لقد أصبح المتحكم المنطقي القابل للبرمجة Programmable Logic Controller, PLC نظام التحكم الذي لا غنى عنه في الصناعة المؤتمتة في هذه الأيام. هذا المتحكم عبارة عن حاسب صغير صناعي متين مصمم من أجل التحكم بالعمليات والآلات الصناعية المؤتمتة، وقد باتت متحكمات PLC موجودة في كل مكان تقريباً من أجل التحكم بالمضخات والمحركات والأضواء وقواطع الدارات الكهربائية والمراوح وهلم جراً. كما يتم استعمال هذه المتحكمات في المصاعد وإشارات المرور والألعاب الكهربائية وغيرها الكثير.إن مبدأ عمل (PLC) يعتمد باختصار على معالج دقيق Microprocessorيتحكم في الأجهزة من خلال برامج المستخدم المخصصة. إذ يستقبل PLC إشارات من أجهزة الإدخال ويتخذ القرارات بناءً على هذه البرامج المخصصة للتحكم في أجهزة الإخراج في المصنع و الورشة وغيرها.
Omron Industrial Automation
بسبب الحاجة الملحة لهذه المتحكمات، ومع تزايد المنافسة في عالم الصناعة المؤتمتة فقد أصبحت الشركات المؤتمتة الكبرى تسعى إلى تصنيع متحكمات PLC الخاصة بها، وأصبح بعضها مصنعاً رئيسياً لهذه المتحكمات في السوق، مثل Siemens, Mitsubishi Electric, ABB, Schneider Electric وغيرها.
معايير اختيار المتحكم PLC؟
فيما يلي المعايير الأساسية لتفضيل متحكم PLC على آخر كمواصفات بغض النظر عن الشركة التي تصنعه.
- عدد المداخل والمخارج المنطقية I/ O
- الذاكرة: يتم اختيارها تبعاً لحجم البرنامج الذي تريد استخدام المتحكم من أجله
- عدد وحدات الدخل/ خرج الخاصة I/ O modules: يعتمد هذا الأمر على التطبيق. من أجل بعض التطبيقات، قد تحتاج إلى عدد كبير من البطاقات الإضافية.
- زمن المسح Scan Time: حسب حجم البرنامج، كلما زاد حجم البرنامج احتاج إلى زمن مسح أقصر، وعندها يتزايد السعر.
- طرق الاتصال: الوصلات التسلسلية ووصلات الشبكة التي تسمح ببرمجة المتحكم PLC للاتصال مع متحكمات PLC الأخرى. يتم تحديد الحاجة إلى طرق الاتصال هذه بحسب التطبيق.
- البرمجيات: يعتبر توفر برمجية البرمجة وغيرها من الأدوات معياراً لمدى سهولة برمجة المتحكم وتصحيح الأخطاء.
أنواع المتحكمات PLC
لا تأتي متحكمات PLC بنفس النوع، بل تأتي وفقاً للأنواع التالية:
- المتحكم PLC الأحادي: يعتبر هذا النوع الأكثر بساطة، وهو يحتوي على جميع المكونات الأساسية للنظام ضمن علبة وحيدة. تشمل هذه المكونات عادة المعالج بالإضافة إلى منافذ الدخل والخرج. يتم وصل مثل هذه المتحكمات عادة مع الجهاز المراد التحكم به بشكل مباشر.
- المتحكم PLC متعدد الوحدات: يحوي هذا المتحكم العديد من الوحدات المختلفة التي يمكن ربطها معاً من أجل بناء متحكم مخصص. تحوي الوحدة القاعدية عادة الوظائف الأساسية من قبيل تنظيم التغذية الكهربائية والمعالج ومنافذ الدخل. أما الوحدات الإضافية فتشمل محولات الإشارة من تشابهية إلى رقمية أو مخارج إضافية، ويمكن ربطها مع الوحدة المركزية بحسب الحاجة. يسمح لك هذا النوع من المتحكمات بتخصيص وتعديل المتحكم بما يلبي حاجتك الفعلية.
