برمجة السلم باستخدام CODESYS و Raspberry Pi PLC

في مجال الأتمتة الصناعية، تُعد برمجة منطق السلم (أو منطق المرحلات) من أكثر الطرق شيوعًا للتحكم في الآلات والعمليات. فهي سهلة الاستخدام، ورسومية، ومثالية لأنظمة التحكم الصناعية. في هذه المقالة، سنستكشف كيفية برمجة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) من نوع Raspberry Pi باستخدام CODESYS ، وهي بيئة تطوير متكاملة (IDE) شائعة الاستخدام في مجال الأتمتة ومنطق السلم.

ما هو نظام CODESYS؟

CODESYS هي بيئة تطوير متكاملة تتيح إنشاء تطبيقات لأتمتة العمليات الصناعية. وهي متوافقة مع مجموعة متنوعة من الأجهزة، بما في ذلك Raspberry Pi. تدعم CODESYS العديد من لغات البرمجة، منها لغة Ladder Logic (LD) ولغة Structured Text (ST) ولغة Function Block Diagram (FBD) وغيرها.

تحظى برمجة منطق السلم (LD) بشعبية واسعة في مجال الأتمتة الصناعية، نظرًا لتشابهها مع مخططات الأسلاك الكهربائية، مما يسهل على مهندسي الكهرباء فهمها. وتُعد هذه اللغة مثالية لتصميم أنظمة تحكم بسيطة، مثل أنظمة التحكم في الإضاءة أو المحركات.

لماذا نستخدم CODESYS مع Raspberry Pi PLC؟

يُعدّ Raspberry Pi منصة مرنة واقتصادية، مثالية لمشاريع الأتمتة الصناعية. باستخدام وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) من Raspberry Pi مع برنامج CODESYS، يمكنك الاستفادة من مزايا نظام قوي قابل للبرمجة مع استخدام أجهزة منخفضة التكلفة. وهذا يتيح لك ما يلي:

• ابتكر تطبيقات صناعية مرنة وقابلة للتخصيص.

• استخدم أدوات التطوير المهني لبرمجة التطبيقات البسيطة والمعقدة على حد سواء.

• استفد من العديد من الواجهات ومنافذ الإدخال/الإخراج التي يوفرها جهاز Raspberry Pi للتواصل مع أجهزة الاستشعار والمشغلات والأجهزة الصناعية الأخرى.

يوفر CODESYS أيضًا إمكانية برمجة Raspberry Pi في وضع PLC وتوصيله بأجهزة مختلفة عبر بروتوكولات صناعية مثل Modbus أو Ethernet/IP ، مما يجعله أداة متعددة الاستخدامات لمشاريع الأتمتة.

المتطلبات الأساسية لبرمجة السلم باستخدام CODESYS و Raspberry Pi

قبل أن تبدأ البرمجة بلغة Ladder باستخدام CODESYS، عليك ضبط بعض الأمور:

1. تثبيت CODESYS :

   • قم بتنزيل وتثبيت برنامج CODESYS على جهاز الكمبيوتر الخاص بك من موقع CODESYS الرسمي.

   • تأكد من أن لديك الإصدار الذي يدعم Raspberry Pi.

2. قم بتهيئة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الخاصة بجهاز Raspberry Pi :

   • استخدم جهاز Raspberry Pi 3 أو 4 مع بطاقة SD تحتوي على نظام التشغيل Raspberry Pi OS .

   • قم بتوصيل جهاز Raspberry Pi بشبكة (عبر Ethernet أو Wi-Fi).

   • قم بتثبيت خادم CODESYS Control لجهاز Raspberry Pi. سيسمح هذا لجهاز Raspberry Pi بالعمل كوحدة تحكم PLC.

   يمكنك تثبيت خادم التحكم CODESYS على جهاز Raspberry Pi باتباع التعليمات المتوفرة على موقع CODESYS الإلكتروني.

3. الاتصال بشركة CODESYS :
   بعد إعداد جهاز Raspberry Pi وتثبيت خادم التحكم CODESYS، افتح برنامج CODESYS على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. في بيئة تطوير CODESYS المتكاملة، يمكنك إضافة جهاز Raspberry Pi كوحدة تحكم PLC والبدء في البرمجة.

أنشئ مشروع Ladder في CODESYS

بمجرد أن يصبح جهاز Raspberry Pi الخاص بك جاهزًا للاستخدام مع CODESYS، يمكنك إنشاء مشروع والبدء في البرمجة بلغة Ladder Logic .

خطوات إنشاء مشروع Ladder :

1. أنشئ مشروع CODESYS جديداً :

   • افتح برنامج CODESYS على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

   • أنشئ مشروعًا جديدًا وحدد جهاز Raspberry Pi الخاص بك كوحدة تحكم مستهدفة.

   • اختر "Ladder Logic" كلغة برمجة.

