مبنى المتحكّم ودورة المسح
🎯 أهداف التعلّم
في نهاية الفصل ستستطيعون:
- وصف أجزاء المتحكّم ودور كلّ جزء.
- التمييز بين المتحكّم المدمج والمتحكّم الوحدوي.
- شرح مراحل المسح الثلاث ومعنى زمن المسح.
- التعرّف على مناطق الذاكرة في أومرون: المداخل، والمخارج، وبِتات العمل، والمؤقّتات، والعدّادات.
- التمييز بين قنوات الاتصال في المتحكّم.
❓ سؤال افتتاحي
يضغط المشغّل على زرّ ويتركه بعد 20 جزءًا من الألف من الثانية فقط. يمسح المتحكّم برنامجه كلّ 15 جزءًا من الألف من الثانية.
هل سيشعر المتحكّم بالضغطة؟ وماذا كان سيحدث لو كانت الضغطة أقصر من ذلك؟
معرفة سابقة
- الفصل 1: ماذا يستبدل المتحكّم.
- مفهوم البِت: 0 أو 1.
⏱️ الوقت المقترح: حصّة ونصف.
المتحكّم في الصفّ: أوضاع العمل والمصابيح
| وضع العمل | ماذا يحدث |
|---|---|
| PROGRAM | البرنامج لا يعمل، والمخارج مطفأة. في هذا الوضع نحمّل البرنامج. |
| MONITOR | البرنامج يعمل، ويمكن رؤيته حيًّا وتغيير القيم من الحاسوب. |
| RUN | البرنامج يعمل كالمعتاد، بلا تغييرات من الحاسوب. |
| المصباح | المعنى |
|---|---|
| POWER | يوجد جهد في المتحكّم |
| RUN | البرنامج يعمل |
| ERR/ALM | عطل أو تحذير: يومض عند التحذير، ويضيء باستمرار عند عطل يوقف المتحكّم |
| مصابيح المداخل والمخارج | مصباح لكلّ مربط: الطريقة الأولى لفحص هل استُقبل المدخل أو هل يعمل المخرج |
عندما لا يعمل شيء ما، نبدأ بالمصابيح: هل يضيء مصباح المدخل عند الضغط؟ هل يضيء مصباح المخرج؟ هكذا نعرف هل المشكلة في التوصيل أو في البرنامج أو في المكوّن في الميدان.
2.1 أجزاء المتحكّم
| الجزء | ماذا يفعل |
|---|---|
| مزوّد القدرة | يغذّي المتحكّم بجهد 24 فولت مستمرّ ثابت. بدونه لا يعمل شيء. |
| وحدة المداخل | تستقبل الجهد من الأزرار والحسّاسات وتترجمه إلى 0 أو 1. لكلّ مدخل مصباح صغير. |
| وحدة المعالجة المركزية (מעבד) | تنفّذ البرنامج، سطرًا بعد سطر، مرّة بعد مرّة. |
| ذاكرة البرنامج | تحفظ السلّم الذي كتبناه. لا تُمحى عندما نطفئ المتحكّم. |
| ذاكرة البيانات | تحفظ حالة البِتات، وقيم المؤقّتات والعدّادات، وأعدادًا. |
| وحدة المخارج | تغلق تلامس مرحّل أو ترانزستور حسب البرنامج، وتشغّل المكوّن في الميدان. |
| الاتصال | يربط المتحكّم بحاسوب البرمجة، وبشاشة المشغّل، وبمتحكّمات أخرى. |
متحكّم مدمج (בקר קומפקטי): المزوّد والمعالج والمداخل والمخارج في جسم واحد. مناسب لآلة صغيرة. مثلًا سلسلة CP من أومرون.
متحكّم وحدوي (בקר מודולרי): بطاقات منفصلة على سكّة، ونضيف بطاقة عندما نحتاج إلى مداخل أكثر. مثلًا سلسلة CJ من أومرون، التي بُنيت عليها المحاكيات في الموقع.
2.2 دورة المسح
المتحكّم لا «ينظر» إلى المداخل طوال الوقت. هو يعمل في دورة ثابتة تتكرّر:
- قراءة المداخل. يصوّر المتحكّم حالة كلّ المداخل ويحفظها في الذاكرة.
- تنفيذ البرنامج. يمرّ المعالج على السلّم من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل، ويستعمل الصورة فقط.
- كتابة المخارج. في النهاية فقط، تتحدّث كلّ المخارج معًا.
بين عمليّات المسح يفحص المتحكّم نفسه أيضًا ويعالج الاتصال. زمن الدورة الكاملة يسمّى زمن المسح (זמן סריקה)، وعادةً يتراوح بين جزء من الألف من الثانية وعشرات الأجزاء من الألف من الثانية.
الضغطة الأقصر من زمن المسح قد تختفي. إذا ضُغط الزرّ وتُرك بين صورتين للمداخل، فلن يعرف المتحكّم أنّه ضُغط. الضغطة البشرية أطول بكثير من زمن المسح، لكنّ حسّاسًا سريعًا على ناقل قد يفوّت قطعًا.
ترتيب الأسطر مهمّ. في السلّمين المنطق نفسه. في السلّم أ يضيء المصباح في المسح نفسه الذي ضُغط فيه الزرّ. في السلّم ب يضيء بعد مسح واحد، لأنّ السطر 0 يقرأ W0.00 قبل أن يحدّثه السطر 1.
