تتضمن وظيفة المهندس الكهربائي تصميم وتطوير ومحاكاة ونمذجة واختبار المعدات والأنظمة الكهربائية ويحتاج في أداء مهامه إلى العديد إلى البرامج الهندسية.

تعتمد الهندسة الكهربائية بشكل كبير على استخدام مختلف برامج المحاكاة ومهارات البرمجة, هذه البرامج تساعد  على بناء مسار وظيفي قوي للمهندس الكهربائي

سواء كان العمل في مكونات وأنظمة البحث أو كمهندس ميداني,

فما هي تلك  البرامج التي يتوجب على كل مهندس كهربائي تعلمها؟

أولاً من هذه البرامج برنامج الـ MATLAB

هو عببارة عن بيئة حوسبة رقمية متعددة النماذج ولغة برمجة خاصة تم تطويرها بواسطة Math works

فهو يجمع بين الحساب والتصور والبرمجة في بيئة سهلة الاستخدام ويتم التعبير عنها جميعًا في المعادلات الرياضية

مكتوب بلغة C و C ++ و Java ، تم إصدار MATLAB مبدئيًا في عام 1984 والان يتوفر أحدث إصدار لعام 2020 .

ومن  المجالات التي يمكن استخدام الماتلاب فيها :

الأنظمة المدمجة: وهي الأنظمة المختلفة التي تتكون من مجموعة من المكونات من و البرامج ومصممة للقيام بمهمة محددة

مثل  الغسالات والطابعات والسيارات والكاميرات والآلات الصناعية وما إلى ذلك .

أنظمة التحكم: الأسباب الأخرى الأكثر شيوعًا التي تجعل استخدام الماتلاب مهمًا هو أنه يوفر التحكم في الأجهزة والأنظمة

حيث إن أنظمة  التحكم مسؤولة عن إدارة وإعطاء الأوامر وتنظيم سلوك الأجهزة .

معالجة الإشارات الرقمية: تسهل استخدامات تقنيات معالجة الإشارات لتحليل بيانات السلاسل الزمنية

كما توفر سير عمل موحد لتطوير الأنظمة المدمجة  وتطبيقات التدفق.

الاختبار والقياس: هي العملية التي تخضع فيها المنتجات الإلكترونية لمجموعة من الاختبارات بدءًا من الاختبارات الفيزيائية لتحديد العيوب المادية وصولاً إلى الأختبارات الوظيفية.

التحكم في المحرك والطاقة: تساعد خوارزميات الماتلاب في حساب كفاءة الطاقة والتحكم الدقيق وحماية الأنظمة

حيث  يقلل من وقت وتكلفة تطوير الخوارزمية قبل الالتزام باختبار الأجهزة باهظ الثمن.

ثانياً Simulink (GUI based software for Dynamic System Simulation)

هو برنامج مرافق قائم على واجهة المستخدم الرسومية لـ MATLAB يتم تشغيله بواسطة لغة برمجة MATLAB  حيث يجد العديد من المهندسين الكهربائيين أن Simulink أسهل بكثير في الاستخدام من MATLAB

عندما تستخدم MATLAB و Simulink معًا  فإنك تدمج البرمجة النصية والرسومية لتصميم نظامك في بيئة محاكاة واحدة  باستخدام الآلاف من الخوارزميات الموجودة في MATLAB.

ثالثاً Pspice (Electrical Schematic Software)

برنامج أوركاد  (بالإنجليزية ( OrCAD ) هو برنامج محاكاة للدارات الإلكترونية يُستَخدم البرنامج من قِبَل مهندسي تصميم الدارات الإلكترونية

وهو من البرمجيات الاحتكارية، يستخدم في المقام الأول من أجل أتمتة التصميم الإلكتروني (EDA).

رابعاً Multisim (Circuit Simulation & PCB Design Software)

 يدمج برنامج Multisim محاكاة SPICE القياسية في الصناعة مع بيئة تخطيطية تفاعلية لتصور وتحليل سلوك الدارات  الإلكترونية

كما  تساعد واجهته البديهية على تعزيز نظرية الدارات  وتحسين الاحتفاظ بها من خلال إضافة محاكاة وتحليلات قوية للدارات إلى حين وقت التصميم

يساعد Multisim الباحثين والمصممين على تقليل تكرار النماذج الأولية للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وتوفير تكاليف التطوير.

