لفترة طويلة، هيمن أسلوب "متحكم كامات + مرحل + ملامس" على طرق التحكم في الرافعات الكهربائية التقليدية، حيث يتكون المخطط الكهربائي من عشرات المرحلات الوسيطة والمرحلات الزمنية، مما يجعل استكشاف الأخطاء صعباً ويمنع ربطها بأنظمة معلومات المصنع. مع تقدم الصناعة 4.0، يتطلب المزيد من المصانع دمج معدات الرفع في أنظمة MES/SCADA لتحقيق مراقبة حالة المعدات، وجمع بيانات التشغيل، والإنذار المبكر بالأعطال. يُعد استبدال منطق المرحلات بـ PLC اتجاهاً حتمياً. يستند هذا المقال إلى خبرة مشروع حقيقي تم تسليمه بواسطة كيلود للصناعات الثقيلة لأحد مصانع قطع غيار السيارات (تحكم مركزي في 68 رافعة كهربائية)، ويعرض بشكل كامل عملية كتابة برنامج PLC للرافعة الكهربائية، بما في ذلك جدول تخصيص الإدخال/الإخراج (IO)، ومنطق مخطط السلالم، وكود معالجة الأعطال بلغة SCL، وتخطيط شاشة مراقبة HMI، والمسار الكامل لتنزيل البرنامج وضبطه.

تكوين العتاد وتخصيص الإدخال/الإخراج

1.1 اختيار العتاد

1.2 جدول توزيع الإدخال/الإخراج (IO)

ثانياً: برمجة مخطط السلم LAD

2.1 بنية البرنامج الرئيسي OB1

يُعد OB1 كتلة التنظيم الرئيسية للحلقة، ودورة المسح الافتراضية تبلغ 10ms. ويتم استدعاء كتل FC التالية حسب ترتيب التنفيذ:

2.2 قفل الأمان المتشابك FC100 (مخطط LAD)

 // FC100: منطق قفل الأمان المتشابك // جميع شروط الأمان موصولة على التوالي——عدم استيفاء أي شرط يمنع التشغيل "SB0_EST" "SQ1_UL" "SQ2_DL" "FR_OL" "SafetyOK" ----|/|-------------|/|-------------|/|-------------|/|------------------------( ) // قفل متشابك للحمل الزائد：يسمح بالخفض فقط عند الحمل الزائد "OL1_OVLD" "SB2_DN" ----| |------------| |-----------------------------------------------------------( "Overload_DN_Only" ) // إعادة تعيين إشارة الحمل الزائد（تأكيد يدوي） "Overload_DN_Only" "SB1_UP" "Overload_Latch" ----| |-------------------| |----------------------------------------------------( ) 

2.3 التحكم في الرفع FC200 (مخطط LAD)

 // FC200: منطق التحكم في الرفع // رفع：SafetyOK + مفتاح الحد العلوي غير مفعل + بدون حمل زائد + الخفض غير قيد التشغيل + زر الرفع // خفض：SafetyOK + مفتاح الحد الأدنى غير مفعل + الرفع غير قيد التشغيل + زر الخفض（يسمح بالخفض فقط عند الحمل الزائد） "SafetyOK" "SQ1_UL" "Overload_Latch" "KM2_DN" "SB1_UP" "KM1_UP" ----| |-------------| |-------------|/|----------------|/|-----------| |----------( ) | | "KM1_UP" | ----| |----------------------------------------------------------------------------+ "SafetyOK" "SQ2_DL" "KM1_UP" "SB2_DN" "KM2_DN" ----| |-------------| |-------------------------------|/|-----------| |----------( ) | | "KM2_DN" | ----| |----------------------------------------------------------------------------+ // الترابط الكهربائي：KM1وKM2يمنع منعًا باتًا الإخراج المتزامن "KM1_UP" "KM2_DN" "Interlock_OK" ----| |-----------| |--------------( ) // للكشف عن الأعطال，لا يجب أن يكون موصلًا في الوضع الطبيعي 

