تختلف المتحكمات البرمجية المستخدمة في التطبيقات الصناعية أو التعليمية باختلاف المهمة المطلوب منها القيام بها، سنتعرف فيما يلي على متحكمات Arduino، والمتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة PLC، وكيفية رفع برنامج على بورد PLC و اردوينو.
الاردوينو
هو عبارة عن لوحةٍ إلكترونيةٍ، تُستخدم لتطوير الأفكار والمشاريع المتعلقة بالأتمتة والتحكم الآلي بكل سهولةٍ وبساطة، باستخدام لغة برمجة خاصة هي Arduino C؛ وهي لغةٌ مفتوحة المصدر، يُبرمج المتحكم بها من خلال برنامجٍ خاص يسمى Arduino IDE.
يتميز Arduino عن باقي المتحكمات ببساطة اللغة البرمجية، التي يعمل فريقٌ إيطاليٌّ على تطويرها منذ انطلاقه عام 2005 في معهد إيفريا للتصميم التفاعلي حتى الآن. كان يستهدف في البداية الطلاب، الذين لا يملكون أي خلفيةٍ في مجال الإلكترونيات والبرمجة، لكنه الآن يُعتبر وسيلةً رائعةً لجميع الأشخاص من جميع المستويات من المطورين، والهواة، والمبتدئين، وأي شخصٍ مهتمٍ بإنشاء برمجياتٍ أو بيئاتٍ تفاعليةٍ.
كيفية رفع برنامج على بورد اردوينو
قبل البدء بالتعرف على طريقة رفع برنامج على بورد اردوينو، يجب التعرف على بيئة التطوير Arduino IDE وهي الأداة المستخدمة في كتابة الأكواد البرمجية بلغة Arduino C، وتحويلها بعد ذلك إلى صيغةٍ يستطيع المتحكم الموجود على البورد فهمها.
تتميز بيئة التطوير Arduino IDE ببساطتها، وسهولة التعامل معها، واحتوائها على كل ما يحتاجه المبرمج ليبدأ تطوير برامجه، بالإضافة إلى أن المستخدم لا يحتاج إلى أي برنامجٍ آخر لرفع البرنامج إلى المتحكم، بل يمكن رفعه بشكلٍ مباشرٍ من خلالها.
عند فتح IDE Arduino تفتح النافذة التالية التي تحوي:

  • شريط القوائم.
  • شريط المهام المكون من:
    • زر التحقق: لاستكشاف الأخطاء بالبرنامج المكتوب وتصحيحها.
    • زر الحفظ: لحفظ البرنامج.
    • زر التحميل: لتحميل البرنامج إلى البورد.

  • محرر النص: وهو الجزء المخصص لكتابة الأكواد البرمجية.
  • الجزء الخاص بعرض التنبيهات والأخطاء البرمجية.

يمكن رفع برنامج على بورد اردوينو باتباع الخطوات التالية:
  1. توصيل شريحة الأردوينو مع الحاسب باستخدام كابل USB: يتم توصيل الجهة المسطحة من الكابل مع الحاسب، والجهة المربعة توصل إلى الاردوينو.
  2. تعريف الشريحة: من قائمة الأدوات (Tools) نختار لوحة (Board)، وستظهر جميع لوحات الأردوينو المحملة، نختار نوع الشريحة المستخدمة في التطبيق.
  3. اختيار المنفذ التسلسلي: من قائمة الأدوات (Tools) نختار المنفذ التسلسلي (Serial Port) وستظهر جميع المنافذ التسلسلية المتاحة، إذا تم وصل الشريحة للتو، فسيكون المنفذ التسلسلي هو أعلى رقم بين المنافذ، على سبيل المثال com 3 أو com 15.
  4. رفع البرنامج: يتم رفع البرنامج من خلال النقر فوق زر الرفع (Upload)، أو من خلال الضغط على المفاتيح Ctrl + U في نظام التشغيل Windows أو Cmd + U في نظام التشغيل Mac OS X..

المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة PLC
عبارة عن كمبيوترٍ رقميٍّ، يستخدم في مجالات الأتمتة الصناعية لأتمتة العمليات الكهروميكانيكية المختلفة، وُجد كحلٍ بديلٍ للحد من مشاكل الطاقة العالية المستخدمة في التطبيقات الصناعية. يتميز بسهولة التركيب والبرمجة وإمكانية التوسع (وحدات الدخل والخرج) وفقًا لمتطلبات العمل، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وقدرتها على التوافق مع مختلف أنواع الحساسات والمشغلات، ومناعتها العالية للضجيج، وقدرة تحملها العالية للحرارة، والاهتزاز؛ مما يجعلها الخيار الأمثل للتطبيقات الصناعية الكبيرة.
تعمل PLC على استقبال البيانات من الحساسات المدخلة على وحدات الدخل، ومعالجة تلك البيانات، واتخاذ الإجراءات اللازمة اعتمادًا على قراءة الحساسات وبرمجته، ثم تقوم بإعطاء الأوامر لوحدات الخرج لتشغيل المشغلات.

كيفية رفع برنامج على بورد PLC
سنشرح فيما يلي طريقة رفع برنامج على بورد PLC باستخدام برنامج SIMATIC Manager وفق المراحل التالية:
  1. توصيل الـ PLC:
    يمكن التوصيل من خلال ثلاثة أنواعٍ رئيسيةٍ من كابلات البرمجة هي:
    – بطاقة CP5512 في فتحة PCMCIA.
    – محول الكمبيوتر باستخدام الاتصال التسلسلي أو USB.
    – كابل الإيثرنت.
  2. التأكد من التوصيل:
    بعد توصيل كابل البرمجة، يجب التحقق من أن التوصيل ناجح، وذلك من خلال النقر على أيقونة “الوصول إلى العقد”.
    إذا كان الاتصال ناجحًا، ستظهر نافذةٌ منبثقةٌ تخبر بأن الاتصال ناجحٌ، وبالتالي يمكن تحميل البرنامج مباشرةً من خلال الخطوة الثالثة.
    لكن إذا كان الاتصال غير ناجحٍ، فستظهر شاشةٌ منبثقةٌ تخبر بأن الاتصال فاشلٌ، وبالتالي يجب إعداد الاتصال وفق الخطوات التالي:
    – نحتاج في البداية إلى مطابقة إعدادات واجهة الـ PG مع كبل وبروتوكول البرمجة المستخدم، وذلك من خلال الانتقال إلى قائمة “الخيارات”، ثم اختيار “ضبط واجهة PG / PC”.
    – ستفتح نافذة منبثقة تحوي جميع واجهات الاتصال المتاحة وفق التالي:
    – نقوم باختيار واجهة الاتصال بحسب كابل البرمجة المستخدم في التطبيق، على سبيل المثال عند استخدام كابل الايثرنت نختار واجهة TCP / IP، يمكن اخيار التعيين التلقائي.
    – بعد اختيار واجهة الاتصال المناسبة، نقوم بالضغط على “موافق”، ثم نعيد التحقق من التوصيل بالنقر على أيقونة “الوصول إلى العقد”.
  3. تحميل البرنامج:
    يوجد ثلاث طرقٍ يمكن من خلالها رفع برنامج على بوردـ PLC وهي:
    التحميل الجزئي
    يتم في هذا النوع تحميل بعض الكتل البرمجية من البرنامج، لإجراء هذا النوع من التنزيل؛ نقوم بتحديد الكتل المراد تنزيلها من خلال الضغط على مفتاح Ctrl أو مفتاح Shift باستمرارٍ لكل كتلةٍ على حدى، ثم من قائمة PLC نختار “تنزيل (Download)” أو من خلال النقر على أيقونة التنزيل.
    ملاحظة: يجب الانتباه بأن ترتيب تنزيل الكتل سيكون نفسه ترتيب تحديد الكتل، لذا يجب مراعاة الأمر لتجنب حدوث أي خطأ في حالة استدعاء كتلة قبل تنزيلها.
    التحميل الكامل
    يتم في هذا النوع تنزيل جميع كتل البرنامج دفعةً واحدةً، وكتابته فوق أي برنامجٍ سابق، وذلك من خلال اختيار “تحديد الكل” من قائمة التحرير، ثم النقر على أيقونة التنزيل أو من قائمة الـ ” PLC ” نختار “تنزيل (Download)”.
    التحميل الكامل بعد مسح ذاكرة وحدة المعالجة المركزية
    يتم فيها حذف البرنامج الموجود في الذاكرة، ثم تحميل البرنامج الجديد، وذلك من خلال الدخول إلى مجلد الكتل، ثم اختيار “تنزيل برنامج المستخدم إلى بطاقة الذاكرة (Download User Program to Memory Card)” من قائمة الـ PLC، سيظهر مربع حوارٍ للإعلام بأنه سيتم حذف جميع الكتل وبيانات المشروع في PLC، ننقر على “نعم” لتنفيذ العملية