PLC HMI استنادًا إلى شاشة اللمس Arduino Mega & TFT - في هذا المشروع ، سنقوم بالتحكم في Fatek PLC 14-FBS باستخدام Arduino Mega وشاشة تعمل باللمس TFT مقاس 5 بوصات. سنقوم بتصميم تطبيقنا الخاص "بواجهة المستخدم الرسومية" لشاشة TFT التي تعمل باللمس مقاس 5 بوصات. سيتم إعطاء إشارات التحكم إلى PLC من خلال تطبيق واجهة المستخدم الرسومية هذا المكون من 6 أزرار. باستخدام تطبيق واجهة المستخدم الرسومية هذا ، يمكن التحكم في 6 أحمال متصلة بمخرجات Fatek PLC.
في هذا البرنامج التعليمي ، ستتعلم أيضًا كيفية استخدام Arduino Mega و PLC معًا. يتم نقل إشارات التحكم من Arduino Mega إلى مدخلات PLC من خلال مرحلات من نوع SPDT. هذا ليس مشروعًا على المستوى الصناعي ، لأن هذا ليس نظام PLC HMI الفعلي. ولكن ، يمكن أن يساعدك هذا المشروع على تعلم كيفية إنشاء تطبيق GUI ثم كيفية استخدام هذا التطبيق للتحكم في PLC. سيساعدك هذا المشروع أيضًا على فهم كيفية توصيل المرحلات بمدخلات ومخرجات PLC. هذا مشروع مثالي لطلاب الهندسة الكهربائية والإلكترونية. يمكن استخدام هذا المشروع كمشروع هندسي للسنة النهائية.
نظام PLC HMI:
PLC HMI و PLC و HMI هما تقنيتان مختلفتان مجتمعتان معًا لإنشاء نظام مراقبة وتحكم صناعي متقدم المستوى. يرمز PLC إلى "جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة" بينما يرمز HMI إلى "واجهة الآلة البشرية".
يستخدم نظام PLC HMI لمراقبة العمليات الصناعية المختلفة والتحكم فيها على شاشة تعمل باللمس. واجهة HMI هي ببساطة واجهة. HMI هو مصطلح واسع جدًا يمكن أن يشمل أجهزة الكمبيوتر الصناعية والمعدات المكتبية ومشغلات MP3 والأجهزة المنزلية. تشتهر أنظمة PLC HMI لأنها توفر تمثيلاً مرئيًا لنظام المراقبة والتحكم. يلغي نظام HMI الحاجة إلى نظام SCADA قائم على الكمبيوتر. يمكنك استخدام شاشة HMI التي تعمل باللمس للتحكم في أي شيء تريده.
مصطلحات مثل Automation و HMI و PLC و SCADA ليست جديدة ؛ لقد تم بالفعل إنجاز قدر هائل من العمل على هذه التقنيات المختلفة ، ولكل منها مزاياها وعيوبها. على سبيل المثال،
إذا استخدمنا نظام المراقبة والتحكم SCADA القائم على الكمبيوتر ، فسنحتاج إلى جهاز كمبيوتر أو كمبيوتر محمول. بهذه الطريقة يمكن التحكم في PLC من غرفة التحكم الإشرافية ، ومن السهل تشغيلها ويمكن تعديل برمجة تطبيق PLC SCADA بسهولة. نظام التحكم والمراقبة PLC القائم على الكمبيوتر له عيب واحد فقط وهو أنه لا يمكن استخدامه مع الجهاز في الموقع.
تعد أنظمة PLC HMI باهظة الثمن بعض الشيء والبرمجة معقدة بعض الشيء ، لكن ميزتها الرئيسية هي أنه يمكن إصلاحها على الأجهزة. بهذه الطريقة يمكن مراقبة الماكينة بالكامل والتحكم فيها باستخدام شاشة اللمس PLC HMI. يلغي استخدام الكابلات الطويلة والأزرار السلكية.
HMI (واجهة الآلة البشرية) هي بالضبط ما يوحي به الاسم ؛ واجهة مستخدم رسومية تتيح تفاعل البشر والآلات. كما قلت سابقًا ، في هذا المشروع ، لن أقوم بإنشاء نظام تحكم PLC HMI ذو مستوى متقدم هو النظام المستخدم في الصناعات ، لكنني سأعلمك كيفية تصميم تطبيق واجهة المستخدم الرسومية الأساسي للغاية لشاشة TFT التي تعمل باللمس والتي يمكن أن تكون تستخدم مع Arduino Mega للتحكم في PLC.
أنواع أنظمة HMI:
هناك ثلاثة أنواع أساسية من HMIs.
بديل زر الضغط
معالج البيانات
المشرف.
قبل اختراع تقنية HMI بوقت طويل ، قد يتكون نظام التحكم PLC من مئات الأزرار الانضغاطية للتحكم في العمليات المختلفة. يعمل استبدال الزر الانضغاطي HMI على تبسيط عمليات التصنيع ، مع تركيز جميع وظائف كل زر في مكان واحد. في هذا المشروع ، سأركز على الزر الانضغاطي أو زر التبديل الدائم ، مما يجعل نظام التحكم هذا رقميًا بحتًا. لن يكون هناك اتصال تسلسلي بين Arduino Mega و PLC لكنني سأستخدم المرحلات لإشارات التحكم.
