عمل تطبيقي · التحكم الكهربائي في الآليات الصناعية
المتحكم المنطقي المبرمج
من الأسلاك إلى البرنامج، على منصة PLC-200
[الأستاذ] · [الفوج] · 2026–2027
اليوم
مسار الحصة
4
مخطط GRAFCET
3
التاريخ والتعريفات
2
منصة PLC-200
1
المتحكم المبرمج
8
العمل التطبيقي والتقرير
7
المداخل والمخارج والأفعال
6
GRAFCET أم السلّم؟
5
لغة السلّم (Ladder)
1 · المتحكم المبرمج
حواسّ، ودماغ، وعضلات
المداخل
حسّاسات، أزرار، مفاتيح
I0.0 … I1.5
البرنامج
الوحدة المركزية تقرأ وتحسب وتقرّر
في حلقة لا تنتهي
المخارج
محركات، مصابيح، مرحّلات
Q0.0 … Q1.1
1 · المتحكم المبرمج
أحجام كثيرة، ومبدأ واحد
نجدها في:
التعبئة والتغليف
المصاعد
الضخ
السيور الناقلة
إشارات المرور
الرفع
2 · منصة PLC-200
قلب المنصة: Siemens S7-200، الوحدة CPU 224
2
مقاومتا ضبط
SMB28, SMB29
10
مخارج
Q0.0 – Q1.1
14
مدخلًا ثنائيًا
I0.0 – I1.5
1
منفذ PPI
كابل USB/PPI
6
عدّادات سريعة
HSC0 – HSC5
2
مخرجا نبضات
Q0.0, Q0.1
2 · منصة PLC-200
كل شيء يتصل بالوحدة المركزية
الحاسوب · STEP 7-Micro/WIN
CPU 224
S7-200
I · Q · M · V · T · C
مقاومتا ضبط
أزرار · مفاتيح
حسّاس تقارب · مفتاح دقيق
مرمّز A/B
مصابيح · مرحّلات · شاشة
محرك تيار مستمر
محرك خطوي
كابل USB/PPI
المداخل
المخارج
2 · منصة PLC-200
البرمجة في 5 حركات
1
اكتب
شبكة السلّم
2
ترجم
بلا أخطاء
3
حمّل
الوحدة على STOP
4
RUN
البرنامج يعمل
5
راقب
حالة البرنامج
البرنامج المستعمل: STEP 7-Micro/WIN. بعد التحميل لا يحتاج المتحكم إلى الحاسوب
3 · التاريخ
قبل 1968: جدران من المرحّلات
المنطق هو التسليك نفسه
تغيير المنطق يعني إعادة التسليك، وأيامًا من التوقف
البحث عن عطل: سلكًا بعد سلك
3 · التاريخ
من خزانة المرحّلات إلى المتحكم
1968
1969
1977
1979
1993
2009
جنرال موتورز تريد استبدال مرحّلاتها
Modicon 084: أول متحكم مبرمج
ولادة GRAFCET في فرنسا
Siemens SIMATIC S5
المعيار IEC 61131-3: لغات البرمجة
SIMATIC S7-1200 خلفًا لـ S7-200
البرتقالي: الأجهزة. الأزرق: اللغات والمعايير
متحكمنا S7-200 من جيل التسعينيات والألفينيات
3 · التاريخ
مرحّلات مسلّكة أم متحكم مبرمج؟
| المتحكم المبرمج | خزانة المرحّلات | من أجل… |
|---|---|---|
| إعادة البرمجة | إعادة التسليك | تغيير المنطق |
| تعليمة واحدة | مرحّل لكل وظيفة | التأقيت والعدّ |
| حالة البرنامج والمصابيح | جهاز القياس والمخططات | إيجاد عطل |
| علبة صغيرة | خزانة كاملة | المساحة |
المنطق يغادر الأسلاك ويسكن في برنامج
3 · تعريفات
ست كلمات يجب حفظها
المخرج
إشارة يرسلها المتحكم: محرك، مصباح، مرحّل
المدخل
إشارة تصل إلى المتحكم: حسّاس، زر
المتحكم المبرمج (PLC)
حاسوب صناعي متين يتحكم في آلة
ثنائي (TOR)
كل شيء أو لا شيء: 0 أو 1، مفتوح أو مغلق
دورة المسح
قراءة، حساب، كتابة، ثم إعادة: بضع ميلي ثوانٍ
البرنامج