2.3 مناطق الذاكرة في أومرون
كلّ شيء في المتحكّم هو عنوان في الذاكرة. من المفيد معرفة المناطق الرئيسية، لأنّها تظهر في كلّ فصول التجارب.
| المنطقة | مثال | ماذا نحفظ فيها |
|---|---|---|
| المداخل | 0.00 إلى 0.11 | حالة الأزرار والحسّاسات، كما صُوّرت في بداية المسح |
| المخارج | 100.00 إلى 100.07 | ما يريد البرنامج تشغيله في الميدان |
| بِتات العمل (ביטי עבודה) | W0.00 | مرحّلات مساعدة داخلية، بلا مربط |
| البِتات المحفوظة (ביטים שנשמרים) | H0.00 | مثل بِت العمل، لكنّه يُحفظ أيضًا عند انقطاع الكهرباء |
| المؤقّتات | TIM 0000 | القيمة الحالية وعلم الانتهاء لكلّ مؤقّت |
| العدّادات | CNT 0000 | القيمة الحالية وعلم الانتهاء لكلّ عدّاد |
| ذاكرة البيانات | D0 | أعداد: قيم تماثلية، ونقاط ضبط، ونتائج حساب |
بِتات خاصّة من المفيد معرفتها
| الرمز | ماذا يفعل | استعمال شائع |
|---|---|---|
| P_On | فعّال دائمًا | شرط يتحقّق دائمًا |
| P_First_Cycle | فعّال فقط في المسح الأوّل بعد التشغيل | تصفير القيم في البداية |
| P_1s | يومض: نصف ثانية فعّال، ونصف ثانية غير فعّال | مصباح عطل يومض |
قنوات الاتصال
| القناة | لماذا نستعملها |
|---|---|
| توصيل USB | البرمجة من الحاسوب بجانب المتحكّم. بسيط، لكنّه غير مناسب للشبكة. |
| شبكة إيثرنت | شاشات المشغّل، وحواسيب التحكّم، ومتحكّمات أخرى. سريعة، وكلّ متحكّم يحصل على عنوان IP. |
| الاتصال التسلسلي | معدّات قديمة، ومغيّرات التردّد، ومقاييس التدفّق. بطيء، لكنّه ما زال منتشرًا. |
منفذ البرمجة المفتوح هو أيضًا باب للاختراق. في منشأة حسّاسة، مثل منشأة مياه، نغلق القنوات التي لا نستعملها ونحمي الشبكة.
2.4 تلخيص
- يتكوّن المتحكّم من مزوّد القدرة، ووحدة المعالجة المركزية، والذاكرة، ووحدات المداخل والمخارج، والاتصال.
- المتحكّم المدمج جسم واحد. المتحكّم الوحدوي مبنيّ من بطاقات.
- في كلّ مسح يقرأ المتحكّم المداخل، وينفّذ السلّم، وبعدها فقط يكتب المخارج.
- الضغطة الأقصر من زمن المسح قد لا تُستقبل.
- ترتيب الأسطر في السلّم قد يضيف تأخيرًا بمقدار مسح واحد.
- لكلّ شيء في المتحكّم عنوان: 0.00، 100.00، W0.00، H0.00، TIM، CNT، D.
- بِتات H تُحفظ عند انقطاع الكهرباء. بِتات W تُصفَّر.
المصطلحات
| المصطلح | بالعبرية | بالإنجليزية | شرح مختصر |
|---|---|---|---|
| وحدة المعالجة المركزية | מעבד | CPU | الجزء الذي ينفّذ البرنامج |
| زمن المسح | זמן סריקה | Scan time | مدّة دورة كاملة من القراءة والتنفيذ والكتابة |
| متحكّم مدمج | בקר קומפקטי | Compact PLC | متحكّم كلّ أجزائه في جسم واحد |
| متحكّم وحدوي | בקר מודולרי | Modular PLC | متحكّم مبنيّ من بطاقات على سكّة |
| البِت المحفوظ | ביט שנשמר | Holding bit | بِت لا يُصفَّر عند انقطاع الكهرباء |
| ذاكرة البيانات | זיכרון נתונים | Data memory | منطقة لحفظ الأعداد |
فحص ذاتي
- ما دور وحدة المداخل، وما دور وحدة المخارج؟
- صفوا مراحل المسح الثلاث بالترتيب.
- لماذا قد لا تُستقبل ضغطة قصيرة جدًّا؟
- ما الفرق بين البِت W0.00 والبِت H0.00؟
- أجيبوا عن السؤال الافتتاحي للفصل.
الأجوبة في نهاية الفصل.
صفحة المدخل إلى المتحكّمات المبرمجة في الموقع، مع شروحات وعروض حيّة لمواضيع الفصول 1 إلى 4:
أجوبة الفحص الذاتي
- وحدة المداخل تترجم الجهد القادم من الميدان إلى 0 أو 1. وحدة المخارج تغلق تلامسًا أو ترانزستورًا حسب البرنامج وتشغّل مكوّنًا في الميدان.
- قراءة كلّ المداخل إلى الذاكرة، وتنفيذ السلّم من اليسار إلى اليمين ومن الأعلى إلى الأسفل، وتحديث كلّ المخارج معًا.
- يقرأ المتحكّم المداخل مرّة واحدة فقط في كلّ مسح. إذا ضُغط الزرّ وتُرك بين قراءتين، فلن تُرى الضغطة.
- كلاهما بِتان داخليّان بلا مربط. W0.00 يُصفَّر عندما ينطفئ المتحكّم، وH0.00 يحفظ قيمته حتّى بعد انقطاع الكهرباء.
- نعم. الضغطة أطول من زمن المسح، لذلك ستلتقطها قراءة واحدة على الأقلّ. لو كانت الضغطة أقصر من زمن المسح، فقد تقع بين قراءتين ولا تُستقبل.