OFTWARES المستخدمة في هذا المشروع:
WinProLadder لبرمجة PLC.
برمجة C لشاشات اللمس HMI وتصميم تطبيق واجهة المستخدم الرسومية.
Cadsoft eagle لتصميم المخططات وثنائي الفينيل متعدد الكلور.
بروتيوس للمحاكاة.
مخطط الدائرة الجانبية PLC:
مرحلات 12 فولت متصلة بمخرجات PLC Y0 و Y1 و Y2 و Y3 و Y4. نظرًا لأنني سأتحكم في الأحمال الكهربائية باستخدام مرحلات 12 فولت ، ولهذا السبب قمت بتوصيل C0 و C1 بجهد 12 فولت. يتم توصيل جانب واحد من ملفات الترحيل بـ GND ، بينما يتم توصيل الجوانب الأخرى بمخرجات PLC Y0… Y4. سيتم توصيل مدخلات PLC X0 إلى XN بوحدة الترحيل Mega2560.
مخطط الدائرة الجانبية Mega2560:
كما ترى 6 مرحلات متصلة بـ Arduino Mega2560. يمكن زيادة عدد المرحلات أو إنقاصها حسب المتطلبات.
يمكن التحكم في المرحلات من خلال إشارة الجهد المنخفض ويمكن استخدامها للتحكم في دائرة الطاقة العالية بدائرة طاقة منخفضة. لجعل تشغيل الترحيل ، أولاً وقبل كل شيء ، سيتعين علينا تنشيط ملف الترحيل بمجرد تمرير التيار عبر ملف الترحيل. معظم المرحلات المتوفرة في السوق هي 12 فولت و 24 فولت. سأستخدم مرحلات 12 فولت. لا يمكن التحكم في مرحل 12 فولت بشكل مباشر بواسطة وحدة التحكم ، ولهذا السبب تحتاج المرحلات الكهروميكانيكية إلى دائرة سائق. تتكون دائرة التشغيل ببساطة من ترانزستور من نوع NPN أو PNP ومقاوم. يعتمد ذلك على المصمم ما إذا كان يريد استخدام الترانزستور من نوع PNP أو NPN. سأستخدم ترانزستور NPN. لكي يتم تصميم دائرة السائق ، نجد أولاً مقاومة ملف الترحيل باستخدام مقياس رقمي متعدد. جهد التتابع معروف بالفعل وهو 12 فولت. ثم باستخدام قانون أوم
V = IR
الخامس = 12
R = 375 أوم (قمنا بفحص مقاومة ملف الترحيل باستخدام مقياس رقمي متعدد)
أنا =؟
أنا = V / R.
أنا = .032 أمبير
أنا = 32 مللي أمبير
بعد العثور على تيار ملف الترحيل ، حدد أي ترانزستور من نوع NPN للأغراض العامة يكون تيار المجمع أكبر من تيار ملف الترحيل. في حالتي ، سأستخدم ترانزستور 2n2222 NPN لأنه رخيص الثمن ومتوفر بسهولة في السوق ، علاوة على أنه يمكنه التعامل مع تيار أكثر من القيمة المحسوبة التي كانت 32ma.
يتم توصيل المقاوم 10 كيلو بقاعدة الترانزستور 2n2222 NPN لأنه ترانزستور BJT ثنائي القطب وهو جهاز يتم التحكم فيه حاليًا ، ولهذا السبب يجب إضافة المقاوم 10 كيلو للحد من التيار.
Arduino Mega2560 و PLC معًا:
يتصل Arduino Mega2560 بمدخلات PLC X0 إلى Xn من خلال المرحلات التي تمت مناقشتها أعلاه. اتبع الخطوات التالية.
قم بتوصيل + 24 فولت من PLC باستخدام المسامير المشتركة لجميع المرحلات المتصلة بـ Arduino Mega.
الآن قم بتوصيل الأرجل المفتوحة بشكل طبيعي لجميع المرحلات بمدخلات PLC X0 إلى Xn.
الآن ، يمكن استخدام هذه المرحلات لإعطاء إشارة دخل 24 فولت إلى PLC. سيتم التحكم في هذه المرحلات من خلال شاشة اللمس TFT HMI مقاس 5 بوصات.
لجعل التواصل بسيطًا ، صممت وحدات الترحيل الخاصة بي
Arduino Mega 2560 5 بوصة TFT HMI تعمل باللمس برمجة:
قبل أن تبدأ البرمجة ، قم أولاً بتنزيل المكتبات المستخدمة في هذا المشروع. هذا هو نفس البرنامج الذي استخدمته في دروسي السابقة ؛ يمكنك العثور على روابط في قسم المشاريع ذات الصلة الوارد في النهاية.
من هنا
مخطط منطق سلم PLC:
كما ترى فإن برمجة Ladder Logic المستخدمة في هذا المشروع بسيطة للغاية. تم تطوير هذا البرنامج باستخدام برنامج WinProLadder.