2.4 حماية التأخير الزمني — لمنع التشغيل المتكرر

 // حماية من التشغيل المتكرر：تأخير زمني بعد كل توقف500msيسمح بإعادة التشغيل فقط بعد ذلك // منع التماسك المتكرر للملامس في فترة زمنية قصيرة جدًا（اهتزاز الملامس/قوس كهربائي） "KM1_UP" ----|/|----------------------------------------------------------------------------- "KM2_DN" TON_Start_Delay ----|/|----------------[TON: #Temp_StartDelay ] PT= T#500MS Q= "Start_Allowed" // الإضافة إلى دائرة التحكم الرئيسية "Start_Allowed" "SB1_UP" "KM1_UP" // رفع ----| |----------------| |-----------( ) 

ثالثًا: كود تشخيص الأعطال بلغة SCL

3.1 FC400_FaultDiag (نص هيكلي SCL)

 // FC400: تشخيص الأعطال والإنذار // لغة：SCL（نص منظم） // وظيفة：مراقبة حالة المعدات في الوقت الفعلي，الكشف13فئات الأعطال نوع，إخراج رمز الخطأ إلىHMI FUNCTION FC400_FaultDiag : Void VAR_INPUT I_SafetyOK : Bool; // حالة قفل الأمان المتشابك I_KM1_UP : Bool; // تغذية راجعة لملامس الرفع I_KM2_DN : Bool; // تغذية راجعة لملامس الخفض I_Overload_Latch : Bool; // قفل الحمل الزائد I_OL1_OVLD : Bool; // إشارة مستشعر الحمولة الزائدة I_RunHours : Real; // إجمالي وقت التشغيل(ساعة) END_VAR VAR_OUTPUT Q_FaultCode : Int; // إخراج رمز الخطأ إلىHMI Q_FaultMsg : String[40]; // وصف الخطأ Q_Alarm_Output : Bool; // تشغيل جهاز الإنذار الصوتي والضوئي Q_TotalRunHours : Real; // إجمالي وقت التشغيل END_VAR VAR vFaultCount : Int; // عداد الأعطال vPrev_KM1 : Bool; // كشف حافة إشارة ملامس الرفع vPrev_KM2 : Bool; // كشف حافة إشارة ملامس الخفض vOverloadTimer : Time; // مدة استمرار الحمل الزائد END_VAR // === قائمة كشف الأعطال === Q_FaultCode := 0; // لا توجد أعطال افتراضيًا Q_Alarm_Output := FALSE; vFaultCount := 0; // لا توجد أعطال افتراضيًا1：زر إيقاف الطوارئ مضغوط IF I_SafetyOK = FALSE AND "SB0_EST" = FALSE THEN Q_FaultCode := 1; Q_FaultMsg := 'زر التوقف الطارئ تم الضغط عليه'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // لا توجد أعطال افتراضيًا2：تفعيل مفتاح الحد العلوي IF "SQ1_UL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 2; Q_FaultMsg := 'تفعيل مفتاح الحد العلوي（المسافة بين الخطاف والأسطوانة غير كافية）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // لا توجد أعطال افتراضيًا3：تفعيل مفتاح الحد الأدنى IF "SQ2_DL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 3; Q_FaultMsg := 'تفعيل مفتاح الحد الأدنى（حبل أسطوانة اللف غير كافٍ3لفة）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // لا توجد أعطال افتراضيًا4：حمل زائد على المرحل الحراري IF "FR_OL" = FALSE THEN Q_FaultCode := 4; Q_FaultMsg := 'حماية المحرك من الحمل الزائد（استجابة المرحل الحراري）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // لا توجد أعطال افتراضيًا5：الحمل الزائد IF I_Overload_Latch THEN Q_FaultCode := 5; Q_FaultMsg := 'استجابة محدد الحمل الزائد（الحمولة＞110%）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // لا توجد أعطال افتراضيًا6：KM1/KM2تماسك متزامن（التصاق الملامس） IF I_KM1_UP AND I_KM2_DN THEN Q_FaultCode := 6; Q_FaultMsg := 'خطأ جسيم：تماسك متزامن لملامسي السرعة العالية والمنخفضة'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // لا توجد أعطال افتراضيًا7：تغذية راجعة غير طبيعية للملامس（عدم تطابق أمر الإخراج مع التغذية الراجعة） IF ("KM1_UP" = TRUE AND I_KM1_UP = FALSE) OR ("KM2_DN" = TRUE AND I_KM2_DN = FALSE) THEN Q_FaultCode := 7; Q_FaultMsg := 'استجابة غير طبيعية للملامس（احتمال انحشار/احتراق الملف）'; vFaultCount := vFaultCount + 1; END_IF; // في حالة وجود أي خطأ，تشغيل مخرج الإنذار IF vFaultCount > 0 THEN Q_Alarm_Output := TRUE; END_IF; // === التراكم أثناء التشغيل === Q_TotalRunHours := I_RunHours + (TIME_TO_REAL(TIME_NOW() - "Start_Time")) / 3600000.0; END_FUNCTION 

