PLC في الكهرباء: شرح وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة

باعتبارك مهندس كهرباء أو مُصنِّعًا أو مدير صناعة أو موزعًا لمصانع، يجب عليك أتمتة مشاريعك الكهربائية. الآن يمكنك التحكم في آلاتك ومعداتك بمساعدة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة أو PLC.

دعونا نفهم ما يعنيه PLC في الكهرباء وكيف يعمل. ستتعلم أيضًا أنواع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وفوائدها في حياتنا اليومية.

جدول المحتويات

ما هو PLC في الكهرباء؟

وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) عبارة عن كمبيوتر صناعي خاص يتكون من عدة أجزاء. في الواقع، تتلقى هذه الوحدة البيانات المبرمجة من مدخلاتك ثم تنقل تعليمات التشغيل إلى الآلات باستخدام مخرجاتها. وبالتالي، يمكن لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أتمتة وظائف معداتك بمساعدة البرمجة الداخلية.

على سبيل المثال، يمكنك استخدام PLCs للتحكم في:

المحركات
مفاتيح التشغيل
الصمامات
الأذرع الروبوتية
أجهزة الاستشعار
إغلاقات السلامة
&الأحزمة الناقلة وما إلى ذلك.

وهذا يعني أنه إذا كنت تعمل في قطاع التصنيع، فلن تكون هناك حاجة إلى مفاتيح يدوية متعددة. كما يمكنك التخلص من الأسلاك والأجهزة المعقدة.

يمكن لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة العمل بسهولة في البيئات القاسية والصعبة (درجات الحرارة العالية جدًا والمنخفضة جدًا). وبالتالي، يمكن إدارة جميع المهام الكهروكيميائية في الصناعة بسهولة.

المكونات الرئيسية لـ PLC

وحدة المعالج/وحدة المعالجة المركزية: يُطلق على هذا الجزء أيضًا اسم وحدة المعالجة المركزية. يستقبل البرنامج الذي قدمته ويحوله إلى لغة الآلة التي تتكون من مزيج من الكود الثنائي (0 و1).
مجموعة الإدخال: هذا الجزء مسؤول عن إرسال إشارات الإدخال من المعالج إلى وحدة التحكم.
تجميع الإخراج: تنقل مجموعة الإخراج البيانات المنفذة من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة إلى العالم الحقيقي. ويعني العالم الحقيقي هنا التطبيقات المختلفة لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة من حولنا.
بطاقات الاتصال: لنفترض أن لديك عدة وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة مثبتة في وحدة التصنيع الخاصة بك. ثم يتواصل النظام بأكمله مع بعضه البعض من خلال هذه البطاقات.
التركيب/الرف: يمكنك استخدام الرف لربط عدة أجزاء من PLC في مكان واحد. ولهذا السبب يُعرف أيضًا باسم الهيكل لأنه يوفر مساحة لجميع مكونات PLC.
مزود الطاقة: بمساعدة مصدر الطاقة، يمكنك توفير التيار الكهربائي المطلوب لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. القيم العامة للطاقة الكهربائية هي 120 فولت تيار متردد و24 فولت تيار مستمر.
وحدة البرمجة أو الواجهة: يحتوي كل PLC على كود برمجة وبرنامج خاص به. بعد الاستعانة بمبرمج PLC، يمكنك برمجة جهاز PLC الخاص بك على الكمبيوتر المحمول الشخصي الخاص بك أيضًا.
ذاكرة: عادةً ما تكون الذاكرة موجودة على بطاقة منفصلة أو يمكن أن تكون أيضًا جزءًا من المعالج/وحدة المعالجة المركزية. وهي تخزن البيانات وتتذكر البرامج لأتمتة الوظائف المخصصة لك.
بطاقات الإدخال والإخراج (IO): ستربط هذه البطاقات وحدة PLC الخاصة بك بالأجهزة الأخرى في صناعتك. وهي من نوعين: تناظرية ورقمية.