- المتحكم PLC متعدد الرفوف: في المتحكم متعدد الوحدات يتم وصل كل وحدة مع الوحدة القاعدية مباشرة، أما في المتحكم متعدد الرفوف فتبقى كل وحدة مستقلة عن الوحدات الأخرى، ويتم وصل الوحدات الإضافية عبر شبكة اتصال، وبحيث تبقى هذه الوحدات منظمة في صفوف خاصة بها. تسمح هذه المقاربة ببناء نظم كبيرة بدون أي تعقيد، إذ يتم تنظيم الوحدات بشكل جيد في رفوف ويمكن فصلها وإعادة وصلها بحسب الحاجة.
منهجية اختيار المتحكم PLC الملائم لك
- فهم العملية التي سوف يتم التحكم بها، ونقصد بذلك تحديد عدد المداخل والمخارج المطلوبة، وتحديد كيفية التحكم بالعملية، وتحديد المتطلبات الخاصة من قبيل المسافة بين المكونات والعملية.
- اختيار البائع، ومن بين العوامل التي يجب مراعاتها في هذه النقطة نذكر: التوثيق (دليل المستخدم، وجدول الأعطال الممكنة مع الحلول المحتملة لها)، الدعم الفني سواء عند تطوير برنامج أو عند استكشاف الأعطال والصيانة، طيف المنتجات المتوفرة، التدريب، سجل المتابعة للشركة وخبرتها العملية.
- تخطيط المنطق السلمي (اللغة السلمية ladder هي المستخدمة في برمجة المتحكمات PLC).
- التحقق مما إذا كان المتحكم يحوي ما يكفي من الذاكرة: استعمل أزمنة التعليمات ومتطلبات الذاكرة من أجل كل تعليمة برمجية من أجل تحديد ما إذا كان المتحكم يحوي ما يكفي من الذاكرة وما إذا كان زمن الاستجابة الذي يوفره مناسباً للعملية المتحكم بها.
تصنيف الشركات المصنعة للمتحكمات PLC
لقد اعتمدنا في تصنيف الشركات المصنعة للمتحكمات PLC على قوائم أرباحها السنوية التي تحدد نوعاً ما حصتها من سوق المتحكمات PLC، وعلى هذا يصبح التصنيف كما يلي:
1- SIEMENS
تعتبر شركة Siemens شركة عالمية متعددة الجنسيات مقرها الرئيسي في ميونيخ – ألمانيا. لقد تم تأسيس هذه الشركة من قبل Werner von Siemens,Johann Georg Halske في عام 1987. لقد نمت هذه الشركة بحيث أصبحت اليوم إحدى أكبر الشركات الصناعية في أوروبا، وهي تركز على كل ما يتعلق بالكهرباء والتحكم الصناعي والرقمية. تقدم Siemens طيفاً واسعاً من المنتجات والخدمات التي تتوزع على العديد من قطاعات الأعمال. فيما يخص المتحكمات PLC، تصنع Siemens العديد من المنتجات، بحيث تعرف متحكمات PLC متعددة الوحدات التي تقدمها بالاسم Simatic PLC، وفيما يلي آخر الطرازات التي تنتمي إلى مجموعة منتجات هذه الشركة:
Siemens Logo PLC Logic Modules
Siemens Simatic S7-1200 Basic PLC System
Siemens Simatic S7-300 Advanced PLC System
Siemens Simatic S7-400 Advanced PLC System
Siemens Simatic S7-1500 Advanced PLC System
وهي مفضلة للاستخدام في المجالات التالية:
- الأتمتة الصناعية
- تكنولجيا البناء
- الغاز والطاقة
- البنى التحتية الذكية
- التكنولوجيا الطبية
- التنقل
- البرمجيات
- المنتجات الاستهلاكية
- الخدمات المالية.