رابعًا: شاشات مراقبة واجهة الإنسان والآلة وإعدادات الاتصال

4.1 جدول متغيرات واجهة الإنسان والآلة وتخطيط الشاشات

4.2 إعداد اتصال PROFINET (تهيئة TIA Portal)

 // معاملات شبكة إعدادات الجهاز // 1. S7-1200 CPU 1212C // IP: 192.168.0.10 // قناع الشبكة الفرعية: 255.255.255.0 // PROFINETاسم الجهاز: plc-hoist-01 // 2. KTP400 Basic HMI // IP: 192.168.0.20 // قناع الشبكة الفرعية: 255.255.255.0 // اسم الجهاز: hmi-hoist-01 // 3. HMIإعداد الاتصال（فيHMIالإعداد في التهيئة） // فئة الاتصال نوع: PROFINET (S7-1200) // HMIجهاز: HMI_1 [192.168.0.20] // وحدة تحكم: plc-hoist-01 [192.168.0.10] // نقطة الوصول: S7ONLINE // شبكة فرعية: PN/IE_1 // 4. HMIمثال على ربط المتغيرات（PLC tag HMI tag） // "DB1".FaultCode "FaultCode" (Int, دورة الاستحواذ500ms) // "DB1".Load_Current "CurrentLoad"(Real, دورة الاستحواذ200ms) // "DB1".Status_Running "IsRunning" (Bool, دورة الاستحواذ100ms) 

خامسًا: تنزيل البرنامج وضبط التشغيل

5.1 خطوات التنزيل

 // إجراءات التنزيل（TIA Portal V17） // 1. ترجمة المشروع بالكامل（Project Build Rebuild All） // التأكد من"0 errors, 0 warnings" // 2. اختيار الجهاز الهدف（Select target device） // الوصول عبر الإنترنت تم الكشف عنPLC تخصيصIP 192.168.0.10 // 3. تنزيل إعدادات الأجهزة（Download HW config） // سيتم إعادة التشغيل تلقائيًاPLC（حوالي15ثانية） // 4. تنزيل البرنامج（Download SW） // اختيار"Download all blocks" استبدال البرنامج الحالي // 5. المراقبة عبر الإنترنت（Go online） // النقر على"نظارة"أيقونة للدخول إلى وضع المراقبة عبر الإنترنت // ملاحظة ما إذا كان المسار الأخضر في مخطط السلم موصلًا كما هو متوقع // 6. تثبيت المتغيرات（Force table）—— لأغراض التشغيل التجريبي // يمكن تثبيت التغيير دون تشغيل فعلي للأزرارDIمراقبة حالة المعدات في الوقت الفعلي // مثل تثبيت%I0.0=1محاكاة الضغط على زر الرفع // تنبيه：يجب مسح جميع قيم التثبيت بعد الانتهاء من التشغيل التجريبي 

5.2 قائمة فحص ضبط التشغيل

الأسئلة الشائعة