الاختبار وتصحيح الأخطاء: جدول المراقبة والفرض والمحاكاة

الأدوات الأربع

كل بيئة برمجة تعطيك نفس الأربع، بأسماء مختلفة:

جدول المراقبة أولاً

لا تخمّن. أضف إلى الجدول المتغيرات التي تحكي القصة: رقم الخطوة، مخرج المؤقت وزمنه المنقضي، القيمة المفلترة، ومزلاج الإنذار. ثمانون في المئة من الأخطاء تظهر من مقارنة ما تراه بما توقعته. في مختبر هذا الموقع الجدول يُحدّث كل دورة مسح.

الفرض: لماذا هو خطير

الفرض لا يغيّر البرنامج، بل يفصل القيمة عن الواقع. المخرج المفروض يبقى مفروضاً حتى بعد إعادة تحميل البرنامج، وفي بعض المتحكمات بعد إعادة التشغيل. القواعد:

• لا تفرض مخرجاً على معدات متصلة دون إذن كتابي وشخص واقف عند الجهاز.
• لا تفرض مدخل سلامة أبداً.
• اكتب كل فرض في ورقة، وأزله قبل أن تغادر، وتحقق أن قائمة الفروض فارغة.
• إذا كان الفرض ضرورياً لتشغيل المحطة، فأنت لا تختبر بل تخفي عطلاً.

البديل الأنظف في الاختبار: متغير محاكاة داخلي في البرنامج تضع فيه القيمة، فيظهر في الكود ويختفي معه.

المسح المفرد

يجعل الزمن ثابتاً. تنفّذ دورة واحدة، تقرأ الجدول، تفهم. مفيد جداً لمعرفة في أي دورة بالضبط تتغير قيمة، ولرؤية كشف الحافة يعمل. ما لا يصلح له: أي منطق يعتمد على مرور الزمن الحقيقي، لأن المؤقتات تحسب الساعة لا الدورات.

المحاكاة

• PLCSIM و PLCSIM Advanced في TIA Portal: متحكم افتراضي يتحدث مع البرنامج والـ HMI.
• محاكاة CODESYS: تشغّل المشروع على جهازك بزر واحد، وتدعم نقاط التوقف.
• مختبر هذا الموقع: محرر وخزان افتراضي بمضخة وصمام وجدول مراقبة، للتعلم والتجربة السريعة.

المحاكاة تكشف أخطاء المنطق، لا أخطاء الأسلاك ولا التوقيت الحقيقي للمحرك. اعتبرها المرحلة الأولى من ثلاث: محاكاة، ثم اختبار على طاولة بمتحكم حقيقي ومفاتيح، ثم تشغيل تجريبي في الموقع.

نقاط التوقف

في CODESYS و TwinCAT يمكنك وضع نقطة توقف في سطر ST. انتبه: المتحكم يتوقف عند النقطة، والمخارج تبقى على آخر قيمة، والمؤقتات تستمر. على معدات حقيقية هذا يساوي تجميد الآلة في منتصف حركتها. نقاط التوقف للمحاكاة ولمنصة الاختبار، لا للخط المنتج.

ثمانية أخطاء تتكرر في ST

1. = بدل := — Pump = TRUE; ليس إسناداً بل مقارنة بلا نتيجة. أغلب المترجمات ترفضه، وبعضها يقبله بصمت.
2. فاصلة منقوطة ناقصة — الخطأ يُعلن عادة في السطر التالي، فابحث قبل السطر المذكور.
3. END_IF ناقص — المترجم يشتكي من نهاية الكتلة، والسبب شرط فُتح ولم يُغلق في مكان بعيد.
4. استدعاء مؤقت داخل فرع لا ينفّذ كل دورة — أشهر خطأ في ST. نسخة المؤقت لا تتقدم إلا عند استدعائها.
5. قسمة الأعداد الصحيحة — 7 / 2 تساوي 3. ابدأ بالتحويل إلى REAL أو اضرب قبل أن تقسم.
6. حافة غير مكتشفة — مقارنة الحالة الحالية بالحالة السابقة أو R_TRIG؛ بدونها يُحسب الضغط الواحد مرات بعدد الدورات.
7. كتابة المخرج مرتين — Pump := TRUE; في مكان و Pump := FALSE; في مكان آخر: آخر إسناد يغلب، والأول يضيع بلا أثر.
8. متغير RETAIN غير مهيّأ — بعد تبديل بطارية أو تحميل بارد يبدأ عدّاد الدفعات أو نقطة الضبط من صفر. تحقق منها في أول دورة.

البرنامج في المختبر فيه خطأ

البرنامج المحمّل تحت هذا الدرس يجب أن: يملأ الخزان إلى 60%، ينتظر 3 ثوان، ثم يفتح صمام التفريغ. شغّله وستجد أن المستوى يتوقف عند 60% ولا يحدث شيء بعدها.

السبب من القائمة أعلاه: المؤقت مستدعى داخل IF Start THEN. وزر التشغيل لحظي، فالمؤقت لا يُستدعى إلا أثناء ضغط إصبعك، ولا يكمل الثلاث ثوان أبداً. جدول المراقبة يقولها بوضوح: Hold.ET يبقى صفراً.

الإصلاح: أخرج استدعاء المؤقت من الشرط ليُنفّذ في كل دورة. احذف سطر IF Start THEN وسطر END_IF المقابل له، فيصبح الاستدعاء على مستوى البرنامج:

AtLevel := Level >= 60.0;
Hold(IN := AtLevel, PT := T#3s);

شرط البدء يجب أن يكون في مدخل IN للمؤقت، لا في شرط يحيط باستدعائه. هذه هي القاعدة التي تمنع هذا الخطأ كله.