سوفَ نشرحُ في هذهِ المقالةِ ماهيَّةَ الأقفالِ التَّشابكيَّةِ (Interlocks)، ونعدِّدُ أنواعها المختلفة، وسنسلِّطُ الضَّوء على بعضِ
الأمثٍّلة عن استخدامها. بعد قراءتك لهذا المقال ستكون قادراً على تعريفِ القفل التَّشابكيِّ، وفهم كيفيَّة استخدامه أثناء البرمجةِ
وتصميمِ الأنظِّمةِ أيضَّاً.
ما هو القفلُ التَّشابكيِّ؟
تُعرّفُ الأقفالُ التَّشابكيِّة على أنَّها طريقةٌ لمنع شيءٍ ما من الحدوثِ في نظامٍ ما، والضَّغط على دواسةِ الفرامل أو الفاصل
(الدِبرياج) فِي سيارتك قبل الانتقالِ إلى وضعِ القيادة (في السَّيارات ذات علبة السُّرعة الآليَّة – المترجم) أو السُّرعة الأولى،
هو مثًّالٌ بسيط على القفل التَّشابكيِّ، فأنت تحتاجُ إلى الضَّغطِ على دواسة الفرامل من أجلِ تحريرِ ناقل الحركة لنقله إلى وضعِ القيَّادة، وذلك لمنع السَّيارة من الاندفاع إلى الأمام فجأةً.
– ما هي أنواعُ الأقفالِ التَّشابكيِّةِ؟
يوجدُ نوعان من الأقفال وهما: الأقفال الآمنة وغير الآمنة.
تتطَّلب بعضُ الأنظِّمة استخدامَ الأقفال الآمنة وغير الآمنة في إنشاِء نظام التَّحكم.
أ: الأقفالُ الآمنةُ
للأقفالِ الآمنةِ تصاميم عديدةٌ، والقفل الآمن يوضِّحُ آليةَ عملِ التعلميَّة البرمجيَّة، فهذه الأقفال تمنعُ النَّاس والأشياء من الإصابةِ
بأيِّ أذىً أثناءَ عملِ الآلات.
وعلى سبيلِ المثَّال، فوجودُ سياجِ حمايةٍ على حُجرةِ آلاتٍ صناعيَّةٍ يُبقي النَّاس خارج الحُجرة لحمايتهم من أيِّ تماسٍ مع
الأجسام المتًّحركة، وعندما تُفتَح بوابةُ سِّياج حُجرة تُوقِفُ دارةَ الحمايةِ الآلات عن العمل لأنَّها تنتظر إغلاق البوابةِ، وهذا يمنع
العامل من المشي داخل الحُجرة أثناء عملِ الآلات.
ب: الأقفالُ غيرُ الآمنةِ
النَّوع الرئيسيٍّ الآخر من الأقفال التَّشابكيَّة هو الأقفال غير الآمنة، وهي التي تُستخدم لحماية التَّجهيزات والعمليَّات التي لا
تخضعُ للمراقبة.
الأنواعُ المختلفةٌ للأقفال غير الآمنة:
يوجدُ ثلاثةُ أنواعٍ مختلفةّ من الأقفال التَّشابكيَّة غير الآمنة، وهي أقفالٌ ميكانيكيَّة وكهربائيَّة ومنطقيَّة.
1) الأقفالُ الميكانيكيَّةِ
القفلُ الميكانيكيِّ هو قفلٌ مُتصِّلٌ فيزيائيَّاً بجهازٍ آخر لمنع القيام بعمليات غير مقصودة.
أمثِّلةٌ عن القفلِ الميكانيكيِّ
أولاً: دارةُ تشغيلِ محركٍ باتجاهين
دارةُ تشغيلِ محركٍ باتجاهين هي مثالٌ بسيطٌ على القفل الميكانيكيِّ
يشيرُ الخط المتقطِّع بين نقاطِ تماسِ التَّشغيل الأماميِّ والعكسيِّ إلى وجودِ قفلٍ ميكانيكيٍّ بينهما، وهذا ما يمنع تغذيَّة ملفي
التَّشغيل الأماميِّ والعكسيِّ بالتَّيار في الوقت ذاته، فذلك سيتسبب بتلفِ المُّحرِّك.
