2L3Q1מפסק ראשיK1מגעים ראשייםF2ממסר תרמיUVWM3~
איור 5.2: מעגל הכוח של המנוע

איך זה עובד

  1. לוחצים על S1. נסגר מסלול מהקו L, דרך הנתיך, ההגנה התרמית והעצירה, אל סליל המגען K1.
  2. K1 נמשך. המגעים הראשיים שלו מזינים את המנוע, ובאותו רגע נסגר גם מגע העזר 13-14 שמחובר במקביל ל-S1.
  3. עוזבים את S1. הלחצן נפתח, אבל הזרם ממשיך לזרום דרך מגע העזר של K1. המגען מחזיק את עצמו.
  4. לוחצים על S0. המסלול נקטע, הסליל משתחרר, ומגע העזר נפתח. המעגל נשאר כבוי גם אחרי שעוזבים את S0.
  5. עומס יתר. המגע 95-96 של הממסר התרמי נפתח ופועל בדיוק כמו לחצן עצירה.
📘הגדרה

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).

✏️תרגיל

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.

00.00O.L0.01Stop0.02Start100.00Motor100.00Motor
איור 5.3: שורת הסולם להפעל/הפסק. מגע ההחזקה העצמית מודגש בירוק

שלושה ייצוגים, לוגיקה אחת

רכיב במעגל הפיקודבסולםבמשוואה
F2 מגע 95-96 של ההגנה התרמיתמגע סגור 0.00OL
S0 לחצן עצירהמגע סגור 0.01STOP
S1 לחצן הפעלהמגע פתוח 0.02START
K1 מגע עזר 13-14 (החזקה עצמית)מגע פתוח 100.00M
סליל המגען K1סליל 100.00M
M = OL · STOP · ( START + 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.

STOPSTARTM עכשיוM הבאמצב
0000כבוי ונשאר כבוי
0011החזקה עצמית
0101הפעלה
0111ממשיך לעבוד
1XX0עצירה גוברת

הטבלה כשההגנה התרמית תקינה. X פירושו "לא משנה".

⚠️שימו לב

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.

כתובתתגיתרכיבמגע בשטחתפקיד
0.00O.LF2 (97-98)פתוחהגנה תרמית
0.01StopS0פתוחעצירה
0.02StartS1פתוחהפעלה
100.00MotorK1סלילמגען המנוע
100.01Run_LampH1נוריתנורית פועל
ספק כוח230VAC/24VDC+−+24V0Vבקר מתוכנת OMRONמבואותמוצאים (ממסר)COM0.00F297-98הגנה תרמית0.01S0עצירה0.02S1הפעלהCOM100.00F295-96K1מגען100.01H1נורית פועל
איור 5.4: חיווט הבקר: מבואות למעלה, מוצאים למטה
⚠️שימו לב

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.

💡רמז

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.

1. קריאת מבואותצילום מצב הלחצנים2. ביצוע הסולםמשמאל לימין, מלמעלה למטה3. כתיבת מוצאיםעדכון הממסריםסריקה אחתאלפיות שנייה
איור 5.5: מחזור הסריקה של הבקר
✅דוגמה

נעקוב אחרי שורת הסולם באיור 5.3 לאורך חמישה מצבים. 1 פירושו מבוא או מוצא דולק.

מצבמה עושה המפעיל0.020.01100.00 לפני100.00 אחרילמה
1לא נוגע בכלום0000גם ענף ההפעלה וגם ענף ההחזקה פתוחים
2לוחץ על הפעלה1001הזרם עובר דרך מגע ההפעלה 0.02
3עוזב את ההפעלה0011הזרם עובר דרך מגע ההחזקה 100.00
4לוחץ על עצירה0110המגע הסגור 0.01 נפתח וקוטע את השורה
5עוזב את העצירה0000מגע ההחזקה כבר פתוח, ואין מסלול
t1t2t3t40.02הפעלה0.01עצירה100.00מנועt
איור 5.6: דיאגרמת זמנים: המנוע נשאר דולק בין t2 ל-t3 בזכות ההחזקה העצמית
⚠️שימו לב

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

✏️תרגיל

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.

00.00O.L0.01Stop0.02Start100.00Motor100.00Motor12
✏️תרגיל

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.

0
✏️תרגיל

מה יקרה אם... ענו במשפט או שניים.

  1. מחברים את מגע ההחזקה 100.00 במקביל לכל השורה, כולל מגעי העצירה וההגנה. מה יקרה כשלוחצים עצירה?
  2. לחצן העצירה מחובר לבקר כמגע פתוח, והחוט שלו נקרע. מה יקרה כשהמפעיל ירצה לעצור?
✏️תרגיל

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.