2- Mitsubishi Electric
تعتبر Mitsubishi Electric شركة متعددة الجنسيات تصنع المنتجات الكهربائية والإلكترونية، ومركزها الرئيسي في طوكيو – اليابان، وهي جزء من مجموعة شركات Mitsubishi. لقد تم تأسيس هذه الشركة في عام 1921 لإنتاج المروحيات الكهربائية، وهي باتت اليوم واحدة من الأسماء الرائدة في تصنيع المنتجات الكهربائية في القطاعات الصناعية والمنزلية على السواء. توفر هذه الشركات العديد من المنتجات والخدمات التي تركز على قطاعات الأعمال التجارية التالية:
- نظم الطاقة والنظم الكهربائية
- نظم الأتمتة الصناعية
- نظم المعلومات والاتصالات
- الأجهزة الإلكترونية
- الأجهزة الكهربائية المنزلية
تقدم Mitsubishi Electric المتحكمات MELSEC بأنواعها المختلفة، وفيما يلي الإصدارات الحديثة منها:
Mitsubishi MELSEC iQ-F Compact Series
Mitsubishi MELSEC-F Compact Series
Mitsubishi MELSEC-L Standard Series
Mitsubishi MELSEC iQ-R Series
Mitsubishi MELSEC-Q Series
3- Emerson (General Electric)
تعد شركة Emerson Electric واحدة من المؤسسات العالمية ومقرها في سانت لويس ميسوري - الولايات المتحدة. لقد تم تأسيس هذه الشركة في عام 1980 عندما اجتمع الأخوان Charles, Alexander Meston مع دعم مادي من Wesley Emerson من أجل تشكيل الشركة Emerson Electric Manufacturing Company. لقد بدؤوا بتطوير المحركات الكهربائية وقاموا بتصنيع الكثير من المعدات الكهربائية و بيعها في أمريكا.
تركز Emerson اليوم على منصتي أعمال اثنتين هما حلول الأتمتة والحلول التجارية والمنزلية، وفيما يلي أهم منتجاتها:
- نظم وتجهيزات القياس
- الصمامات والمشغلات والمنظمات
- التحكم بالموائع وعناصر البنيوماتيك
- نظم التحكم والأمان
- المكونات الكهربائية والإنارة
- اللحام والتجميع والتنظيف
- التسخين والتكييف
- المبردات وسلاسل التبريد
- الأدوات الاحترافية والتخلية
- المنتجات المنزلية
- حلول البناء التجارية
في عام 2019 أعلنت Emerson Electric شراء General Electric (القسم الخاص بالمنصات الذكية)، وبذلك حصلت على المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة GE مع التكنولوجيا المتضمنة فيها. لقد نتج عن ذلك أن أصبحت بعض المتحكمات GE Fanuc PLC منفصلة، في حين تم دمج الأخرى في أعمال Emerson Electric.