ثانياً: مقودُ السَّيارةِ
مقودُ سيارتك مثالٌ آخر عن القفل الميكانيكيِّ، حيثُ يوجد جهازٌ لمنع السَّرقة يقيِّد حركة المقود عند عدم استخدام المفتاح.
يقيِّدُ هذا القفل حركةَ عجلةِ القيادةٍ وذلك لمنع النَّاس من سرقة السيارة (عن طريق تشغيلها بتوصيل الأسلاك)، ويمنع توجيه
العجلتين الأماميتين، وفي مثالنا هذا يُعتبر المفتاح بمثابة القفل التَّشابكيِّ الذي يحرٍّر مقود السَّيارة ممّا يسمحُ للمقود بالحركةِ
وتشغيل السَّيارة في نفس الوقت.
ثالثاً: أنظمةُ الأقفال المتتاليَّةِ
مثالٌ آخر على القفل الميكانيكيٍّ هو نظام الأقفال المتتاليِّة، حيث يُستخدم أحد المفاتيح لتحرير مفتاح آخر والذي يُتيح بدوره
استخدام الأداة المطلوبة، كما هو الحال مع أسيجة الحماية التي تستخدم هذا النِّظام.
يجبُ هنا نزعُ المفتاح الأول وإدخاله في ثقب المفتاح الثَّاني لتحرير المفتاح الثَّاني، والذي بدوره يستخدم لتشغيل الأداة
المطلوبة. إنّ هذا النِّظام يُجبر المُشغِل على القيام بأعمال متسلسِّلة، والمفاتيح في هذا النِّظام تعتبر بمثابةِ أقفالٍ تشابكيَّةٍ.
2) القفلُ التَّشابكيِّ الكهربائيِّ
القفلُ التَّشابكيِّ الكهربائيِّ هو قفلٌ يُستخدم لمنع سريان التيَّار الكهربائيِّ في جهازين أو أكثر في نفس الوقت، ويُستخدم هذا
النَّوع من نقاط التَّماس المفتوحة افتراضيَّاً، والمغلقة افتراضيَّاً وذلك لمنع جهاز آخر من العمل.
مثالٌ عن القفلِ التَّشابكيِّ الكهربائيِّ
أولاً: الريليات والموصلات
وعادةً ما تُستخدم الريليات والكونتاكتورات كأقفالٍ تشابكيَّةٍ كهربائيَّةٍ
لنقُلْ على سبيل المثَّال أنَّ لديك 2 ريليه، الأولى CR1 والثَّانية CR2، وتريد أن تمنع CR1 من العمل أثناءَ عمل CR2، فعليك
وصل ملف CR1 على التسلسُّل مع التَّماس المغلق افتراضيَّاً لـ CR2، وذلك للتَّأكد من فصل CR2 عندما تكون CR1
موصولة.
ثانياً: الحمايَّة الحراريَّة عند تشغيل محرِّك
مثالٌ آخر على القفل التَّشابكيِّ الكهربائيّ هي مقاومات الحمايَّة الحراريَّة للمحرِّكات، فعندما تكون قيمةُ التَّيار المَّار كبيرة جداً
تقطعُ المقاومة التَّيار عن وشيعةِ الموصل (Contactor)، لتقطع بذلك التَّغذيَّة عن المحرِّك.
وعند انخفاض حرارة المقاومة الحراريَّة تسمح للتَّيار بالمرور من جديد، يُعتبر هذا شكلاً من أشكال الأقفال التَّشابكيَّة
الكهربائيَّة، لأنَّها تقطع التَّيار عن المحرِّك ممّا يمنعه من العمل.
3) القفلُ المنطقيِّ
إنَّ القفل المنطقيّ له تعليمةْ أو متحوِّل يجب أن تكون قيمته true محقَّقة ليقوم بالتَّنفيذ، والأقفالُ المنطقيَّة مفيدةٌ عندما يكون من
الصَّعب ربط الأجهزة كهربائيَّاً أو ميكانيكيَّاً.
أمثلةٌ على القفلِ التَّشابكيِّ المنطقيِّ
أولاً: عمليةُ الضَّخ المتتابعِ
مثالٌ عن القفلِ المنطقيِّ هو الضَّخُ المتتابع، وتحتاج هذه العملية أن تعمل المضَّخة الأولى حتى تستطيع المضَّخة التَّالية أن
تعمل على الخَّط.