2. قم بتهيئة المدخلات والمخرجات (I/O) :
   يحتوي جهاز Raspberry Pi على العديد من منافذ الإدخال/الإخراج العامة (GPIO) التي يمكن استخدامها للإدخال والإخراج الرقمي. في برنامج CODESYS، يمكنك تهيئة هذه المنافذ للتحكم في أجهزة خارجية مثل المحركات، وأجهزة الاستشعار، والمرحلات، ومصابيح LED، وغيرها.

   • انتقل إلى قائمة "الأجهزة" في CODESYS، وحدد جهاز Raspberry Pi الخاص بك وقم بتكوين الإدخال/الإخراج الرقمي أو التناظري وفقًا لاحتياجاتك.

3. برمجة السلم :
   لغة السلم تشبه مخطط الأسلاك الكهربائية، حيث تقوم بتحديد المرحلات والموصلات لإنشاء دوائر منطقية.

   مثال بسيط لبرمجة منطق السلم لتشغيل مصباح LED عند الضغط على زر:

   • الشرط : إذا تم الضغط على الزر (إدخال رقمي)، فسيضيء مؤشر LED (إخراج رقمي).

   • بنية السلم : تقوم بتوصيل نقطة التلامس (المدخل) والملف (المخرج) بحيث يضيء مؤشر LED عند الضغط على الزر.

   إليك مثال على منطق السلم البسيط:

   
   

   [ Bouton ]----| |-----+----(LED) | [ Contact ]

   في هذا المثال، يكون طرف الزر موصولاً على التوالي مع ملف LED. عند الضغط على الزر، تكتمل الدائرة ويضيء LED.

4. قم بتنزيل البرنامج على جهاز Raspberry Pi :
   بعد الانتهاء من برمجة مشروعك، يمكنك تحميل البرنامج مباشرةً إلى جهاز Raspberry Pi عبر الشبكة. يتيح لك برنامج CODESYS تحميل برنامجك واختبار وظائفه على جهاز Raspberry Pi في الوقت الفعلي.

5. الاختبار والتصحيح :
   يمكنك استخدام أدوات تصحيح الأخطاء في CODESYS لاختبار برنامجك، ومراقبة المتغيرات وحالات الإدخال/الإخراج في الوقت الفعلي. كما يمكنك إجراء تعديلات فورية عند الضرورة.

مزايا برمجة السلم باستخدام CODESYS و Raspberry Pi

• واجهة رسومية : برمجة السلم بديهية ومرئية، مما يجعلها مثالية للأشخاص ذوي الخبرة في مجال الكهرباء أو الأتمتة الصناعية.

• سهولة التكامل : يمكنك بسهولة توصيل جهاز Raspberry Pi الخاص بك بأجهزة خارجية مختلفة عبر منافذ GPIO أو بروتوكولات أخرى مثل Modbus.

• قابلية التوسع : يسمح برنامج CODESYS بإدارة الأنظمة المعقدة من خلال الجمع بين لغات البرمجة المختلفة، ووحدات الإدخال/الإخراج المتعددة، والشبكات الصناعية.

• انخفاض التكلفة : استخدام Raspberry Pi كوحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) يقلل من تكاليف الأجهزة مع الحفاظ على مرونة عالية.

مثال تطبيقي: التحكم في المحركات باستخدام برنامج CODESYS

لنفترض أنك تريد التحكم في محرك باستخدام وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) من نوع Raspberry Pi وبرنامج CODESYS. يمكنك ضبط زر إدخال لتشغيل المحرك وشرط أمان لإيقافه.

• المدخلات : زر ضغط لتشغيل المحرك.

• المخرج : مرحل للتحكم في مصدر طاقة المحرك.

باستخدام برمجة السلم في CODESYS، يمكنك بسهولة إنشاء دائرة منطقية للتحكم في بدء تشغيل المحرك وإيقافه، مع دمج أجهزة استشعار السلامة لإيقاف المحرك في حالة حدوث مشكلة.

خاتمة

يُعدّ برمجة السلم باستخدام CODESYS ووحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة Raspberry Pi حلاً قويًا ومرنًا لأتمتة العمليات الصناعية. فهو يُمكّنك من إنشاء أنظمة تحكم متطورة مع الاستفادة من مزايا Raspberry Pi، مثل استهلاك الطاقة المنخفض، والتكلفة المنخفضة، والمرونة. سواءً أكانت المشاريع بسيطة أم معقدة، فإن هذا المزيج يُتيح لك الاستفادة من أدوات الأتمتة الاحترافية باستخدام منصة اقتصادية.

النقاط الرئيسية:

• يتيح لك برنامج CODESYS برمجة جهاز Raspberry Pi باستخدام لغة برمجة Ladder Logic .

• تُعد برمجة السلم مثالية لمهندسي الأتمتة لأنها تشبه مخطط الأسلاك.

• يمكنك استخدام مداخل ومخارج جهاز Raspberry Pi للتحكم في الأجهزة الخارجية.

• CODESYS عبارة عن منصة قوية ومرنة، مثالية لبرمجة الأنظمة الصناعية.