كيف يعمل المتحكم المنطقي القابل للبرمجة؟

بما أنك تعلمت الأجزاء المذكورة أعلاه من PLC، فسوف تفهم بسهولة كيفية عمل جهاز PLC. فكيف يتحكم في الآلات والعمليات الأخرى في المصنع؟

يعمل جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة باتباع التعليمات الخاصة بك. يمكنك القول أن وحدة المعالجة المركزية هي عقل جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة.
يقوم بقراءة برنامجك، ويفهم المدخلات، ثم يقرر في النهاية ما يجب فعله بعد ذلك.
عندما تقوم بتوصيل مدخلات مثل المفاتيح والمستشعرات بجهاز PLC، يتم إرسال الإشارات إلى عناصر التحكم مثل الصمامات والأضواء والمحركات.
تعمل هذه العناصر كمخرجات. بعد ذلك، يقوم مصدر الطاقة الخاص بك بتوليد جهد تيار مستمر من جهد تيار متردد حتى يتمكن PLC من العمل بشكل صحيح.

ملحوظة:

يمكنك أيضًا استخدام الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر الشخصي لتحميل برنامج PLC. في النهاية، يقوم معالج وحدة المعالجة المركزية بإنشاء المخرجات، أي تشغيل/إيقاف تشغيل المحرك وفتح الصمام.

أنواع PLC

فيما يلي 7 أنواع رئيسية من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة والتي سنناقشها اليوم!

1. PLC معياري

في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة المعيارية، ستجد وحدة أساسية بها منافذ اتصال متعددة ومعالج. يمكنك أيضًا إضافة وحدات صغيرة الحجم لزيادة وظائف الأنظمة المعيارية. وبالتالي، بصفتك مستخدمًا، لديك المزيد من الخيارات لدمج وحدات الإدخال/الإخراج المختلفة. وبهذه الطريقة يتم تلبية احتياجات التطبيق المخصص لديك.

2. وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة ثابتة

يتم تصنيع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة هذه لمشاريع متخصصة للغاية ولا يمكنك تعديلها بسهولة بعد التثبيت. لكنها توفر لك حلولاً لتوفير المال إذا كنت تريد القيام بمهام متكررة متعددة بمساعدتها. بشكل عام، يختار الأشخاص وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة هذه للعمليات حيث تظل المعلمات كما هي تقريبًا.

3. وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الصغيرة

كما يشير الاسم، فهي عبارة عن وحدات تحكم منطقية صغيرة ومنخفضة التكلفة. يستخدمها المستخدمون الذين يعملون كمهندسين كهربائيين أو مديري صناعة في مشاريع بسيطة. ومع ذلك، فإن عدد نقاط الإدخال والإخراج في Mini PLC أقل مقارنة بوحدات التحكم القابلة للبرمجة الكبيرة.

أفضل جزء هو أنه يمكنك تثبيتها بسرعة كبيرة ودون أي متاعب. تأتي في الغالب بخصائص مدمجة مثل مخرجات النبضة والمخرجات الرقمية والتناظرية.

4. سلامة PLC

في كيه دي إم ستيلنحن نصمم وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة لضمان عمليات آمنة في الأتمتة الصناعية الخاصة بك. يتم حماية موظفيك وآلاتك ومعداتك الأخرى وفقًا لإجراءات التشغيل القياسية العالمية للسلامة (على سبيل المثال اي اي سي 61508).

سيتمتع جهاز PLC الآمن الخاص بك بالقدرة على تشخيص المشكلات والتسامح مع الأخطاء والكفاءة العالية.

5. PLC صغير

إن مستوى تعقيد أجهزة PLC الصغيرة يقع بين التصميمات المعيارية ونماذج PLC الصغيرة. هذه الأجهزة صغيرة الحجم ويمكنك التعامل مع أكثر من مشروع/مشروعين في نفس الوقت. كما أنك لا تحتاج إلى أجزاء أجهزة إضافية مثل وحدات الرفوف وبطاقات التوسعة.

بالإضافة إلى ذلك، تأتي وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الدقيقة مزودة ببروتوكول شبكة إيثرنت. لذا، يمكنك دمجها بسرعة في بنية المصنع أو المنشأة الخاصة بك.

6. وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة نانوية

Nano PLC هو أحدث إصدار من وحدة التحكم المحوسبة وذلك للأسباب التالية.

معالجة عالية السرعة والدقة
حجم صغير جدًا
المتحكمات الدقيقة المتقدمة
أدوات برمجية عالية التخصص للقيام ببرمجتها

يمكنك استخدام وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة Nano PLC في تطبيقاتك المعقدة التي تتضمن مطابقة الأنماط، وحركة المحاور، والرؤية الآلية، والتعرف على الكائنات.

7. وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة مع أو بدون مصدر طاقة مدمج

نقوم عادة بتصنيف وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة بناءً على مصدر الطاقة الخاص بها.

مصدر الطاقة المدمج: يحتوي جهاز PLC المزود بمصدر طاقة مثبت بالفعل على جهد تيار مستمر يبلغ 48 أو 24 فولت تيار مستمر داخل الجهاز. لن تحتاج إلى بطارية إضافية في هذه الحالة.

تتطلب مصدر خارجي: هنا لا يحتوي PLC على مصدر طاقة مدمج. وهذا يعني أنه يتعين عليك توصيله بمصدر طاقة خارجي مثل المحول/البطارية.

وظائف وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)

التشخيص واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

توفر لك وحدات التحكم المنطقية العديد من ميزات التشخيص وبمساعدتها، يمكنك تحديد المشكلات في جهازك. ستتمكن من رؤية رسائل الخطأ وغيرها من المعلومات التفصيلية حول الخلل. وبالتالي، تصبح عملية الصيانة أسهل كثيرًا بالنسبة لك.

إدارة الإنذار

لنفترض أنك قمت بضبط أجهزة الإنذار في مصنعك لتعمل عند حدوث حالة طوارئ. وهنا يأتي دور PLC. فهو يحلل باستمرار الظروف المختلفة ويشغل أجهزة الإنذار عند تجاوز أي شيء للحدود.

كيف يتم ذلك؟ لأنك قمت بالفعل ببرمجة وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الخاصة بك لإظهار الاستجابة لهذا النوع من المواقف.

التحكم المتسلسل

على سبيل المثال، تقوم بتصنيع الفولاذ في مصنعك، ويجب أن تتبع هذه العملية برمتها تسلسلًا معينًا خطوة بخطوة. ونظرًا لأنك قمت بتخزين هذه المعلومات في ذاكرة وحدة التحكم المنطقية الخاصة بك، فسوف تتأكد من أن كل شيء يتم بالترتيب الصحيح.

التحكم المنطقي

تتمتع أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أيضًا بالقدرة على تنفيذ العديد من الوظائف المنطقية والتحكم فيها. فهي تأخذ إشارات الإدخال من المفاتيح والمستشعرات. ثم يتم تطبيق القواعد المنطقية المبرمجة لتحديد استجابة معينة. وبالتالي، يمكن لجهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة تلقي البيانات من المستشعر. وبناءً على هذه المعلومات، يمكنه تحديد موعد تعديل سرعة المحرك.

السلامة الصناعية

تريد الاعتناء بمشغليك ومعداتك، أليس كذلك؟ لا تقلق لأن وحدة التحكم المنطقية تساعد لوحات التحكم الصناعية الخاصة بك على اتباع معايير السلامة الدولية. تعمل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) الخاصة بالسلامة كما ناقشنا سابقًا على بدء وظائف التوقف في حالة وقوع هجمات أو ظروف طارئة. وبالتالي، يتم إيقاف تشغيل الآلات بالكامل لمنع الحوادث.