نقدم فيما يلي آخر المتحكمات التي تنتجها الشركة Emerson Electric:
Emerson RX3i Series PAC (GE Fanuc Series 90-30 and 90-70 PLCs)
Emerson VersaMax Series PLC (GE Fanuc VersaMax)
4- Hitachi
تعتبر Hitachi شركة متعددة الجنسيات أيضاً مقرها الرئيسي في طوكيو – اليابان. لقد تم تأسيس هذه الشركة في عام 1910 لتبدأ بإنتاج محرك تحريضي كهربائي باستطاعة خمسة أحصنة. مع تقدم السنين، توسعت أعمال Hitachi لتشمل التكنولوجيات الجديدة. تركز الأعمال الحالية لهذه الشركة على المنتجات التالية:
- نظم تقانة المعلومات
- نظم البنى التحتية الاجتماعية والنظم الصناعية
- النظم والتجهيزات الالكترونية
- آليات البناء
- المواد والمكونات عالية الوظيفية
- النظم المؤتمتة
- نظم الحياة الذكية والنظم الصديقة للبيئة
نبين فيما يلي قائمة منتجات المتحكمات PLC الحديثة التي توفرها Hitachi:
Hitachi Micro-EH Compact Series PLC
Hitachi EH-150 Modular Series PLC
Hitachi EHV Modular Series PLC
Hitachi H-Series High Performance PLC
5- Bosch (Rexroth)
تمثل Rexroth جزءاً من مجموعة Bosch التي تصنع طيفاً واسعاً من المتحكمات PLC وغيرها من منتجات الأتمتة الصناعية. أما Bosch فقد تم تأسيسها في عام 1886 من قبل Robert Bosch الذي افتتح ورشة لهندسة الميكانيك الدقيق والهندسة الكهربائية في شتوتغارت، ألمانيا. ولقد قامت هذه الورشة بتطوير نظم الإشعال في السيارات ومع مضي السنين توسعت أعمالها وحصلت على حصة جيدة في الأسواق العالمية، علماً أن مقر الشركة الحالي هو في جيرلينغين – ألمانيا. تتوزع أعمال Bosch Group حالياً على القطاعات التجارية التالية:
- حلول التنقل
- التكنولوجيا الصناعية
- البضائع الاستهلاكية
- تكنولوجيا الطاقة والبناء
تقوم Bosch بتصنيع الخط Rexroth ICL من المتحكمات PLC، وأحدث ما قدمته منها هي:
Bosch ILC-CML PLC system
Bosch ILC-XM PLC system
Bosch ILC-VPB PLC system
6- Schneider Electric
إن شركة Schneider Electric هي شركة متعددة الجنسيات مقرها في فرنسا، وقد تم تأسيسها في القرن التاسع عشر عندما دخل الأخوان Schneider صناعة الفولاذ والآلات عن طريق الاستثمار في مسابك Creusot. توسعت الشركة مع الوقت ودخلت أسواقاً جديدة، ولكنها اتخذت في الآونة الأخيرة قرارات استراتيجية من أجل التركيز على المنتجات الصناعية الخاصة بالصناعات الكهربائية وإدارة الطاقة والأتمتة الصناعية. بناء على ذلك، فقد قسمت Schneider أعمالها إلى القطاعين الرئيسيين التاليين:
- إدارة الطاقة: البناء، مراكز البيانات، الصناعات ومصانع البنى التحتية
- الأتمتة الصناعية: الصناعات المستقلة والعملياتية والهجينة.
تنتج شركة Schneider Electric طيفاً واسعاً من متحكمات PLC، والطراز الذي تسوقه معروف بالاسم Modicon PLC، وفيما يلي الإصدارات الأحدث منه:
Schneider Modicon M221 PLC
Schneider Modicon M241 PLC
Schneider Modicon M251 PLC
Schneider Modicon M258 PLC
Schneider Modicon Momentum PLC
Schneider Modicon Premium PLC
Schneider Modicon Quantum PL
7- Eaton
تعتبر شركة Eaton مصنعاً متنوع المنتجات، ويقع مركزها في أوهايو – الولايات المتحدة، وقد تم تأسيسها في عام 1911 عندما استثمر Joseph Eaton في أول الجرارات المقادة بعلبة مسننات. في عام 1974 حصلت Eaton على الأعمال التجارية لشركة Culter – Hammer، وبذلك فقد باتت قادرة على تقديم أجهزة الطاقة والتحكم والتبديل. قامت الشركة بتوسيع أعمالها مع الوقت لتشمل المنتجات الخاصة بالتطبيقات التالية:
-الكهرباء
-الصناعة
-الهيدروليك
-الترشيح
-الفضاء
-العربات
-eMobility (وهي تقنية تدمج بين العناصر الكهربائية وصناعة المركبات من أجل تقديم حلولا للمركبات الكهربائية)
نبين فيما يلي أحدث ما أنتجته Eaton كمتحكمات PLC:
Eaton XC Modular PLC
Eaton XC Compact PLC
Eaton EasyE4 Nano PLC
8-Rockwel Automation (Allen Bradley)
تعتبر Allen Bradley شركة مصنعة لمتحكمات LC والمنتجات الخاصة بالأتمتة الصناعية، وهي مملوكة حالياً للشركة متعددة الجنسيات Rockwell Automation، ويقع مقرها في الولايات المتحدة الأمريكية. لقد تم تأسيس هذه الشركة في عام 1903 من قبل Lynde Bradley و Stanton Allen بالاسم Compression Rheostat Company، وقد غيرت اسمها مع الزمن ليصبح Allen Bradley إلى أن تم بيعها إلى شركة Rockwell Automation.