للقيام بذلك نستخدم إشارة عمل المضَّخة الأولى وتضعها على التسلسُّل مع الخرج المستخدم لتشغيل للمضَّخة التَّالية، هذا
سيضمن أنَّ المضَّخة الثَّانية لن تعملَ ما لم تكن المضخة الأولى تعمل، لذلك فإنّ المضَّخة الأولى تعمل كقفلٍ تشابكيِّ.
ثانياً: زرُ التَّشغيل
الضغط على زر التَّشغيل لثلاث ثوانٍ حتى تبدأ الآلة بالعمل هو مثالٌ آخر عن القفل الَّتشابكيِّ المنطقيِّ.
ولبرمجة هذا التطبيق، نضع إشارة حالة زر التشغيل على التسلسل مع متغير المؤقت الزمني، وفي السطر التالي نضع إشارة
الانتهاء من العد للمؤقت الزمني على التسلسل مع المتغير المسؤول عن تسلسل بدء التشغيل، ويُعتبر هنا ضغط زر التشغيل
لمدة ثلاث ثوانٍ بمثابة قفل لتسلسل بدء التشغيل.
ثالثاً: أسطوانةُ الهواءِ المضغوطِ
مثالٌ آخر على القفل المنطقيِّ هو أسطوانةُ الهواء المضغوط، فأحياناً نحتاجُ لمنع حركة أسطوانتين قد تصطدمان فيزيائيَّاً،
كما في المثال التالي فالأسطوانة A تتحرك أفقياً، والأسطوانة B تتحرك عامودياً.
هنا يتوَّجب علينا تحريك الأسطوانة A إلى وضع الانكماش وذلك للسماح للأسطوانة B بالتحرك إلى الأسفل بأمان، ونقول أنَّ
الأسطوانتين متشابكتين بقفلٍ منطقيٍّ لضمان عدم حدوث أيَّة أضرار.
رابعاً: نظامُ السيورِ المتعاقبةِ
إنَّ نظامَ السيورِ المتعاقبةِ مثالٌ آخر على القفل التَّشابكيِّ المنطقيِّ ، فالسيور الموجودة في بداية خط الإنتاج تنتظر أن تبدأ
السيور الموجودة في نهاية الخط بالعمل، وتصبح فارغة، وذلك للسماح للصناديق بالتحرُّك إلى نهاية خط الإنتاج.
هذا يعني أنَّنا نحتاج أولاً أن نشغل المحرِّك الثالث وعندما يعمل فإنّ ذلك سيفعّل القفل التَّشابكيِّ الأول، وإذا ضغطنا عندها
مفتاح تشغيل المحرِّك الثاني، فسيعمل المحرِّك الثاني إلى جانب المحرِّك الثالث، وسيسمح تشغيل المحرِّكين الثاني والثالث
بتشغيل المحرِّك الأول عند الضغط على مفتاح التشغيل، وبالتالي لنكون قادرين على تشغيل المحرِّك الأول يجب أن يكون
المحرِّكان الثالث والثاني يعملان، ولتشغيل المحرِّك الثاني يجب أن يكون المحرِّك الثالث يعمل.
هذا يعني أنّ دارتي المحرِّك الثالث والثاني المفتوحة هي بمثابة أقفال تشابكيَّة لتشغيل المحرِّك الأول، ودارة المحرِّك الثالث
المفتوحة تعمل كقفل تشابكيِّ للمحرِّك الثاني.
لو لم يكن هنالك أي أقفال على السيور الناقلة، لتكدست الصناديق بغض النظر عما إذا كان خط السير في نهاية الخط يعمل أم
لا.
ملخّص
وباختصار نقول: إنّ القفل التشابكيِّ هو طريقة لتقيِّيد عمليةٍ ما، ويوجد نوعان رئيسان للأقفال التَّشابكيِّة وهما:
– آمنة
– غير آمنة
يوجد ثلاثة أنواع للأقفال:
– ميكانيكيَّة
– كهربائيَّة
– منطقيَّة
كلُّ قفلٍ له استخدام مخصَّص للمساعدة على التَّحكُّم في نظامٍ ما وتجنب حدوث العمليات غير المرغوبة.
المصدر: هنا
ترجمة: محمد عدنان. تدقيق لغوي: بولا ابراهيم. تصميم: علي العلي. مراجعة: لؤي ديب. تحرير: حسين اسعد.