خامساً ETAP (Software for Electrical Power Systems)

ETAP هي شركة برمجيات هندسية متخصصة في التحليل والمحاكاة والمراقبة والتحكم والتحسين وأتمتة أنظمة الطاقة الكهربائية

كما يقدم برنامج ETAP أفضل وأشمل مجموعة من حلول أنظمة الطاقة المتكاملة التي تمتد من النمذجة إلى التشغيل

لإجراء تحليل تدفق الطاقة وتنسيق  وتصميم الحماية نظام التحكم والتدفق الأمثل للطاقة.

سادساً Power World Simulator (Visual power system analysis software)

Power World Simulator هو عبارة عن حزمة من البرمجيات لمحاكاة أنظمة الطاقة

مصمم لمحاكاة وتشغيل أنظام الطاقة عالية الجهد في إطار زمني يتراوح من عدة دقائق إلى عدة أيام

يحتوي البرنامج على حزمة تحليل تدفق طاقة فعالة للغاية قادرة على حل أنظمة تصل إلى 250000 buses بكفاءة عالية

و إضافة تأثير التيارات  المغناطيسية (GIC) ، وتدفق الطاقة الأمثل ، والاستقرار العابر ، واستقرار الجهد (PVQV) وغيرها الكثير.

سابعاً PSCAD (Electromagnetic Transient Analysis Software)

PSCAD هي حزمة من البرامج الهندسة الكهربائية للتحليل الكهرومغناطيسي العابر في أنظمة الطاقة

حيث أن مع تطور أنظمة الطاقة تصبح الحاجة إلى أدوات محاكاة دقيقة وبديهية أكثر أهمية.

يتضمن PSCAD مكتبة شاملة لنماذج النظام تتراوح من العناصر السلبية البسيطة ووظائف التحكم إلى الآلات الكهربائية والأجهزة المعقدة الأخرى.

ثامناً PSS/E (Power System  Simulator  For Engineers)

يتم استخدام برنامج PSSE من قبل مهندسي التخطيط والعمليات والاستشاريين والجامعات ومختبرات الأبحاث حول العالم

حيث يسمح لك PSSE بأداء مجموعة متنوعة من وظائف التحليل بما في ذلك تدفق الطاقة والديناميكيات ودارات القصور وتحليل الطوارئ

وتدفق أمثل للطاقة واستقرار الجهد ومحاكاة الاستقرار العابر وغيرها

تاسعاً LabVIEW (Design Interfacing and HMIS)

هو برنامج هندسة أنظمة للتطبيقات التي تتطلب الأختبار والقياس والتحكم مع الوصول السريع إلى رؤى الأجهزة والبيانات

يقدم برنامج LabVIEW  نهج البرمجة الرسومية التي تساعد المهندسين على تصور كل جانب من جوانب التطبيق

بما في ذلك تكوين الأجهزة وبيانات القياس وتصحيح الأخطاء مما يجعل من السهل دمج أجهزة القياس من أي بائع.

وتمثيل المنطق المعقد في الرسم البياني وتطوير خوارزميات تحليل البيانات وتصميم واجهات مستخدم هندسية مخصصة  للتحكم في الوقت الحقيقي

كما يعتبر أفضل أداة متاحة في السوق، حيث يمكنه الإتصال بأجهزة متعددة للحصول على البيانات من أجهزة الاستشعار والتحكم في المحركات بناءً على البيانات المعالج.

عاشراً Keil uVision

يستخدم هذا البرنامج لتصميم واختبار الأنظمة المدمجة ويتم استخدامه في وحدات التحكم الدقيقة على نطاق واسع

للتحكم في الأدوات الكهربائية حيث يقدم حلاً شاملاً لبرمجة الأجهزة المدمجة.

المصدر : انقر هنا

• إعداد : المهندس محمود الحسن
• تدقيق : المهندس عبدالله لشرف
• تحرير : المهندسة يمنى يازجي
• تصميم : المهندس بشار الحجي