כתובתתגיתתפקידכתובתתגיתתפקיד
0.00O.Lהגנה תרמית0.04Cont_1הפעלה קבועה, מקום 1
0.01Stopעצירה0.05Cont_2הפעלה קבועה, מקום 2
0.02Jog_1הפעלה רגעית, מקום 1100.00Motorמגען המנוע
0.03Jog_2הפעלה רגעית, מקום 2W0.00Cont_Memזיכרון: נבחרה הפעלה קבועה
💡רמז

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.

01
🖥️תרגול בסימולטור

תרגלו הפעלה, החזקה עצמית ועצירה בסימולטורים של בקר האומרון באתר:

כל ניסויי האומרון: fahed-lab.com/plc-omron/

5.6 סיכום

  1. לחצן רגעי מוליך רק בזמן הלחיצה, ולכן צריך החזקה עצמית.
  2. החזקה עצמית היא מגע של המוצא עצמו, במקביל ללחצן ההפעלה.
  3. לחצני עצירה ומגעי הגנה מחברים בטור. לחצני הפעלה מחברים במקביל.
  4. מגע עצירה בטור לכל השורה נותן עדיפות לעצירה.
  5. מגע סגור בסולם מוליך כאשר הביט שלו כבוי.
  6. הבקר סורק: קורא מבואות, מבצע את הסולם, ואז כותב מוצאים.
  7. המשוואה של הפעל/הפסק: M = OL·STOP·(START+M)
  8. ביט עבודה הוא ממסר פנימי בזיכרון, בלי הדק חיצוני.
  9. ההגנה התרמית נשארת גם בחיווט, בטור לסליל המגען.
  10. קודם סימולציה, אחר כך הטענה, ורק אז הפעלה עם מתח.

מונחים

מונחבאנגליתהסבר קצר
החזקה עצמיתLatchמגע של המוצא במקביל להפעלה, ששומר אותו דולק
מגע פתוחNormally Openמוליך כשהביט דולק
מגע סגורNormally Closedמוליך כשהביט כבוי
סריקהScanמחזור קריאה, ביצוע וכתיבה שחוזר כל הזמן
ביט עבודהWork bitממסר פנימי בזיכרון הבקר
ממסר תרמיOverload relayמגן על המנוע מפני זרם יתר ממושך
רשימת מבואות ומוצאיםI/O listטבלה שמקשרת בין הלוח לתוכנה

בדיקה עצמית

  1. מה התפקיד של מגע ההחזקה העצמית בשורת ההפעלה?
  2. למה מחברים לחצני עצירה בטור ולחצני הפעלה במקביל?
  3. לחצן העצירה מחובר לבקר כמגע פתוח. איזה מגע נכתוב בסולם, ולמה?
  4. לוחצים באותו רגע על הפעלה ועל עצירה. מה יהיה מצב המנוע, ולמה?
  5. מה ההבדל בין המוצא 100.00 לבין ביט העבודה W0.00?

התשובות בסוף הפרק.

פתרונות תרגילי הפרק

רמה 1: נוריות פועל ותקלה

00.00O.L0.01Stop0.02Start100.00Motor100.00Motor1100.00Motor100.01Run_Lamp20.00O.L100.02Fault_Lamp
איור א.3: פתרון פרק 5, רמה 1

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

00.00O.L0.01Stop_10.04Stop_20.02Start_10.03Start_2100.00Motor100.00Motor
איור א.4: פתרון פרק 5, רמה 2

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

00.00O.L0.01Stop0.02Jog_10.03Jog_2W0.00Cont_Mem100.00Motor10.00O.L0.01Stop0.04Cont_10.05Cont_2100.00MotorW0.00Cont_MemW0.00Cont_Mem
איור א.5: פתרון תרגיל 6001
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. עצירה והגנה בשתי השורות. שתיהן מכבות גם את המוצא וגם את הזיכרון, כך שאחרי עצירה המנוע לא יחזור לעבוד מעצמו.
✅דוגמה

תשובות ל"מה יקרה אם".

  1. העצירה לא תעבוד. כשהמנוע עובד, מגע ההחזקה עוקף את כל השורה, כולל העצירה וההגנה התרמית. זו תקלה מסוכנת.
  2. 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
  1. תפקיד מגע ההחזקה. הוא מגשר על לחצן ההפעלה ושומר את המוצא דולק אחרי שעוזבים את הלחצן.
  2. 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").
  3. מגע סגור. כל עוד לא לוחצים, המבוא כבוי, ומגע סגור מוליך כשהביט כבוי. בלחיצה המבוא נדלק, המגע נפתח והשורה נקטעת.
  4. המנוע כבוי. מגע העצירה בטור לכל השורה, ולכן הוא גובר על ענף ההפעלה. זו עדיפות לעצירה.
  5. מוצא מול ביט עבודה. 100.00 מחובר להדק ומפעיל ממסר מוצא אמיתי. W0.00 קיים רק בזיכרון הבקר ומשמש לשמירת מצב וללוגיקת ביניים.
בנוי על ידי פהד גאנם · fahed-lab.com