تختص Allen Bradley في الأتمتة الصناعية، وهي توفر مجموعة كاملة من المنتجات المطلوبة من أجل تطبيقات الأتمتة الصناعية مع مكونات من قبيل:
- المتحكمات PLC
- تجهيزات القياس
- محركات متغيرة الترددات VFD
- المحركات
- المشغلات
- واجهات التخاطب - إنسان – آلة HMI
- المبدلات والحواكم والمؤقتات وغيرها
- الشبكات الصناعية
- مكونات الأمان
- مراكز التحكم بالمحركات
- البرمجيات
نقدم فيما يلي قائمة بالمنتجات الأحدث من المتحكمات PLC التي تقدمها الشركة:
Allen Bradley Micro800 Lower-Cost Micro PLC System
Allen Bradley MicroLogix Micro PLC System
Allen Bradley CompactLogix Small PLC System
Allen Bradley ControlLogix Large PLC System
9-ABB (B&R Automation)
تعد ABB بدورها شركة متعددة الجنسيات أيضاً مقرها في زيوريخ – سويسرا، ولقد تم تأسيسها بعد دمج شركتيAllmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget (ASEA), Brown, Boveri & Cie (BBC) في عام 1988. تصنع ABB العديد من المنتجات الكهربائية وتوفر خدمات تركز على النواحي الرئيسية التالية:
-الكهربائية
-الأتمتة الصناعية
-الحركة
-الروبوتيك والأتمتة المنفصلة (وهي عبارة عن تصنيع أجزاء مستقلة كمية من قبيل الهواتف المحمولة والألعاب والسيارات وغيرها)
لقد دخلت ABB سوق صناعات المتحكمات PLC منذ أكثر من خمسين عاماً، وتشمل منتجاتها التاريخية الطرازات AC31, Procontic, Axumeric, Sigmatronic، ولكنها تقدم حالياً منصة المتحكم AC5000 وفيما يلي آخر ما أنتجته منها:
ABB AC500 PLC System
ABB AC500-eCo PLC System
ABB AC500-S Safety PLC System
ABB AC500-XC Extreme Conditions PLC System
لقد ضمت الشركة B&R Industrial Automation مؤخراً مجموعة ABB (عام 2017)، وأدى هذا الأمر إلى زيادة طيف منتجات الأتمتة الصناعية التي توفرها ABB، بحيث أصبحت منتجات الأتمتة الصناعية تشمل ما يلي:
- الحواسب الصناعية
- HMI
- نظم PLC
- نظم الدخل/ خرج
- نظم الرؤية
- تكنولوجيا الأمان
- التحكم بالحركة
- تكنولوجيا التعقب
- الروبوتيك
- أتمتة التنقل
- وحدات شبكات الاتصال والربط الحقلي Fieldbus (وهي تقنية تربط المتحكمات PLC مع العناصر الخاصة بمستوى التحكم المباشر في الورشة من قبيل الحساسات والمشغلات وغيرها)
- البرمجيات
- التحكم بالعمليات الصناعية
نبين فيما يلي أحدث منتجات شركة B&R من المتحكمات PLC:
B&R X20 PLC
B&R X20 Compact PLC
B&R X20 Compact-S PLC
B&R X90 Mobile Control System
10- Keyence
تعد شركة Keyence بدورها شركة متعددة الجنسيات مقرها الرئيسي في أوساكا – اليابان، وقد تم تأسيسها عام 1974 بالاسم Lead Electric Co. منذ ذلك الحين اهتمت هذه الشركة بتطوير وإنتاج تجهيزات الأتمتة الصناعية والتفتيش، ومن بين منتجاتها نذكر:
- متحكمات PLC
- الحساسات
- نظم القياس
- نظم الأمان
- حساسات ومتحكمات العمليات الصناعية
- المزيلات الساكنة/ المؤينات
- نظم التمييز الليزرية
- المجاهر/ معرفات السطوح ثلاثية الأبعاد
- نظم رؤية الآلة
نبين فيما يلي أحدث منتجات شركة Keyence من المتحكمات PLC:
Keyence V-8000 Series PLC
Keyence KV-7000 Series PLC
Keyence KV-5000/3000 series PLC
Keyence KV-Nano series PLC
11- OMRON Industrial Automation
شركة OMRON ، هي شركة إلكترونيات يابانية مقرها في كيوتو ، اليابان. تم تأسيسها بواسطة Kazuma Tateishi في عام 1933. نشأت الشركة في منطقة من كيوتو تسمى "Omuro" ، والتي اشتق منها اسم "OMRON". تعمل "أومرون" باستمرار على تعزيز الكفاءات الأساسية لمجموعتها في تكنولوجيا الاستشعار والتحكم خاصة وفي الميادين التالية:
-الأتمتة الصناعية: الروبوتات الصناعية ، وأجهزة الاستشعار، والكاميرات الصناعية، أجهزة الأمان ، والمرحلات ، تجهيزات التحكم ، ومعدات مراقبة الطاقة الكهربائية، وأجهزة التحكم المنطقية (PLC)
-الأنظمة الاجتماعية: أنظمة التحكم في الوصول (أنظمة دخول المباني) ، وأنظمة إدارة الطرق ، وأجهزة التحكم في إشارات المرور ، وكاميرات الأمن / المراقبة
الرعاىة الصحية:
- الاستخدام الشخصي: أجهزة قياس ضغط الدم ، ومقاييس الحرارة الرقمية ، وأجهزة تحاليل الجسم ، ومقاييس الخطوات
- الاستخدام المهني: أجهزة قياس ضغط الدم ، أجهزة مراقبة الأوعية الدموية، أجهزة تخطيط كهربية القلب المحمولة ، أجهزة مراقبة المريض
- أعمال أخرى في الاستشعار والطاقة والأتمتة الإلكترونية
نبين فيما يلي بعض من المنتجات المعروفة التي توفرها "أومرون" من المتحكمات PLC:
CP يحوي وظيفة اتصال إيثرنت مدمجة ووظيفة تحديد المواقع ذات 4 محاور لتحقيق أداء عالي بأقل تكلفة.
CS1 مكون من مجموعة كبيرة من وحدات CPU ووحدات الإدخال / الإخراج الخاصة ووحدات نقل وحدة المعالجة المركزية. يستخدم لأعمال تحكم واسعة من التحكم في الآلات إلى التحكم في العمليات.
CJ2 مطور عن CJ1بأداء ووظائف محسّنة عن CJ1. وحدة تحكم قابلة للبرمجة ترث جميع ميزات CJ1
الخلاصة
يقدم هذا المقال تعريفاً مختصراً للمتحكمات "بي ال سي" وأنواعها ومواصفاتها والنقاط الفنية الواجب مراعاتها عند اقتناء أحدها، ومن ثم يعرض أهم عشر شركات في صناعة المتحكمات. من ناحية أخرى، توجد العديد من الشركات الأخرى العاملة في هذا المجال والتي لم يسعنا الحديث عنها، ومنها مثلاً: Honeywell International, Delta Electronics وغيرها.
فيما يلي جدول يبين أهم صانعي "بي ال سي" حسب ترتيب حصتهم في السوق العالمية.
Ladder Logic World - PLC manufacturers