10 مميزات عند استخدام PLC في المشاريع الكهربائية

فوائد PLC هي كما يلي:

وقت المسح الخاص بهم وتنفيذهم سريع جدًا.
كما يمكنهم أيضًا التواصل مع أجهزة الكمبيوتر الأخرى الموجودة في مصنع التصنيع.
لغة البرمجة الخاصة بهم سهلة جدًا للفهم بالنسبة للجميع.
يمكنك شراء PLC بأسعار مختلفة لأن نماذجها الأساسية ميسورة التكلفة للغاية. علاوة على ذلك، يستخدمها أصحاب الشركات الناشئة والشركات الصغيرة بشكل متكرر لهذا السبب.
بفضل القدرة الحسابية التي تتمتع بها أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة، يمكنك حساب تكلفة مشروعك بدقة تقريبًا.
لا يوجد تدريب متخصص تقدمه لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. ما عليك سوى تقديم برنامج لبرامجهم وستكون الأمور جاهزة للعمل.
تتمتع هذه الأجهزة بحجم مادي صغير، لذا لا توجد حاجة أيضًا إلى تخصيص منطقة كبيرة منفصلة لتثبيتها.
تتميز أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أيضًا بكونها موفرة للطاقة ولا تستخدم قدرًا كبيرًا من الكهرباء.
نظرًا لأن وحدة التحكم المنطقية تعمل في الوقت الفعلي، فيمكنها الاستجابة بسرعة لأي تغيير في بيانات المستشعر. وبالتالي، يتم ضمان اتخاذ إجراء سريع كلما كانت هناك حالة طارئة أو طارئة.
إذا تحدثنا عن تكلفة صيانة PLC، فهي منخفضة للغاية. وهذا يعني أن هذا استثمار جيد على المدى الطويل لتقليل وقت تعطل التصنيع.

تطبيقات المتحكم المنطقي القابل للبرمجة

فيما يلي العديد من التطبيقات المثيرة للاهتمام لـ PLC. وسوف تتفاجأ عندما ترى كيف يتم توسيع نطاق هذه المتحكمات المنطقية في كل مكان.

إشارات المرور الضوئية
أنظمة توليد وتوزيع الطاقة
التشغيل التلقائي للأجزاء الكهربائية
مناجم الفحم تحت الأرض
ألعاب الملاهي
صناعة الزجاج والورق والاسمنت
نظام كشف الحرائق
آلة قطار الملاهي
فتح وإغلاق الأبواب أوتوماتيكيا
حلول ذكية للرعاية الصحية والزراعة
المصعد والسلالم المتحركة
غسيل السيارات الآلي

ستلاحظ أيضًا استخدامات PLC في خطوط تجميع السيارات وبروتوكولات الاتصالات وتغليف الأطعمة والمشروبات.

الأفكار النهائية

نأمل أن تكون قد حصلت في هذا الدليل على كل المعلومات ذات الصلة بـ PLC في الأنظمة الكهربائية. وكما ترى، فإن وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة مفيدة في العديد من الآلات والمعدات الصناعية.

يمكن لفريقنا تخصيص أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وفقًا لاحتياجاتك الدقيقة وتزويدك أيضًا بأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة لوحات التحكم الآلي والمرفقات. اتصل بـ KDM اليوم للحصول على إرشادات مجانية والحصول أيضًا على عرض أسعار فوري.

الأسئلة الشائعة

كيف يمكنك اختيار نموذج PLC الخاص بك؟

وفقًا لتجربتنا، يجب عليك اختيار جهاز PLC جديد بعد تحليل عوامل مختلفة. على سبيل المثال:

سعة الجهد الكهربائي لمنشأتك
سرعة معالجة وحدة المعالجة المركزية
نطاق درجة الحرارة المقبول إذا كنت تريد PLC لمصنع تصنيع شديد البرودة أو الحرارة
عدد كبير من منافذ الإدخال والإخراج للربط بنظامك
لغة برمجة PLC لتطبيقاتك المخصصة
وقت مسح PLC
الحجم المادي لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة لتناسب مساحة المصنع الخاص بك

ما هي مدة حياة PLC؟

إذا تحدثنا عن المدة المتوسطة فهي من من 5 إلى 20 سنة بالنسبة لمكونات PLC، إلا أن عمر الخدمة يعتمد أيضًا على مدى انتظامك في صيانة أجزائها.