المنطق الذي تكتبه وتنفّذه الوحدة المركزية
3 · تعريفات
دورة المسح: قراءة، حساب، كتابة
1 · قراءة المداخل
2 · تنفيذ البرنامج
3 · كتابة المخارج
بضع ميلي ثوانٍ
في حلقة لا تنتهي
نبضة أقصر من دورة واحدة قد تفوت: نعهد بها إلى عدّاد سريع
مخرج يُكتب في شبكتين: الأخيرة هي التي تفوز
3 · تعريفات
قراءة عنوان
I0.3
I = مدخل
البايت رقم 0
البِت رقم 3 (من 0 إلى 7)
أي المدخل الرابع في البايت 0 (العدّ يبدأ من 0)
SM
بِتات النظام
C
العدّادات
T
المؤقتات
V
المتغيرات
M
بِتات الذاكرة
Q
المخارج
I
المداخل
4 · مخطط GRAFCET
مراحل، انتقالات، أفعال
0
1
2
مضخة
مصباح «جاهز»
قطعة نقدية · زر
t/X1/5 s
سحب الكأس
المرحلة الابتدائية: نشطة عند الانطلاق
الانتقال: نتقدم حين يصبح الشرط صحيحًا
الفعل: ما تقوم به الآلة
التأقيت: 5 s بعد تنشيط المرحلة 1
مثال: موزع مشروبات
4 · مخطط GRAFCET
كيف يتقدم مخطط GRAFCET
المرحلة السابقة نشطة والشرط صحيح: يُجتاز الانتقال، فتنشط المرحلة التالية وتنطفئ السابقة
قبل
1
2
b = 1
→ نشطة
اجتياز الانتقال
بعد
1
2
b = 1
→ نشطة
4 · مخطط GRAFCET
ثلاث طرق لربط المراحل
تتابع
الواحدة بعد الأخرى
اختيار (أو)
فرع واحد من اثنين
توازي (و)
فرعان في الوقت نفسه
5 · لغة السلّم
مخطط كهربائي… مرسوم كبرنامج
A
B
مصباح
I0.0
I0.1
Q0.0
تلامس مفتوح في الراحة
يمرّر التيار حين يساوي البِت 1
تلامس مغلق في الراحة
يمرّر التيار حين يساوي البِت 0
وشيعة
تجعل المخرج 1 حين يصلها التيار
5 · لغة السلّم
مثال: تشغيل / توقف مع التثبيت الذاتي
تشغيل · I0.0
توقف · I0.1
محرك · Q0.0
محرك · Q0.0
البرتقالي: التيار يمر (المحرك يدور)
1
ضغط زر التشغيل: المحرك يصبح 1
2
نحرّر الزر: تلامس المحرك يثبّته
3
ضغط التوقف أو انقطاع السلك: المحرك 0
5 · لغة السلّم
من GRAFCET إلى البرنامج: مرحلة = بِت
1
مضخة
t/X1/5 s
2
LSCR S0.1
المرحلة 1 ←
LD SM0.0
صحيح دائمًا ←
= Q0.0
فعل المضخة ←
TON T37, +50
يعدّ 5 ثوانٍ ←
LD T37
شرط الانتقال ←
SCRT S0.2
الانتقال إلى المرحلة 2 ←
SCRE
نهاية المرحلة 1 ←
6 · GRAFCET أم السلّم؟
أداتان، ودوران
| السلّم (Ladder) | GRAFCET | |
|---|---|---|
| برمجة المتحكم | وصف السلوك | يُستعمل لـ |
| مهندس الآلية | الجميع | لمن |
| تلامسات، وشائع، صناديق | مراحل، انتقالات، أفعال | الرسم |
| المنطق، وشروط الأمان | التتابعات | الأنسب لـ |
| IEC 61131-3 | IEC 60848 | المعيار |
نفكّر بـ GRAFCET، ونبرمج بالسلّم
7 · المداخل والمخارج والأفعال
المداخل: ما «يراه» المتحكم
وعلى الواجهة: مقاومتا ضبط، قيمة تناظرية من 0 إلى 255
7 · المداخل والمخارج والأفعال
مفتوح أم مغلق في الراحة؟
NO · مفتوح في الراحة
| يقرأ المتحكم | حالة الزر |
|---|---|
| 0 | في الراحة |
| 1 | مضغوط |
NC · مغلق في الراحة
| يقرأ المتحكم | حالة الزر |
|---|---|
| 1 | في الراحة |
| 0 | مضغوط أو سلك مقطوع |
التوقف والتوقف الطارئ: مغلقان في الراحة دائمًا. انقطاع السلك يعمل عمل الضغط: الآلة تتوقف
7 · المداخل والمخارج والأفعال
المخارج: ما يقوده المتحكم
مصباح، مرحّل، جرس
ثنائي: تشغيل أو إيقاف
محرك تيار مستمر
PWM: عرض النبضة يحدد السرعة
محرك خطوي
PTO: نبضة واحدة = خطوة واحدة
7 · المداخل والمخارج والأفعال
ثلاثة أنواع من الأفعال في GRAFCET
مستمر
1
مضخة
X1
مضخة
يساوي 1 ما دامت المرحلة نشطة
محفوظ
3
محرك := 1
X3
X7
محرك
يبقى 1 حتى «محرك := 0» (المرحلة 7)
مؤجَّل
1
مصباح (3 s/X1)
X1
مصباح
يبدأ بعد 3 ثوانٍ من تنشيط المرحلة
8 · العمل التطبيقي
المنهجية، في كل عمل تطبيقي
دفتر الشروط
اقرأه واطرح أسئلتك
جدول المداخل والمخارج
العناوين والرموز
GRAFCET
السلوك المطلوب
البرنامج
سلّم معلَّق عليه
الاختبارات
وحقن الأعطال
التحضير: قبل الحصة
جماعيًا، على الورق أو على المنصة الافتراضية
على المنصة: أثناء الحصة
الأستاذ يوقّع كل مرحلة
8 · العمل التطبيقي · القاعدة الذهبية
العطل يجب أن يوقف الآلة، لا أن يشغّلها أبدًا
كل عمل تطبيقي ينتهي باختبارات أعطال: سلك مقطوع، حسّاس غائب، توقف أثناء الحركة
8 · العمل التطبيقي
كيف يُنقَط كل عمل تطبيقي، على 20
3
التحضير
6
البرنامج
6
العرض على المنصة
5
التقرير
جدول المداخل والمخارج وGRAFCET صحيحان قبل الحصة
الوظائف معروضة، الرموز والتعليقات، كل عطل يؤدي إلى حالة آمنة
تقرير واحد لكل فوج
8 · التقرير
ستة أجزاء، واستمارة واحدة
3 · البرنامج
قائمة معلَّق عليها، شبكة بشبكة
2 · التحليل
جدول المداخل والمخارج، الرموز، GRAFCET
1 · التحضير
الحسابات والأجوبة المسبقة
6 · المناقشة
أجوبة الأسئلة، وتصريح موقّع
5 · الأعطال
هل يؤدي كل عطل إلى حالة آمنة؟
4 · الاختبارات
المنتظر، الملاحظ، التوقيع
توزَّع استمارة التقرير مع الموضوع: يكفي ملؤها
الحصة القادمة
العمل التطبيقي 0: أول برنامج
ربط الحاسوب بالوحدة المركزية
تشغيل / توقف مع التثبيت الذاتي
نقطع سلكًا: هل تتوقف الآلة؟
للتحضير: جدول المداخل والمخارج. للتدرّب: المنصة الافتراضية في موقع المقياس
مصادر الصور
| الترخيص | المؤلف | الصورة (Wikimedia Commons) |
|---|---|---|
| CC BY-SA 4.0 | Olivier Lemoine (Photo-Terroir.fr) | خط تعبئة |
| CC BY-SA 4.0 | Projuktiponno | Siemens PLC S7-200 CPU |
| ملكية عامة | Panel Switchman | قاعة مرحّلات (Panel Decoder) |
| CC BY-SA 3.0 | Bisgaard | متحكمات صغيرة ومتوسطة ومعيارية |
| CC BY 3.0 | Palatinatian | Siemens SIMATIC S5 PG 730 |
| CC BY-SA 3.0 | IP83 | حسّاس تقارب تحريضي |
| CC BY-SA 3.0 | Mixabest | مفاتيح نهاية الشوط |
| CC BY-SA 3.0 | Stahlkocher | توقف طارئ (Not-Aus) |
| CC BY 4.0 | Joao Paulo Chagas | مرمّز دوّار |
| CC BY-SA 4.0 | Kushagra Keshari | محرك خطوي بمخفّض |
المخططات ومخططات GRAFCET وشبكات السلّم والمخططات الزمنية: أُنجزت لهذا المقياس